DE69309136T2

DE69309136T2 - Spender mit einer Pumpe

Info

Publication number: DE69309136T2
Application number: DE69309136T
Authority: DE
Inventors: Paul Alan Glover; Brain Robert Law
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2013-01-29
Also published as: CA2088231A1; JPH06122483A; AU670769B2; DE69309136D1; ATE150672T1; EP0558186A1; AU3214393A; PH29975A; ZA93650B; GB9202150D0; KR930016322A; CA2088231C; BR9300372A; EP0558186B1; KR960006352B1; US5320291A; ES2101222T3

Description

Diese Erfindung betrifft Spender für Fluidmaterialien. Sie befaßt sich insbesondere mit Pumpspendern, aus denen das Material als Sprühnebel ausgestoßen wird.
Die US Patentschrift Nummer 4088425 beschreibt einen Fluidspender gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, umfassend einen Behälter für ein Fluidmaterial, mindestens eine abdichtbare Kammer 28,32, welche Material aus dem Behälter aufnehmen kann, eine Verschlußventileinrichtung 30,50 zwischen der Kammer und einem Fluidauslaß 76 aus dem Spender, sowie eine Pumpeinrichtung, um etwaiges Fluidmaterial in der Kammer mit Druck zu beaufschlagen, wobei die Kammer mindestens einen elastischen Wandteil 20 umfaßt, der so angeordnet ist, daß er durch die Beaufschlagung des Materials mit Druck verformt wird.
Aerosole werden gewöhnlich verwendet, um ein Fluidmaterial unter Druck aus einem Spender zu versprühen, leiden jedoch unter einer Reihe von Nachteilen, einschließlich der schädlichen Umweltauswirkungen der verwendeten Treibgase, dem hohen Anteil des gesamten Fassungsvermögens des Spenders, der manchmal für das Treibmittel benötigt wird, sowie der Schwierigkeit einer Aufrechterhaltung des Sprühdrucks, während der Inhalt des Spenders aufgebraucht wird. Die Entsorgung der teilweise entleerten Spender kann wegen der unter Druck stehenden Gase, welche sie enthalten, ebenfalls eine Gefahr darstellen. Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Form von Spender, bei der mindestens einige dieser Nachteile vermieden werden können.
Erfindungsgemäß wird ein Fluidspender bereitgestellt, umfassend einen Behälter für das Fluidmaterial, eine Kammer zur Aufnahme von Material aus dem Behälter, eine Verschlußventileinrichtung zwischen der Kammer und einem Fluidauslaß, sowie eine Pumpeinrichtung zum Beaufschlagen von Material in der Kammer mit Druck, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter flexibel ist, und die Pumpeinrichtung eine erste Kammer mit einem mit dem Fluidauslaß kommunizierenden Auslaßventil, eine zweite Kammer zwischen der ersten Kammer und dem Behälter, sowie eine Rückschlagventileinrichtung zwischen dem ersten Behälter und der zweiten Kammer und zwischen der ersten und zweiten Kammer umfaßt, wobei die Rückschlagventileinrichtung ein flexibles Ventilelement umfaßt, das ein integriertes erstes und zweites Dichtelement zum Verschließen der jeweiligen Einlässe der ersten und zweiten Kammer aufweist.
Die Pumpeinrichtung kann ein von Hand verlagerbares Bedienungselement umfassen. Eine Verlagerung des Bedienungselements zum Beaufschlagen des Kammerinhalts mit Druck kann so eine Abgabe des unter Druck stehenden Fluids einleiten und gleichzeitig bewirken, daß sich der besagte mindestens eine Wandteil verformt und die Kammer ausdehnt, wobei dann die Elastizität des besagten Wandteils eine Kraft liefert, um den Ausstoß des Fluidmaterials aus der Kammer unter Druck aufrechtzuerhalten.
Ohne auf ein Treibgas angewiesen zu sein, ist es dadurch möglich, dafür zu sorgen, daß Fluid in einem Puls mit einem verhältnismäßig gleichförmigen Druck aus dem Spender ausgestoßen werden kann, so daß ein Sprühnebel des Materials länger aufrechterhalten werden kann. Falls der Benutzer das manuelle Bedienungselement eher abrupt verlagert, wird der Druckanstieg in der Kammer und die anfängliche Abgaberate des Fluids durch die Verformung des besagten elastischen Wandteils gemildert. Selbst dann, wenn das Bedienungselement hart bis zum Ende seines Bewegungswegs verlagert wird, kann die elastische Verformung des besagten mindestens einen Wandteils den Ausstoßdruck für einen weiteren Zeitraum aufrechterhalten.
Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Verlagerung des manuellen Bedienungselements auch das Verschlußventil zwischen der Kammer und einem Fluidauslaß aus dem Spender öffnet. Der durch den Druck vom verformten Wandteil getriebene Strom kann dann einfach dadurch aufrechterhalten werden, daß man das manuelle Bedienungselement in seiner verlagerten Stellung festhält. Zur besseren Steuerung des Sprühnebels wird vorzugsweise dafür gesorgt, daß ein etwaiger Restdruck in der Kammer entlastet wird, wenn das manuelle Bedienungselement aus seiner verlagerten Stellung zurückgeführt und das Auslaßventil geschlossen wird.
Der mindestens eine flexible Wandteil kann eine Membran umfassen, welche das Verschlußventil trägt, so daß beide gemeinsam verlagert werden.
Bei einer bevorzugten Anordnung umfaßt die Pumpeinrichtung zwei in Reihe angeordnete Druckkammern, wobei ein Druck in einer ersten der Kammern durch eine anfängliche Verlagerung des Ventils aus seiner Verschlußposition erzeugt wird, und die zweite Kammer durch Verlagerung der Membran mit Druck beaufschlagt wird, um Fluidmaterial durch die erste Kammer hindurch auszustoßen
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Fluidspender bereitgestellt, umfassend einen Behälter für ein Fluidmaterial, eine Pumpeinrichtung zum Ausstoßen von Material aus dem Behälter durch einen Fluidauslaß des Spenders, wobei die Pumpeinrichtung eine erste Kammer mit einem mit dem Fluidauslaß kommunizierenden Auslaßventil, eine zweite Kammer zwischen der ersten Kammer und dem Behälter, sowie eine Rückschlagventileinrichtung zwischen dem Behälter und der zweiten Kammer und zwischen der ersten und zweiten Kammer umfaßt, wobei die Rückschlagventileinrichtung ein flexibles Ventilelement mit einem integrierten ersten und zweiten Dichtelement zum Verschließen der jeweiligen Einlässe der ersten und zweiten Kammer umfaßt.
Eine derartige Anordnung kann eine verhältnismäßig einfache und leicht herzustellende Konstruktion liefern, speziell für kleine Vorrichtungen, wie beispielsweise in der Hand gehaltene Spender, im Gegensatz zu den Kugelventilen, welche bei diesen Vorrichtungen häufig verwendet werden. Das Ventilelement kann auch so angeordnet sein, daß es verhältnismäßig große Fluiddurchlässe aufweist, wenn einer der beiden Einlässe geöffnet ist, um so Druckverluste im Fluidstrom zu vermindern.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung befaßt sich mit Spendern, welche einen Sprühnebel erzeugen, dessen Niederschlag durch Erzeugung einer elektrostatischen Aufladung zwischen dem Sprühnebel und einer Oberfläche, auf welcher er sich niederschlagen soll, gesteuert werden kann. Ein derartiger Spender umfaßt gemäß diesem Aspekt der Erfindung einen flexiblen Behälter für ein Fluidmaterial, ein Verschlußventil zum Abdichten des Behälters, eine Abgabekammer zwischen dem Ventil und dem flexiblen Behälter, eine Pumpeinrichtung zum Beaufschlagen von Fluidmaterial in der Kammer mit Druck, sowie ein Bedienungselement zum Öffnen des Ventils und zum Betätigen der Pumpeinrichtung, wodurch das unter Druck stehende Material durch einen Sprühauslaß abgegeben wird, wenn das Bedienungselement bedient wird, wobei der Spender weiter eine Spannungserzeugungseinrichtung umfaßt, welche durch die Bedienung des Elements betätigbar ist, um eine elektrostatische Aufladung auf das Material aufzubringen, das abgegeben wird.
Die begleitenden zeichnungen veranschaulichen beispielhaft eine erfindungsgemäße Form von Spender. In den Zeichnungen:
sind die Figuren 1 und 2 quer zueinander angeordnete axiale Schnittansichten des Spenders, und
Fig. 3 ist eine Draufsicht von oben, wobei der obere Deckel des Spendergehäuses weggelassen ist.
Der dargestellte Spender umfaßt ein äußeres Gehäuse 2 mit einer integriert ausgebildeten, quer verlaufenden Trennwand 4 mit einer mittigen Öffnung 6. Ein zylindrischer Halteflansch 8 erstreckt sich vom Rand der Öffnung 6 aus nach oben, um eine Führung für ein Ventilgehäuse 10 am oberen Ende eines geschlossenen balgförmigen Behälters 12 bereitzustellen, welcher mit dem abzugebenden Fluidmaterial gefüllt ist. Unter einer Stirnwand 14 im unteren Teil des Gehäuses befindet sich eine Stromversorgungseinheit 16. Die Versorgungseinheit kann in das offene untere Ende des Gehäuses geschoben werden, und eine umlaufende Rippe (nicht dargestellt) auf dem Umfang der Einheit rastet in eine komplementäre Ausnehmung (nicht dargestellt) in der Gehäusewand ein, um die Versorgungseinheit lösbar zu befestigen.
Das Ventilgehäuse 10 enthält ein normalerweise geschlossenes Auslaßventil 18 für den Behälterinhalt. Das Ventil liegt in Form eines herkömmlichen Aerosolventils vor, bei dem ein Ventilkörper 20 durch eine mittige Öffnung des deckelartigen Gehäuses ragt und mit einer die Gehäuseöffnung umgebenden ringförmigen Elastomerdichtung 22 im Eingriff steht, um den Auslaß geschlossen zu halten. Der Ventilkörper umfaßt einen oberen röhrenförmigen Teil 24 und einen unteren Führungsschaft 26, zwischen denen ein Kragenteil 28 angeordnet ist, der gegen die Dichtung gedrückt wird. Die Dichtung steht auch mit dem äußeren Umfang des röhrenförmigen Teils im Eingriff, welcher unmittelbar über dem Kragenteil Querbohrungen 30 zu seiner Innenseite aufweist. Eine Sprühdüse 32 ist am oberen Ende des röhrenförmigen Teils 24 befestigt. Die Dichtung wird durch eine röhrenförmige Auskleidung 34 an ihrem Platz gehalten, welche eine nach innen überstehende Schulter 36 umfaßt. Eine Druckfeder 38 zwischen der Schulter und dem Kragenteil 26 des Ventilkörpers liefert die Vorspannkraft, welche den Kragenteil gegen die Dichtung 22 anliegend festhält.
Das Ventilgehäuse ist als Einheit mit einer flexiblen, kegelförmigen Membran 40 ausgebildet, welche einen äußeren Rand aufweist, der ein Paar herabhängende zylindrische Flansche 42a, 42b umfaßt, die zwischen sich einen O-Ring 44 festhalten. Der O-Ring dichtet gegenüber einer verhältnismäßig steifen Stirnplatte 46 ab, welche als Einheit mit dem Grundkörper des Balgbehälters 12 ausgebildet ist, und welche von einem um den Rand der Membran und die Stirnplatte herum umgebördelten Metallband 48 mit C-Profil gegen die Flansche und den O-Ring geklemmt wird. Der Balgbehälter 12 wird in axialer Richtung im Gehäuse durch eine Reihe von Zähnen (nicht dargestellt) auf der Innenwand des Gehäuses festgehalten, über welche die Stirnwand 46 mit ihrem umgebördelten Band mit C- Profil aufgerastet ist.
Das hauptsächliche Innenvolumen des Balgkörpers ist gegenüber dem Inneren des Ventilgehäuses durch ein flexibles Ventilelement 50 abgedichtet, welches eine ringförmige Dichtlippe 52 aufweist, die sich mit einer komplementären Oberseite auf einem inneren Rand der Stirnplätte 42 in Eingriff bringen läßt. Das Ventilelement 50 weist auch eine nach oben überstehende Hülse 54 auf, die mit der Innenwand des Ventilgehäuses 10 im Eingriff steht, um eine weitere Dichtung zu bilden, so daß zwischen der Hülse 54 und dem Gehäuse 10 wechselweise angeordnete obere und untere Pumpenkammern 56,58 begrenzt werden. Die Dichtlippe 52 kann durch eine Druckdifferenz von der Stirnplatte weggebogen werden, um es zu ermöglichen, daß Material aus dem Balgkörper in die untere Kammer 58 strömt, und der Kragen 54 kann entsprechend von der Gehäuseinnenwand weggebogen werden, um es zu ermöglichen, daß Material aus der unteren Kammer in die obere Kammer 56 strömt.
Ein Bedienungselement 60, das auf einem Schwenkzapfen 62 in einem oberen Deckel 64 angebracht ist, welcher einen Teil des Gehäuses 2 bildet, ist in seiner Ruhestellung dargestellt, in der eine integrierte Kontakttraverse 68 ohne Druck auf der am Ventilkörper 20 befestigten Sprühdüse 32 aufliegt. Wenn das Element 60 nach unten geschwenkt wird, drückt die Traverse den Ventilkörper entgegen seiner Federvorspannung nach unten. Der Kragenteil 26 bewegt sich von der Dichtung 22 weg, und die Querbohrungen 30 in der röhrenförmigen Wand werden unterhalb der ringförmigen Dichtung 22 mit dem Inneren des Ventilgehäuses in Verbindung gebracht. Die anfängliche Verlagerung des Ventilkörpers 20 verringert das Volumen der oberen Kammer 56, wobei das Material in ihr mit Druck beaufschlagt und die Ventilhülse 54 fester gegen die Gehäusewand abgedichtet wird. Material aus der Kammer 56 wird so durch die Querbohrungen 30 und den röhrenförmigen Teil 24 des Ventils gedrückt, um es unter Druck durch die Düse 32 auszustoßen.
Nach einer anfänglichen Bewegung des Ventilkörpers kommt das untere Ende der Düse 32 in Anschlag mit dem Ventilgehäuse 10, und eine weitere Verlagerung des Bedienungselements 60 drückt dann das Ventilgehäuses nach unten, wobei das Ventil in seinem offenen Zustand gehalten wird. Diese Bewegung des Ventilgehäuses wird durch eine Durchbiegung der Membran 40 und einen Druckanstieg in der unteren Kammer 58 aufgenommen, während die Kontraktion des Volumens der oberen Kammer 56 andauert, weil das Ventilelement 50 im wesentlichen ortsfest bleibt. Wegen des Druckanstiegs in der unteren Kammer 58 wird die Ventilhülse 54 nun von der Gehäusewand weg gedrückt, während das mit Druck beaufschlagte Material aus der unteren Kammer 58 in die obere Kammer 56 und dann durch die Düse 32 strömt, um den Druck-Sprühnebel aufrechtzuerhalten.
Es kann angemerkt werden, daß die Geschwindigkeit, mit der das Bedienungselement 60 nach unten gedrückt wird, eine begrenzte Auswirkung auf die Abgaberate des Fluidmaterials besitzt. Falls das Bedienungselement schneller verlagert wird, als zur Aufrechterhaltung des Sprühnebels notwendig ist, wird die Membran zunehmend durchgebogen, während der Druck ansteigt. Das Bedienungselement kann nun in seiner verlagerten Stellung festgehalten werden, und die Fluidabgabe dauert an, solange der Verformungsmittelpunkt der Membran eine Druckdifferenz zwischen den Kammern 56,58 aufrechterhält, die ausreicht, um die Ventilhülse 54 offenzuhalten.
Wenn das Bedienungselement freigegeben wird, wird es durch die Elastizität der Membran 40 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt, und durch die Expansion der oberen Kammer 56 wird Material aus dem Düseninneren zurückgesaugt, um eine schnelle Unterbrechung des Sprühnebels sicherzustellen. Der Ventilkörper 20 wird von seiner Feder 38 in die Verschlußstellung zurückgedrückt. Die Rückkehr der Membran führt auch zu einer Expansion der oberen Kammer 58, was bewirkt, daß die Ventillippe 52 von ihrem Sitz abgehoben wird, während Material aus dem Grundkörper des Behälters, dessen Balgwände sich entsprechend zusammenziehen, in die Kammer gesaugt wird. Der Bedienungszyklus kann nun wiederholt werden.
Es ist bekannt, daß wenn man einen Sprühnebel mit einer elektrischen Aufladung versieht und ein zu besprühender Gegenstand an Erde gelegt oder geerdet wird, die Sprühnebelteilchen zu dem Gegenstand hin angezogen werden. Der dargestellt Spender soll zum Versprühen von Körperpflegemitteln von einer solchen Wirkung Gebrauch machen und ist zu diesem Zweck mit der Stromversorgungseinheit 16 versehen, die eine batteriegespeiste Schaltung zum Erzeugen einer Hochspannung, z.B. 15 kV umfaßt. Derartige Schaltungen sind wohlbekannt und brauchen hier nicht weiter beschrieben werden. Jedoch kann man zum Beispiel in der EP 501725 (Imperial Chemical Industries) passende Beispiele finden.
Die Schaltung innerhalb der Stromversorgungseinheit ist mit einer Reihe von Anschlußplatten 80 verbunden, die durch Öffnungen 82 in der Stirnwand der Versorgungseinheit zugänglich sind. Auf der Innenwand des Gehäuses integriert ausgebildete röhrenförmige Kanäle 84a, 84b, 84c weisen in ihren unteren Enden angebrachte federbelastete Kontaktstifte 86 auf, und die Stifte ragen durch die Stirnwand des Gehäuses hindurch, so daß sie mit den Anschlußplatten 80 in Kontakt treten, wenn sich die Stromversorgungseinheit an ihrem Platz befindet. Auf einer Seite des Gehäuses befindet sich der einzelne Kanal 84a, welcher einen Hochspannungsdraht 86 im Kontakt mit dem Metallband 48 mit C-Profil umschließt. Die Stirnplatte 46 weist eine metallisierte oder metallische Folienoberfläche im Kontakt mit dem C-Profilband 48 auf. Auf der anderen Seite des Gehäuses enthält das Paar Kanäle 84b, 84c jeweilige Drähte 90a, 90b, welche jeweils mit einem Paar im seitlichen Abstand angeordneten Kontakten 92a, 92b auf dem Bedienungselement 60 verbunden sind.
Ein metallischer Drucktaster 94 zum Verschwenken des Bedienungselements ist auf einem Schwenkzapfen 96 angrenzend an das Bedienungselement angebracht, wird jedoch normalerweise durch eine Feder 98 im Abstand vom Element gehalten. Wenn der Taster vom Benutzer niedergedrückt wird, um das Bedienungselement 60 zu verlagern, während ein Druck auf die Düse 32 aufgebracht zu werden beginnt, um den Sprühnebel zu erzeugen, wie bereits beschrieben, wird die Feder 98 durchgebogen, und der Drucktaster 94 überbrückt die beiden Kontakte 92a, 92b.
Der Kontakt, den der Benutzer mit dem metallischen Drucktaster 94 herstellt, liefert eine Erde für den Hochspannungsstromkreis, welcher mit der metallischen Oberfläche der Stirnplatte 46 verbunden ist, und dadurch wird das aus den Kammern 56, 58 gesprühte Material elektrisch aufgeladen. Die Düse 32 weist eine passend kleine Öffnung 32a auf, z.B. mit einem Durchmesser von 0,15 mm, und der Druck, der das Material durch sie hindurchdrückt, erzeugt einen Sprühnebel in Form eines Nebels von sehr kleinen Tröpfchen. Die elektrostatische Hochspannungsaufladung, welche diese nunmehr tragen, stellt sicher, daß sie zu dem Teil des Körpers des Benutzers hin angezogen werden, zu dem der Sprühnebel gelenkt wird, da der Körper des Benutzers die Erde für den Stromkreis bildet. Der Benutzer ist auf diese Weise in der Lage, die volle Wirkung des Sprühnebels mit minimalem Verlust zu erhalten.
Wegen der kleinen Tröpfchengröße und der Wirkung der Aufladung der Tröpfchen ist es möglich, viele Körperpflegemittel wirkungsvoll in sehr kleinen Volumina zu benutzen. Eine Durchflußmenge in der Größenordnung von 2 ml pro Minute kann ausreichend sein, und es wird daher ein Pumpenverdrängungsvolumen von nur etwa 1 ml benötigt, um eine maximale Sprühdauer von 30 Sekunden zu erhalten, bevor der Druck auf den Drucktaster entlastet werden muß, um die Pumpenkammern wiederaufzufüllen.
wegen der verhältnismäßig hohen Spannungen, die im Spender erzeugt werden, ist es wünschenswert, Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, um den Benutzer von der Schaltungsanordnung darin abgeschirmt zu halten. Obwohl die Leistungspegel klein genug gehalten werden können, um sicherzustellen, daß ein Kontakt mit der Hochspannungsseite keine Gefahr zur Folge hat, ist der Spannungspegel ausreichend, um einen unangenehmen Schock zu versetzen. Bei dem dargestellten Beispiel trennt eine aus der Trennwand überstehende Sperrplatte 100 den Bereich des Drucktasters vom Bereich der Pumpenkammern und des Auslaßventils.
Der Hochspannungsdraht 88 ist auf der zum Drucktaster entgegengesetzten Seite des Gehäuses angeordnet, und er kann unterhalb der Trennwand 4 aus der Seitenwand seines Leitungskanals 84a herausgeführt werden, um ihn von der Öffnung im Deckel 64 am Düsenauslaß zu isolieren.

Claims

1. Fluidspender, umfassend einen Behälter für das Fluidmaterial (12), eine Kammer (56,58) zur Aufnahme von Material aus dem Behälter, eine Verschlußventileinrichtung (10) zwischen der Kammer (56,58) und einem Fluidauslaß (32) sowie eine Pumpeinrichtung zum Beaufschlagen von Material in der Kammer mit Druck, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (12) flexibel ist, und die Pumpeinrichtung eine erste Kammer (56) mit einem mit dem Fluidauslaß (32) kommunizierenden Auslaßventil (20), eine zweite Kammer (58) zwischen der ersten Kammer (56) und dem Behälter (12), sowie eine Rückschlagventileinrichtung (50) zwischen dem Behälter (12) und der zweiten Kammer (58) und zwischen der ersten und zweiten Kammer (56,58) umfaßt, wobei die Rückschlagventileinrichtung (50) ein flexibles Ventilelement mit einem integriertem ersten und zweiten Dichtelement (52,54) zum Verschließen der jeweiligen Einlässe der ersten und zweiten Kammer (56,58) umfaßt.

2. Fluidspender nach Anspruch 1, bei welchem die Pumpeinrichtung weiter ein von Hand verlagerbares Bedienungselement (60) umfaßt.

3. Fluidspender nach Anspruch 2, bei welchem das manuelle Bedienungselement (60) so angeordnet ist, daß es das Verschlußventil (20) zwischen der ersten Kammer (56) und dem Fluidauslaß (32) aus dem Spender öffnet.

4. Fluidspender nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die erste Kammer (56) eine Membran (40) umfaßt, auf der das Verschlußventil (20) angeordnet ist.

5. Fluidspender nach Anspruch 5, bei welchem die Kammern (56,58) so angeordnet sind, daß ein Druck in der ersten Kammer (56) durch eine anfängliche Verlagerung des Ventils (20) aus seiner Verschlußstellung und in der zweiten Kammer (58) durch eine Verlagerung der Membran (40) erzeugt werden kann, was es ermöglicht, Fluid durch die Kammern (56,58) auszustoßen

6. Fluidspender nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Spender weiter eine Spannungserzeugungseinrichtung umfaßt, die durch die Bedienung des Bedienungselements (60) betätigbar ist, um eine elektrostatische Aufladung auf Material aufzubringen, das abgegeben wird.

7. Fluidspender nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Behälter (12) in Balgform vorliegt.