DE3506320A1 - Selbstreinigendes ventil- oder pumpenbetaetigungselement fuer behaelter zum verspruehen von in diesen in einer unter druck stehenden fluessigkeit fein verteilten, schwebenden feststoffpartikeln - Google Patents
Selbstreinigendes ventil- oder pumpenbetaetigungselement fuer behaelter zum verspruehen von in diesen in einer unter druck stehenden fluessigkeit fein verteilten, schwebenden feststoffpartikelnInfo
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Description
Selbstreinigendes Ventil- oder Pumpenbetätigungselement für Behälter zum Versprühen von in diesen
in einer unter Druck stehenden Flüssigkeit fein verteilten, schwebenden Feststoffpartikeln
5
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Sprühflaschen, Sprühdosen, Sprühplastikbehalter und dergl. zum Versprühen
von Feststoffpartikeln, die in einem flüssigen Medium fein verteilt schweben, wie dies bei kosmetischen Artikeln, Deodorants,
Lacken, Farben, Haushaltsprodukten und pharmazeutischen Präparaten der Fall ist. Produkte dieser Art
können in einem unter Druck stehenden Behälter oder in einem solchen, der eine Versprühungskolbenpumpe aufweist, enthalten
sein.
Ein Problem beim Versprühen dieser in einer Flüssigkeit schwebenden Feststoffpartikel unter Benutzung einer mechanischen
Öffnungs/Schließ-Anordnung in dem Ventilkopf und dem Einsatzteil eines Treibgas— oder Pumpenbehälters besteht in
der Ansammlung von Feststoffen in der Wirbelkammer, die bewirkt, daß der Behälter aufgrund einer Verflockung verstopft.
Diese Köpfe, die auch als Betätigungsköpfe oder Betätigungselemente bezeichnet werden, müssen ausgewechselt
oder gereinigt werden, so daß die Inhalte des Behälters erneut zum Verbrauch zur Verfügung stehen. Das Auswechseln
oder Reinigen des Betätigungskopfes muß mehrere Male während des Verbrauchs der Behälterinhalte aufgrund des wiederholten
Verflockens wiederholt werden.
Es besteht daher ein Bedarf für ein selbstreinigendes oder nichtverstopfendes mechanisches Öffnungs/Schließ-Sprühsystem,
um ein zuverlässiges Versprühen der in der Flüssigkeit schwebenden Feststoffe für die gesamte Lebensdauer des
Behälters zu erreichen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbstreinigendes Betätigungselement oder dergl. der zuvor
genannten Art zu schaffen, für das die erläuterten Probleme
nicht mehr bestehen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine neuartige
Konstruktion für ein Ventil- oder Pumpenbetätigungselement vorgeschlagen, mit dessen Hilfe ein Verstopfen der
mechanischen Öffnungs/Schließkammer verhindert wird, um so einen feinen Sprühstrahl von in einer Flüssigkeit schwebenden,
fein verteilten Feststoffpartikeln versprühen zu können.
Erfindungsgemäß ist dazu ein fester Körper vorgesehen, der folgende Elemente enthält:
(a) einen senkrecht auf einem axialen Kanal stehenden Durchgangskanal, welcher Kanal an seinem unteren
Ende zum Zwecke einer Verbindung mit einem Ventil- oder Pumpenschaft eines Behälters , der den Fluß des
Produkts in dem Behälter aus diesem heraus steuert, offen ist,
(b) eine Kammer, die in der Oberfläche des festen Körpers ausgebildet ist, um die Erzeugung eines feines Sprühstrahls
durch Verwirbelung zu unterstützen, welche Kammer
(i) einen kreisförmigen Kanal,
(ii) eine zentrale Wirbelkammer, die darin konzentrisch und koplanar mit dem kreisförmigen Kanal
angeordnet ist, und
(iii) drei oder mehr symmetrisch angeordnete, einen Abstand voneinander aufweisende Kanäle, die den
kreisförmigen Kanal und die Wirbelkammer mitein
ander verbinden und tangential zu der Wirbelkammer verlaufen, aufweist,
(c) einen ersten zylindrischen ZufUhrungskanal zum Fördern
des Produkts aus dem axialen Kanal zu dem kreisförmigen Kanal, welcher axiale Kanal senkrecht auf der Ebene des
kreisförmigen Kanals und der Wirbelkammer steht,
(d) einen zweiten zylindrischen, kleineren Zuführungskanal zum Richten eines zweiten Stroms in das Zentrum der
Wirbelkammer von dem axialen Kanal, der senkrecht auf der Ebene des kreisförmigen Kanals und der Wirbelkammer
steht, und
(e) eine Lochplatte, die die Wirbelkammer verschließt, so daß das Produkt aus dem kreisförmigen Kanal zu der Wirbelkammer
nur durch die symmetrisch angeordneten, einen Abstand voneinander aufweisenden Kanäle fließen kann.
Das Loch in der Lochplatte ist in bezug auf die Wirbelkammer und den zweiten Zuführungskanal von dem axialen Kanal mittig
angeordnet.
20
20
Die Erfindung wird durch die im folgenden anhand mehrerer, Ausführungsbeispiele für diese betreffender Figuren gegeben
Beschreibung verdeutlicht.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Betätigungselements in Position auf einem
typischen Behälter der eingangs genannten Art.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht des Betätigungselements gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Ebene,
die durch dessen zentrale vertikale Achse und durch eine Wirbelkammer verläuft.
Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht des Betätigungselements, von dem eine Lochplatte entfernt worden ist, um
die Wirbelkammer freizulegen.
—7 —
Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht einer Wirbelkammer.
Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht einer Wirbelkammer.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Lochplatte.
Die vorliegende Erfindung ist auf Druckbehälter anwendbar, die Flüssigkeiten versprühen, welche darin fein verteilte
schwebende Feststoffpartikel, ζ. Β. Feststoffpartikel mit weniger als 0.022" Korngröße enthalten. Der Druck kann durch
ein Druckerzeugungsmittel, wie Mischungen aus Chlorfluorkohlenstoffen,
Kohlenwasserstoffen, Kohlendioxid oder Dimethyläther, bereitgestellt werden, wobei der Benutzer den
Ventilkopf oder das Betätigungselement niederdrückt, um das unter Druck stehende Produkt in und durch das Betätigungs-...
element ausströmen zu lassen. Anstelle der Verwendung eines unter Druck stehenden Treibmittels kann dieselbe Art von
Produktbewegung durch Betätigen einer Pumpe bewirkt werden, die in einem solchen Behälter untergebracht und gegen diesen
abgedichtet ist. Das Niederdrücken des Betätigungselements oder -kopfes bewegt einen Kolben durch einen zylindrischen
Vorratsbehälter, der innerhalb des Behälters angeordnet ist. Die Arbeitsweisen eines Treibmittelventils und einer Pumpe
sind in jeder Beziehung herkömmlich und Personen bekannt, die mit der Verpackungstechnik vertraut sind. Die Benutzung
von Pumpen und unter Druck stehenden Behältern ist in der Verpackungstechnik üblich.
In den Figuren 1 u. 2 ist gemäß einem beliebigen realisierbaren Ausführungsbeispiel für die Erfindung ein Ventil- oder
Pumpenkopf, der als Betätigungselement 1 bezeichnet ist, an einem Ventil- oder Pumpenschaft 2 durch Reibungshaftung
befestigt. Der Ventil- oder Pumpenschaft ist seinerseits an einem Behälter 3 montiert und gegenüber diesem abgedichtet.
Der Ventil- oder Pumpenschaft 2 hat eine Mittenbohrung und dient dzu, das Produkt von dem Behälter zu dem Betätigungselement
zu leiten.
In Fig. 2 ist eine Schnittansicht gezeigt, die einen axialen
Durchgangskanal 4 darstellt, der an seinem unteren Ende den Ventil- oder Pumpenschaft 2 aufnimmt. Die erforderliche
Verbindung ist eine flüssigkeitsdichte und druckdichte Verbindung. Ein erster Zuführungskanal 5 verbindet den axialen
Durchgangskanal mit einem kreisförmigen Kanal 6, der deutlicher in den Figuren 3 u. 4 dargestellt ist. Ein zweiter
Zuführungskanal 7 verbindet den axialen Durchgangskanal mit dem Zentrum einer Wirbelkammer 8. Ein zylindrisches Sackloch
9 nimmt einen Lochplatteneinsatz 11 auf, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist.
Die Figuren 3 u. 4, die Vorderansichten darstellen, zeigen den kreisförmigen Kanal 6, die Wirbelkammer 8 und die Enden
der ZufUhrungskanäle 5 u. 7. Die Wirbelkammer 8 ist konzentrisch und koplanar mit dem Kanal 6 angeordnet. Drei bis
sechs (in diesen Figuren 4) Kanäle 10 richten den primären Fluß von dem kreisförmigen Kanal 6 tangential auf die Wirbelkammer
8. Unter "tangential" ist nicht nur tangential zu dem Außenrand der Wirbelkammer sondern auch in das Innere
dieser Kammer hinein zu verstehen, solange die Strömung nicht längs des Radius erfolgt. Diese Kanäle 10 sind symmetrisch
in bezug auf die Wirbelkammer 8 angeordnet. Der zweite Zuführungskanal 7 endet in dem Zentrum der Wirbelkammer
8.
Über der Vorderseite des Betätigungselements und mittels Reibungshaftung in Position gehalten ist ein
Lochplattenelement mit einer Lochplattenfläche 13 angeordnet, das im wesentlichen die Form einer Tasse hat und ein
einziges zentrales Loch 15 aufweist. Eine Vorderkante 12 wird in das Sackloch 9 in Preßsitz eingedrückt, bis die
Innenseite der Lochplattenfläche 13 dicht an Oberflächen 14 u. 16 anliegt. Das Produkt kann dann nur von dem Kanal 6
durch die Kanäle 10 in die Wirbelkammer 8 strömen. Das Loch 15 ist genau in dem Zentrum der Lochplattenfläche 13 angeordnet.
Daher ist es auch oberhalb der Wirbelkammer und des Endes des zweiten Zuführungskanals zentriert angeordnet.
Das Betätigungselement 1 kann mit seinem Durchlässen, Kanälen, der Kammer usw. auf einfache Weise aus den meisten
verfügbaren Kunstharzen, wie Polyäthylen, Polypropylen, Nylon oder gleichwertigen Materialien gegossen werden, jedoch
ist Aluminium oder ein anderes relativ korrosionsbeständiges Material besser geeignet.
Wenn das Betätigungselement niedergedrückt wird, was entweder bewirkt, daß das Produkt hinausdrückt wird oder erlaubt,
daß dieses in den axialen Kanal 4 ausgestoßen wird, teilt sich der Strom auf die beiden Zuführungskanäle 5 u. 7 auf.
Der Durchmesser des ersten Zuführungskanals 5 ist ungefähr um 45% bis 55% größer als der Durchmesser des zweiten Zuführungskanals
7. Dementsprechend strömt 2 1/4-mal soviel Menge des Produkts durch den Zuführungskanal 5, wie durch
den Zuführungskanal 7 strömt. Die Flüssigkeit und die darin fein verteilt schwebenden Partikel strömen durch den Zuführungskanal
5, treten anschließend in den kreisförmigen Kanal 6 ein und strömen dann durch alle der tangentialen Kanäle
in die Wirbelkammer 8, wo die wirbelnden und aufprallenden „
Ströme eine Umsetzung in einen feinen Sprühstrahl bewirken, der durch das Loch 15 austritt. In der Wirbelkammer 8 besteht
eine Tendenz für die Partikel dahingehend, daß sie sich hinter dem Lochplatteneinsatz ablagern. Der ausfließende
Strom des Produkts, das aus dem Zuführungskanal 7 kontinuierlich ausströmt, behindert die Ablagerung von Partikeln,
so daß die Wirbelkammer 8 frei von solchen festen Stoffen und damit sicher vor einer Verstopfung bleibt.
Das Verhältnis der Durchmesser des ersten Zuführungskanals zu dem des zweiten Zuführungskanals 7 beträgt 3:2 plusminus
10%, vorzugsweise 3:2. Dieses Verhältnis ist kritisch im Sinne des Erreichens eines feinen Sprühstrahls ohne Verstopfen
oder Verklumpen durch die Partikel. Das Verhältnis der Durchmesser des Zuführungskanals 5 und der Austrittsöffnung in der Lochlattenfläche 15 beträgt 2:1 plusminus 10%
und ist auch kritisch in bezug auf das Erzielen eines feinen
Sprühstrahls ohne Verstopfen oder Verklumpen durch Partikel. Das andere funktionsmäßig wichtige Verhältnis von Durchmessern
ist die Beziehung zwischen der Austrittsöffnung oder des Loches 15 und der Wirbelkammer 8. Dieses Verhältnis beträgt
8:25 plusminus 10%. Der Autrittsöffnungsdurchmesser sollte in dem Bereich von 0.012" bis 0.022", vorzugsweise
ungefähr bei 0.017" liegen. Dementsprechend wurden die im folgenden angegebenen Durchmesser wirksam zu der gewünschten
Funktion beitragen:
10
10
Erster Zuführungskanal 5: 0.033",
zweiter Zuführungskanal 7: 0.022", Austrittsöffnung 15: 0.016",
Wirbelkammer 8: 0.050".
Die gegebene Beschreibung und die Figuren betreffen lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die vorliegende
Erfindung, bei dem der kreisförmige Kanal und die Wirbelkammer in einer vertikalen Ebene liegen, so daß das Produkt
in einer im wesentlichen horizontalen Richtung versprüht wird. Die Erfindung kann jedoch auch dann vorteilhaft angewendet
werden, wenn die Kammer in einer anderen Ebene liegt, so daß das Produkt unter einem Winkel von der Horizontalen
versetzt versprüht wird, vorausgesetzt, daß die Beziehungen, die zuvor erläutert wurden, eingehalten werden und die beiden
Zuführungskanäle senkrecht zu der Ebene des kreisförmigen Kanals und der Wirbelkammer liegen.
Claims (6)
1. Selbstreinigendes Ventil- oder Pumpenbetätigungselement, das einen festen Körper * enthält, gekennzeich-5
η e t durch
- einen senkrecht auf einem axialen Kanal stehenden Durchgangskanal
(4), welcher Kanal an seinem unteren Ende zum Zwecke einer Verbindung mit einem Ventil- oder Pumpenschaft
(2) eines Behälters (3), der den Fluß des Produkts in dem Behälter aus diesem heraus steuert, offen ist,
- eine Kammer, die in der Oberfläche des festen Körpers ausgebildet ist, um die Erzeugung eines feinesiSprüh-15
Strahls durch Verwirbelung zu unterstützen, welche Kammer einen kreisförmigen Kanal (6), eine zentrale Wirbelkammer
(8), die darin konzentrisch und koplanar mit dem kreis-
förmigen Kanal angeordnet ist, und drei oder mehr symmetrisch
angeordnete, einen Abstand voneinander aufweisende Kanäle (10), die den kreisförmigen Kanal (6) und die
Wirbelkammer (8) miteinander verbinden und tangential zu der Wirbelkammer verlaufen, aufweist,
- einen ersten zylindrischen Zuführungskanal (5) zum Fördern des Produkts aus dem axialen Kanal zu dem kreisförmigen
Kanal (6), welcher axiale Kanal senkrecht auf der Ebene des kreisförmigen Kanals und der Wirbelkammer steht,
- einen zweiten zylindrischen, kleineren Zuführungskanal (7) zum Richten eines zweiten Stroms in das Zentrum der Wirbelkammer
(8) von dem axialen Kanal, der senkrecht auf der Ebene des kreisförmigen Kanals und der Wirbelkammer steht,
und
- eine Lochplatte (11), die die Wirbelkammer verschließt, so daß das Produkt aus dem kreisförmigen Kanal zu der Wirbelkammer
nur durch die symmetrisch angeordneten, einen Abstand voneinander aufweisenden Kanäle fließen kann,
wobei die Lochplatte ein Loch (15) mit einem Durchmesser von ungefähr 0.012" - 0.022" hat, das in bezug auf die
Wirbelkammer und den zweiten Kanal mittig angeordnet ist.
2. Selbstreinigendes Ventil- oder Pumpenbetätigungselement
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Zuführungskanal (5) um 45% bis 55% im Durchmesser
größer als der zweite Zuführungskanal (7) ist, daß der Durchmesser des ersten Zuführungskanals (5) um 90% bis 110%
größer als der des am Ausgang angeordneten Loches (15) in der Lochplatte (11) ist und daß das Verhältnis des Durchmessers
des am Ausgang angeordneten Loches zu dem der Wirbelkammer (8) 0.30 bis 0.35 ist.
3. Selbstreinigendes Ventil- oder Pumpenbetätigungselement
nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich-
n e t , daß der kreisförmige Kanal (6) und die Wirbelkammer (8) in einer vertikalen Ebene liegen.
4. Selbstreinigendes Ventil- oder Pumpenbetatigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Betätigungselement auf
einem Behälter (3) angeordnet ist, der dazu bestimmt ist, dessen Inhalte durch den Pumpenschaft (2) unter Druckeinwirkung
oder mittels einer Pumpe auszustoßen, und daß das Betätigungselement auf dem Pumpenschaft montiert ist.
5. Selbstreinigendes Ventil- oder Pumpenbetatigungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß
der Behälter (3) in einer Flüssigkeit fein verteilte, schwebende Feststoffpartikel enthält.
6. Behälter zur Verwendung mit einem selbstreinigenden Ventil- oder Pumpenbetätigungselement, wie es in einem der vorhergehenden
Ansprüche gekennzeichnet ist.
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