DE3246442A1 - Fluessigkeitszerstaeuber mit einer doppeltwirkenden pumpe - Google Patents

Description

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Ceskoslovenskä akademie ved Prag, CSSR

Flüssigkeitszerstäuber mit einer doppeltwirkenden

Pumpe

Die Erfindung betrifft einen Zerstäuber von Flüssigkeiten der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angebenen Gattung. Der Zerstäuber eignet sich zum Zerstäuben von Lacken, Farben, Isekticiden, kosmetischen und Reinigungsmitteln, antistatischen Flüssigkeiten usw. Während des Betriebes ist der Flüssigkeitsbehälter belüftet. Die Hauptbestandteile des Zerstäubers können aus Kunststoff bestehen.

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Die Probleme der doppeltwirkenden Pumpen liegen in einer verläßlichen Abdichtung des Kolbenstößels, was von einer besonderen Bedeutung ist, weil sich die Flüssigkeit auch oberhalb des Kolbens befindet. Ein weiteres Problem besteht in der Belüftung des Flüssigkeitsbehälters während des Betriebes und weiter muß der Zerstäuber gegen das Ausfließen von Flüssigkeit gesichert werden, wenn er sich in einer beliebigen Lage befindet.

Diese Probleme sollen mit dem Zerstäuber gemäß der tschechoslowakischen Patentanmeldung No. PV 2100-81 gelöst werden, bei welchem der Kolbenstößel eine statische Dichtung aufweist. Der Zerstäuber enthält einen in den Flüssigkeitsbehälter eingesetzten Arbeitszylinder. In seinem unteren Teil befindet sich ein Saugventil und an seinem oberen Teil ist ein Flansch vorgesehen, welcher auf dem Hals des Flüssigkeitsbehälters sitzt. Auf der oberen Fläche des Flansches ist eine statische Dichtung gelagert, deren Mittenöffnung größer ist als der Durchmesser des Kolbenstößels. Am oberen und unteren Rand der Öffnung sind Dichtungsvorsprünge angebracht. Am unteren Ende des Stößels ist ein Kolben mit einem Druckventil angebracht, welcher als Kugel- oder Manschettenventil ausgebildet ist. Der Stößel xtfird in seiner oberen Lage durch eine Feder gehalten, welche unten auf der statischen Dichtung gelagert ist, und welche mit ihrem oberen Ende den am Stößel befestigten Betätigungsnippel unterstützt. Im Betätigungsnippel ist eine Düse angebracht, welche durch einen im Stößel angebrachten Axialkanal mit dem Raum oberhalb des Manschettenkolbens verbunden ist. Der Belüftungskanal führt durch den Flansch des Arbeitszylinders in die statische Dichtung, wo er in den

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ringförmigen, den Stößel umringenden Hohlraum mündet, und endet dann über einer Ringdichtung im Boden des Betätigungsnippels. Im Ruhezustand wird diese ringförmige Dichtung durch die Feder gegen die Mündung des Belüftungskanals gedrückt. Diese Lösung eignet sich für vielfach nachfüllbare Zerstäuber, ist aber zu kostspielig für einfache und billige Zerstäuber, deren Flüssigkeitsbehälter nur wenigemal nachgefüllt werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist, die Einzelteile des Zerstäubers so zu gestalten, daß sie bei geringerer Anzahl mit einem kleinen Anspruch an Fertigungstoleranzen kostengünstig hergestellt werden können und eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet wird.

Ferner sollen die Belüftungskanäle einfacher sein und so eine Abdichtung gegen Durchsickerung schaffen, damit der Zerstäuber in beliebiger Lage keine Flüssigkeit durchläßt. Schließlich sollen verschiedene Sprühvolumen per Kolbenhub eingestellt und Flüssigkeiten mit verschiedenen Charakteristiken zerstäubt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zerstäuber einen Arbeitszylinder enthält, welcher oben mit einem Flansch zum Aufsetzen auf den Flüssigkeitsbehälter versehen ist und welcher im unteren Teil ein Saugventil aufweist. Der Arbeitskolben hat ein Druckventil und ist mit einem Stößel verbunden, welcher durch den Hals eines Überwurfstutzens führt. Dieser Stößel endet oben in einem Betätigungsnippel, in dem eine Düse eingebettet ist, die über einen Längskanal dauernd mit dem Raum über dem Arbeitskolben verbunden ist. Der Ar-

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beitskolben wird in einer Hubrichtung von einer Feder getrieben. Im oberen Zylinderteil ist eine Einlage mit kleinerem Innendurchmesser eingesetzt, deren oberer Teil den Zylinder überragt und mit der Innenstirnfläche des Halses des Überwurfstutzens in Berührung steht. Zwischen der Innenwand des Überwurfstutzens und der Außenwand der Einlage befindet sich ein Hohlraum, welcher unten über Axialkanäle im Flansch und in der Dichtung mit dem Flüssigkeitsbehälter und oben mit einem Radialkanal verbunden ist. Dieser Radialkanal führt durch die Einlage zur Oberfläche eines Rohres. Dieses Rohr durchragt gleitend den Hals und ist oben mit einem Betätigungsnippel und unten mit einem dichtenden Manschettenkolben versehen. Der Manschettenkolben überdeckt in seinem oberen Umkehrpunkt die Radialkanäle. In das Rohr ist der Kolbenstößel mit seinem engeren Teil eingesetzt, während sein unterer breiter Teil mit dem Arbeitskolben und dem Druckventil gleitend durch die Einlage des Zylinders führt.

Der Zylinder weist in seinem untersten Teil eine Kugel des Saugventils auf. Über dieser Kugel ist ein Käfig angeordnet, welcher aus einem Flansch und einem Tubus besteht. Durch den Tubus führt ein Verbindungsraum zur Verbindung des Raumes oberhalb der Kugel mit dem Raum oberhalb des Käfigs. Der Kolbenboden und der Flansch sind mit Aufsitzflächen für die Feder ausgestattet.

Der Käfig im untersten Teil des ArbeitsZylinders besteht aus einem Flansch und einem Tubus, auf welchen eine hinaufführende konische Manschette aufgesetzt ist. Die Verbindungsöffnung des Flansches verbindet den Raum unter dem Käfig mit dem Raum unter der Oberkante der Manschette.

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Die äußere Stirnfläche des Halses und der Boden des Betätigungsnippels weisen Aussparungen für die Feder auf.

Die als selbständiger Teil vorgefertigte Einlage ist in den oberen Teil des Zylinders eingesetzt. Die Innenwand der Einlage ist mit Aussparungen versehen, welche unter dem unteren Ende des im oberen Wendepunkt befindlichen Manschettenkolbens angebracht sind.

Auf dem unteren breiten Teil des Stößels ist ein Arbeitskolben mit einer aufwärts gerichteten Manschette aufgesetzt.

Die Oberfläche des Stößels ist mit einem Axialkanal für eine dauernde Verbindung der Düse mit dem Raum oberhalb des Kolbens versehen.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Zerstäubers liegt in der kinematischen Dichtung, die in Form eines dichtenden Manschettenkolbens ausgebildet ist und mit geringen Ansprüchen an die Fertigungstoleranzen hergestellt werden kann. Auch die Reibung dieses Manschettenkolbens ist klein.

Ein weiterer Vorteil beruht in dem günstigen Verlauf des Belüftungskanals, der besonders wirksam ist, weil der Stößel mit einem kleinen Spiel durch den Hals des ÜberwurfStutzens führt. Dieses Spiel genügt für den Durchgang der Belüftungsluft, leistet jedoch einen beträchtlichen Widerstand gegen das Durchsacken der Flüssigkeit, welche auf anderen Wegen leichter zurück in den

Flüssigkeitsbehälter fließen kann. Falls doch eine bedeutungslose Menge von Flüssigkeit in das Spiel im Hals eindringen sollte, wird diese kleine Menge durch den Unterdruck, welcher bei jedem Drücken und Heben des Betätigungsnippels im Flüssigkeitsbehälter entsteht, zurück in den Flüssigkeitsbehälter gesogen.

Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, daß bei dieser Konstruktion eine ringförmige Dichtung der Belüftungsöffnung entfällt. Durch die keilförmige obere Kante des Manschettenkolbens, welche in eine keilförmige Aussparung im Hals eingreift, wird eine verläßliche Abdichtung erzielt.

Der zur Düse führende Längskanal kann einfach hergestellt werden, indem ein Teil der Seitenwand des Stößels abgeschnitten wird.

Es ist auch vorteilhaft, daß auf einfache Weise durch die Höhe des Käfigs das Volumen des Sprühstrahls geändert werden kann, wobei das Volumen des Käfigs eine Korrektur ermöglicht, damit das ausgestrahlte Volumen in beiden Arbeitsrichtungen· des Kolbens gleich groß ist. Zum gleichen Zweck können der Kolbenboden oder beide entsprechend geformt werden. So können Zerstäuber für verschiedene Zwecke hergestellt werden, die alle auf dem gleichen Konstruktionsprinzip beruhen. Eine Einstellung des ausgestrahlten Volumens ist besonders dann nötig, wenn eine andere Düse eingesetzt wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt eines Zerstäubers, in dessen Zylinderboden ein Kugelsaugventil und im Zylinder eine Feder angeordnet ist,

Fig. 2 einen Zerstäuber mit einem Manschettensaugventil im Zylinderboden und einer Feder oberhalb des Zylinders.

Der Zerstäuber nach Fig. 1 weist einen Zylinder 1 auf, an dessen Oberrand ein Flansch 2 angeformt ist» Dieser Flansch 2 sitzt auf dem Hals eines Flüssigkeitsbehälters 19. Der untere Teil des Zylinders 1 ist breiter und nimmt einen Arbeitskolben 8 auf. In den oberen Teil des Zylinders 1 ist eine Einlage 10 eingeschoben, deren Innendurchmesser kleiner als der des Zylinders 1 ist. Diese Einlage 10 dient zur gleitenden Führung eines Stößels 9. Der obere Teil der Einlage 10 ragt über den Flansch 2 hinaus. Der Zylinder 1 und die Einlage 10 können einstückig ausgebildet sein oder als selbständige Teile hergestellt werden. Im unteren breiteren Teil des Zylinders 1 ist ein Saugventil gelagert, welches den Eintritt der Flüssigkeit in den Zylinder 1 ermöglicht.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist das Saugventil ein Kugelventil mit einem Käfig 4, der als Tubus mit einem Flansch 5 an seinem unteren Rand ausgebildet ist. Dieser Flansch 5 sitzt auf dem Boden des Zylinders 1. Der Käfig 4 dient zur Korrektur des zerstäubten Volumens bzw. zum Ausgleich des Volumens für beide Arbeitsrichtungen des Arbeitskolbens 8. Diese Korrektur kann durch ein Verringern oder Vergrößern des Tubusvolumens

oder durch eine Änderung des Durchmessers einer Verbindungsöffnung 33 durchgeführt werden. Auf dem Flansch sitzt eine Feder 6, deren oberes Ende in einer Aussparung 7 im Kolbenboden 38 gelagert ist. Auch der Kolbenboden kann zur Korrektur des zerstäubten Volumens oder zum Ausgleich der beiden Volumina in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung dienen. Diese Korrektur kann wieder durch ein Vergrößern oder Verkleinern des Volumens am Kolbenboden 38 durchgeführt werden= Der Arbeitskolben hat bei dieser Ausführung eine nach oben gerichtete Manschette 8a, welche gleichzeitig als Druckventil dient, das die Flüssigkeit in den Raum oberhalb des Arbeitskolbens 8 strömen läßt. Der Arbeitskolben 8 ist mit einem Stößel 9 verbunden, dessen unterer breiter Teil gleitend in der Einlage 10 geführt ist« Der schmalere obere Teil des Stößels 9 ist fest (nicht gleitend) in ein Rohr 11 eingesetzt, welches unten in einem dichtenden Manschettenkolben 12 endet. Das untere Ende des Manschettenkolbens 12 bestimmt die Minimallänge des schmaleren Stößelteils. Gleichzeitig sind unter dem Manschettenkolben 12 in der Innenwand der Einlage 10 Aussparungen 37 angebracht, deren Profil kreisförmig oder elliptisch sein kann. Es genügen vier Aussparungen 37 im Abstand von 90°. Der Manschettenkolben 12 endet oben in einer keilförmigen Kante 13, welche in eine gleichgeformte negative Aufsitzfläche 14 eingreift. Diese Aufsitzfläche 14 bildet die untere Stirnfläche des Halses eines ÜberwurfStutzens 16. Die Außenwand des Halses dient als Führung für eine tubulare Verlängerung 29 eines Betätxgungsnippels 17. An der Innenwand des Überwurfstutzens 16 sind Aussparungen 18 für eine dauernde oder lösbare Verbindung mit dem Flüssigkeitsbehälter 19 vorgesehen, über dieser Aussparung 18 (Gewinde) ist ein Absatz 20 für eine Dichtung 21 angeordnet, über welchem sich ein weiterer Absatz 22 für den Flansch 2 des Zylin-

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ders 1 befindet. Im Flansch 2 sind ein oder mehrere Axialkanäle 23 ausgeführt, welche zur Belüftung des Flüssigkeitsbehälters 19 und zum Zurücksaugen der durchgesickerten Flüssigkeit dienen. Diese Axialkanäle 23 sind mit einem rotationssymmetrischen Hohlraum 24 zwischen der Innenwand des Überwurfstutzens 16 und der Außenwand der Einlage 10 verbunden. Der Abstand zwischen den beiden Wänden des Hohlraumes 24 kann 0,3 bis 5 mm betragen. Die obere Stirnfläche des Hohlraumes 24 endet in der Aufsitzfläche 14, die zum Abdichten der Einlage 10 und des Manschettenkolbens 12 dient. Im oberen Ende der Einlage 10 sind ein oder mehrere Radialkanäle 25 ausgeführt. Der Durchmesser oder das Profil dieser Radialkanäle 25 muß kleiner sein als die Länge des Manschettenkolbens 12, welcher das untere Ende des Rohres 11 bildet. Dieses Rohr 11 führt durch den Hals 15 mit einem Spiel von 0,05 bis 0,15 mm. Auf das obere Ende des Rohres 11 ist ein Betätigungsnippel 17 aufgesetzt, in dessen oberen Teil ein Hohlraum 26 für die Zufuhr der Flüssigkeit zur Düse 27 ausgebildet ist. Dieser Hohlraum 26 hat einen Verteilerraum 26a mit der Düse 27 und einen Sammelraum 26b, welcher mit einem Längskanal 28 verbunden ist. Dieser Längskanal 28, der vorteilhaft als Kerbe an der Oberfläche des Stößels 9 durchgeführt werden kann, mündet in einen Raum oberhalb des Arbeitäcolbens 8. Der Betätigungsnippel 17 endet unten in der rohrförmigen Verlängerung 29, deren Länge ungefähr gleich der des Halses 15 ist, dessen Länge wiederum 1 bis 5 mm größer ist als die Hublänge des Arbeitskolbens 8. Der Innendurchmesser der Verlängerung 29 ist um 0,1 bis 0,5 mm größer als der Außendurchmesser des Halses 15.

Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 beschriebenen Zerstäuber in der Lagerung

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der Feder 6 und in der Gestaltung des Saugventils Das untere Ende der Feder 6 sitzt in einer Aussparung an der oberen Stirnfläche des Halses 15« Das obere Ende der Feder 6 stützt sich an einer Aussparung 30 im Betätigungsnippel 17 ab. Das im unteren breiten Teil des Zylinders 1 angebrachte Saugventil 3 besteht aus einem Käfig 4, in dessen ringförmigen Absatz 32 der Sockel einer Manschette 39 eingesetzt ist. Die Manschette berührt mit ihrem größeren Durchmesser die Wand des Zylinders 1 . Im Flansch 5 und im Sockel 3 4 ist eine Verbindungsöffnung 33 ausgeführt, damit die Flüssigkeit bis zur Oberkante der Manschette 39 fließen kann.

Die Arbeitsweise des Zerstäubers ist folgende:

Durch Drücken auf den Betätigungsnippel 17 wird der Manschettenkolben 12 und der Arbeitskolben 8 in die untere Stellung geschoben. Wenn der Betätigungsnippel nicht mehr belastet wird, schiebt die Feder 6 beide Kolben 8, 12 in ihre obere Stellung, und in den breiteren Raum des Zylinders 1 unter den Arbeitskolben 8 wird Flüssigkeit angesaugt. Durch die nächste Belastung des Betätigungsnippels 17 wird die Flüssigkeit über die Manschetten 8a über den Arbeitskolben 8 verdrängt und nach der Entlastung des Betätigungsnxppels 17 wird der Arbeitskolben 6 in seine obere Stellung geschoben. Die sich über dem Arbeitskolben 8 befindende Flüssigkeit wird durch den Längskanal 28 zur Düse 27 verdrängt. Bevor der dichtende Manschettenkolben 12 seinen oberen Umkehrpunkt erreicht, deckt sein unteres Ende die Aussparungen 37 ab, so daß plötzlich der Druck im Längskanal 28 sinkt und die Ausstrahlung aus der Düse 27 augenblicklich beendet wird, ohne daß Tropfen entstehen.

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Wenn auf den Betätigungsnippel 17 gedrückt wird, deckt die Oberkante des dichtenden Manschettenkolbens 12 die Radialkanäle 25 ab, so daß eine Verbindung von der Oberfläche des Rohres 11 über die Radialkanäle 23, den Hohlraum 24 und die Axialkanäle 23 mit dem Flüssigkeitsbehälter entsteht. Durch diesen Weg wird zugleich die eventuelle kleine Menge von Flüssigkeit, die über den Manschettenkolben 12 durchgesickert ist, durch den Unterdruck im Flüssigkeitsbehälter 19 in den Flüssigkeitsbehälter 19 zurückgesaugt. Gleichzeitig wird auch über die Radialkanäle 25 die nötige Belüftungsluft angesaugt, die in ausreichender Menge durch den Spalt zwischen dem Rohr 11 und dem Hals 15 strömen kann. Dieser Spalt ist zwar genügend groß zum Durchlaß der Belüftungsluft, bildet aber zugleich einen ausreichenden Widerstand für die eventuell durchgesickerte Flüssigkeit, die auf anderen Wegen einen leichteren Rückweg in den Flüssigkeitsbehälter 19 findet. Die Menge von Flüssigkeit, welche durch jeden Hub des Arbeitskolbens 8 ausgesprüht wird, kann geändert werden, indem man das Volumen des Kolbensbodens 38 und des Käfigs 4 ändert. Der Kolbenboden 38 kann höher oder niedriger sein oder eine Vertiefung aufweisen. Der Tubus des Käfigs kann ebenfalls höher oder niedriger sein und/oder es kann der Durchmesser der Verbindungsöffnung 33 geändert werden. Dadurch kann eine Korrektur zur Sicherung einer gleich großen Sprühmenge in beiden Hubrichtungen des Arbeitskolbens 8 erreicht werden. Aufgrund dieser Zerstäubungskorrektur kann eine ganze Reihe von Zerstäubern für verschiedene Zwecke hergestellt werden, wobei am Konstruktionskonzept nichts geändert werden muß. Eine Korrektur der Sprühmengen in beiden Hubrichtungen ist dann besonders erforderlich, wenn Düsen mit einer anderen Charakteristik eingesetzt werden.

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Zerstäuber mit einer doppeltwirkenden Pumpe können für alle Flüssigkeiten benützt werden, welche bisher mittels : Treibgas,ζ„B„ Freon, zerstäubt werden. Besonders eignen sie sich in den Fällen, wenn man eine Oberfläche mit einer gleichmäßigen Schicht bedecken WiIl₇ z. B„ wenn Reinigungsmittel, Lacke, Farben, Mittel für Haarpflege, Herbiziden, Flüssigkeiten mit antistatischen Wirkungen, Entfrostungsmitteln usw. aufgetragen werden sollen»

Claims (7)

1. Patentansprüche

   Zerstäuber für Flüssigkeiten mit einer doppeltwirkenden mechanischen Pumpe, enthaltend einen Zylinder, welcher oben einen Flansch zum Aufsetzen auf einen Flüssigkeitsbehälter und im untersten Teil ein Saugventil aufweist, einen federbelasteten Arbeitskolben mit einem Druckventil, der mit einem den Hals eines ÜberwurfStutzens durchragenden Stößel verbunden ist, und einen Betätigungsnippel am oberen Stößelende mit einer Sprühdüse, die über einen Längskanal dauernd mit dem Raum oberhalb des Arbeitskolbens verbunden ist,

   dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Zylinderteil eine Einlage (10) mit einem kleineren Innendurchmesser eingesetzt ist, deren oberer Teil über den Zylinder (1) hinausragt und die Innenstirnfläche des Halses (15) des ÜberwurfStutzens (16) berührt, daß zwischen der Innenwand des Halses (15) und der Außenwand der Einlage (10) ein Hohlraum (24) vorgesehen ist, welcher unten über Axialkanäle (23) im Flansch (2) und in einer Dichtung (21) mit dem Flüssigkeitsbehälter (19) und oben über einen Radialkanal (25) in der Einlage (10) mit der Oberfläche eines Rohres (11) verbunden ist, daß dieses gleitfähig durch den Hals (15) geführte Rohr (11) oben einen Betätigungsnippel (17) und unten

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   einen dichtenden Manschettenkolben (13) aufweist, welcher in seinem oberen Umkehrpunkt die Radialkanäle (25) überbrückt, und daß im Rohr (11) ein Stößel (9) mit seinem engeren Teil eingesetzt ist, dessen unterer breiter Teil den Arbeitskolben (8) trägt und gleitfähig durch die Einlage (10) des Zylinders (1) geführt ist.
2. 2. Zerstäuber nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß der Zylinder (1) in seinem untersten Teil ein Kugel-Saugventil (3) mit einem Käfig (4) aufweist, welcher aus einem Flansch (5) und einem Tubus besteht, dessen Zentralkanal (33) den Raum oberhalb der Ventilkugel mit dem Raum oberhalb des Käfigs (4) verbindet, und daß der Kolbenboden und der Flansch (5) Sitzflächen für die Feder (6) aufweisen.
3. 3. Zerstäuber nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß ein Käfig (4) im untersten Teil des Zylinders (1) aus einem Flansch (5) und einem Tubus besteht, auf den eine hinaufführende konische Manschette (39) aufgesetzt ist, wobei ein durch den Flansch (5) führender Kanal (33) den Raum unter dem Käfig (4) mit dem Raum unter der Oberkante der Manschette (39) verbindet und daß die äußere Stirnfläche des Halses (15) und der Boden des Betätigungsnippels (17) Aussparungen (30, 31) für die Feder (6) aufweisen.
4. 4. Zerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß die als selbständiger Teil verfertigte Einlage (10) in den oberen Teil des Zylinders (1) eingesetzt ist.
5. 5. Zerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Einlage (10) mit Aussparungen (37) versehen ist, welche unter dem unteren Ende des im oberen Wendepunkt befindlichen Manschettenkolbens (12) angebracht sind,
6. 6. Zerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem unteren breiten Teil des Stößels (9) ein Arbeitskolben (8) mit einer aufwärts gerichteten Manschette (8a) aufgesetzt ist,
7. 7. Zerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mantelfläche des Stößels (9) ein Axialkanal (28) für eine dauernde Verbindung der Düse (27) mit dem Raum oberhalb des Arbeitskolbens (8) vorgesehen ist-