DE4406809A1 - Handzerstäuber mit Hebelpumpe - Google Patents

Description

Flüssigkeitszerstäubung findet vielfach Verwendung sowohl im privaten als auch im gewerblichen Bereich. Sehr beliebt sind die mit Gasdruck betriebenen Spraydosen, weil lediglich ein Fingerdruck erforderlich ist, um für eine gewünschte Dauer einen kontinuierlichen Sprühstrahl zu erzeugen. Weit ver­ breitet sind auch Handzerstäuber mit Hebelpumpe. Man kann damit aber nur kurze Sprühstöße erzeugen, wobei die Qualität der Zerstäubung außerdem von der Bedienungsweise abhängig ist. Bei vielen Anwendungen ist eine Vielzahl von Pumpenhü­ ben erforderlich. Das führt zur Ermüdung der Hand. Eine ru­ hige und gleichmäßige Applikation der zerstäubten Flüssig­ keit ist daher nicht gegeben. Vorteilhaft sind diese Hand­ zerstäuber jedoch insofern, als sie vom Benutzer immer wie­ der mit Flüssigkeit nachgefüllt werden können. Auch ist her­ vorzuheben, daß zu ihrer Bedienung nur eine Hand benötigt wird.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Handzer­ stäuber bereitzustellen, der die Vorteile der beiden zuvor beschriebenen Systeme nach Möglichkeit in sich vereint.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Zerstäu­ ber, dessen Konzeption den Zerstäuberdruck frei zu wählen erlaubt, wobei vor allem der Druckabfall während der Ent­ leerung des Speichers sehr gering gehalten werden kann. Schließlich soll ein hoher Bedienungskomfort erreicht wer­ den.

Es sind Handzerstäuber mit einem Druckspeicher bekannt geworden. Sie arbeiten nicht mit einer Hebelpumpe und benötigen zu der Be­ füllung des Druckspeichers beide Hände. Diese Tatsache bedeutet Unbequemlichkeit und mitunter eine Störung des Arbeitsablaufes. Außerdem ist bei den bekannten Geräten der Sprühdruck nicht ge­ nügend hoch bzw. der Druckabfall zu groß.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein mit He­ belpumpe ausgerüsteter Handzerstäuber mit einem Druckspei­ cher ausgestattet wird, dessen Fassungsvermögen der Förder­ leistung von wenigen Pumpenhüben, vorzugsweise 2-3 Hüben, entspricht. Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß der Sprühvorgang durch eine Fingertaste ausgelöst werden kann, die sich in bequemer Reichweite der den Zerstäuber haltenden Hand befindet. Der Druckspeicher gemäß der Erfindung besteht aus einem volumenveränderlichen Behältnis, welches im unge­ füllten Zustand unter dem Einfluß einer vorgespannten Feder steht, deren Kraft sich beim Füllen des Speichers weiter er­ höht. Ein derartiger Druckspeicher kann ein von der Pumpe funktionell getrenntes Element sein oder, wie ebenfalls be­ kannt, funktionell mit dem Pumpelement vereinigt sein, in­ dem der Saughub der Pumpe gegen die Kraft einer Feder ge­ richtet ist.

Für die Auslegung eines Handzerstäubers mit Hebelspeicherpumpe gemäß der Erfindung gilt die folgende Beziehung:

Handhebelarbeit = Speicherdruck × Speichervolumen
(cm × kp) = (kp/cm²) × (cm³).

Hierbei ergibt sich die Handhebelarbeit wie folgt:

Hebelkraft × Hebelweg × Hubanzahl (kp × cm).

Nun muß noch die Höhe des Speicherdruckes gewählt werden. Um diesen Wert zu erzielen, müssen das Hebelverhältnis und der Pumpenquerschnitt so entsprechend eingestellt werden.

Geht man beispielsweise aus von einer Hebelkraft von 5 kp und gibt einen Hebelweg von 5 cm vor, so erzielt man mit 2 Hüben eine Hebelarbeit von 50 cm × kp. Damit kann man einen passend vorgespannten Druckspeicher bei 10 kp/cm mit 5 cm³ füllen oder bei einem Druckniveau von 5 bar mit 10 ml. Legt man eine Sprührate von 5 ml/10 sec zugrunde, so bedeutet das ein kontinuierliches Sprühen von 10 bzw. 20 sec Dauer. Die­ se ununterbrochene Sprühdauer reicht erfahrungsgemäß für die meisten Applikationen aus. Sollte das einmal nicht der Fall sein, so genügen bei dem erfindungsgemäßen Handzerstäuber ein oder zwei weitere Pumpenhübe, um den Sprühvorgang beenden zu können. Dabei kann der Zerstäuber ständig mit der gleichen Hand gehalten werden, während die andere Hand für Betätigung anderer Art freibleibt. Eine Ermüdung bei dieser Betätigung des Zerstäubers ist nicht zu befürchten.

Die Bedeutung der Erfindung ist u. a. darin zu sehen, daß erkannt wurde, daß die gewählte Aufgabenstellung unter Ver­ wendung handlicher Zerstäuber, wie sie in vielerlei Bauart auf dem Markt sind, bei passender Ausnutzung des verfügbaren Raumes in dem Gehäuse des Zerstäubers gelöst werden kann.

Da während der ausreichend langen ununterbrochenen Sprühdauer ohne gleichzeitige Pumpenbetätigung die Hand sehr ruhig gehalten bzw. der Zerstäuber ungestört in die gewünschte Richtung be­ wegt werden kann, ist der der von der Spraydüse her bekannte Bedienungskomfort erreicht.

Die Abb. 1 zeigt im Schnitt ein Beispiel des neuen Handzerstäu­ bers mit Hebelspeicherpumpe, bei dem die Pump- und Speicherele­ mente integriert sind. Das Zerstäubergehäuse weist ein Oberteil 1 und ein Unterteil 2 auf. Diese sind bei 3 in nicht darge­ stellter Weise mit einander lösbar verbunden, wobei dafür wie üblich Sorge zu tragen ist, daß bei nicht aufrechter Lage des Zerstäubers Flüssigkeit ungewollt aus dem Unterteil entweicht. Das Oberteil weist unten einen Schaft 4 mit rundlichem Quer­ schnitt auf, der in den Kopf 5 übergeht. Im Übergangsbereich vom Schaft 4 zum Kopf 5 ist links der Krafthebel 6 auf einer Achse 7 schwenkbar gelagert dargestellt. Auf der gleichen Ach­ se 7 ist auch der Lasthebel 8 schwenkbar gelagert. Die Achse 7 ist im Gehäuseoberteil befestigt, was nicht dargestellt ist. Der Lastarm 9 des Lasthebels 8 bewegt sich mit seinem Ende entlang der Mittelachse des Federspeichers. Dieser besteht aus einer Schraubenfeder 10 , welche unter Vorspannung in das Federgehäuse 11 eingesetzt ist und von dessen Stirnflächen 12 gehalten wird. Am unteren Ende des Federgehäuses 11 befindet sich die Pumpe. Sie besteht aus einem Faltenbalg 13, in welchem ein Totraumverdränger 14 untergebracht ist. Beide Pumpenteile besitzen am unteren Ende Flansche 15, die druckdicht miteinan­ der sowie fest mit der unteren Stirnfläche 12 des Federgehäuses 11 verbunden sind. Über den Faltenbalg 13 ist ein metalli­ scher Hut 16 geschoben, der am unteren offenen Ende ebenfalls einen Flansch 17 aufweist. In der Ausgangsstellung, wie rechts der Mittellinie dargestellt, drückt die vorgespannte Schrau­ benfeder 10 auf den Flansch 17 des Hutes 16, dieser wiederum auf die Flanschen 15 von Faltenbalg 13 und Totraumverdränger 14, so daß letztere gegen die untere Stirnfläche 12 des Feder­ gehäuses 11 gepreßt werden. Durch ein Zugelement 18 kann der Hut 16 bei Bewegung des Lastarmes 9 in die obere Stellung an­ gehoben werden, wie das links der Mittellinie dargestellt ist. Die Schraubenfeder 10 wird dabei gegen die Vorspannung weiter zusammengedrückt, wie die Zeichnung erkennen läßt. Die obere Stirnflächen des Faltenbalges 13 und die des Hutes 16 sind fest miteinander verbunden, so daß gleichzeitig mit der Ver­ kürzung der Schraubenfeder 10 eine entsprechende Verlängerung des Faltenbalges 13 stattfindet. Das Federgehäuse 11 ist in nicht dargestellter Weise fest mit dem Schaft 4 des Oberteils 1 verbunden. Eine Ansaugleitung 19 mit einem automatischen Ventil (AV) 20 führt vom Unterteil 2 zu einer Bohrung 21 im Totraumverdränger 14. Von dort aus führt eine abgezweigte Lei­ tung 22 zu einem Bedienungsventil (BV) 23. Dieses mündet in ei­ ne Sprühdüse 24. Die Ventilbedienung geschieht unter Vermitt­ lung eines Gestänges 25 durch einen Daumendruckhebel 26, der, wie dargestellt, sich an der seitlichen Außenwand des Kopfes 5 des Gehäuseoberteiles 1 befindet. Um den Gebrauch auch durch Linkshänder zu ermöglichen, befindet sich der gleiche Daumen­ druckhebel auch auf der anderen Seite des Gehäuses.

In der Abb. 1 sind zwei verschiedene Versionen der Kraftüber­ tragung dargestellt. Im ersten Fall sollen der Krafthebel 6 und der Lasthebel 8 bzw. dessen Lastarm 9 starr miteinander verbun­ den sein. Eine Bewegung des Krafthebels von der Stellung (1) zu (2) bzw. (3) erzwingt dann eine entsprechende Positionsver­ änderung des Lastarmes 9 sowie des Topfes 16 wie dargestellt. Zugleich hat sich der Pumpenraum 27 mit Flüssigkeit gefüllt. Wird nun der Krafthebel 6 entlastet, so sorgt die Zugfeder 28, welche an einer Verlängerung 29 des Krafthebels 6 angreift, daß letzterer in die Position 1 zurückkehrt. Damit dies mög­ lich ist, während der Topf 16 in Position (3) verharrt, muß das Zugelement 18 in dieser Version flexibel, z. B. als Seil oder Geschiebe ausgebildet sein. Durch Betätigung des Daumen­ druckhebels 26 kann nun der Sprühvorgang ausgelöst werden, bis schließlich der Topf 16 die Positionen (2) und (1) wieder er­ reicht.

Bei der zweiten Version sind Krafthebel 6 und Lasthebel 8 frei gegeneinander schwenkbar. Um eine kraftschlüssige Verbindung herbeizuführen, besitzt der Lasthebel 8 einen Abschnitt 30 mit Einkerbungen 31. In diese Kerben greift eine Nase 32 ein, die zu einem Rasthebel 33 gehört, welcher bei 34 mit dem Krafthe­ bel 6 schwenkbar gegen den Druck einer Feder 35 verbunden ist. Wird der Krafthebel 6 in Position (1) bei dieser Version durch die Finger des Benutzers in Bewegung gesetzt, so gelangt zuerst der Rasthebel 35 mit seiner Nase 32 in Eingriff mit dem Last­ hebel 8. Bei Erreichen der Position (2) des Krafthebels 6 ist dann zugleich auch die Position (2) des Lastarmes 9 sowie des mit diesem durch das Zugelement 18 verbundenen Topfes 16 er­ reicht. Erfolgt nun schon in dieser Position eine Entlastung des Kraftarmes 6, so geschieht zuerst eine Entkoppelung von Lasthebel 8 und Krafthebel 6 dadurch, daß der Rasthebel 33 bei 32 außer Eingriff gerät. Der Krafthebel kann somit in Pos. (1) zurückkehren, während der Topf in Position (2) verharrt. Bei einem zweiten Hub des Krafthebels (6) von Pos. (1) nach (2) er­ folgt der Eingriff des Rasthebels in der zu 32 benachbarten Einkerbung. Nunmehr werden Lastarm 9 und Topf 16 in Position (3) angehoben. Das Zugelement 18 kann bei dieser Version starr aus­ gebildet sein. Diese zweite Version zeigt eine Weg auf, wie der volle Pumpenhub durch hintereinanderfolgende Hübe des Krafthebels bewirkt werden kann. Dies ist immer dann erforder­ lich, wenn die Handkraft zusammen mit dem von den Fingern aus­ führbaren Hebelweg nicht ausreicht, um mit einem einzelnen Hub den Druckspeicher ganz zu füllen.

Jeweils bei Bewegung des Krafthebels von (1) in Richtung (3) saugt der Faltenbalg 13 Flüssigkeit in den Pumpeninneraum 27.

Bei Entlastung des Krafthebels 6 verhindert das Ventil 20 einen Rückfluß, während das Ventil 23 gegen den nun von der Schrau­ benfeder erzwungenen Druck absperrt.

Ein anderes Beispiel für die Konstruktion eines Zerstäubers mit Hebelpumpe gemäß der Erfindung ist in Abb. 2 darge­ stellt. Die äußere Formgebung ist derjenigen von Abb. 1 etwa gleich, so daß auf die nochmalige Darstellung von Details verzichtet wird, ebenso auf die Wiedergabe des Gehäuseunter­ teiles. Das Oberteil des Gehäuses besteht wiederum aus einem Schaft 40 und einem Kopf 41. Der Pumpenhebel 42 ist einarmig und weist im oberen Drittel einen Ansatzpunkt 43 für die Pumpenstange 44 auf. Der Drehpunkt 45 des Pumpenhebels 42 ist im Kopf 41 des Gehäuseoberteils gelagert. Die Strecke zwischen dem Drehpunkt 45 und dem unteren Ende 46 des Pum­ penhebels 42 entspricht der Länge des Kraftarmes, während die Länge des Lastarmes der Hebelanordnung durch den Abstand der Punkte 43 und 45 gegeben ist. Der Pumpenhebel ist an dem Kolben 47 angelenkt, welcher sich in dem Zylinder 48 gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder 49 bewegen kann. Der An­ satzpunkt 43 beschreibt eine Kreisbahn, wenn das untere Ende 46 des Pumpenhebels 42 von A nach B bewegt wird. Im Inter­ esse einer perfekten Abdichtung muß diese Abweichung wie in der Technik üblich ausgeglichen werden; hierauf braucht nicht näher eingegangen zu werden. Die Pumpe 47, 48 ist durch die Ansaugleitung 50 über das automatische Ventil AV 51 mit dem Flüssigkeitsvorrat verbunden. Zwischen dem Ventil 51 und dem Zylinder 48 zweigt die Druckleitung 52 ab, in die ein automatisches Ventil AV 53 eingefügt ist. Leitung 52 verzweigt sich anschließend und führt einerseits in die Speicherblase 54, andererseits über das Bedienungsventil BV 55 und einen flexiblen Schlauchabschnitt 56 zur Sprühdüse 57. Zur Bedienung des Ventils 55 dient ein Hebelmechanismus 58, welcher in einen aus der Seitenwand 59 des Kopfes 41 beiderseits herausragenden Daumendruckstift 60 ausläuft. Die Speicherblase 54 befindet sich in einem starren Druckbe­ hälter 61, der mit Luft der gewünschten Druckhöhe gefüllt ist. Die Speicherblase 54 ist noch mit einem perforierten Käfig 62 umgeben, der ihre Ausdehnung auf den gewünschten Wert des Speichervolumens begrenzt.

Die Arbeitsweise dieses Handzerstäubers mit Hebelspeicher­ pumpe ist nach dem Vorangesagten ohne weiteres klar. Jeder Hub des Pumpenhebels 42 von A nach B fördert eine Teilmenge der Flüssigkeit in die Speicherblase 54. Hierbei ist die von der Druckfüllung des Druckbehälters 61 ausgehende Kraft zu überwinden. Zuvor ist allerdings ein von der Druckfeder 48 erzwungener Pumphebelweg B - A erforderlich, um die Menge Flüssigkeit aus dem -Vorrat anzusaugen. Bei den in Abb. 2 gewählten Größenverhältnisse entsprechen 2 Pumpenfüllungen etwa einer Speicherfüllung.

Die Betätigung des Bedienungsventils BV kann anstatt mit dem Daumen auch mit dem Zeigefinger der den Zerstäuber haltenden Hand vorgenommen werden. Dabei sollte darauf geachtet wer­ den, daß der Bedienungsknopf 63 möglichst in der Nähe der Position gelegen ist, die der Zeigefinger bei der Bewegung des Pumpenhebels 42 einnimmt. Dieser Bedienungsknopf 63, der für rechts- wie linkshändige Benutzung des Zerstäubers ge­ eignet ist, kann in entsprechender Weise auf ein Bedienungs­ ventil einwirken, wie es bei dem Hebelsystem 58, 60 be­ schrieben wurde. Dazu müßte das Bedienungsventil BV 55 an geeigneter Stelle angeordnet werden.

Die Speicherblase 54 besteht aus flexiblem, ggf. elastischem Material. Sie wird von der ungebenden Druckluft auf das Volumen Null zusammengepreßt. Bei maximaler Füllung steigt der Druck in dem Druckbehälter an und fällt bei Entleerung der Speicherblase wieder auf den Ausgangswert zurück.

Die Beispiele in Abb. 1 und 2 lassen erkennen, wie der bei einem Handzerstäuber verfügbare Platz für konstruktive Abmessungen vorteilhaft für die Zwecke der Erfindung ausgenutzt werden können. Es ist dabei u. a. zu berücksichti­ gen, daß die 4 Finger einer Hand etwa 7-10 cm Breite zusam­ men einnehmen, daß die Fingerzugkraft nicht zu hoch ange­ setzt werden sollte (z. B. 4-6 kp am Ende des Krafthebels), daß der zulässige Hub des Pumpenhebels z. B. auch davon ab­ hängt, wie groß der Durchmesser des Schaftes am Gehäuseober­ teil ist. Die im Rahmen der Erfindung angestellten Untersu­ chungen haben gezeigt, daß unter angemessenen physiologi­ schen und ergometrischen Bedingungen die eingangs gestellten Ziele erreicht werden können.

Die beiden in den Abbildungen beschriebenen Ausführungen ei­ nes geeigneten Druckspeichers sind zugleich Beispiele dafür, wie ein möglichst geringer Druckabfall bei der Speicherent­ leerung erreicht werden kann. Bei der vorgespannten Schrau­ benfeder in Abb. 1 ist der für das Federgehäuse verfügbare Platz optimal zur Unterbringung der Feder ausgenutzt. Die Länge der vorgespannt eingebauten Feder zusammen mit dem Hubweg der Feder lassen erkennen, daß die Änderung der Fe­ derkraft und somit auch des Sprühdruckes nicht mehr als 20% ausmachen. Dies ist eines der von der Erfindung angestrebten Ziele. Bei dem Gasdruckspeicher in Abb. 2 hängt entsprechend den Gasgesetzen das Druckspiel zwischen leerem und vollem Speicher von dem Volumenverhältnis der vollen Speicherblase und dem Druckbehälter ab. Die in dieser Abbildung gewählten Größenverhältnisse führen zu mindestens ebenso günstigen Bedingungen. Je nach Druckhöhe beträgt der Druckabfall nur noch etwa 10%. Eine praktisch völlige Konstanz des Sprüh­ druckes kann erreicht werden, wenn an Stelle eines Starrbe­ hälters eine Gummifeder-Druckluft-Packung verwendet wird, wie sie in der Europäischen Patentschrift EP 0 432 343 B1 beschrieben ist, und zwar unter Verwendung eines Dehnschlau­ ches, der sich nur in radialer Richtung verformen kann. Die­ se Druckpackung würde in dem Schaft des in Abb. 2 dargestell­ ten Zerstäubers ebenfalls Platz finden.

Die in den Abbildungen dargestellten Funktionselemente, ins­ besondere Pumpen und druckvorgespannte Flüssigkeitsspeicher oder Elemente zur Auslösung des Sprühvorganges sind nicht als verbindlich für die Erfindung anzusehen. Im Rahmen des Erfindungsgedankens können geeignete andere Pumpen, Speicher oder Kombinationen zwischen diesen Elemente zur Anwendung kommen. Auch die Außenabmessungen und die Formgebung können geändert werden, müssen jedoch dem Benutzungszweck, dem Er­ findungsgedanken und den physiologischen Möglichkeiten genü­ gen.

Claims (7)

1. Handzerstäuber mit Hebelpumpe, ausgerüstet mit

• - einer Pumpe mit einem von der gleichzeitig den Sprayer haltenden Hand bedienbaren Hebelantrieb
• - einem Vorratsbehälter für Flüssigkeit unter Atmosphä­ rendruck
• - einer Spraydüse
• - einer Ventile aufweisenden Verbindungsleitung zwischen dem Vorratsbehälter und der Spraydüse
• - einem den Pumpenantrieb aufnehmenden Gehäuseteil, welcher mit dem Vorratsbehälter zusammenfügbar ist

dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Verbindungslei­ tung eine Druckspeichervorrichtung mit einem unter vorgespannter Federwirkung stehenden zusammendrückbaren Speichergefäß zur Aufnahme der von der Pumpe geförderten Flüssigkeit befindet, sowie durch ein in der Reichweite der den Zerstäuber haltenden Hand angebrachtes Betäti­ gungselement für ein Ventil zur Auslösung des Sprüh­ vorganges.

2. Handzerstäuber gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe und die Druckspeichervorrichtung funktio­ nell integriert sind, indem das Pumpenvolumen zugleich das Speichergefäß für die Flüssigkeit bildet.

3. Handzerstäuber gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpe und Druckspeichervorrichtung funktionell ge­ trennte Elemente sind.

4. Handzerstäuber gemäß Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Speichergefäß der Druckspeichervor­ richtung unter dem Druck eines Gases steht.

5. Handzerstäuber gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurchgekennzeichnet, daß die Druckspeichervorrichtung so augelegt ist, daß der Druckunterschied zwischen vol­ lem und leerem Speichergefäß nicht mehr als 20% beträgt.

6. Handzerstäuber gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllvolumen des Spei­ gefäßes 1-6 mal so groß, vorzugsweise 2-3 mal so groß ist wie diejenige Flüssigkeitsmenge, die bei einem ein­ zelnen vollen Hub des Pumpenhebels gefördert wird.