DE3835299C1

DE3835299C1 -

Info

Publication number: DE3835299C1
Application number: DE19883835299
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. 8540 Schwabach De Katz
Original assignee: Georg Karl Geka Brush GmbH
Current assignee: Georg Karl Geka Brush GmbH
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1989-12-21
Also published as: WO1990004340A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgabevorrichtung für fließfähige Stoffe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Fließfähige Stoffe, wie beispielsweise Lacke, Kosmetika oder Pharmazeutika, werden aus einem Vorratsbehälter in kleinen Mengen in dosierter Form einem Auftragele ment zugeführt, welches vorzugsweise aus einem, mit einer abrollfähigen Kugel versehenen Mundstück be steht. Dabei ist es zweckmäßig, einerseits die Nach führung der Flüssigkeit in das Auftragelement mög lichst handlich und kontrollierbar vorzunehmen, andererseits soll eine Überdosierung durch eine steuerbare Drosselung oder Unterbrechung des Dosier stromes gewährleistet sein.

Ein solches Gerät ist aus der DE-OS 36 26 622 bekannt, bei welchem ein Ventilglied durch einen radi al zum Gehäuse ausgeübten Druck gegen den Schließdruck einer Feder bewegbar ist. Dabei besteht zwischen dem Be tätigungselement und der Ventilbewegung eine mechanische Verbindung, wobei die Ventilöffnung gegen einen Feder druck erfolgt.

Die betreffende Ausführungsform der bekannten Art, bei welcher das Ventil zugleich einen Teil des Auftragele mentes darstellt, hat den Nachteil, daß die Öffnung des Ventils durch Druck auf eine Unterlage, je nach den im Vorratsraum herrschenden Druckverhältnissen zu einer Über- oder Unterdosierung führt.

Das gleiche gilt, wenn das Verschlußelement durch eine untertützende Kraft angehoben wird. Wenn damit gleich zeitig eine flexible Verformung des Vorratsbehälters er folgt, wird ein im Gerät vorhandener Druckpegel durch diese Kompression noch erhöht. Die Ungenauigkeit der Do sierung nimmt hierbei zu, je größer der Gasanteil im Vorratsraum ist, bzw. je geringer die Menge des Füll gutes ist.

Aus der US-PS 39 02 815 ist eine Abgabevorrichtung be kannt, wobei ein Verschlußelement in Form einer Kugel vorgesehen ist. An dieser Kugel liegt jedoch ständig die Kraft einer Feder an. Dementsprechend muß beim Aufsetzen der Kugel auf die Schreibunterlage der Druck der Feder überwunden werden, um eine Flüssigkeitsnach führung zu ermöglichen. Hierdurch wird eine leicht gän gige Auftragsbewegung auf der Unterlage verhindert. Weiterhin ist bei dieser Vorrichtung eine seitliche, senkrecht zur Längsrichtung betätigbare Betäti gungsvorrichtung vorgesehen. Wird diese Betätigungs vorrichtung gleichzeitig mit dem Aufsetzen der Kugel betätigt, besteht die Gefahr eines unkontrollierten Flüssigkeitsdurchflusses.

Eine gattungsgemäße Abgabevorrichtung wird in der JP-61-1 01 269 A beschrieben. Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, durch den Druck eines auf eine Unter lage aufgesetzten stiftartigen Auftragselementes eine untere Auslaßöffnung freizugeben, wobei mit dem Auf tragselement ein Stößel verbunden ist, der ein Ventil aufweist, welches so ausgebildet ist, daß bei geöffne ter Auslaßöffnung die Zulaufkanäle zwischen einem Vor ratsbehälter und einem Zwischenraum geschlossen wer den.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so weiterzu bilden, daß als Verschluß- und Auftragselement eine Kugel verwendet werden kann, welche mit geringen Ab reißkräften beim Beginn des Auftrags freigesetzt und dann mit geringen Reibungskräften über die Unterlage geführt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Gerät durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Bei der Abgabevorrichtung für fließ fähige Stoffe ruht ein axial bewegbarer und federbelas teter Stößel auf einem Verschlußelement und hält dieses in unbetätigtem Zustand in Schließstellung. Der Stößel ist dabei einerseits durch einen Druck auf das Verschluß element, andererseits durch eine Betätigung einer flexi blen Griffzone bewegbar. In letzterem Fall bleibt das Verschlußelement unbeeinflußt.

In beiden Fällen erfolgt mit der Stößelbewegung eine Verkleinerung der Zulauf-Querschnitte, welche die Flüssigkeitsverbindung zwischen Vorratsraum und Ver schlußelement darstellen.

Mit zunehmender Öffnung des Verschlußelementes, welches gegen eine Auftragfläche gedrückt wird, wird die Zufuhr aus dem Vorratsraum verringert, wodurch einer Überdosie rung bei Überdruck im Vorratsraum, entgegengewirkt wird. Es ergeben sich hierbei folgende Bedienungssituationen:

1. Eindrücken des Verschlußelementes ohne zusätzliche Seitenbetätigung, d. h. ohne Aufbringen der Kraft "P". Beim Eindrücken des Verschlußelementes um den Weg "a" ist die Federkraft und die Gleitreibung am Stößel zu überwinden, wenn das Verschlußelement als Kugel aus gebildet ist.
2. Eindrücken des Verschlußelementes und gleichzeitiges Anheben des Stößels durch Kraft "P".
Die für das Lösen des Verschlußelementes aus sei nem Dichtsitz erforderlichen Kräfte werden hierbei gering gehalten, da keine Federkräfte überwunden werden müssen. Die Rollreibung bei einem als Kugel ausgebildeten Verschlußelementes ist wesentlich ver ringert, bedingt durch die fehlende Auflagekraft des Stößels. Dadurch kann das Auftragen des Füllgutes sehr weich und ohne besonderen Druck auf die zu benetzende Fläche erfolgen.
3. Anheben des Stößels durch Einleitung der Kraft "P" ohne gleichzeitiges Öffnen des Verschlußelementes durch Druck auf eine Oberfläche.
Hierbei wird ein Austropfen von Flüssigkeit ver mieden, sofern Überdruck im Vorratsraum gegeben ist. Bei Unterdruck im Vorratsraum öffnet sich bei der Betätigung des Stößels auch das Verschlußelement, um Luft in den Vorratsraum nachzusaugen, sobald die flexible Verformung der Griffzone zurückgestellt wird.
Eine wiederholte Betätigung des Stößels in der vor beschriebenen Art, lediglich durch Verformen der Griffzone bewirkt außerdem einen Mischeffekt bei fließfähigen Stoffen mit Sedimenten, bedingt durch Adhäsionskräfte in den Spalträumen vor dem Verschluß element.

In weiterer zweckmäßiger Ausbildung dieser ersten Aus führung ist der Stößel gegen die Kraft einer Feder dadurch längsbewegbar, daß zwei gleichartige an einer Stoßkante gegeneinander gelagerte Spreizelemente einen Kniehebeleffekt erzeugen, wenn an der Griffzone die quer zur Längsachse gerichtete Kraft "P" eingelei tet wird. Diese Spreizelemente sind einfach herstell- u. montierbar und ergeben durch ihre Geometrie eine große Kraft/Weg-Übersetzung, wodurch geringe Bedienungs kräfte erreicht werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist darin zu sehen, daß die geometrischen Verhältnisse in der Weise abgestimmt sind, daß das Maß "a", welches den maximalen Hub des Verschlußelementes darstellt, größer ist als das Maß für den Hub "b" des Stößels (36), welches den maximalen Querschnitt des Zulaufkanals be schreibt.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung zeigt eine zweite Ausführung, bei welcher der Stößel eine koni sche Dichtfläche aufweist, die sich bei der Betätigung dichtend an einen Kegelsitz anschließt.

Vorteilhaft ist hierbei die hermetische Abdichtung zwischen Verschlußelement und Vorratsraum, die vor allem bei dünnflüssigen Medien zur Anwendung kommt und eine Überdosierung vermeiden hilft.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Betätigungs mechanik in der Griffzone wird darin gesehen, daß radi al angeordnete Schwenkarme, die um einen Drehpunkt neig bar sind, an einem Konus anliegen, der mit dem Stößel verbunden ist.

Bei einer dritten Ausführung ist es besonders vorteilhaft und vereinfachend, daß die Öffnung des Ver schlußelementes und die entsprechende Drosselung des Zulauf-Querschnittes aus dem Vorratsraum, allein durch das Verschlußelement und einer dahinter befindlichen Führungsscheibe erfolgt. Diese dient als Längsführung für den mit Längskanälen versehenen Stößel und zugleich als Begrenzung und Ventilsitz für das nach innen beweg bare Verschlußelement.

Drei Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Axialschnitt einer ersten Ausführungsform unbetätigt,

Fig. 2 Axialschnitt lt. Fig. 1 betätigt,

Fig. 3 Radialschnitt längs der Linie III-III,

Fig. 4 Radialschnitt längs der Linie IV-IV,

Fig. 5 Radialschnitt längs der Linie V-V,

Fig. 6 Radialschnitt längs der Linie VI-VI,

Fig. 7 Axialschnitt einer zweiten Ausführungsform unbetätigt,

Fig. 8 Axialschnitt wie vor, betätigt,

Fig. 9 Radialschnitt längs der Linie IX-IX,

Fig. 10 Axialschnitt einer dritten Ausführungsform unbetätigt.

Ausführung I (Fig. 1-6)

In einem Vorratsbehälter 1 befindet sich ein Vorratsraum 2, der den nicht dargestellten fließfähigen Stoff auf nimmt. Der Vorratsbehälter 1 wird nach Einbringen des Füllgutes durch einen Knopf 3 verschlossen.

Mit dem Vorratsbehälter 1 ist eine flexible Griffzone 4 verbunden, die in einem Flansch 5 mit Bohrung 6 und Bund 7 übergeht. Ein Mundstück 8, welches mit dem Bund 7 ver bunden ist, enthält ein Verschlußelement 9, welches in dieser Darstellung als Kugel ausgebildet ist und an ei nem Dichtsitz 10 zur Anlage kommt, sowie an Stegen 11 von Kapillarkanälen 12 längsgeführt ist.

Das Verschlußelement 9 liegt an einem Stößel 13 an, der unter der Wirkung einer Druckfeder 14 steht, die zwischen Stützrippen 15 mit Durchlässen 16 und dem Flansch 5 eingespannt ist. Der Stößel 13 weist Zulaufka näle 17 auf, welche in der unbetätigten Stellung (Fig. 1) Durchlässe bilden und eine variierbare Flüssigkeits verbindung zwischen Vorratsraum 2 und Kapillarkanälen 12 herstellen. Zwischen dem Flansch 5 und einem, mit dem Stößel 13 verbundenen Anschlag 18 sind spiegelbildlich zu einer Stoßkante 19 zwei gleichartige Spreizelemente 20 eingespannt, welche die Griffzone 4 an der Stoßkante 19 tangieren und ein Kniehebelsystem bilden.

Bei radial einwirkenden Kräften "P" auf die Griffzone 4 wird der Anschlag 18 und somit der Stößel 13 entgegen der Wirkung der Druckfeder 14 einwärts bewegt und ent lastet das Verschlußelement 9 von seinem Dichtsitz 10. Beim Gebrauch wird die Abgabevorrichtung für fließfä hige Stoffe in etwa senkrechter Haltung gegen eine Auflage-Fläche gedrückt. Dabei wird das Verschlußele ment 9 von seinem Dichtsitz 10 abgehoben, wodurch Flüssigkeit durch Schwerkraft, Kapillarwirkung und Dampfdruck in den Bereich der Kapillarkanäle 12 gelangt und zum Auftragen über das sich abrollende Verschluß element 9 zur Verfügung steht.

Der Abrollvorgang wird dadurch besonders leichtgängig, daß die Kugel an den Stegen 11 zentriert und längsge führt ist und daß die Anlage der Druckfeder 14 nicht direkt, sondern über den Stößel 13 erfolgt, wodurch ebenfalls die Rollreibung vermindert wird.

Wird das Verschlußelement beim Aufsetzen auf die Auf tragfläche um ein Ausstellmaß "a" zurückgestellt, so wird der Zulauf aus dem Vorratsraum gedrosselt bzw. abgesperrt, weil das Maß "a" größer ist als ein Hub "b". Dadurch wird einer Überdosierung entgegengewirkt, falls ein Überdruck im Vorratsraum 2 besteht.

Wird während des Aufsetzens, d. h. Öffnens des Ver schlußelements 9 gleichzeitig die flexible Griffzone 4 verformt (Fig. 2), so wird ein Überdruck auf mechanische Weise im Vorratsraum erzeugt, der einen beschleunigten Flüssigkeitsstrom über die Zulaufkanäle 17 in die Kapil larkanäle 12 zur Öffnung des Mundstücks 8 veranlaßt. Auch in diesem Fall werden die Querschnitte der Zulauf kanäle 17 von der Bohrung 6 versperrt und der Zulauf aus dem Vorratsraum 2 gedrosselt oder unterbrochen. Das Losreißen der Kugel aus ihrem Dichtsitz, sowie deren Abrollen werden bei gleichzeitigem Aufsetzen der Kugel und Betätigung der Griffzone besonders leicht gängig, weil sich der Stößel zunächst von der Kugel trennt, wodurch sehr geringe Kräfte erforderlich sind, um die Kugel von ihrem Dichtsitz 10 abzuheben. Die Los reißkräfte beschränken sich auf das Abscheren von ankle bendem Füllstoff. Das Abrollen der Kugel ist weiter dadurch begrünstigt, daß keine Längskräfte auf die Kugel einwirken.

Unterdruck im Vorratsraum 2 entsteht durch die Entnahme von Flüssigkeit, oder auch durch Abkühlung der im Vor ratsraum vorhandenen Luft.

Der möglichst ungehinderte Ausgleich dieses Unterdrucks ist für die gleichmäßige Flüssigkeitsabgabe Bedingung. Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt die Luftnachsau gung nicht nur beim Öffnen des Verschlußelementes 9 durch Druck auf eine Unterlage, sondern auch dann, wenn die Griffzone 4 ohne Kontakt des Verschlußelementes zu einer Auflage, betätigt wird. In diesem Fall hebt das Verschlußelement 9 von seinem Dichtsitz 10 ab, wenn die Griffzone in der Entlastungsphase ist und der Stößel 13 noch nicht seine vordere Ausgangslage erreicht hat. Durch die Trennung von Verschlußelement 9 und Stößel 13 erfolgt kein Flüssigkeitsaustritt weder bei Über- noch bei Unterdruck, solange nur die Griffzone 4 betätigt wird.

Die vorgenannte Eigenschaft ist weiterhin nutzbar, um sedimentierte Flüssigkeiten zu mischen, indem ledig lich durch Betätigen der flexiblen Griffzone Druck- u. Unterdruck-Impulse eingebracht werden. Einen weiteren Beitrag zum Mischeffekt leistet die Längsbewegung des Stößels 13 und die im Flüssigkeitsstrom liegende Druck feder 14, wobei durch Adhäsionskräfte eine Verwirbelung der in den Kapillarkanälen 12 und Ringräumen befindli chen Flüssigkeit entsteht.

Ausführung II (Fig. 7-9)

Unterschiedlich gegenüber Ausführung I ist insbesondere die Ausbildung eines Stößels 36, der eine konische Dicht fläche 34 aufweist, die sich bei Betätigung an einen Ke gelsitz 35 anlegt und eine vollständige Abdichtung zwi schen Vorratsraum 2 und Verschlußelement 9 herbeiführen kann. Die Druckfeder 14 ist eingespannt zwischen einer Stützscheibe 38, welche Durchbrüche für den Durchlaß der Flüssigkeit aufweist und stirnseitigen Enden des Längskanals 32. Ein Mundstück 37 ist mit einem Bund 33 verbunden, welcher durch einen Flansch 31 hindurch geführt ist. An den Bund 33 angeformt sind federnd und sternförmig angeordnete Schwenkarme 39, die an einer Konusbuchse 40 anliegen und radial um einen Drehpunkt 41 einschwenkbar sind, wodurch der Konus 40 und der Stößel 36 gegen die Druckfeder 14 längsbeweglich sind.

Ausführung III (Fig. 10)

Das Verschlußelement hat hier die Doppelfunktion, bei einem Druck auf eine Unterlage den Dichtsitz 10 in einem Mundstück 51 zu öffnen und bei Erreichen des Maximal hubes eine Bohrung 54 zu verschließen, welche den Zu lauf aus dem Vorratsraum 2 begrenzt oder stoppt. Ein Stößel 52 weist Längskanäle auf und ist an einer Führungsscheibe 53 längsgeführt.

Claims

1. Abgabevorrichtung für fließfähige Stoffe, umfassend einen mit einer Auftragsspitze in Flüssigkeitsverbin dung stehenden Vorratsbehälter mit einem Ventilver schluß, der sich gegen den Schließdruck einer Feder öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußele ment (9) als eine zwischen einem Dichtsitz (10) und einem federbeaufschlagten, axial beweglich gelagerten Stößel (13) angeordnete Kugel ausgebildet ist, daß der Stößel (13) gegen die Kraft der Feder (14) mittels einer seitlichen Verformung der Griffzone (4) vom Verschlußelement (9) abhebbar ist, und daß einem Abheben des Stößels (13) ein Schließen der Zulaufka näle (17) zugeordnet ist.

2. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (13) durch zwei gleichartige, an der Stoßkante (19) gegeneinander gelagerte Spreizele mente (20) und einer quer zur Längsachse an der Stoßkante (19) anliegenden Kraft P längsbeweglich ist.

3. Abgabevorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (9) ein Ausstellmaß "a" aufweist, das gleich oder größer ist als das Maß "b", welches den Abstand des Endes des Zulaufkanals (17) zur Bohrung (6) darstellt.

4. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (36) eine konische Dichtfläche (34) aufweist, die an einen Kegelsitz (35) dichtend anlegbar ist.

5. Abgabevorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausstellmaß "a" des Verschlußelementes (9) größer ist als der Hub "b" des Stößels (36).

6. Abgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (11) der Kapillarkanäle (12) zur Längsführung des Verschlußelementes (9) und des Stößels (13, 36) dienen.

7. Abgabevorrichtung nach den Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende des Stößels (36) eine Konus buchse (40) aufweist, deren Konus an Schwenk armen (39) anliegt, die um einen Drehpunkt (41) schwenkbar sind.

8. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (9) bei maximaler Öff nung des Dichtsitzes (10), an der Bohrung (54) dichtend anliegt. (Fig. 10).