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Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung von fließfähigen
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Stoffen zwecks Druckförderung insbesondere Spraydosen, Spritzgeräte
und Dosiervorrichtungen.
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In der Patentanmeldung P 31 lo 153.4 wird u.a. die Verwendung achsialelastischer
Dehnzylinder, die gegen radiale Kräfte armiert bezw. unnachgiebig sind, zur Speicherung
von Stoffen und Energie in stationären oder mobilen Vorrats- bezw. 'l'ransportbehältern
in Anspruch genommen. Die dort genannte Zielsetzung, die gespeicherte Druckenergie
in kinetische Energie des küllmediums umzuwandeln, gilt auch für den Bereich der
Verspritzung, Zerstäubung, Dosierung oder andersartigen Druckförderung von fließfähigen
Stoffen.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine weitere Ausgestaltung von verfahren
und Vorrichtungen für dieses Anwendungsgebiet dar.
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Zum Verspritzen, insbesondere zur Zerstäubung unter Aerosolbildung
sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen im Gebrauch, bei denen das Ziel verfolgt
wird, im Augenblick der entnahme des Fluids keine Pumpbewegung zu benötigen. Hierzu
zählen die bekannten Spraydosen, deren Inhalt durch komprimierte, gelöste bezw.
verflüssigte Treibgase unter Druck steht.
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Dabei ist es nicht immer leicht, Wirkstoff, Lösungsmittel und Treibgas
nach Art und Menge zu kombinieren. weben der gewünschten Wirkung treten nämlich
vielfach hebenwirkungen auf, wie Brennbarkeit und Umweltbelastung, die so gering
wie möglich gehalten werden sollten. Mit Treibgas gefüllte Dosen können bei erhöhter
'lemperatur explodieren, und auch bei der füllung ist erhöhte Vorsicht geboten.
Diese Dosen werden nach dem Gebrauch fortgeworfen.
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Die vorgenannten Nachteile der gasgefüllten Spraydosen werden großenteils
vermieden bei Zerstäubern, die mit einer handbetriebenen Pumpe ausgestattet sind.
Der hierbei erzielbare Druck ist aber begrenzt und reicht für feine Zerstäubung
oft nicht aus. Insbesondere aber ist die je Pumpenhub erzielbare Förderleistung
so gering, daß bei vielen Anwendungen eine ermüdend große Anzahl von Rüben erforderlich
ist. Dabei gelingt es auch nicht, eine ungestörte und gezielte Applikation des Sprühstrahles
zu bewirken.
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Eine andere Arbeitsweise besteht darin, ein teilweise mit Flüssigkeit
gefülltes druckfestes Gefäß durch zugepumpte Luft unter Druck zu setzen. Die dafür
geeigneten Gefäße haben unter Berücksichtigung der manuellen Bedienung eine Mindest-
und eine Höchstgrenze hinsichtlich ihrer Größe und des Fülldruckes und kommen deshalb
für viele Anwendungen z.B.in Kosmetik und Haushalt nicht in Betracht. Ungünstig
ist auch der progressive Druckabfall bei der Entleerung und die Beschränkung auf
einfach gelagerte Anwendungen mit überwiegend wäßrigen Flüssigkeiten.
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Es sind auch federelastisch dehnbare Beutel als treibgasfreie Druckspeicher
für Sprühmittel vorgeschlagen worden. Dabei wurden Behälter aus isotrop dehnbarem
Elastomer oder Kunststoff unter Druck gefüllt bezw. nach Füllung unter Druck gesetzt.
Hohe Drücke wurden auf diese Weise nicht erreicht, und eine restlose Entleerung
bereitet Schwierigkeiten, sodaß diese Art von Druckspeichern keine weite Anwendung
gefunden haben.
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Den oben erwähnten gasgefüllten Spraydosen, die eine sehr umfangreiche
Verwendung erzielt haben, haftet der Nachteil an, daB ihr Fassungsvermögen gesetzlich
auf z.B. ?ooo cm3 begrenzt ist. Davon nimmt das Treibgas ca. 50 bis 9o ffi in Anspruch,
sodaß der Nutzinhalt maximal loo bis 500 cm3 beträgt.
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Die geschilderte Situation hat dazu geführt, daß immer wieder von
neuem nach anderen Mechanismen für Spraydosen und Spritzgeräte gesucht wird.
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Die erfindungsgemäße Anwendung von aohsialelastischen Dehnzylindern
bietet demgegenüber insgesamt folgende Möglichkeiten: Höhe des Fulldruckes und Größe
desDruckgefäßes frei wählbar, Mindestsprühdruck nach Bedarf einstellbar, praktisch
vollständige Entleerung möglich, Wegfall der durch Gasfüllung bedingten Erschwernisse
und Nachteile, geringerer Bedarf an z.T. teuren oder nicht unbedenklichen Chemikalien,
wesentliche Vereinfachung des in verschiedenartiger Weise möglich chen Füllvorganges,
Wiederverwendbarkeit in verschiedenen Versionen, Verwendung als Pumpe mit Speicherwirkung
zur Entleerung drucklos gefüllter, starrer Gefäße beliebiger Größe.
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Von dieser Vielzahl von Funktionen und Eigenschaften steht bei den
unterschiedlichen vorgeschlagenen Ausführungsformen jeweils ein anderer eil im Vordergrund.
Generell lassen sich folgende Arbeitsweisen unterscheiden: - Spraydosen und Spritzgeräte
zur Druckfüllung - Spraydosen und Spritzgeräte zur drucklosen Füllung, auch mit
Kartuschen - Speicher-Druckspender zum Entleeren drucklos gefüllter Behalter Beispiele
werden im Folgenden unter Zuhilfenahme der Abbildungen 1 bis 13 beschrieben.
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Abb. 1 zeigt im Schnitt eine Spraydose vor dem endgültigen Zusammenbau.
Sie besteht aus dem radial-zugarmierten Dehnzylinder 1 aus Elastomer mit guten elastischen
Eigenschaften, der am unteren Ende einen Flansch 2 aufweist, welcher mit dem topfboden
3 verbunden ist. Der obere Boden 4 trägt ein z.b. durch Fingerdruck zu betätigendes
Auslaßventil 5. In Abb.2 wurde der Dehnzylinder 1 mit seinem oberen Flansch 6 gegen
den boden 4 gedrückt und durch Umbördeln des Randes 7 befestigt. hiermit ist eine
Spraydose entstanden, welche praktisch kein Totvolumen aufweist und dessen Dehnzylinder
eine Vorspannung besitzt. Füllt man durch das Ventil 5, welches gleichzeitig Enlaßventil
ist, Flüssigkeit ein, so entsteht der in Abb.3 schematisch dargestellte Zustand.
Der mylinder ist maximal gedehnt, was dem maximalen Fülldruck entspricht. Der bei
vollstandiger Entleerung herrschende minimale
Druck in dem Dehnzylindeir~wird~durch
seine Vorspannung geregelt. Das Füllvolumen ist im wesentlichen durch den zwischen
dem Topfboden einerseits und dem oberen Boden sowie dem mantel des Dehnzylinders
andererseits frei gewordenen Raum gekennzeichnet. Das Füllen kann auch durch ein
an anderer Stelle angeordnetes Einfüllventil erfolgen, wie in Abb.3 bei 8 angedeutet.
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Abb.4 zeigt eine Ausführung eines für Druckfüllung vorgesehenen Speicherbehälters,
Dei der der Dehnzylinder 1 durch eine zusätzlich Speicherenergie liefernde Druckfeder
9 ergänzt ist. Letztere ist in dem Topfboden 3 untergebracht und stützt sich am
Rand 1o des Schutzmantels 11 ab. Dieser ist mit dem oberen Flansch 6 sowie dem oberen
Boden 12 wie dargestellt fest verbunden. Der Dehnzylindermantel in Abb.4 entspricht
dem entsprechenden Bauteil in den Abbildungen 1 und 2, kann å jedoch bei gleicher
Elastomerqualität eine geringere Wandstärke erhalten, um die gleichen Druckverhältnisse
zu erzielen. Auf die Darstellung der Armierung wurde der Einfachkeit halber verzichtet.
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Abb.5 stellt ein Spritzgerät im ebenfalls gefüllten Zustand dar. Es
enthält wie die Spraydose von Abb.2 einen Dehnschlauch 1, einen unteren Topfboden
3 und die entsprechenden oberen und unteren flansche. Der obere Boden 13 des vergleichsweise
größeren und gedrungeneren Behälters besitzt eine Einfüllöffnung 14 sowie einen
Anschlußstutzen 15 für einen Schlauch 16 mit Spritzpistole. Die Druckfüllung kann
mit Hilfe einer Pumpe aus einem Vorratsbehälter erfolgen, ebenso auch durch direkten
Anschluß des Ventils 14 an ein Leitungssystem, z.B.
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an das Trinkwassernetz. Etwa zuzusetzende wirkstoffe können in fester
oder flüssiger Form z.B. durch Offnen der Anschlüsse 14 oder 15 in den Behälter
gegeben werden, bevor er sich unter Druck befindet.
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Druckbehälter gemäß der Erfindung können auch drucklos gefüllt werden.
Dabei wird der Dehnzylinder nicht durch den inneren Druck, sondern durch äußere
Spannkräfte auseinandergezogen.
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Um einen Druckaufbau nach Schliessen des Behälters und nach Fortnahme
der äußeren Kraft zu erreichen, ist es erforderlich, für gleichbleibenden inneren
Durchmesser des Dehnschlauches zu sorgen. zu diesem Zweck muß neben der Zugarmierung
noch eine
ausreichende Druckarmierung hinzukommen, wie sie beispielsweise
gegeben ist, wenn genügend steife Armierungselemente im Innern der Elastomerwand
angeordnet sind. Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn der Schlauch innen und außen
eine dicht anliegende Drahtspirale aufweist. Durch eine derartige "Steifarmierung"
wird der Dehnzylinder zu einer Pumpe mit Saug- und Druckfunktion, wenn entsprechende
Ventile verwendet werden.
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Einen Spritz- oder Sprühbehälter für das beschriebene drucklose Füllverfahren
zeigt die Abb.6. Sin radial steifarmierter Dehnzylinder 17 ist mit einem unteren
Topfboden 18 und einem oberen Boden 19 verbunden, welcher ein Auslaßventil 5 und
eine Einfüllvorrichtung 20 aufweist. Durch Anwendung einer bei 21 oben und bei 22
unten am Behälter ansetzenden Kraft wird der Elastomerschlaui wie abgebildet gedehnt.
Die dabei im In nern 23 entstehende Saugwirkung wird dazu benutzt, aus dem Vorratsbehälter
24 die füllung zu entnehmen.
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Versieht man einen Behälter dieser Art mit einem Aussenmantel ähnlich
wie in Abb.4, so kann wiederum eine druckwirksame Schraubenfeder mitverwendet werden.
Sin Beispiel zeigt die Abb.7. Der Druckbehälter besteht aus dem steifarmierten Dehnschlauch
25, dem unteren Topfboden 26 und einem Gehäuse 27, weiches den oberen Boden 29,
den Schutzmantel 30 und den zur Lagerung der leder 28 benötigten Rand 31 aufweist.
Die Spannung des Dehnsystems geschieht durch Zugwirkung auf die Öse 32, während
das Gefäß auf einer Unterlage 33 abgestützt wird. Das AuslaBventil 34 ist vom Boden
29 abnehmbar, sodaß während bezwO nach Beendigung des Spannvorganges der behälterinhalt
drucklos eingefüllt werden kann. Nachdem das Ventil 34 wieder aufgestwt und die
Zugspannung fortgenommen worden ist, ist das Gerät einsatzbereit.
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Bei vehnzylindern aus radialarmierten Elastomerschläuchen kommt der
befestigung der Schlauchenden an Flanschen und zöden eine entscheidende Bedeutung
zu. Grundsätzlich können die in der Herstellung von schlauchverbindungen und bei
der Blechverarbeitung bekannten Techniken Anwendung finden. Es mun in jedem Fall
Vorsorge getroffen werden, daß die bei hoher Zugbeanspruchung dünner werdende Wand
zuverlässig gehalten wird. Hierzu kann von Selbstklemmechanismen oder Kederverbindungen
Gebrauch gemacht werden bzw. von Kombinationen beider Prinzipien, wobei die geeignete
Verbindungstechnik u.a. auch von der Behältergröße und der Druckhöhe abhängt.
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Eines von vielen infrage kommenden Beis'ielen soll reranschãulichen,
worauf es u.a. dabei ankommt. In Abb.8 ist die Verbindung des unteren Endes eines
steifarmierten Elastomerschlauches mit einem Boden-aus Metallblech dargestellt.
Der Schlauch besitzt die Wandstärke dO,bazw. do/2 bei voller Dehnung um 100 . Die
Armierung 36 liegt in Wandmitte. Das Schlauchende 37 wurde nach außen umgebördelt
und dabei um einen Kederring 38 herumgelegt, und zwar soweit, wie es die bei 39
endende Armierungseinlage gestattet. Nun wurde der Boden 40 in das umgebördelte
Schlauchende eingesetzt und sein Rand 41 um den von Kederring 38 und Schlauchende
37 gebildeten Wulstring herumgepreßt. Dabei wurde darauf geachtet, daß der zwischen
der Rille 42 und dem RandeAde 43 verbleibende Abstand nicht größer als zweimal do/2
ist. Da der Kederring nocheinmal eine Breite von d/2 beisteuert, kann die Verbindung
sich bei der angegebenen Dehnungsbelastung nicht lösen. Sie ist auch mit Sicherheit
dicht.
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Spritzgeräte, aber auch die i.A. kleineren Spraydosen, wie sie bisher
gemäß der Erfindung dargestellt wurden, können wiederholt nachgefüllt werden. Je
leistungsfähiger bezw. größer ein Gerät ist, umso eher wird man aus Kostengründen
von dieser Möglichkeit Gebrauch machen. Um das Nachfüllen weiter zu vereinfachen,
sieht die Erfindung die Verwendung von Kartuschen vor, die der Betreiber des Spritzgerätes
mit den unterschiedlichsten Füllungen nacheinander oder abwechselnd einsetzen kann.
Dabei braucht er nicht selber für die richtige Zusammensetzung des Spritzmittels
zu sorgen, und es treten auch keine Reinigungsprobleme bei Änderung des Inhaltes
auf.
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Die in Abb. 6 und 7 gezeigten Behalter für drucklose Füllung brauchen
zu diesem Zweck nur wenig abgeändert zu werden. Dies wird durch die Abbildungen
9 und 1o demonstriert. In Abb.9 wird der Druckbehälter wiederum durch einen steifarmierten
Elastomerschlauch und einen unteren Topfboden gebildet, während der obere Boden
als nicht gewölbter Überwurfdeckel 44 ausgebildet ist. Er weist eine zentrale Bohrung
auf zur Aufnahme des an der Kartusche 47 befestigten Auslaßventils 46.
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In den durch Anlagen einer zugkraft gebildeten Hohlraum wird die als
Elastomerblase 45 mit angeformtem Auslaßventil 46 ausgebildete Kartusche 47 eingelegt.
Nach Schließen des Dekkels
44 und der Arretierung der Düse 46
am Boden 44 unter zuhilfenshme des überwurfs 48 kann die äußere Zugkraft fortgenommen
werden. Dadurch wird der Kartuscheninhalt unter Druck gesetzt und kann nach Bedarf
über das Düsenvetil 46 entnommen werden.
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Abb. 1o zeigt eine Ausführung eines Druckspeichers für Kartuschenfüllung,
die in vorbeschriebener Weise mit einem Außenmantel 51 umgeben ist, der u.a. eine
Schutzfunktion für die beweglichen Teile übernehmen und als Werbeträger dienen kann.
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Eingesetzt ist eine aus einem faltenbalg 49 mit eingezogenem unteren
boden 5o und festem oberen Boden 52, der ein Ventil 46 trägt, bestehende Kartusche,
die ebenfalls in gefülltem Zustand abgebildet ist. Nach vollständiger Entleerung
nimmt sie die in Abb.11 wiedergegebene Gestalt an; sie kann als Weyserfartikel oder
auch als Nachfüllkartusche Verwendung finden.
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Das Prinzip des achsialelastischen, radial steifarmierten Dehnzylinders
kann vorteilhaft auch zur Entleerung von Behältern in der Weise dienen, daß in fortlaufender
Wiederholung mit je einem Spannhub eine seilmenge entnommen und unter dem freiwerdenden
Druck verbraucht wird. Abb. 12 zeigt hierfür eie beispielsweise Ausfünrungsform.
Das Druckfördersystem zit Speicherwirkung gemäß der Erfindung ist auf eine Dose
oder flasche 55 mit beliebiger Form aufgesetzt. Es besteht aus einem unteren Topfboden
53, der mit seinem Bund 54 in den GefäShals passend eingesetzt ist und dort mittels
Lberwurf 56 gehalten wird, wobei eine kleine Belüftungsöffnung freigelassen werden
muß. Ein steifarmierter Dehnschlauch stellt wie beschrieben die Verbindung vom unteren
Boden 53 zu einem oberen Boden 57 her,. der das Auslaßventil 58 trägt und einen
Griffrand 59 aufweist. Der Druckraum 60 der Fördervorrichtung ist mit dem Flascheninhalt
über den Schlauch 61 und ein Einwegventil 62 in Verbindung. Zieht man den oberen
Boden 57 durch Anfaxen am Griffrand 59 nach oben, so wird der Druckraum 6c sich
füllen. Die nach Loslassen des oberen Bodens unter Druck stehende Teilmenge kann
nun nach Belieben kontinuierlich oder portionsweise verbraucht werden.
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anstelle der dargestellten Zugbetätigung des ade- bezw.
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Spannvorganges kann eine Vielzahl anderer Mechanismen, z.B.
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solche mit Hebelwirkung, zur Anwendung kommen.
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Während die zuvor in Abb.1 bin 11 besprochenen Geräteformen zum Versprühen
in jeder'Lage geeignet sind, muß bei den Ausführungen nach Abb. 12 selbstverständlich
darauf geachtet werden, daß der Schlauch 61 in die Behälterfüllung eintaucht.
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Eine für größere engen bezw. auch höhere Drücke gedachte Ausführung
der Saug-Druck-Pumpe mit Speichereffekt zeigt schlieBlich die Abb.13. Auf einer
Bodenplatte 63 ist ein zylindrisches Gefäß 64 montiert, dessen oberer Abschluß zugleich
den oberen Boden 65 eines steifarmierten Dehnzylinders bildet, welch letzterer unten
einen Topfboden 66 aufweist.
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Wie dargestellt kann durch den Fußhebel 67 die Dosiervorrichtung gespannt
werden, wodurch der Pumpeninnenraum über Schlauch und Ventil aus dem Gefäß 68 gefüllt
wird und nach Fortnehmen des Fußdruckes unter Druck gerät. Uber ein zweites Einwegventil
und einen Schlauch mit Spritzpistole kann der Inhalt des Dehnzylinders in bekannter
Weise zum Behandeln größerer flächen oder komplizierter )ceile verbraucht werden.
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Anstelle der bisher beschriebenen Dehnzylinder aus Elastomer mit flug
oder Steifarmierung können auch Faltenbälge, z.B.
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aus Metall, verwendet werden. Allerdings muß dann von Zug-oder Druckfedern
Gebrauch gemacht werden, weil xaltenbälge allein keine ausreichende Federelastizität
aufbringen. Der bmstand, daß baltenbälge u.U. keine vollständige Entleerung gestatten,
beschränkt deren eignung auf Fälle, in denen diese tigenschaft nicht besonders stört.
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Die zuvor beschriebene sog. Steifarmierung kann bei der verwendung
von Kartuschen entfallen. Da die Dichtungsfunktion von der wie der Innenschlauch
eines iahrzeugreifens wirkenden Kartusche übernommen wird, kann statt des Elastomerschlauches
eine Reihe von auf einem Zylindermantel angeordneten Streifen oder Bändern aus Elastomer
benutzt werden. Diese üben die gleiche tnergiespeicherfunktion aus, wenn sie eine
Zugspannung in achsialer Kichtung erfahren, ohne daß eine Einschnürung des zylinders
eintritt. Stattdessen bilden sich durch die Dehnung schmale Schlitze zwischen den
Streifen, die sich bei Entlastung wieder schließen. ts muß dafür gesorgt sein, daß
die verwendete Kartusche am Außenrand stabil genug
ist, um ein
Verklemmen in den zeitweilig vorhandenen Schlitzen des Dehnzylinders zu vermeiden.
Selbstverständlich kann aieses System nur funktionieren, wenn eine radiale Zugarmierung
vorhanden ist, die außen aufliegt. Eine ähnliche Anordnung ist in der Patentanméldung
P 31 1o 153.4 im usammenhang mit Anspruch 15 beschrieben worden. r als fließfähige
Medien, welche mittels der erfindungsgemässen vorrichtungen gefördert, verteilt,
verspritzt, zerstäubt oder dosiert werden können, kommen Flüssigkeiten verschiedener
Viskosität, Pasten und geeignete Pulvermassen bezw. Mischungen dieser Substanzen
in Betracht. Ein besonderer Vorteil der Verwendung von Dehnzylindern besteht in
Anbetracht der Verschiedenheit dieser Stoffe darin, daß keine gleitenden Dichtungen
benötigt werden, die durch Austrocknen oder Verschleiß undicht werdenskönnten und
außerdem hohe Reibungskräfte mit sich bringen können.
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Die vorgesehenen Kartuschen sind in Werkstoff, Konstruktion und Fülldruck
in der Weise an das Füllgut anzupassen, daß bei Transport, Lagerung und Handhabung
die erforderlich Sicherheit und Gebrauchstüchtigkeit gewährleistet ist. Hierzu steht
eine Vielzahl von Kunststoffen und Metallen zur huswahl zur Verfügung.
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Durch nachstehende Beispiele soll erkennbar gemacht werden, wie die
der Efindung zugrundeliegenden Gedanken realisiert werden können.
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Beispiel 1: Die Funktion eines achsialelastischen Dehnzylinders kann
wie folgt beschrieben werden. Ein Elastomerschlauch hat einen lichten Durchmesser
von 20.8 cm und eine Wandstärke von 13.5cm.
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Das Verhältnis von Wandstärke zu Radius, welches für die Relation
zwischen der Dehnung und dem Innendruck von Bedeutung ist, beträgt somit 13%. Der
Dehnungsmodul beträgt 20 kp/cm².
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Verwendet wird Chloropren-Elastomer mit isotropem Dehnungsverhalten.
An den beiden Schlauchenden wird äe ein druckfester Doden befestigt, sodaß deren
lichter Abstand, ebenso wie die dehnbare Länge des Schlauches 31 cm beträgt. Setzt
man
den Innenraum des so gebildeten Behalters unter Druck, so dehnt
sich die Schlauchwand in Richtung der Zylinderachse und senkrecht dazu, wobei sich
eine Ausbauchung mit dem Ä-quator in der Mitte bildet. Bei einem Überdruck von 2
kp/cm² findet man am Äquator eine Dehnung von 87 . Der Abstand der Böden hat sich
um 38 ffi vergrößert. Eine zuvor 31 cm lange achsenparallele Mantellinie hat als
Meridian eine Lange von 50 cm angenommen, was einer 61-prozentigen Dehnung entspricht.
Längs einer Meridianlinie nimmt vom Äquator zu den Böden hin die radiale Dehnung
kontinuierlich ab, und auch die meridionale Dehnung geht erst langsamer und dann
beschleunigt auf Null zurück. Die bei weitem größte Belastung erfährt der Schlauch
im Äquator, namlich 87 % in einer und 63 % in der dazu senkrechten Richtung.
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Nun wurden 20 Ringe aus 3 mm dickem Stahlseil in gleichmäßigen Abständen
mit leichter Spannung um den Elastomermantel gelegt. Mit steigendem Lberdruck nimmt
der so gebildete Dehnzylinder lediglich eine größere Länge an, seine Gestalt beult
er bei. Alle Volumenelemente der Schlauchwand werden anisotrop gedehnt, und zwar
um den gleichen Betrag.
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Bei einem Überdruck von 6 kp/cm² wird eine Dehnung von etwa 100% erreicht.
Diese stellt als einachsige Verformung etwa eine ebenso starke Beanspruchung des
Materials dar wie sie maximal bbei dem nichtarmierten Schlauch schon bei dem viel
niedrigeren Druck von 2 kp/cm² auftritt.
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Das Beispiel zeigt, daß achsielelastische Dehnzylinder gemäß der Erfindung
eine optimale Ausnutzung der Eneregiespeicherkapazität des jeweiligen. Elastomers
erlauben und daß mit Ihnen wesentlich höhere Drücke als bei radialer Verformung
erzielt werden können.
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Beispiel 2: Betrachtet wird zunächst eine Spraydese aus Aluminium
von ca. 5 cm Durchmesser und ca. 19 cm Länge. Die Dose wiegt leer ca. 50 g der vergesehene
Füllinhalt beträgt 300 cm³ das Gewicht mit Füllung ca. 350 g. Geht man davon aus
daß 75% des Inhaltes auf das Treibgas entfällt: so beträgt der Nutzinhalt 75 g.
Nimmt man nun einen Dosenboden mit Sprühdüse und einen unteren Boden, wie sie bei
dieser Dose vorhanden sind, und verbindet sie fest mit einem radial-zugarmierten
Dehnschlauch
von 9.5 cm dehnbarer Länge, zu erhält man eine Spraydose nach der Erfindung. Sie
besitzt ein Totvolumen von 186 cm3; bei 100 96 Dehnung kommt ein Nutzvolumen von
gleicher Größe hinzu. Legt man die Federkraft des Schlauches so aus, daß bei der
vollen Dehnung 5 kp/cm² erreicht werden, und will man einen Mindestdruck von 3 kp/cm2
haben, so ist eine Vorspannung um 60 ,oC erforderlich, was einem hub von 5,7 cm
entspricht. Dies wird erreicht, wenn der untere boden eine Topf von 9.5 + 5.7 =
16.2 cm höhe erhält und die Dose wiebereitsbeschrieben zusammengebaut wird.
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Der sich ergebende Nutzraum beträgt dann ca. 75 cm3, Füllung bezw.
Entleerung finden zwischen 3 und 5 kp/cm2 statt.
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Die Spraydose mit Dehnzylinder ist für viele Zwecke der zuvor beschriebenen,
die Treibgas benötigt, ebenbürtig.
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In dem gewählten Beispiel ist das Gewicht der gefüllten Dehnzylinder-Spraydose
deutlich geringer als der Vergleich.
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Beispiel 3: Ein steifarmierter Dehnzylinder mit einem lichten Durchmesser
von 5.6 cm und einer ungedehnten Länge von 40 cm wird durch äußere Zugkraft um 50
% auf 6o cm Länge gedehnt. Der gebildete Innenraum wird durch Topfböden, die mit
den Schlauchenden verbunden werden, ausgefüllt.
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Die Vorspannung beträgt 61.5 kp, was bei dem angegebenen Durchmesser
einem Druck von 2.5 kp/cm² entspricht. Nun wird der Behälter um weitere 20 cm gedehnt.
Hierzu wird eine Kraft von 123 kp gebraucht, was einem Druck von 5 kp/cm² gleichkommt.
Der dabei entstehende Hohlraum von ca. 5oo cm3 stellt den Nutzinhalt der beschriebenen
Saug-Druck-Pumpe mit Speicher dar. Halbiert man die Kräfte durch ein Hebelsystem
für Fußbedienung, so ergeben sich mit 40 cm Hub und maximal 6i,5 kp Kraft dem Menschen
angepaßte Verhältnisse.
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Die gesamte Bauhöhe der Vorrichtung liegt im Bereich von 80 cm. Sie
gestattet, jeweils nach einer Fußhebelbedienung die Verspritzung von 1/2 Liter Flüssigkeit
bei 2.5 bis 5 kp/cm² Druck.
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Bei dem Beispiel wurde von einer linearen Dehnungscharakteristik des
Dehnschlauches ausgegangen. Diese kann mit geeigneten Elastomeren weitgehend erreicht
werden und, falls erforderlich, durch Hinzunahme einer Stahlfeder, wie beschrieben,
weiter verbessert werden.
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Beispiel 4: Eine Saug-Druck-Pumpe wie in beispiel 3, die aber für
Handbetätigung gedacht ist, hat einen lichten Durchmesser des Dehnschlauches von
1.5 cm, was einer Angriffsfläche für den Innendruck von 1.77 cm entspricht. Um einen
Druck von 4 kp/cm2 aufzubauen, wird eine Kraft von 7 kp benötigt, die der Mensch
mit zwei Händen, die gegen einander ziehen sollen, auf bringen kann. Der hub sei
1.5 cm, das entstehende Füllvolumen wird damit 2.7 cm3. Der Minimaldruck, der beim
Entleeren des Speichers, z.2,.zum Spritzen oder Zerstäuben unter Bildung einer Aerosols,
nicht unterschritten werden soll, kann nach Belieben gewählt werden. Je geringer
das Druckintervall ist, umso größer ergibt sich freilich die Bauhöhe der Vorrichtung,
was geometrisch bedingt ist. bei einem 2 Mindestdruck von 2 kp/cm , d.i. 50 ,u"'
des Maximaldruckes, muß der Dehnzylinder bei maximaler Dehnung 6 cm lang sein.
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Um die angegebene Menge von 2.7 cm3 zu versprühen, benötigen durch
-ngerdruck betätigte, bekannte Druckzerstäuber mit Pumpwirkung bis zu 40 und mehr
Pumpenhübe. Für die gleiche Menge, die viel müheloser appliziert werden kann, wird
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur ein einmaliger nandgriff benötigt.
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Die für einen Maximaldruck von Pmax bei einem lichten Radius des Dehnzylinders
r erforderliche Wandstärke tG des Elastomers mit einem Zugmodul EG hangt mit den
genannten Größen und der maximalen Dehnung, ausgedrückt durch das Maß
mit h = Höhe des Dehnzylinders, wie folgt zusammen:
Zur Auslegung der jeweils benötigten Armierung hinsichtlich Festigkeit und Steifigkeit
gelten die bekannten Regeln der Festigkeitslehre bezw. Statik.
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ac-stehend werden einige der Anwendungen bezw. Verwendungsgebiete
für die erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen angeführt als Beispiele für
die vielseitigen Einsatzmöglichkeiten: Haushaltspflege, Reinigung, Haarspray, Körperpflege,
Medizin bezw. Pharmazie, befeuchtung Fahrzeug- und Maschinenpflege, Anstrichtechnik,
deschichtung, Imprägnierung, Bewässerung, Augenspritzmittel, Schädlingsbekämpfung,
Feuerlöscher, belbstverteldigungsspraydose, verschiedenartige Flüssigkeitsförder
ung, Druckluftspeicherung, Pastenspender.
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L e e r s e i t e