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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Flüssigkeitsspender und zugehörige Vorrichtungen, die
zur Herstellung von nach Bedarf aufschäumbaren Verpackungskissen (on-demand
foam-in-place packaging
cushions) verwendet werden, und insbesondere auf ein verbessertes
System zur Abgabe von Reinigungslösungsmittel in bestimmte Bereiche
solcher Flüssigkeitsspender,
die besonders anfällig
für Verstopfung
aufgrund von Ansammlung und/oder Aushärtung von Fluid innerhalb des
Spenders sind.
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Die
Erfindung findet Nutzanwendung insbesondere in dem Gebiet von Aufschäumverpackungen,
die eine sehr nützliche
Technik für
einen bedarfsangepassten Schutz von verpackten Gegenständen darstellen.
In seiner einfachsten Form umfasst das Aufschäumverpacken das Einspritzen
von aufschäumbaren
Verbindungen aus einem Spender in einen Behälter, der einen zu polsternden
Gegenstand enthält.
Typischerweise ist der Gegenstand in Kunststoff eingewickelt, um
ihn vor direktem Kontakt mit dem ansteigenden (expandierenden) Schaum
zu schützen.
Wenn der Schaum steigt, expandiert er in den verbleibenden Raum
zwischen dem Gegenstand und seinem Behälter (zum Beispiel eine Wellpappschachtel),
um so ein angepasstes Polster für
den Gegenstand zu bilden.
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Eine übliche schäumbare Zusammensetzung
wird durch Mischen einer Isocyanatverbindung mit einem hydroxylhaltigen
Material gebildet, wie etwa Polyol (d.h. eine Verbindung, die mehrere
Hydroxylgruppen enthält),
typischerweise in Gegenwart von Wasser und einem Katalysator. Die
Isocyanat- und Polyolvorläufer
reagieren, um Polyurethan zu bilden. Gleichzeitig reagiert das Wasser
mit der Isocyanatverbindung, um Kohlendioxid zu erzeugen. Das Kohlendioxid
verursacht die Expansion des Polyurethans in eine aufgeschäumte Zellenstruktur,
d.h. einen Polyurethanschaum, der zum Schutz des verpackten Gegenstandes
dient.
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Bei
anderen Arten von Aufschäumverpackungen
erzeugt eine automatische Vorrichtung aus einer flexiblen Kunststofffolie
flexible Behälter,
zum Beispiel in Form von Beuteln und gibt eine aufschäumbare Zusammensetzung
in die Behälter
ab, während
die Behälter
gebildet werden. Wenn sich die Zusammensetzung innerhalb des Behälters zu
einem Schaum ausdehnt, wird der Behälter geschlossen versiegelt
und in eine Schachtel oder einen Karton geworfen, der den zu polsternden
Gegenstand enthält.
Der sich ausdehnende Schaum neigt wiederum dazu, in den verfügbaren Freiraum
zu expandieren, aber tut dies innerhalb des Behälters. Da die Behälter aus
flexiblem Kunststoff gebildet sind, bilden sie individuell bedarfsangepasste
Schaumpolster um die verpackten Gegenstände. Beispielhafte Einrichtungen
zum automatischen Erzeugen von Aufschäumverpackungskissen, die in
dieser Weise gestaltet sind, sind auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übergegangen
und beispielhaft in U.S. Patenten Nr. 4,800,708, 4,854,109, 5,376,219
und 6,003,288 illustriert, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme
aufgenommen ist.
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Eine
Schwierigkeit mit aufschäumbaren
Zusammensetzungen, die zur Erzeugung von Polyurethanschaum in Aufschäumverpackungen
verwendet werden, besteht darin, dass die Schaumvorläufer und
der resultierende Schaum dazu neigen, gewisse Klebeeigenschaften
zu haben. Infolgedessen neigt die aufschäumbare Zusammensetzung dazu,
an den Gegenständen
anzuhaften und daran in einen Schaum auszuhärten. Diese Neigung ist insbesondere
innerhalb des Spenders problematisch, aus dem die Schaumvorläufer ausgespritzt
werden. Bekanntermaßen
müssen
die Polyol- und Isocyanatschaumvorläufer bis genau vor dem Einspritzen
unge mischt voneinander gehalten werden. In dem am meisten verbreiteten
Spender treten die beiden Schaumvorläufer in den Spender ein, und
werden miteinander in einer inneren Kammer, die innerhalb des Spenders angeordnet
ist, gemischt, um eine aufschäumbare Zusammensetzung
zu bilden, und dann tritt die resultierende aufschäumbare Zusammensetzung
aus dem Spender über
einen Abgabeöffnung
aus. Wenn der Spender wieder und wieder betrieben wird, insbesondere
in einer automatischen oder aufeinander folgenden Weise, besteht
die Neigung, dass sich aufschäumbare
Zusammensetzung in der internen Mischkammer ansammelt und sich um
die Abgabeöffnung
des Spenders absetzt, in Schaum aushärtet und den geeigneten Austritt
von weiterer aufschäumbarer
Zusammensetzung blockiert. Infolgedessen muss die Mischkammer und
die Abgabeöffnung
häufig
gereinigt werden, um den fortgesetzten Betrieb des Spenders sicherzustellen.
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Solche
Spender setzen im Allgemeinen einen Ventilstab ein, der in Längsrichtung
innerhalb der Mischkammer verschoben wird, um den Durchfluss von
Schaumvorläufern
zu steuern, d.h. zwischen einer "offenen" Stellung, in der
die Schaumvorläufer
in und durch die Mischkammer fließen, und einer "geschlossenen" Stellung, in der
der Durchfluss von Schaumvorläufern
unterbunden wird. Dieser Ventilstab ist in Kontakt mit den Schaumvorläufern und
der resultierenden aufschäumbaren
Zusammensetzung und muss daher auch kontinuierlich gereinigt werden,
um den Aufbau von Schaum daran zu verhindern, der anderenfalls die
weitere Bewegung des Ventilstabs innerhalb des Spenders behindern
und schließlich
blockieren könnte.
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Ein
Lösungsmittel,
das die Schaumvorläufer und
die aufschäumbare
Zusammensetzung auflösen kann,
wird typischerweise zur Reinigung des Spenders verwendet. Um den
Spender in fortlaufender Weise zu reinigen, ohne die Notwendigkeit,
den Spender aus der Kissenherstellungeinrichtung zur manuellen Reinigung
und/oder zum Auseinanderbau entfernen zu müssen, ist ein Lö sungsmittel
im Allgemeinen in einem Reservoir enthalten, das hinter der Mischkammer
liegt und/oder dem Abgabeende des Spenders aus einer separaten Quelle
zugeführt
wird. Ein Teil des Ventilstabes bewegt sich durch das Reservoir,
während
er sich zwischen der offenen und geschlossenen Stellung verschiebt,
um den Ventilstab teilweise zu reinigen. Die Schaumvorläufer und die
resultierenden Reaktionsprodukte verunreinigen jedoch das Lösungsmittel
in dem Reservoir, wenn sie von dem Ventilstab dahin transportiert
werden. Dies erfordert eine periodische Entnahme des Spenders, um
ihn entweder durch einen Spender mit frischem Reinigungsmittel zu
ersetzen oder die Kassette zur Reinigung und zum Austausch des Lösungsmittels auseinander
zu bauen. Während
frühere
Techniken zur Zufuhr von Lösungsmitteln
zum Abgabeende des Spenders in gewissem Umfang wirksam waren, war keine
Technik dazu in der Lage, Lösungsmittel
direkt auf die inneren Oberflächen
der Mischkammer und der Abgabeöffnung
zu richten.
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Beispielsweise
offenbart U.S.-A-6,148,874 einen Spender mit Einrichtungen zur Zufuhr
von Reinigungsflüssigkeit
zu dem Abgabeende. Jedoch fließt
die Reinigungsflüssigkeit
einfach durch das Abgabeende; es wird nicht radial nach außen innerhalb des
Spenders und gegen die innere Oberfläche des Abgabeendes gerichtet.
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Als
Ergebnis der vorher genannten Nachteile war die effektive Betriebslebensdauer
herkömmlicher Spender
viel kürzer
als es sonst erwünscht
wäre. Es ist
daher wünschenswert,
die Betriebslebensdauer in größtmöglichem
Umfang auszudehnen.
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Daher
besteht im Stand der Technik ein Bedarf für eine verbesserte Einrichtung
zum kontinuierlichen und automatischen Reinigen von Spendern, die
beim Aufschäumverpacken
verwendet werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Dieses
Bedürfnis
wird durch die vorliegende Erfindung befriedigt, die nach einem
Aspekt einen Flüssigkeitsspender
bereitstellt, der
- a. ein Gehäuse, das
eine durch eine innere Oberfläche
innerhalb des Gehäuses
begrenzte innere Kammer definiert, wobei das Gehäuse
- (1) einen Einlass zum Aufnehmen eines flüssigen Produkts in das Gehäuse, der
in Fluidverbindung mit der inneren Kammer steht, und
- (2) eine Abgabeöffnung
umfasst, durch die flüssiges
Produkt das Gehäuse
verlassen kann, wobei die Abgabeöffnung
in Fluidverbindung mit der inneren Kammer steht; und
- b. einen Ventilstab umfasst, der in dem Gehäuse angeordnet und innerhalb
der inneren Kammer wischen einer offenen Position, in der flüssiges Produkt
durch die innere Kammer fließen
und das Gehäuse
durch die Abgabeöffnung
verlassen kann, und einer geschlossenen Position, in der flüssiges Produkt
im Wesentlichen daran gehindert wird, durch die innere Kammer zu
fließen,
bewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstab
- (1) eine zentrale Bohrung,
- (2) mindestens einen Einlass zum Aufnehmen eines Reinigungslösungsmittels,
wobei der Einlass in Fluidverbindung mit der Bohrung steht, und
- (3) eine oder mehrere Auslassöffnungen in Fluidverbindung
mit der Bohrung umfasst, wobei die Auslassöffnungen in der Lage sind,
Reinigungslösungsmittel
radial von der Bohrung nach außen und
gegen die die innere Kammer begrenzende innere Oberfläche zu leiten,
um die Entfernung mindestens eines Teils jeglichen flüssigen Produkts
oder Derivaten davon, die an der inneren Oberfläche haften können, zu
erleichtern.
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Indem
das Lösungsmittel
radial nach Außen aus
der zentralen Bohrung des Ventilstabes und gegen die innere Oberfläche des
Spenders geleitet wird, einschließlich der inneren Oberfläche der
Abgabeöffnung,
stellt der erfindungsgemäße Spender eine
verbesserte Maßnahme
zum automatischen Reinigen von denjenigen Gebieten des Spenders
bereit, die am anfälligsten
für das
Absetzen von Schaum und für
Verstopfung sind. Auf diese Weise wird die effektive Betriebslebensdauer
des Spenders in hohem Maße
verlängert.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Abgeben von
Flüssigkeit
in flexible Behälter
und zum Einschließen
der Flüssigkeit
in den Behältern
bereitgestellt, die
- a. einen Mechanismus, der
eine Folienbahn entlang einem vorgegebenen Weg befördert, wobei die
Folienbahn zwei aneinandergrenzende Lagen von Kunststofffolie umfasst,
die einen teilgeformten flexiblen Behälter definieren;
- b. einen Spender, durch den ein flüssiges Produkt in vorgegebenen
Mengen fließen
kann, wobei der Spender neben dem Weg der Folienbahn angeordnet
ist, so dass der Spender flüssiges
Produkt in die teilgeformten flexiblen Behälter abgeben kann, wobei der
Spender
- (1) ein Gehäuse,
das eine durch eine innere Oberfläche innerhalb des Gehäuses begrenzte
innere Kammer definiert, wobei das Gehäuse
- (a) einen Einlass zum Aufnehmen eines flüssigen Produkts in das Gehäuse, der
in Fluidverbindung mit der inneren Kammer steht, und
- (b) eine Abgabeöffnung
umfasst, durch die flüssiges
Produkt das Gehäuse
verlassen kann, wobei die Abgabeöffnung
in Fluidverbindung mit der inneren Kammer steht; und
- (2) einen Ventilstab umfasst, der in dem Gehäuse angeordnet und innerhalb
der inneren Kammer zwischen einer offenen Position, in der flüssiges Produkt
durch die innere Kammer fließen
und das Gehäuse
durch die Abgabeöffnung
verlassen kann, und einer geschlossenen Position, in der flüssiges Produkt
im Wesentlichen daran gehindert wird, durch die innere Kammer zu
fließen,
bewegbar ist, wobei der Ventilstab
- (a) eine zentrale Bohrung,
- (b) mindestens einen Einlass zum Aufnehmen eines Reinigungslösungsmittels,
wobei der Einlass in Fluidverbindung mit der Bohrung steht, und
- (c) eine oder mehrere Auslassöffnungen in Fluidverbindung
mit der Bohrung umfasst, wobei die Auslassöffnungen in der Lage sind,
Reinigungslösungsmittel
radial von der Bohrung nach außen und
gegen die die innere Kammer begrenzende innere Oberfläche zu leiten,
um die Entfernung mindestens eines Teils jeglichen flüssigen Produkts
oder Derivaten davon, die an der inneren Oberfläche haften können, zu
ermöglichen;
und
- c. eine oder mehrere Vorrichtungen zum Zusammensiegeln der Lagen
von Kunststofffolie, um den teilgeformten Behälter zu vervollständigen,
wodurch das flüssige
Produkt darin eingeschlossen wird, umfasst.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische schematische Ansicht einer Vorrichtung und
eines Systems gemäß der vorliegenden
Erfindung, in dem ein Spender eine aufschäumbare Zusammensetzung oder
ein anderes Flüssigkeitsprodukt
in einen teilweise gebildeten flexiblen Behälter einführt, während der Behälter fertiggestellt
wird,
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1 ähnelt 2,
außer
dass der Behälter fertiggestellt
und von der Folienbahn abgeschnitten ist, wodurch die aufschäumbare Zusammensetzung darin
eingeschlossen ist,
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3 eine
Explosionsdarstellung des in 1 gezeigten
Spenders ist,
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4 eine
Querschnittsansicht eines vollständig
zusammengesetzten Spenders wie sonst in 3 gezeigt
entlang der Linie 4-4 in 6 zeigt,
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5 4 ähnelt, aber
entlang der Linie 5-5 in 6 genommen ist; außerdem ist
der Ventilstab in der "offenen" Stellung gezeigt
(wohingegen 4 den Ventilstab in der geschlossenen
Stellung zeigt),
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6 das
Abgabeende des Spenders zeigt, und
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7–10 verschiedene
Ansichten der Mischeinheit des Spenders wie in 3 gezeigt
darstellen,
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11 eine
Draufsicht auf die Gehäusekomponente
des in 3 gezeigten Spenders ist,
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12 eine
Querschnittsansicht des in 11 gezeigten
Gehäuses
ist,
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13 eine
Draufsicht auf die Ventilstabkomponente des Spenders wie in 3 gezeigt
ist,
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14–15 Querschnittsansichten
des in 13 gezeigten Ventilstabes sind,
wobei eine Ansicht um 90° gegen
die andere axial versetzt ist,
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16 eine
Draufsicht eines Abstandshaltebereichs des internen Lösungsmittelreservoirs
des in 3 gezeigten Spenders ist,
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17 eine
Querschnittsansicht des Abstandshalters entlang der Linien 17-17
in 16 ist,
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18 eine
Draufsicht auf den in 17 gezeigten Abstandshalter
ist,
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19 eine
Querschnittsansicht des Spenders ähnlich der 5 gezeigten
Ansicht ist, die den Spender im Betrieb mit dem Ventilstab in eine
geöffnete
Stellung zurückgezogen
zeigt, um das Mischen von Schaumvorläufern und den Ausfluss aus
der Abgabeöffnung
des Spenders zu ermöglichen,
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20 19 ähnelt, aber
den Ventilstab in der geschlossenen Stellung zeigt, um das Mischen und
den Abfluss von Schaumvorläufern
zu verhindern, wobei auch gezeigt ist, dass Reinigungslösungsmittel
durch eine zentrale Bohrung im Ventilstab gepumpt wird und aus den
Ausgabeanschlüssen
am distalen Ende des Ventilstabes und gegen die innere Oberfläche der
Mischkammer fließt,
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21 eine
vergrößerte Ansicht
des eingekreisten Bereichs des in 20 gezeigten
Spenders ist,
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22 eine
Querschnittsansicht eines alternativen Spenders gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, und
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23 eine
Ansicht des Spenders aus 22 entlang
der Linie 23-23 ist.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
eine Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Abgabe von Flüssigkeit
in flexible Behälter
und zum Einschließen
der Flüssigkeit
in den Behältern.
Die Vorrichtung 10 umfasst einen Mechanismus, der allgemein
mit 12 bezeichnet ist, der eine Bahn aus Folie, oder in
diesem Fall zwei Bahnen von Folien 14 und 16 entlang
eines vorgegebenen Transportweges fördert. Der Transportmechanismus 12 umfasst
ein Paar von Vorratsrollen 18a und 18b und ein
Paar von Andruckwalzen 20a und 20b. Die Folienbahnen 14 und 16 werden
vorzugsweise als aufgewickelte Folienrollen bereitgestellt, die
von den Vorratsrollen 18a, 18b getragen und davon
abgewickelt werden. Die Andruckwalzen 20a, b drehen in
entgegengesetzte Richtungen, so dass, wenn die Folienbahnen 14, 16 dazwischen
hindurchlaufen, die Drehung der Andruckwalzen einen Vorschub der
Folienbahnen von den Vorratsrollen 18a, b bewirken. Die
Andruckwalzen 20a, b werden auf diese Weise durch eine
mechanische oder eine anderweitige Kopplung mit einer Antriebsquelle,
zum Beispiel einem Elektromotor, in Drehung versetzt.
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Die
Folienbahnen 14, 16 können jedes flexible Material
aufweisen, das durch die Vorrichtung 10 bearbeitet werden
kann, wie etwa beispielsweise verschiedene thermoplastische oder
faserartige Materialien, wie etwa Polyethylen oder Papier. Vorzugsweise
sind die Folienbahnen 14, 16 flexible thermoplastische
Folien und können
aus irgendeinem Polymermaterial hergestellt sein, aus denen ein
Aufschäumkissen
wie hierin beschrieben hergestellt werden kann. Nicht einschränkende Beispiele
umfassen Polyethylenhomopolymere, wie etwa Polyethylen niedriger
Dichte (LDPE) und Niederdruckpolyethylen (HDPE), und Polyethylencopolymere
wie etwa beispielsweise Ionomere, EVA, EMA, heterogene (Zeigler-Natta
katalysierte) Ethylen/α-Olefin-Copolymere und homogene
(metallocen-single-cite-katalysierte) Ethylen/α-Olefin-Copolymere. Ethylen/α-Olefin-Copoly-mere
sind Copolymere von Ethylen mit einem oder mehreren Comonomeren
ausgewählt
aus C3 bis C20 α-Olefinen,
wie etwa 1-Buten, 1-Penten,
1-Hexen, 1-Octen, Methylpenten und dergleichen, bei denen die Polymermoleküle lange
Ketten mit relativ wenigen Seitenkettenzweigen haben, einschließlich lineares
Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), lineares Polyethylen mittlerer
Dichte (LMDPE), Polyethylen sehr geringer Dichte (VLDPE) und Polyethylen
ultraniedriger Dichte (ULDPE). Verschiedene andere Materialien sind
ebenfalls geeignet, wie etwa beispielsweise Polypropylenhomopolymer
oder Polypropylencopolymer (zum Beispiel Propylen/Ethylen-Copolymer),
Polyester, Polystyrole, Polyamide, Polycarbonate etc. Die Folie(n)
können
einlagige oder mehrlagige Folien sein und können durch irgendeinen bekannten
Koextrusionsprozess hergestellt werden, indem das (die) Komponenten-Polymer(e)
geschmolzen und durch eine oder mehrere flache oder ringförmige Düsen extrudiert
oder koextrudiert werden.
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Der
hierin erwähnte "Transportweg" ist der Weg, den
jede Folie 14, 16 durchläuft, während sie durch die Vorrichtung 10 transportiert
wird. Der Transportmechanismus 12, und insbesondere die Andruckwalzen 20a,
b, bewirken, dass die Folienbahnen 14, 16 zusammenlaufen
als zwei gegenüberliegende
Folienstücke,
die einen teilweise gebildeten flexiblen Behälter 22 definieren.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst weiter einen Spender 24,
aus dem ein Flüssigkeitsprodukt
in vorgegebenen Mengen ausfließen
kann. Der Spender 24 ist benachbart zu (oder teilweise
in) dem Transportweg der Folienbahnen 14, 16 angeordnet,
so dass er ein Flüssigkeitsprodukt
in die teilweise gebildeten flexiblen Behälter 22 abgeben kann.
Dies kann erreicht werden, indem ein Verteilerrohr 26 (aus Gründen der
Klarheit gestrichelt gezeichnet) oder eine ähnliche Einrichtung bereitgestellt
wird, um den Spender 24 in der gewünschten Position relativ zu dem
Transportweg der Folienbahnen 14, 16 zu halten.
Das Verteilerrohr 26 kann auch dazu verwendet werden, um
den Anschluss des Spenders 24 an geeignete Leitungen, Rohre
oder andere Arten von Leitungen zu ermöglichen, um gewünschte Flüssigkeiten
zu dem Spender zu transportieren. Vielerlei Gestaltungen sind möglich. Wie
dargestellt (wiederum aus Gründen
der Klarheit in Strichlinien) ist eine Leitung 28 aus einer
ersten Flüssigkeitsquelle,
schematisch bei 30 dargestellt, mit dem Spender 24 über Verteilerrohr 26 an
dem ersten Einlass 32 verbunden. In ähnlicher Weise ist eine Leitung 34 aus
einer zweiten Flüssigkeitsquelle,
schematisch bei 36 dargestellt, ebenfalls mit dem Spender 24 über das
Verteilerrohr 26 an seinem zweiten Einlass 38 verbunden.
Jeweilige Pumpen 29 und 35 oder andere geeignete
Geräte
zum Bewirken eines Flüssigkeitsdurchflusses,
können
dazu verwendet werden, um den Transport von Flüssigkeit aus den ersten und
zweiten Flüssigkeitsquellen 30 und 36 durch
die jeweiligen Leitungen 28 und 34 und in den
Spender 24 zu erleichtern.
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Der
Spender 24 für
Aufschäumverpackungen
ist vorzugsweise dazu ausgestaltet, um ein Flüssigkeitsprodukt abzugeben,
das ausgewählt
ist aus Polyolen, Isocyanaten und Gemischen aus Polyolen und Isocyanaten.
Daher kann die erste Flüssigkeitsquelle 30 ein
erstes Flüssigkeitsprodukt
mit einem oder mehreren Polyolen aufweisen und die zweite Flüssigkeit 36 ein
zweites Flüssigkeitsprodukt
mit einem oder mehreren Isocyanaten aufweisen. Wie weiter unten
detaillierter beschrieben wird mischt der Spender 24 dadurch
die Polyole und die Isocyanate in eine aufschäumbare Zusammensetzung und
gibt das gemischte Flüssigkeitsprodukt/die
aufschäumbare
Zusammensetzung 40 in die teilweise gebildeten flexiblen
Behälter 22 aus.
Die Menge dieser aufschäumbaren
Flüssigkeit,
die durch den Spender 24 in jeden Behälter 22 abzugeben
ist, ist vorher bestimmt, zum Beispiel auf Grundlage des Innenvolumens
innerhalb des Behälters,
des Expansionsgrades, um den die Flüssigkeit bei der Bildung eines Schaumes
expandiert, der Menge von Schaum, die in jedem fertiggestellten
Behälter/Verpackungskissen enthalten
sein soll, etc. Eine solche Festlegung der vorgegebenen Menge von
Flüssigkeit,
die durch den Spender 24 abzugeben ist, wird von Fachleuten
einfach und in üblicher
Weise durchgeführt,
ohne dass übermäßiges Experimentieren
notwendig ist.
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Vorrichtung 10 umfasst
weiter eine oder mehrere Vorrichtungen zum miteinander Versiegeln der
Kunststofffolien 14, 16, um einen teilweise gebildeten
Behälter 22 fertigzustellen,
wodurch das Flüssigkeitsprodukt 40 darin
eingeschlossen wird. Außer zum
Transport der Folienbahnen 14, 16 durch die Vorrichtung 10 können die
Andruckwalzen 20a, b auch der zweiten Funktion dienen,
Längssiegelungen 42a und 42b an
dem Behälter 22 herzustellen. Dies
kann durch Anwendung von ausreichender Wärme durch die Andruckwalzen 20a,
b auf die zwei gegenüberliegenden
Folienstücke 14, 16 erreicht werden,
um deren Längskanten
miteinander verschmelzen zu lassen. Ein solcher Prozess ist gut
bekannt, beispielsweise wie in den oben in Bezug genommenen Patenten.
Eine bevorzugte Heißsiegelvorrichtung
ist in der gleichfalls anhängigen
Patentanmeldung mit dem Titel "DEVICE
FOR SEALING TWO PLIES OF FILM TOGETHER, PARTICULARLY FOR EN CLOSING
A FOAMABLE COMPOSITION IN A FLEXIBLE CONTAINER (Sperry et al.) beschrieben,
die das Anwaltsaktenzeichen D-20084-01 trägt und an dem gleichen Tag
wie die vorliegende Anmeldung eingereicht worden ist, wobei die
Offenbarung dieser Anmeldung hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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Alternativ
können
eine der oder beide Folienbahnen 14, 16 Streifen
eines Haftmaterials an den Längskanten
der Folienbahnen aufweisen, zum Beispiel ein adhesives oder ein
cohesives Material, das die Längssiegelungen 42a,
b bildet, wenn die Folien durch die Andruckwalzen 20a,
b zusammengedrückt werden.
Der letztgenannte Prozess ist in der gleichfalls anhängigen U.S.
Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/591,830, eingereicht am
12. Juni 2000 mit dem Titel "METHOD
FOR ENCLOSING A FOAMABLE COMPOSITION IN A FLEXIBLE BAG" (Oberle et al.)
beschrieben, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen
wird.
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Ein
Schneide- und Siegelmechanismus 44 kann auch vorgesehen
sein, um die querverlaufenden oberen und unteren Siegelungen 46 und 48 zu bilden,
vorzugsweise durch Anwendung von ausreichend Wärme und Druck, um die Folien über ihre ganze
Breite der Folienbahnen miteinander zu verschmelzen. Bei einem Verfahren,
das ebenfalls in den oben in Bezug genommenen Patenten gut beschrieben
ist, wird erst eine querverlaufende untere Siegelung 46 gebildet
und dann, während
die Folienbahnen 14, 16 durch die Andruckwalzen 20a,
b (durch die auch die Längssiegelungen 42a,
b gebildet werden) vorgeschoben werden, gibt der Spender 24 Flüssigkeitsprodukt 40 in
den teilweise gebildeten Behälter 16,
während
der Behälter
gebildet wird, ab. Wenn eine ausreichende, vorherbestimmte Menge von
Flüssigkeitsprodukt 40 in
den Behälter
gefüllt
ist und eine ausreichende Menge (Länge) der Folienbahnen 14, 16 von
den Vorratsrollen 18a, b abgezogen ist, um eine gewünschte Länge des
Behälters 16 in
Längsrichtung
zu erhalten, bildet der Schneide- und
Siegelmechanismus 44 eine querverlaufende obere Siegelung 48 (2),
um dadurch den Behälter
zuzusiegeln und den teilweise gebildeten Behälter 16 fertigzustellen,
der ein fertiger flexibler Behälter 50 mit
darin eingeschlossenem Flüssigkeitsprodukt 40 wird.
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Gleichzeitig
mit oder unmittelbar nach der Bildung der querverlaufenden oberen
Siegelung 48 schneidet der Schneid- und Siegelmechanismus 44 den
fertiggestellten Behälter 50 von
den Folienbahnen 14, 16 ab, vorzugsweise durch
Anwenden von Hitze auf die Folienbahnen, um sie durchzuschmelzen,
so dass der fertiggestellte Behälter 50 durch
die Schwerkraft von der Vorrichtung 10 wie in 2 gezeigt
hinabfällt.
Wie in den oben erwähnten
Patenten deutlich beschrieben ist kann der Schneid- und Siegelmechanismus 44 beide
Funktionen ausführen, d.h.
sowohl die Bildung von querverlaufenden Siegelungen 46, 48 und
das Abtrennen des fertiggestellten Behälters 50 von den Folienbahnen 14, 16,
indem er wenigstens einen Draht (nicht gezeigt) oder eine andere
elektrische Widerstandseinrichtung an einer oder beiden Hälften des
Mechanismus 44 aufweist. Ein solcher Draht oder eine andere
Einrichtung wird ausreichend erwärmt,
um durch beide gegenüberliegenden
Folienbahnen 14 und 16 hindurch zu schmelzen,
wenn der Draht in Kontakt mit den Folien gedrückt wird, was dadurch geschehen
kann, dass beide Hälften
des Mechanismus 44 daraufhin wirken, die Folien zusammenzuführen und
die Folien zwischen sich zusammenzudrücken, wie in 2 gezeigt.
Nach einer solchen Zusammenführung
kann ein Strom durch den Draht geschickt werden, was bewirkt, dass
er sich erwärmt
und durch die Folienbahnen 14, 16 schmilzt, wodurch
der fertiggestellte Behälter 50 von
den Folienbahnen abgetrennt wird. Zur gleichen Zeit bewirkt die
Wärme des
Drahtes, dass die Folien sowohl oberhalb als auch unterhalb des Drahtes
miteinander verschmelzen; die Verschmelzung unterhalb des Drahtes
bildet die querverlaufende obere Siegelung 48 des fertiggestellten
Behälters 50 und
die Verschmelzung oberhalb des Drahtes bildet eine querverlaufende
untere Siegelung wie bei 46 des nächsten aus den Folienbahnen 14, 16 zu
bildenden Behälters.
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Es
sind auch andere Techniken zur Bildung von querverlaufenden Siegelungen
möglich,
wie beispielsweise der Einsatz von zwei oder mehr Drähten an
einer oder beiden Hälften
des Mechanismus 44, wobei jeder Draht eine separate Siegel-
oder Schneidefunktion durchführt.
Beispielhafte Aufschäumverpackungsmaschinen,
die die Transport-, Siegel- und Abtrennmechanismen wie oben beschrieben
einsetzen, sind von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung erhältlich,
nämlich
Sealed Air Corporation, Saddle Brook, N. J. unter den Marken INSTAPACKERTM; VERSAPACKERTM und
SPEEDYPACKERTM und anderen.
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Es
können
verschiedene Alternativen zu der in 1 und 2 gezeigten
Vorrichtung 10 zur Herstellung von flexiblen Behältern eingesetzt
werden. Beispielsweise können,
anstatt der Verwendung von zwei separaten Folienbahnen zur Bildung
von Behältern
wie in den Zeichnungen illustriert, Behälter aus einer mittig gefalteten
Folienbahn hergestellt werden, wobei die Faltung eine der Längskanten
des Behälters
bildet. Der Spender wird durch die gegenüberliegende Längskante,
die anfangs offen ist, bevor sie stromabwärts des Spenders zugesiegelt
wird, eingeführt
und darin positioniert, wie etwa in dem oben erwähnten U.S. Patent Nr. 6,003,288
beschrieben. Eine weitere Alternative besteht darin, die Behälter aus
einer Röhre
eines Kunststofffolienmaterials zu bilden und Heißsiegelungen
nur an den querverlaufenden oberen und unteren Kanten zu bilden.
Eine weiter Alternative besteht darin, eine Folienbahn zu verwenden,
die eine Vielzahl von teilweise gebildeten Behältern trägt, zum Beispiel eine Folge
von teilweise gebildeten Behältern
mit einer oder mehreren vorgeformten Heißsiegelungen, die an vorgeformten
Perforationen abtrennbar sind. Eine solche Folienbahn und das Verfahren,
mit dem sie in Aufschäumkissen um gewandelt
wird, ist in der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung mit
dem Titel "APPARATUS
FOR DISPENSING FLUID INTO PRE-FORMED, FLEXIBLE CONTAINERS AND ENCLOSING
THE FLUID WITHIN THE CONTAINERS" (Sperry
et al.) beschrieben, die das Anwaltszeichen DD-20085-01 hat und an
dem gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereicht worden
ist, wobei die Offenbarung dieser Anmeldung hiermit durch Bezugnahme
aufgenommen wird.
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Unabhängig von
der speziellen zur Bildung der Behälter eingesetzten Technik können die
Behälter
jede gewünschte
Größe und Form
haben und können
ein Beutel, eine Tasche oder eine andere versiegelte Hülle mit
geeigneten Abmessungen für
die gewünschte
Verpackungsanwendung sein.
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Unter
Bezugnahme auf die 3–6 wird der
Flüssigkeitsspender 24 detaillierter
beschrieben. Der Flüssigkeitsspender 24 umfasst
ein Gehäuse 52 und
einen Ventilstab 54, der innerhalb des Gehäuses angeordnet
ist. Das Gehäuse 52 umfasst
vorzugsweise eine äußere Gehäuseeinheit 53, die
aus Edelstahl oder anderem geeigneten Material hergestellt sein
kann, das ausreichend inert und beständig gegenüber dem abzugebenden Flüssigkeitsprodukt
ist. Die Gehäuseeinheit 53 kann
einen Halteflansch 55 aufweisen, der es ermöglicht,
den Spender 24 an dem und gehalten durch das Verteilerrohr 56 anzubringen.
Alternativ können
der Spender 24 und das Verteilerrohr 26 eine integrale
Einheit sein.
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Das
Gehäuse 52 definiert
eine innere Kammer 56, die von einer inneren Oberfläche 57 innerhalb
des Gehäuses
begrenzt wird. Die innere Kammer 56 kann durch die Mischeinheit 58 wie
dargestellt bereitgestellt werden, als integraler oder lösbarer Bestandteil
des Gehäuses 52.
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Das
Gehäuse 52 umfasst
zusätzlich
wenigstens einen Einlass zur Aufnahme von Flüssigkeitsprodukt in dem Gehäuse, wie
etwa einem Einlass, der in Fluidverbindung mit der inneren Kammer 56 steht.
Dies kann dadurch erreicht werden, indem an der Gehäuseeinheit 53 ein
erster Einlass 32 und ein zweiter Einlass 38 zur
Aufnahme von Flüssigkeitsprodukten
in das Gehäuse 52 vorgesehen
sind, zum Beispiel über
jeweilige Leitungen 28 und 34, wie oben bemerkt.
Es kann eine größere oder
geringe Anzahl von Flüssigkeitsprodukteinlässen je
nach Wunsch eingesetzt werden. Wenn zum Beispiel ein einziges Flüssigkeitsprodukt
oder ein vorgemischtes Flüssigkeitsprodukt
abzugeben ist, im Gegensatz zur Mischung zwei Flüssigkeitsproduktkomponenten
in dem Spender wie zuvor illustriert, so ist nur ein einzelner Einlass
in das Gehäuse 52 notwendig.
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Die
Mischeinheit 58, die vollständig in 7–10 gezeigt
ist, umfasst Flüssigkeitsdurchgänge 60, 62,
die zu den jeweiligen Einlässen 32, 38 ausgerichtet
sind, so dass die Einlässe
in Fluidverbindung mit der inneren Kammer 56 stehen, d.h.
indem der Durchfluss von Fluidprodukt von jedem Einlass 32, 38 in
die innere Kammer 56 gestattet wird, worin sich die Flüssigkeiten
miteinander mischen.
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Der
Ventilstab 54 passt vorzugsweise mit relativ wenig Spiel
in die Mischeinheit 58, d.h. der Außendurchmesser des Ventilstabes
liegt nahe an und ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der
inneren Kammer der Mischeinheit 58. Zum Beispiel kann der
Ventilstab 54 einen Außendurchmesser
von 4,75 mm (0,187 Zoll) haben, während die Mischeinheit 58 einen
Innendurchmesser (d.h. der Durchmesser der inneren Kammer 56 innerhalb
der Mischeinheit 58) von 4,80 mm (0,189 Zoll) bei einem Freiraum
von etwa 0,05 mm (0,002 Zoll) haben. Eine enge Passung zwischen
dem Ventilstab und der Mischeinheit ist in der Hinsicht wünschenswert,
um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass Flüssigkeitsprodukt(e) aus der
inneren Kammer 56 und in andere Teile des Gehäuses 52 ausleckt,
wenn solche Flüssigkeitsprodukte
durch die innere Kammer fließen
(d.h. wenn der Ventilstab in der in 19 gezeigten "offenen Stellung" ist (wie weiter
unten diskutiert)).
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Die
Mischeinheit 58 ist vorzugsweise aus Teflon (d.h. Tetrafluoroethylen
(TFE) oder fluorisiertem Ethylen-Propylen-Polymeren (FEP)) oder irgendwelchen
anderen geeigneten Materialien aufgebaut sein, die im Wesentlichen
inert und beständig
in Bezug auf das abzugebende Flüssigkeitsprodukt
und das verwendete Reinigungslösungsmittel
ist. Es ist jedoch so zu versehen, dass die hierin beschriebene Mischeinheit
nicht kritisch für
die Erfindung ist, sondern lediglich ein Mittel dafür darstellt,
eine innere Kammer bereitzustellen, durch die Flüssigkeitsprodukte fließen und/oder
in der Flüssigkeitsproduktkomponenten
sich mischen können.
Beispielsweise kann eine solche innere Kammer statt dessen durch die
Innenfläche 64 der
Gehäuseeinheit 53 bereitgestellt
und definiert werden.
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Das
Gehäuse 52 umfasst
ferner eine Abgabeöffnung,
durch die Flüssigkeitsprodukt
aus dem Gehäuse 52 austreten
kann, wobei eine solche Abgabeöffnung
in Fluidverbindung mit der inneren Kammer 56 steht. Wie
dargestellt (7–12) kann dies
erreicht werden, indem in der Gehäuseeinheit 53 eine
Abgabeöffnung 66 vorgesehen
ist, die mit einer entsprechenden Abgabeöffnung 68 der Mischeinheit 58 in
dem Gehäuse 52 ausgerichtet
ist. Die Abgabeöffnung 66 hat
eine innere Oberfläche 59,
die einen Teil der inneren Kammer 56 des Gehäuses 52 definiert,
d.h. begrenzt. Die innere Oberfläche 59 resultiert
aus der Wanddicke der Gehäuseeinheit 53.
Daher ist die innere Kammer 56 definiert oder begrenzt durch
die innere Oberfläche 57 (die
zu der Mischeinheit 58 gehört) und die innere Oberfläche 59 (die
zu der Abgabeöffnung 66 der
Gehäuseeinheit 53 gehört).
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Der
in dem Gehäuse 52 angeordnete
Ventilstab 44 ist innerhalb der inneren Kammer 56 beweglich
zwischen:
- – Einer
offenen Stellung, wie in 19 gezeigt,
in der Flüssigkeitsprodukte
durch die innere Kammer fließen
und aus dem Gehäuse über die
Abgabeöffnungen 66, 68 austreten
können,
und
- – einer
geschlossenen Stellung, wie in 20 gezeigt,
in der ein Fluidfluss durch die innere Kammer 56 im Wesentlichen
unterbunden wird.
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Wie
in 4 und 5 gezeigt hat das Gehäuse 52 eine
Längsachse "a-a" und der Ventilstab 54 ist
zwischen solchen geöffneten
und geschlossenen Stellungen entlang der Längsachse a-a verschiebbar,
wie durch den Doppelpfeil angedeutet. Führungsringe 69, zum
Beispiel ein Stapel von Dichtungsringen, können in dem Gehäuse 52 vorgesehen sein,
um den Ventilstab 54 in richtiger Ausrichtung mit der Längsachse
a-a zu halten, wenn er zwischen den offenen und geschlossenen Stellung
hin und her geschoben wird. Die Führungsringe 69 sind
vorzugsweise in die Gehäuseeinheit 53 gepresst,
so dass sie eine komprimierende Kraft auf die Mischeinheit 58 ausüben. Eine
solche Kompression hilft dabei, es zu unterbinden, das Flüssigkeitsprodukt
aus dem Flüssigkeitsdurchgang 60 und/oder 62 zwischen
dem Ventilstab 54 und der Mischeinheit 58 ausleckt,
wenn der Ventilstab in der in 20 gezeigten
geschlossenen Stellung ist.
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1 und 19 illustrieren
den Spender 24 mit dem Ventilstab 54 in der geöffneten
Stellung. Wenn der Spender beim Aufschäumverpacken wie oben beschrieben
verwendet wird, kann der erste Einlass 32 über eine
Verbindungsleitung 28 (von der ersten Flüssigkeitsquelle 30)
zu dem Einlass 32 in Fluidverbindung mit einem ersten Flüssigkeitsprodukt 70,
das ein oder mehrere Polyole aufweist, in Verbindung gesetzt werden.
In ähnliche
Weise kann der zweite Einlass 38 in Fluidverbindung mit
einem zweiten Flüssigkeitsprodukt 72,
das ein oder mehrere Isocyanate aufweist, über die Leitung 34 (aus
der zweiten Flüssigkeitsquelle 36)
in Verbindung gesetzt werden. Wenn der Ventilstab 54 in
der dargestellten geöffneten
Stellung ist, mischen sich die Polyole und Isocyanate in der inneren
Kammer 56 miteinander, um ein gemischtes Flüssigkeitsprodukt/Aufschäumzusammensetzung 40 zu
bilden, das dann über
die Abgabeöffnungen 66, 68 aus
dem Gehäuse 52 austritt
und in die teilweise gebildeten flexiblen Behälter 22 fließt.
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Der
Ventilstab 54 kann durch irgendeinen geeigneten Mechanismus
zwischen den geöffneten
und geschlossenen Stellungen bewegt werden, zum Beispiel durch einen
Betätigungsmechanismus 74 wie
in 1–2 gezeigt,
der ein Stellglied 76 und einen Antriebsarm 78 aufweist.
Das Stellglied 76 kann elektrisch, pneumatisch oder anderweitig
angetrieben werden und bewirkt, dass sich der Antriebsarm 78 auf
den Spender 24 zu und davon weg bewegt. Der Antriebsarm 78 ist
wiederum mechanisch mit dem Ventilstab 54 über einen
Schlitz 80 verbunden. Auf diese Weise nimmt der Ventilstab 54,
wenn der Antriebsarm sich von dem Spender 24 weg bewegt,
die in 1 und 19 dargestellt geöffnete Stellung ein
und, wenn demgegenüber
der Antriebsarm auf den Spender zubewegt wird, nimmt der Ventilstab
die in 22 gezeigte geschlossene Stellung
ein.
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Wie
in dem Abschnitt zum technischen Hintergrund oben bemerkt hat die
durch Mischen der ersten und zweiten Flüssigkeitsprodukte 70 und 72 erzeugte
aufschäumbare
Zusammensetzung 40, wenn der Spender wieder und wieder
betrieben wird, insbesondere in einer automatisierten oder aufeinanderfolgenden
Weise, die Neigung, sich in der inneren Kammer 56 und um
die Abgabeöffnung 66 herum
abzusetzen, in Schaum auszuhärten
und den richtigen Austritt von weiterer aufschäumbarer Zusammensetzung zu
blockieren. Die vorliegende Erfindung stellt eine verbes serte Maßnahme zum
kontinuierlichen Reinigen solcher innerer Oberflächen bereit, um ein solches
Absetzen zu verhindern, wie nun beschrieben wird.
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Mit
Bezug auf 4–5 und 13–15 umfasst
der Ventilstab 54 eine zentrale Bohrung 82, wenigstens
einen Einlass 84 zur Aufnahme von Reinigungslösungsmittel,
wie etwa Einlass 84 in Fluidverbindung mit der Bohrung 82, und
eine oder mehrere Auslassöffnungen 86 in
Fluidverbindung mit der Bohrung 82. Die zentrale Bohrung 82 des
Ventilstabs 54 ist vorzugsweise im Wesentlichen mit der
Längsachse
a-a des Gehäuses 52 wie dargestellt
ausgerichtet.
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Wie
vielleicht am deutlichsten in 20–21 gezeigt,
sind die Auslassöffnungen 86 dazu
in der Lage, Reinigungslösungsmittel
radial nach außen
von der Bohrung 82 und gegen die innere Oberfläche 57 und/oder
die innere Oberfläche 59, die
die innere Kammer 56 begrenzen, zu leiten. Dies hat sich
als wesentliche Hilfe bei der Entfernung wenigstens eines Teils
von Flüssigkeitsprodukten 70, 72,
von deren Gemisch 40 oder Reaktionsprodukten erwiesen,
die an den inneren Oberflächen 57 und 59 des
Spenders 24 anhaften können,
und reduziert dadurch oder verhindert im Wesentlichen den Aufbau von
Schaumvorläufern
und dadurch erzeugtem Schaum in der inneren Kammer 56 und
den Abgabeöffnungen 66, 68.
Dies wiederum erhöht
die Betriebslebensdauer des Spenders, d.h. die effektive Betriebsdauer,
bevor eine manuelle Reinigung oder der Austausch notwendig ist.
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Wie
vielleicht am besten in 6 gezeigt, umfasst der Ventilstab 54 vorzugsweise
drei Auslassöffnungen 86,
die in gleichem Abstand um den Umfang des Ventilstabes angeordnet
sind. Es wurde gefunden, dass dadurch eine hinreichend gleichmäßige Verteilung
von Reinigungsmittel an den inneren Oberflächen des Spendergehäuses erreicht
wird, um dadurch die Entfernung von Flüssigkeitsprodukten und Reaktionsprodukten
davon von den Wänden
zu bewirken. Eine größere oder
geringere Anzahl von Auslassöffnungen 86 können auf
Wunsch vorgesehen werden, abhängig
von der beabsichtigten Anwendung des Spenders 24.
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Im
Betrieb wird ein geeignetes Reinigungslösungsmittel durch den Einlass 84 in
die Bohrung 82 des Ventilstabes 54 eingeführt. Das
kann auf irgendeine geeignete Art und Weise erfolgen. Wie gegenwärtig dargestellt,
wird die Lieferung von Lösungsmittel
in die zentrale Bohrung 82 wie folgt ausgeführt. Mit
Bezug auf die 3–5 und 20 umfasst
das Gehäuse 52 vorzugsweise
ein inneres Reservoir, in dem Reinigungslösungsmittel enthalten sein
kann. Ein solches Reservoir kann im Wesentlichen das gesamte verfügbare Volumen
innerhalb des Gehäuses 52,
das sich von dem Dichtungsring 88 zu dem Dichtungsring 90 erstreckt
einnehmen. Die Dichtungsringe 88, 90 können dazu
vorgesehen sein, um das Reinigungslösungsmittel innerhalb des Gehäuses einzuschließen, d.h.
in dessen Reservoirteil. Mithin hat jeder Ring vorzugsweise einen
inneren Durchmesser der genau zu dem Außendurchmesser des Ventilstabes 54 passt,
aber etwas größer ist.
Der Ring 88 kann auch dazu dienen, um Flüssigkeitsprodukte
und Reaktionsprodukte davon von der Außenfläche des Ventilstabes 54 abzukratzen,
wenn der Ventilstab sich an dem Ring 88 entlang in die
geöffnete
Stellung bewegt. Als Alternative zu einem einzelnen Ring kann der
Ring 90 ein Paar von konzentrischen O-Ringen aufweisen,
mit einem inneren Ring in Kontakt mit dem Ventilstab 54 und
dem äußeren Ring
in Kontakt mit der inneren Oberfläche 64 der Gehäuseeinheit 53.
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Das
verfügbare
Reservoirvolumen für
Lösungsmittel
in dem Gehäuse 52 kann
vergrößert werden,
indem in dem Gehäuse
ein Abstandshalter 98 vorgesehen wird, zum Beispiel zwischen
den Dichtungsringen 88 und den Führungsringen 69 wie
dargestellt (siehe auch 16–18).
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Alle
inneren Komponenten des Gehäuses 52 sind
innerhalb der Gehäuseeinheit 53 unter
einem gewünschten
Maß an
Kompression durch den Haltering 92 und den Sprengring 94 gehalten.
Der Sprengring 94 kann ein ausdehnbarer, mit Vorspannung nach
außen
versehener Ring sein, der an Ort und Stelle gegen eine innere Oberfläche 64 der
Gehäuseeinheit 53 gehalten
wird, indem ein solcher Ring 94 in einer Nut 96 in
der Gehäuseeinheit 53 platziert
wird (11–12).
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Das
in dem Gehäuse 52 zwischen
den Dichtungsringen 88, 90 enthaltene innere Reservoir
befindet sich vorzugsweise in Fluidverbindung mit dem Einlass 84 in
die zentrale Bohrung 82 des Ventilstabes 54. Wie
in 20 gezeigt kann eine solche Fluidverbindung erreicht
werden, indem der Einlass 84 des Ventilstabes 54 innerhalb
des inneren Reservoirs definiert durch die Dichtungsringe 88, 90 in
dem Gehäuse 52 platziert
werden. In der dargestellten Ausführungsform wird der Einlass 84 innerhalb
des Abstandshalters 98 positioniert, wenn sich der Ventilstab 54 in
der geschlossenen Stellung befindet. Auf diese Weise wird der Einlass 84,
wenn das innere Reservoir mit Reinigungslösungsmittel 100 wie
in 20 dargestellt gefüllt wird, in Lösungsmittel
getaucht und dadurch kann dieses Lösungsmittel 100 in die
zentrale Bohrung 82 des Ventilstabes 54 für den anschließenden Austritt
an den Auslassöffnungen 86 eintreten.
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Ein
Stopfen 102 kann in der Bohrung 82 an dem proximalen
Ende 104 des Ventilstabes 54 wie dargestellt vorgesehen
sein, um zu verhindern, dass Lösungsmittel 100 an
solchem proximalen Ende aus der Bohrung 82 fließt (das
Ende 104 des Ventilstabes wird als "proximal" bezeichnet wegen örtlichen Beziehung dieses Endes
in Bezug auf den Betätigungsmechanismus 74).
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung umfasst das Gehäuse 52 wenigstens einen
Einlass in Fluidverbindung mit dem inneren Reservoir in dem Gehäuse, so
dass Reinigungslösungsmittel
aus einer externen Quelle nach Bedarf dem Reservoir hinzugefügt werden
kann, d.h. um Lösungsmittel
zu ersetzen, wenn es gegen die inneren Oberflächen 57 und/oder 59 der
inneren Kammer 56 gerichtet wird. Dies kann erreicht werden,
indem in der Gehäuseeinheit 53 ein
Lösungsmitteleinlass 106 und
ausgerichtet damit ein entsprechender Einlass 108 in dem
Abstandshalter 98 vorgesehen wird. Ferner wird eine Leitung 110 von
einer externen Lösungsmittelquelle,
die schematisch bei 112 in 1 und 2 gezeigt
ist, an den Spender 24 über
das Verteilerrohr 26 an dem Lösungsmitteleinlass 106 angeschlossen.
Eine Pumpe 114 oder ein anderer geeigneter Mechanismus
zum Bewirken von Fluiddurchfluss kann eingesetzt werden, um den
Transport von Reinigungslösungsmittel 100 aus
der Lösungsmittelquelle 112 durch
die Leitung 110 und in das Lösungsmittelreservoir in dem
Gehäuse 52 über die
ausgerichteten Einlässe 106, 108 zu
bewirken. Damit Reinigungslösungsmittel 100 aus
dem Ventilstab 54 aus den Auslassöffnungen 86 austreten
kann und auf die inneren Oberflächen 57 und/oder 59 mit einer
gewünschten
Geschwindigkeit auftreffen kann, kann eine Pumpe 112 einen
Druck auf das Lösungsmittel 100 in
dem inneren Reservoir im Gehäuse 52 aufbringen,
der im Bereich von etwa 13,79 kPa (2 psi) bis etwa 82,74 kPa (12
psi) liegt, (d.h. wie zwischen den Dichtungsringen 88, 90 definiert).
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Beim
Vergleich von 19 und 20 ist ersichtlich,
dass, wenn der Ventilstab 54 in der geschlossenen Stellung
wie in 20 ist, Flüssigkeitsprodukte 70 und 72 daran
gehindert werden, durch die innere Kammer 56 zu fließen. Während er
in einer solchen geschlossenen Stellung ist, ist jedoch der Einlass 84 des
Ventilstabes in Fluidverbindung mit dem Lösungsmittel 100 in
dem Reservoir innerhalb des Gehäuses 52,
so dass Lösungsmittel
durch die zentrale Bohrung 82 fließt und an den Auslassöffnungen 86 des
Ventilstabes austritt, um so auf die inneren Oberflächen der
inneren Kammer 56 aufzutreffen und sie dadurch zu reinigen.
Wenn der Spender 24 zum Beispiel zur Abgabe eines Polyol/Isocyanat-Gemisches
für Aufschäumverpackungen
verwendet wird, können
zum Beispiel 0,1 bis 1 ml des Lösungsmittels 100 aus
den Auslassöffnungen 86 fließen gelassen
werden, während
sich der Ventilstab 54 wie dargestellt in der geschlossenen
Stellung befindet.
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Wenn
der Ventilstab 54 jedoch in die geöffnete Stellung wie in 19 gezeigt
bewegt wird, nimmt die Durchflussrate von Lösungsmittel, das aus den Auslassöffnungen 86 austritt,
auf eine sehr niedrige Rate ab, d.h. gerade genug, um eine dünne Beschichtung
von Lösungsmittel
auf den inneren Oberflächen 57 zu
bilden, wenn sich der Ventilstab in die geöffnete Stellung bewegt. Dies
kann auf verschiede Arten und Weisen erreicht werden. Zum Beispiel kann
die Pumpe 114 dazu gebracht werden, die Anwendung von Druck
auf das Lösungsmittel 100 in dem
inneren Reservoir in dem Gehäuse 52 herabzusetzen
oder ganz zu beenden, zum Beispiel indem von einer geeigneten Steuereinrichtung
die Energieversorgung für
die Pumpe zeitweise unterbrochen wird. Alternativ oder zusätzlich sind
der Ventilstab 54 und die Mischeinheit 58 so aufgebaut,
dass der Ventilstab dicht passend in der inneren Kammer 56 innerhalb
der Mischeinheit (wie oben bemerkt) sitzt. Auf diese Weise wird
Lösungsmittel 100 im
Wesentlichen daran gehindert, aus den Auslassöffnungen 86 herauszufließen, wenn
sich der Ventilstab in der geöffneten
Stellung wie in 19 gezeigt befindet. Als eine weitere
Alternative kann der Einlass 84 an dem Ventilstab 54 so
angeordnet sein, dass sich der Einlass nicht mehr in dem inneren
Reservoir in dem Gehäuse 52 befindet,
wenn der Ventilstab in der geöffneten Stellung
ist, zum Beispiel indem der Einlass 84 dichter an dem proximalen
Ende 104 platziert wird. Bei einem solchen Aufbau wäre der Einlass 84 nicht
länger in
Fluidverbindung mit dem inneren Reservoir, wenn sich der Ventilstab
in der geöffneten
Stellung befindet.
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Wie
oben bemerkt kann, während
der Ventilstab 54 durch den Betätigungsmechanismus 64 in die
geöffnete
Stellung gezogen wird, eine relativ kleine Menge Lösungsmittel
durch die Auslassöffnungen 86 fließen gelassen
werden, so dass die innere Oberfläche 57 der inneren
Kammer 56 mit einem Film von Lösungsmittel bedeckt wird, um
jegliches Flüssigkeitsprodukt
oder Reaktionsprodukte davon, die an diesen Oberflächen hängengeblieben
sein können, zu
lösen oder
im Wesentlichen zu lösen.
Auf diese Weise werden die vorher anhaftenden/nun gelösten Flüssigkeitsprodukte
oder Reaktionsprodukte davon aus der inneren Kammer gespült, wenn
das gemischte Flüssigkeitsprodukt 40 durch
die innere Kammer 56 fließt, d.h. sobald der Ventilstab
in die vollständig geöffnete Stellung
bewegt ist. Das Absetzen von Flüssigkeitsprodukten
in der inneren Kammer wird dadurch verhindert oder doch wenigstens
wesentlich reduziert.
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Vorzugsweise
sind die Auslassöffnungen 86 des
Ventilstabes 54 nicht mit dem Einlass 32/Flüssigkeitsdurchgang 60 oder
mit dem Einlass 38/Flüssigkeitsdurchgang 62 in
dem Gehäuse 52 ausgerichtet. Dies
verhindert, dass Flüssigkeitsprodukte 70 und/oder 72 möglicherweise
in die Auslassöffnungen 86 des
Ventilstabes spritzen, wenn diese Auslassöffnungen sich an den Flüssigkeitsdurchgängen 60, 62 vorbei
bewegen, wenn sich der Ventilstab in seine geöffnete und geschlossene Stellung
bewegt wird.
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Als
Alternative zu der zuvor genannten Gestaltung zur Zufuhr von Reinigungslösungsmittel
in die zentrale Bohrung 82 des Ventilstabes 54 kann eine
Leitung aus einer Quelle für
Reinigungslösungsmittel,
wie etwa Leitung 110 von der Lösungsmittelquelle 112,
direkt an den Einlass 84 des Ventilstabes angeschlossen
werden, wobei ein inneres Reservoir entweder fortgelassen oder von
dem Lösungsmittel getrennt
wird, das durch den Ventilstab fließt.
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Wie
vielleicht am besten in 21 gezeigt, besteht
ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung darin, dass die Auslassöffnungen 86 des
Ventilstabes 54 dazu in der Lage sind, Reinigungslösungsmittel 100 radial
nach außen
von der zentralen Bohrung 82 und gegen die inneren Oberflächen 57, 59 zu
richten, die die innere Kammer 56 begrenzen. Wie hier angewendet,
bezieht sich der Ausdruck "radial
auswärts" auf die Richtung
des Lösungsmittelflusses
aus den Auslassöffnungen 86 heraus,
wie sie beispielsweise durch die Orientierung und Form der Auslassöffnungen
festgelegt werden kann, wobei diese Richtung unter einem Winkel
von wenigstens 10° weg
von der Richtung der Längsachse
a-a des Gehäuses 52 und auf
die Oberflächen 57, 59 der
inneren Kammer 56 (siehe auch 5) zu geneigt
ist. Es wurde herausgefunden, dass die Effektivität des Reinigungslösungsmittels 100 wesentlich
verbessert wird, indem dieses Lösungsmittel
radial nach außen
von der zentralen Bohrung des Ventilstabes und gegen die inneren
Oberflächen
der inneren Kammer in dem Gehäuse 52 gerichtet
wird. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Winkel des Lösungsmittelflusses
aus der zentralen Bohrung 82 heraus wenigstens 20° weg von
der Längsachse
a-a beträgt,
wie etwa zum Beispiel 30°,
40°, 50°, 60°, 70°, 75° oder 80° von der Achse
a-a. Zum Beispiel kann der Winkel des Lösungsmittelflusses im Wesentlichen
senkrecht (d.h. 90°)
zu der Längsachse
a-a wie dargestellt gerichtet sein, d.h. indem die Auslassöffnungen 86 in
einer im Wesentlichen senkrechten Stellung relativ zu der Achse
a-a (und der zentralen Bohrung 82) ausgerichtet werden.
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Die
Erfinder dieser Erfindung haben auch festgestellt, dass der problematischste
Teil des Spenders 24 in Bezug auf Ansammeln von Schaum
und Verstopfung die Abgabeöffnung 66 ist
und insbesondere die innere Oberfläche 59 davon, die
auch einen Teil der inneren Mischkammer 56 definiert. Daher liegt
ein anderes vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung darin,
dass der Ventilstab 54 vorzugsweise dazu angepasst ist,
um Reinigungslösungsmittel 100 gegen
die innere Oberfläche 59 der
Ausgabeöffnung 66 zu
richten, wenn sich der Ventilstab in der geschlossenen Stellung
befindet. Wie am klarsten in 21 gezeigt,
kann dies erreicht werden, indem die Auslassöffnung 86 am distalen
Ende 160 des Ventilstabes 54 platziert wird, so
dass die Auslassöffnungen 86 benachbart
der inneren Oberfläche 59 liegen, wenn
sich der Ventilstab in der geschlossenen Stellung befindet. Diese
Gestaltung ermöglicht
es auch, dass Lösungsmittel
direkt gegen die problematische Oberfläche 59 fließt und in
effektiverer Weise den Aufbau von Schaum auf dieser Oberfläche zu vermeiden,
wenn dies mit früheren
Spendern verglichen wird.
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Allgemein
wird ein etwas größerer Freiraum zwischen
dem Ventilstab 54 und der Abgabeöffnung 66 als zwischen
dem Ventilstab und der Mischeinheit 58 (wie oben diskutiert)
gewünscht.
Ein zu geringer Freiraum würde
den Durchfluss von Lösungsmittel aus
den Auslassöffnungen 86 behindern
und die Gefahr eines "Verklemmens" zwischen dem distalen Ende 116 des
Ventilstabes 54 und der Abgabeöffnung 66 erhöhen, wenn
der Ventilstab sich zwischen den geöffneten und geschlossenen Stellungen
hin und her bewegt. Auf der anderen Seite kann ein zu großer Freiraum
Effektivität
des Auftreffens von Lösungsmittel
und der Reinigung der inneren Oberfläche 59 der Abgabeöffnung 66 reduzieren.
Bei Aufschäumverpackungen
liegt der Freiraum zwischen dem Ventilstab 54 und der Abgabeöffnung 66 vorzugsweise
im Bereich von etwa 0,0254 mm (0,001 Zoll) bis etwa 0,254 mm (0,010
Zoll).
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Wie
dargestellt tropft das gelöste
Flüssigkeitsprodukt/Lösungsmittelgemsich 118 aus
der Abgabeöffnung 66,
d.h. von dem Raum zwischen der inneren Oberfläche 59 der Abgabeöffnung und
dem distalen Ende 116 des Ventilstabes 54, infolge
des Flusses von Lösungsmittel
gegen die innere Oberfläche.
Auf diese Weise wird Flüssigkeitsprodukt
und Reaktionsprodukte da von, die anderenfalls die Abgabeöffnung 66 verstopfen
würden,
gelöst
und tropft in den als nächstes
gebildeten Behälter,
aus dem ein Aufschäumkissen
hergestellt werden soll. Die Menge dieses Flüssigkeitsprodukts/Lösungsmittelgemischs ist
relativ klein in Bezug auf die Gesamtmenge von Flüssigkeitsprodukt 40,
das in diesen Behälter
abgegeben wird, und hat daher keinen nachteiligen Effekt auf die
Expansion/Schaumbildung des aufschäumbaren Flüssigkeitsprodukts in dem Behälter.
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Während das
distale Ende 116 des Ventilstabes 54 als spitz
dargestellt ist, ist dies kein kritisches Merkmal der Erfindung
und kann das Ende jede gewünschte
Form haben, zum Beispiel flach, konkav, konvex, gekrümmt und
winkelförmig,
etc. sein.
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Ein
weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass ein Bereich des
Ventilstabes 54 durch das in dem Gehäuse 52 zwischen den
Dichtungsringen 88, 90 definierte innere Reservoir
beweglich ist. Dies verhindert, dass Flüssigkeitsprodukte und Reaktionsprodukte
davon sich auf dem Bereich des Ventilstabes ansammelt, der sowohl
durch die innere Mischkammer 58 und durch das Reservoir
bewegt wird; eine solche Ansammlung würde sonst die Bewegung des
Ventilstabes durch das Gehäuse 52 verhindern. Indem
kontinuierlich ein Teil des in dem Reservoir enthaltenen Lösungsmittels
durch den Ventilstab 54 geleitet und solches Lösungsmittel
durch frisches Lösungsmittel
aus der Lösungsmittelquelle 112 ersetzt wird,
werden die verunreinigenden Effekte auf das in dem Reservoir enthaltene
Lösungsmittel,
wie sie durch gelöste
Flüssigkeitsprodukte
verursacht werden, die von dem Ventilstab in das Reservoir getragen
werden, durch kontinuierliches Spülen solcher Verunreinigungen
aus dem Reservoir wesentlich reduziert. Die effektive Betriebslebensdauer
des Spenders wird dadurch erhöht.
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Jedes
geeignete Reinigungslösungsmittel kann
verwendet werden, in dem die Flüssigkeitsprodukte 70, 72,
das Flüssigkeitsproduktgemisch 40 oder
Reaktionsprodukte davon wenigstens teilweise löslich sind. "Reaktionsprodukte" bezieht sich auf
irgendwelche Reaktionsprodukte (zum Beispiel Polyurethan), Rückstände (zum
Beispiel durch Verdampfung) oder einzelne Komponenten des Flüssigkeitsprodukts
oder des Gemisches von Flüssigkeitsprodukten
(wobei zwei oder mehr Flüssigkeitsprodukte in
dem Spender gemischt werden). Wenn der Spender 24 zur Erzeugung
von Aufschäumverpackungskissen
verwendet wird, ist das eingesetzte Lösungsmittel vorzugsweise dazu
in der Lage, sowohl Polyol- als auch Isocyanatschaumvorläufer wie
auch die aufschäumbare
Zusammensetzung und die Polyurethanschaumreaktionsprodukte, die
von dem Gemisch erzeugt werden, wenigstens teilweise zu lösen. Geeignete
Reinigungslösungsmittel
für diesen Zweck
können
ausgewählt
werden aus Glykolen, Estern und Gemischen aus Glykolen und Estern,
zum Beispiel ein Gemisch aus Tripropylenglykol und Methylether.
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Mit
Bezug auf die 22–23 wird
ein alternativer Flüssigkeitsspender 120 gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Der hauptsächliche Unterschied zwischen
dem Flüssigkeitsspender 120 und
dem Spender 24 besteht darin, dass, während der Spender 24 Lösungsmittel
in die innere Kammer und in die Abgabeöffnung über eine zentrale Bohrung in
dem Ventilstab liefert, der Spender 120 Lösungsmittel
aus einem inneren Reservoir über
eine externe Leitung zu der Abgabeöffnung transportiert.
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Der
Spender 120 umfasst ein Gehäuse 122, einen Ventilstab 124 und
einer externe Leitung, die schematisch bei 126 dargestellt
ist. Das Gehäuse 122 umfasst
einen Einlass 128 zur Aufnahme von einem Flüssigkeitsprodukt
in dem Gehäuse
und auch einen zweiten Einlass 130 zur Aufnahme eines Flüssigkeitsproduktes.
Eine innere Kammer 132 (die von dem Ventilstab 124 in 22 besetzt
ist) ist in dem Gehäuse 122 angeordnet
und in Fluidverbindung mit den Einlässen 128 und 130 über jeweilige
Flüssigkeitsdurchgänge 134 und 136 in
der Mischeinheit 138. Die Mischeinheit 138 definiert
die innere Kammer 132. Das Gehäuse 122 umfasst weiter
eine Abgabeöffnung 140 durch
die Flüssigkeitsprodukte
aus dem Gehäuse
austreten können,
wobei diese Abgabeöffnung
in Fluidverbindung mit der inneren Kammer 132 steht. Das
Gehäuse 122 enthält auch
ein inneres Reservoir 142 in dem Reinigungslösungsmittel enthalten
sein kann, wobei dieses Reservoir innerhalb des Gehäuses angeordnet
und benachbart der inneren Kammer 132 angeordnet sein kann.
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Der
Ventilstab 124 ist in dem Gehäuse 122 angeordnet
und in der inneren Kammer 132 und dem inneren Reservoir 142 zwischen
einer geöffneten Stellung,
in der Flüssigkeitsprodukte
durch die innere Kammer fließen
und das Gehäuse 122 über Abgabeöffnungen 140 verlassen
kann, und einer geschlossenen Stellung (wie in 22 gezeigt)
beweglich, in der Flüssigkeitsprodukt
im Wesentlichen am Durchfluss durch die innere Kammer 132 gehindert
wird.
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Die
vorher genannten Komponenten des Spenders 120 funktionieren
in der gleichen Weise wie ihre entsprechenden Komponenten in dem
Spender 24 wie oben beschrieben. Der Spender 120 unterscheidet
sich von dem Spender 24 dadurch, dass der Spender 120 eine
externe Leitung 126 enthält, die außerhalb der inneren Kammer 132 angeordnet ist.
Die Leitung 126 stellt eine Fluidverbindung zwischen dem
inneren Lösungsmittelreservoir 142 und der
Abgabeöffnung 140 bereit.
Auf diese Weise kann Reinigungslösungsmittel
wie es in dem Reservoir 142 enthalten ist zu der Abgabeöffnung 140 transportiert
werden. Wie dargestellt kann dies erreicht werden, indem ein Verteilerrohr 144 eingesetzt
wird, um Lösungsmittel
aus dem Reservoir 142 über
die externe Leitung 126 aufzunehmen. Die Verteilerleitung 144 verteilt
das Lösungsmittel
wiederum auf die Abgabeöffnung 140 über die
Lösungsmittelauslassöffnungen 146.
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Vorzugsweise
wird ein Mechanismus wie eine Pumpe 114 eingesetzt, um
frisches Reinigungslösungsmittel,
zum Beispiel aus einer Lösungsmittelquelle
wie der Quelle 30, für
das innere Reservoir 142 über die Zufuhrleitung 148 bereitzustellen
und auch einen Druck auf dieses Reservoir anzuwenden, um den Transport
von Reinigungslösungsmittel
aus dem Reservoir zu der Abgabeöffnung 140 über die Leitung 126 zu
erleichtern. Auf diese Weise werden die verunreinigenden Effekte
auf das in dem Reservoir 142 enthaltene Lösungsmittel,
wie sie durch gelöstes
Flüssigkeitsprodukt,
das von dem Ventilstab 124 in das Reservoir getragen werden
kann, wesentlich reduziert, indem solche Verunreinigungen kontinuierlich
aus dem Reservoir herausgespült
werden. Die effektive Betriebslebensdauer des Spenders ist dadurch
erhöht.
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Die
vorhergehende Beschreibung der bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wurde
zu Zwecken der Illustration und Beschreibung präsentiert. Sie soll nicht erschöpfend sein
oder die Erfindung auf die speziell offenbarte Ausführungsform
beschränken,
und Modifikationen und Variationen im Hinblick auf die oben angegebenen
Lehren sind möglich
oder können
bei der Ausführung
der Erfindung aufgefunden werden.