EP0682987B1 - Austragvorrichtung für Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Austragvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie ist für ein oder mehrere Medien geeignet, von denen mindestens eines nicht gasförmig, z.B. flüssig, pulverförmig oder dgl. und/oder mindestens eines gasförmig, z.B. Luft, sein kann. Die Austragvorrichtung kann lediglich durch einen Austragkopf zur Befestigung an einem Druckerzeuger, wie einer Schubkolbenpumpe, einer Quetsch- bzw. Balgpumpe oder dgl. gebildet sein oder sie kann eine bauliche Einheit mit einem solchen Druckerzeuger bzw. einem zugehörigen Medienspeicher bilden.

Die Austragvorrichtung weist einen oder mehrere Medienauslässe, Auslaßkanäle, volumenveränderbare Kammern zur manuellen Druckerzeugung, Ventile bzw. strömungsverändernde Stellkörper oder dgl. auf, welche das Medium führen, sobald durch unmittelbare manuelle Betätigung die Druckkammer verengt oder bei vor der Betätigung unter Förderdruck aufgeladener Druckkammer diese durch die manuelle Betätigung zum Auslaßkanal geöffnet wird.

Es besteht das Bedürfnis, das Strömungsverhalten im Abstand vor, im Bereich oder nach dem Medienauslaß zu beeinflussen.

Zum Beispiel kann die Medienströmung während des Zeitablaufs eines einzigen Austragvorgangs zur Anpassung an Änderungen des Förderdruckes beeinflußt werden oder sie kann beeinflußt werden, um eine möglichst genaue Dosierung der Austragmenge je Austragvorgang zu erreichen.

Die EP-A-0 688 608 zeigt eine Austragvorrichtung mit einem Ventil und einer stromabwärts nachgeschalteten, ebenfalls veränderbaren Strömungsdrossel. Die stromaufwärtige Strömungsdrossel ist ein Schieberventil, so daß nach Abfall des höchsten Förderdruckes das Medium aus dem Medienauslaß nachtropfen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Austragvorrichtung zu schaffen, bei welcher Nachteile bekannter Ausbildungen vermieden bzw. gegenüber diesen Vorteile, z.B. Vorteile der genannten Art, zu erzielen sind und die insbesondere bei einfacher Ausbildung eine beliebige Beeinflussung der Medienströmung nach Verlassen der Druckkammer an einer beliebigen Stelle zwischen dieser Druckkammer und dem ans Freie angrenzenden Medienauslaß ermöglicht.

Erfindungsgemäß sind die Merkmale nach Patentanspruch 1 vorgesehen. Es kann ein Kern- oder anderer Stellkörper zur Veränderung der Medienströmung so vorgesehen sein, daß bei zunehmendem Förderdruck durch eine Bewegung eine Verengung oder dgl. eine Durchlaßquerschnittes bzw. darauf folgend eine unterschiedliche weitere Bewegung möglich ist. Die Veränderung des Durchlaßquerschnittes bzw. die weitere Bewegung kann durch eine gesonderte manuelle Betätigung so erfolgen, daß die jeweilige Einstellung unabhängig von der Betätigung oder vom Förderdruck erhalten bleibt und/oder sie kann wegabhängig von der Betätigung bzw. druckabhängig, nämlich selbstätig als Folge der genannten Austrag-Betätigung der Austragvorrichtung vorgesehen sein.

Ist mindestens ein Medienauslaß durch eine verhältnismäßig enge Düse von weniger als 8, 4 oder 1 mm, insbesondere durch eine Zerstäuberdüse gebildet, deren Strömungswege eine das Strömungsverhalten beeinflussende Düsengeometrie bilden, so kann unabhängig von der beschriebenen Ausbildung ein Stellkörper zur Veränderung dieser Düsengeometrie so vorgesehen sein, daß Durchlaßquerschnitte der Austragdüse veränderbar sind. Die Veränderungen können stets Durchlaßquerschnitte freilassen oder auch den Auslaßkanal vollständig so schließen, daß mindestens ein Medium gegen Zutritt zum Medienauslaß gesperrt ist.

Der Stellkörper kann auch zur Veränderung der Strömungsgeometrie und daher der strömungsbeeinflussenden Wirkung einer Wirbel- oder Drallkammer dienen, in welcher gesonderte Medien zur Mischung oder dgl. zusammengeführt bzw. in verwirbelte oder rotierende Strömungen überführt werden.

Insbesondere kann ein Stellkörper anschließend an einen inneren und/oder äußeren Umfang eine im wesentlichen ebene oder höchstens flach stumpfwinklige Stirn- bzw. Steuerfläche aufweisen, die durch die Stellbewegung gegenüber einer entsprechend ausgebildeten Gegenfläche bewegbar ist und mit dieser einen scheibenförmig flachen, jedoch veränderbaren Durchlaßspalt begrenzt. Ein an den Außenumfang dieses Durchlaßspaltes quer anschließender Längskanal kann durch die Stellbewegung hinsichtlich seiner strömungsbeeinflussenden Wirkung bzw. seiner Durchlaßquerschnitte im wesentlichen unverändert bleiben oder verändert werden.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn mindestens zwei in Förderrichtung im Abstand oder unmittelbar aufeinanderfolgende, durch die Stellbewegung veränderbare Durchlaßquerschnitte vorgesehen sind, die entgegengesetzt verändert werden. Wird der eine Durchlaßquerschnitt vergrößert bzw. bewirkt er eine ruhigere Strömung, so wird der andere zweckmäßig verkleinert bzw. bewirkt er eine turbulentere oder schnellere Strömung und umgekehrt. Vorteilhaft ist die Anordnung so vorgesehen, daß bei Austragförderung der in Strömungsrichtung erste Durchlaßquerschnitt vergrößert und der zweite verengt wird, bzw. Daß bei der Rückstellbewegung ein umgekehrter Ablauf gegeben ist.

Der Weg eines Stellkörpers von der Ausgangsstellung zur Endstellung kann auch zur Dosierung bzw. zur Begrenzung der Austragmenge oder dazu dienen, trotz Betätigung der Austragvorrichtung und daher in der Druckkammer herrschendem Förderdruck den Austrag zu beenden, obwohl z.B. ein druckabhängig öffnendes Auslaßventil vollständig geöffnet ist. Hierzu ist zweckmäßig zwischen dem Ventilsitz und einem in Strömungsrichtung anschließenden, engen Strömungskanal eine erweiterte, ring- oder scheibenförmig flache Zwischenkammer vorgesehen, in welche das Medium vom Ventilsitz unmittelbar eintritt und in die auch der Ventil- bzw. Stellkörper eindringen kann.

Eine solche Zwischenkammer oder eine andere Kammer kann auch als durch einen Stellkörper volumenveränderbare Pump- bzw. Verdrängungskammer ausgebildet sein, aus welcher das Medium bei Bewegungen des Stellkörpers verdrängt wird, so daß dadurch zusätzliche Förderenergie bewirkt wird. Hierdurch oder durch andere Mittel kann ein Stellkörper bewirken, daß der Medienaustrag schlagartig nahezu mit der maximalen Austragenergie beginnt und/oder schlagartig beendet wird, so daß nicht ein langsam ansteigender bzw. abfallender Austrag, sondern ein stoßartiger Austrag des Mediums gegeben ist. Dies ist insbesondere auch für einen feinstzerstäubten Austrag vorteilhaft, um unmittelbar am Anfang bzw. Ende des Austrages ebenfalls feinste Zerstäubung zu gewährleisten. Der Medienauslaß kann auch durch eine Schaumdüse gebildet sein, in deren Bereich ein schäumbares Medium, ggf. unter Zuführung von Gas, aufgeschäumt wird, wobei die Schaumbildung durch einen Stellkörper beeinflußt sein kann.

Der Stellkörper kann zwar über einen Zwischentrieb von einem Kolben oder dgl. angetrieben sein, jedoch ist er mit diesem Kolben zweckmäßig starr bzw. einteilig verbunden, so daß er zwangsläufig, simultan bzw. synchron mitgenommen wird und sich ein direkter mechanischer Antrieb ergibt. Der Stellkörper kann dabei durch den Kolben und dieser durch einen Ventilkörper gebildet sein.

Ein Stellkörper kann jede der genannten Ausbildungen und Wirkungen in beliebiger Kombination haben oder es können hierfür gesonderte Stellkörper vorgesehen sein. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Stellkörper mit einer Lagerung, einem Ventilsitz, einer Rückstellfeder, einem Kolben- bzw. Ventilkörper, einem Verschluß für die Druckkammer oder dgl., eine vormontierte Baugruppe bildet, die nachträglich an dem die Druckkammer bildenden Gehäuse, einem den Medienauslaß aufweisenden Austragkopf oder dgl. zu montieren und zweckmäßig zwischen den beiden zuletzt genannten Baugruppen einzuspannen ist.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn im Bereich eines Stellkörpers oder in Strömungsrichtung danach eine Zuführung einer zweiten Medienströmung bzw. eines zweiten Mediums zur ersten Medienströmung erfolgt, wobei dieses zweite Medium einen anderen Aggregatzustand als das erste Medium aufweist, z.B. gasförmig sein kann. Dadurch kann die Zerstäubung oder Aufschäumung noch wesentlich verbessert werden oder es kann die Zuführung des zweiten Mediums zum Medienauslaß oder dgl. vor der entsprechenden Zuführung des ersten Mediums beginnen bzw. nach Beendigung der Zuführung des zweiten Mediums enden.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführung darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1

eine erfindungsgemäße Austragvorrichtung im Axialschnitt,

Fig. 2

einen Ausschnitt der Fig. 1 in wesentlich vergrößerter und abgewandelter Ausbildung,

Fig. 3

einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 2 in abgewandelter Ausbildung und

Fig. 4

eine weitere Ausführungsform in einer Darstellung entsprechend Fig. 2.

Die Austragvorrichtung 1 weist einen Grundkörper 2 und einen an diesem abgestützten Einsatzkörper 3 zur Befestigung am verengten Hals 5 eines Behälters 4 auf, dessen Behälterraum als Medienspeicher zur Speicherung zweier gesonderter Medien, z.B. einer Flüssigkeit und Luft, vorgesehen ist. Der Behälter 4 ist eine durch manuellen Außendruck rückstellend elastisch am Mantel und/oder mindestens einer Stirnfläche nachgebende Quetschflasche mit biegeelastischen Kunststoffwandungen, kann aber auch formsteif sein bzw. ein den Förderdruck erzeugendes Treibmittel, wie ein Aerosol, enthalten.

Durch die Zusammendrückbarkeit bildet der Behälter 4 eine Art Ballonpumpe, deren durch den Speicherraum für den gesamten Medienvorrat gebildete Druckkammer 8 manuell volumenveränderbar ist. Innerhalb der Druckkammer 8 liegt eine weitere, gleichartig wirkende Pumpe 7 für das zweite Medium Luft, deren Druckkammer 9 durch einen Folienbeutel gebildet ist, welcher unter vollständiger Entleerung zerstörungsfrei so zusammengefaltet werden kann, daß sein Volumen nur noch etwa dem Materialvolumen seiner Wandungen entspricht. Die Druckkammer 9 wird von außen mit Luft so nachgefüllt, daß die Druckkammer 8 unabhängig von ihrem Füllzustand nicht Luft aufnimmt, sondern stets vollgefüllt ist. Abgabe des ersten Mediums aus der Druckkammer 8 bzw. nachfolgendes Rückstellen der Behälterwandungen führt zu einer entsprechenden Vergrößerung der Druckkammer 9 unter gleichzeitiger Luftansaugung von außen.

Durch den Hals 5 und die Körper 2, 3 führt von der Druckkammer 8 ein Auslaßkanal 11. Ein davon im wesentlichen gesonderter Auslaßkanal 12 führt von der Druckkammer 9 im Abstand vom Hals 5 durch eine Wandung des Behälters 4 und den Grundkörper 2. Die Auslaßkanäle 11, 12 münden in einem gemeinsamen Medienauslaß 13, sind jedoch bereits davor zusammengeführt, so daß die beiden Medien gemischt aus dem Medienauslaß 13 austreten, welcher in einer freigliegenden Außenfläche des Grundkörpers 2 vorgesehen ist und ab welchem das jeweilige Medium die Vorrichtung 1 vollständig verläßt. Der Medienauslaß 13 ist durch das äußere Ende 16 eines Düsen- bzw. Endkanales 14 gebildet, dessen Durchmesser unter 1/2 mm oder auch bei 1/10 mm liegen kann. Der zylindrische Endkanal 14 hat eine gegenüber seiner kleinsten Weite höchstens 3- bis 5-fach größere Länge und ist an beiden Enden 15, 16 trichterförmig erweitert oder geht bis zu mindestens einem dieser Enden mit konstanter Innenweite durch.

Im Auslaßkanal 11 sind in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend drei Strömungsdrosseln bzw. Ventile 17, 18, 19 vorgesehen, welche auf die gesamte Medienströmung im Auslaßkanal 11 wirken und zwar entweder zur Öffnung und Schließung oder nur zur Vergrößerung und Verringerung der Durchlaßquerschnitte. Alle Ventile 17 bis 19 werden durch einen einzigen Stellkörper 20 gleichzeitig betätigt, der einen näher beim Endkanal 14 liegenden Kernkörper 21 und einen in starrer oder axial beweglicher Verbindung unmittelbar an diesen anschließenden Ventilkörper 22 aufweist. Auf der vom Kernkörper 21 abgekehrten Seite weist der Ventilkörper 22 einen in den zur Druckkammer 8 gehörenden Hals 5 ragenden Schaft 23 auf, welcher am inneren Ende ein scheibenförmiges Widerlager 24 für eine Rückstellfeder 25 trägt. Die den Schaft 23 umgebende Feder 25 stützt sich mit einem Ende am Widerlager 24 und mit dem anderen Ende an der inneren Stirnseite des Einsatzkörpers 3 etwa in der Ebene der äußeren Stirnfläche des Halses 5 ab.

Der ggf. einteilig mit dem Grundkörper 2 ausgebildete, ringscheibenförmige Einsatzkörper 3 bildet einen in Strömungsrichtung annähernd rechtwinklig erweiterten, kegelstumpfförmigen und als Innenumfang vorgesehenen Ventilsitz 26 für den schließenden Eingriff einer gleichartig kegelstumpfförmigen Schließfläche 27 am Außenumfang des scheibenförmigen Ventilkörpers 22. Der Ventilsitz 26 ist durch einen kegelstumpfförmig in den Hals 5 ragenden Kragen des ansonsten ebenen Einsatzkörpers 3 gebildet, welcher zwischen dem Grundkörper 2 und dem Ende des Halses 5 so eingespannt ist, daß er gleichzeitig den Flaschenverschluß bzw. die Abdichtung zwischen Behälteröffnung und Grundkörper 2 bildet. In Ausgangsstellung bzw. bei nichtbetätigter Pumpe 6 ist das Ventil 17 dicht geschlossen. Der Ventilkörper 22 bildet einen dem Druck im Druckraum 8 ausgesetzten Steuerkolben, welcher bei Überdruck im Druckraum 8 das Ventil 17 unter Verschiebung des Stellkörpers 20 in Strömungsrichtung öffnet, so daß dann zwischen den Flächen 26, 27 ein über den Umfang durchgehender Druchlaßspalt für das Medium gebildet ist.

In der Ausgangsstellung ist das Ventil 18 bzw. 19 am weitesten geöffnet und in der am weitesten geöffneten Stellung des Ventiles 17 am weitesten verengt bzw. vollständig geschlossen. Der ringförmig ebene Ventilsitz 28 des Ventiles 18 liegt in Ausgangsstellung der größeren und ebenfalls ringscheibenförmig ebenen Stirnfläche des Ventilkörpers 22 mit Spaltabstand gegenüber und ist durch eine ringförmige Vertiefung an einer inneren Stirnfläche des Grundkörpers 2 gebildet. Die Schließfläche 29 dieses Ventiles 18 ist durch die genannte Stirnfläche des Ventilkörpers 22 gebildet, wobei der Ventilsitz 28 demgegenüber eine größere Außenweite hat. Der Ventilsitz 26 schließt somit unmittelbar an den ringscheibenförmigen Spalt 34 zwischen den Ventilflächen 28, 29 an, welcher auch vom Kernkörper 21 durchsetzt ist. Die größte Weite des Ventilsitzes 26 entspricht somit der größten Weite des Ventilsitzes 28.

Das Ventil 19 weist demgegenüber wesentlich engere Ventilflächen 30, 31, nämlich am Grundkörper 2 einen Ventilsitz 30 und diesem gegenüberliegend eine Schließfläche 31 auf, welche durch die vom Ventilkörper 22 abgekehrte äußerste Endfläche des Kernkörpers 21 gebildet ist. Die Ventilflächen 30, 31 sind ebenfalls im wesentlichen eben und ringförmig durchgehend. Der Ventilsitz 30 umgibt das innere Ende 15 des Endkanales 14, welcher eine einteilige Stirnwand 37 des Grundkörpers 2 durchsetzt. In Ausgangsstellung ist zwischen den Ventilflächen 30, 31 ein weiterer, ringscheibenförmiger und innerhalb seines äußersten Umfanges von keinen Bauteilen durchsetzter Durchlaßspalt 35 begrenzt, dessen axiale Spaltweite je nach den Erfordernissen gleich, größer oder kleiner als diejenige des Durchlaßspaltes 34 sein kann. Bei kleinerer Spaltweite des Durchlaßspaltes 35 schlägt die Schließfläche 31 am Ventilsitz 30 an, so daß der Spalt 34 mit engstem Durchlaßquerschnitt trotz ggf. geschlossenem Ventil 19 offen bleibt. Bei größerer Spaltweite schlägt die Schließfläche 29 an, während der Spalt 35 des Ventiles 19 im engsten Zustand geöffnet bleibt. Bei gleicher Spaltweite bzw. gleichem Anschlagabstand schließen beiden Ventile 18, 19 gleichzeitig durch Anschlagbegrenzung, wobei jedoch Mittel vorgesehen sein können, um einen minimalen Durchlaßquerschnitt durch das jeweilige Ventil 18, 19 noch frei zu halten. Ein bis alle Ventile bzw. Drosseln, deren erläuterte jeweilige Flächen, der Endkanal 14, der Medienauslaß 13, der Hals 5 und der Stellkörper 20 liegen zweckmäßig im wesentlichen in einer einzigen Mittelachse 10, gegenüber welcher der Behälter 4 achsgleich oder exzentrisch vorgesehen sein kann.

Der Kernkörper 21 weist eine über seine gesamte Länge konstant durchgehende sowie an die Endfläche 31 anschließende zylindrische Umfangsfläche 32 auf, der eine an die Stirnflächen 28, 30 anschließende innere Umfangsfläche des Grundkörpers 2 als Gegenfläche 33 gegenüberliegt. Zwischen den Flächen 32, 33 kann gemäß Fig. 1 ein über den Umfang durchgehender sowie die Spalte 34, 35 verbindender Hüllspalt 38 begrenzt sein oder die Flächen 32, 33 können gemäß Fig. 2 im wesentlichen dicht bzw. gleitend aneinander anliegen. Die Länge des Hüllspaltes 38 bzw. des Eingriffes des Kernkörpers 21 in die zugehörige Vertiefung an der Innenseite des Grundkörpers 2 in der Ausgangslage ist größer als die Spaltweite der Spalte 34, 35, so daß der Kernkörper 21 stets in die Vertiefung eingreift. Axiale Stellbewegungen des Kernkörpers 21 können ohne Einfluß auf den Durchlaßquerschnitt des die Kanalabschnitte 34, 35 verbindenden Kanalabschnittes 38 sein oder diesen je nach gewünschtem Austragverhalten vergrößeren oder verkleinern.

Die Kammern 34, 35 bilden gleichzeitig volumenveränderbare Druck- bzw. Pumpkammern, welche mit zunehmendem Förderdruck durch die schubkolbenartig wirkenden Körper 22, 21 verengt werden und dadurch das Medium in Richtung zum Medienauslaß 13 austreiben. Die durch die Endfläche 31 gebildete wirksame Kolbenfläche des Kolbens 21 ist kleiner als die wirksame Kolbenfläche 29 bzw. 27, wobei die der Öffnung dienende Kolbenfläche 27 größer als die in entgegengesetzter Richtung wirkende Kolbenfläche oder etwa gleich groß sein kann. Die Öffnungen 12 bis 16, 35, 38, die Flächen 30, 33 und die Wandung 37 können auch an einer gesonderten Düsenkappe von etwa konstanter Wandungsdicke vorgesehen sein, welche in den Grundkörper 2 festsitzend oder zur Durchführung der Stellbewegungen beweglich eingesetzt ist. In sie greift dann der Kernkörper 21 ein.

Der Auslaßkanal 12 endet in einer Mündung 36, welche etwa radial oder tangential an den Außenumfang eines einzigen oder mehrerer der Spalte 34, 35, 38 anschließt und zweckmäßig bei in Ausgangsstellung stehendem Kernkörper 21 nur gegen dessen Umfangsfläche 32 gerichtet ist bzw. etwa in der Mitte der Länge der Umfangsfläche 33 liegt. In die Druckkammer 9 wird über ein druckabhängig öffnendes Einlaßventil 39 und durch einen Teilabschnitt des Auslaßkanales 12 von außen Luft angesaugt. In Strömungsrichtung nach dem unter Überdruck in der Kammer 9 schließenden Einweg-Ventil 39 ist im Auslaßkanal 12 ein Auslaßventil 40, beispielsweise ein federbelastetes Einweg- oder Überdruckventil angeordnet, das bei Überdruck in der Kammer 9 öffnet, so daß Luft mit entsprechend hohem Druck an der Mündung 36 ansteht. Die Mündung 36 kann bei jeder Stellung des Kernkörpers 21 gleich oder unterschiedlich weit geöffnet oder aber in einer der Stellungen, z.B. einer oder beider Endstellungen, wie der Ausgangsstellung, geschlossen sein. Die jeweilige Kammer oder der jeweilige Spalt, in welche die Mündung 36 mündet, bildet gleichzeitig eine Mischkammer, in welcher bzw. ab welcher die beiden Medien durch Verwirbelung gleichmäßig miteinander vermischt werden.

Um das Austragverhalten bzw. die Vermischung noch weiter zu verbessern sind zweckmäßig Mittel 41 zur Strömungsbeeinflussung, insbesondere zur Änderung der Strömungsrichtung, Strömungsgeschwindigkeit, Strömungsverwirbelung und Strömungsrotation vorgesehen. Zum Beispiel kann die jeweilige Kammer 34, 35, 38 als Drallkammer ausgebildet sein, in welcher eines oder beiden Medien in eine Strömungsrotation um die Mittelachse 10 so versetzt werden, daß diese Rotation bis in den Endkanal 14, den Medienauslaß 13 sowie darüber hinaus fortgesetzt und dadurch mindestens eine Dralleinrichtung 42, 43 gebildet ist. Die jeweilige Drallkammer 34, 35 kann an einer einzigen oder beiden Stirnseiten 30, 31 bzw. Umfangsflächen 32, 33 mit Leitflächen der Mittel 41 bzw. der Dralleinrichtung 42 so versehen sein, daß eine starke Mischverwirbelung bzw. Rotationsströmung erzeugt wird.

Entlang der Umfangsfläche 32 sind axiale, nutenförmige Längskanäle 44 im Kernkörper 21 vorgesehen, welche mit ihren einen Enden in jeder Stellung an den Kanalabschnitt 34 offen anschließen bzw. in mindestens einer Stellung, insbesondere der Endstellung, durch das Ventil 18 geschlossen sind. Das andere Ende des jeweiligen Längskanales 44 geht abgewinkelt in einen nutförmigen Querkanal 45 in der Stirnfläche 31 über, dessen radial inneres, vom Längskanal 44 entferntes Ende in eine schalen- oder napfförmige Vertiefung 46 mündet, welche ebenfalls in der Stirnfläche 31 vorgesehen ist. Der Boden der Vertiefung 46 kann in der Ebene der Bodenfläche des Kanales 45 liegen oder demgegenüber zum Endkanal 14 bzw. davon weg versetzt sein.

Die Weite der Vertiefung 46 ist größer als die der Kanäle 44, 45 und jeweils eine Flanke jedes Kanales 45 schließt tangential an ein Ende eines um die Mittelachse 10 konkav gekrümmten Abschnittes des Innenumfanges der Vertiefung 46 an. Der Durchlaßquerschnitt des Kanales 45 ist zur Rotationskammer 46 trichterförmig kontinuierlich verengt, z.B. durch spitzwinklige Konvergenz seiner einander gegenüberstehenden Flanken. Die Länge der Kanäle 44 bzw. des Kernkörpers 21 kann in der Größenordnung von dessen Außenweite liegen oder demgegenüber wesentlich kleiner sein und die lichte Weite der Kammer 46 ist größer als die der Kanalabschnitte 14 bis 16 bzw. des Innenumfanges des Ventilsitzes 30. Die jeweilige Vertiefung 44 bis 46 kann nur im Kernkörper 21 vorgesehen sein und ist dann an ihrer offenen Nut- bzw. Vertiefungsseite durch die vertiefungsfreien Flächen 33, 30 des Grundkörpers 2 verschlossen bzw. schließbar. Diese Vertiefung kann aber auch ausschließlich in den Flächen 33, 30 vorgesehen und entsprechend durch die vertiefungsfreien Flächen 32, 31 des Kernkörpers 21 verschlossen bzw. verschließbar sein. Des weiteren kann die jeweilige Vertiefung auch in beiden zugehörigen Flächen vorgesehen sein.

Während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 die genannten Kanäle bzw. Vertiefungen nicht vorgesehen sind und daher das Ventil 19 in der betätigten Endstellung des Kernkörpers 21 verschlossen ist, ist bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 das Ventil 19 nicht vollständig zu schließen, sondern die Leitungsverbindung von den Kanälen 44 zum Medienauslaß 13 bleibt stets offen. In der Vertiefung 46 wird das erste Medium unter Zentrifugalkraft in eine gemäß Fig. 3 rechtsdrehende Rotationsströmung entlang des Innenumfanges und um die im Zentrum befindliche, mitströmende Luft versetzt, gleichzeitig wird in Längsrichtung aus den Kanälen 44 austretendes erstes Medium durch Abprallen an der Fläche 30 zurück gegen die Fläche 31 und die Vertiefungen 45, 46 geleitet und außerdem tritt die so verwirbelte Medienströmung unter Annäherung der Fläche 31 bzw. der Vertiefungen 45, 46 an den Endkanal 14 in diesen ein. Am Ende dieses Vorganges wird die Zuführung beider Medien zum Endkanal 14 durch Schließen der Ventile 18, 19 abrupt abgebrochen, während bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 nur die Zuführung des ersten Mediums durch Schließen des Ventiles 18 abrupt abgebrochen wird, das zweite Medium aber noch weiter durch den Endkanal 14 ausströmen und die Auslaßöffnung 13, die Kanäle 14 bis 16, die Kammer 35 sowie die Vertiefungen 44 bis 46 vom ersten Medien völlig reinigen kann.

Gemäß Fig. 1 ist die Mündung 36 mit Radialabstand in jeder Stellung gegen die Umfangsfläche des Kernkörpers 21 radial bzw. tangential gerichtet. Gemäß Fig. 2 ist die Mündung 36 in der Ausgangsstellung radial gegen den Übergangsbereich zwischen den beiden Kanälen 44, 45 gerichtet, so daß Luft aus ihr in etwa radialer bzw. geradliniger Strömung direkt in den Querkanal 45 und dann in die Vertiefung 46 eintritt. In der anderen Endstellung ist die Mündung 46 nahezu auf voller Weite nur gegen die Bodenfläche des Längskanales 44 gerichtet. Gemäß Fig. 3 mündet die Öffnung 36 des Auslaßkanales 12 tangential an den Umfang 32 bzw. 33, welcher einen die Längs- bzw. Querkanäle 44, 45 verbindenden Umfangskanal 47 aufweisen kann, so daß das zweite Medium an diesem Umfang in eine Rotationsströmung versetzt wird und in zwei oder mehr Kanäle 44, 45 etwa gleichzeitig eintritt. Die Rotationsströmung im Umfangskanal 47 kann gleichgerichtet oder entgegengesetzt gerichtet zur Rotationsströmung in der Vertiefung 46 um die Mittelachse 10 vorgesehen sein. Ferner kann die den Umfangskanal 47 bildende Nutvertiefung, wie anhand der Vertiefungen 44 bis 46 beschrieben, ausschließlich in der Fläche 32 oder der Fläche 33 bzw. gemäß Fig. 3 in beiden Flächen vorgesehen und an der offenen Vertiefungsseite verschlossen sein. Der Kanal 47 kann des weiteren nur im Bereich der Längskanäle 44, nur im Bereich der Querkanäle 45 oder im Übergangsbereich zwischen diesen Kanälen 44, 45 vorgesehen sein. Der Durchlaßquerschnitt des Kanales 47 kann etwa gleich groß oder kleiner als der des Auslaßkanales 12 sein.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der Kernkörper 21 unmittelbar durch den Ventilkörper des Ventiles 17 gebildet, welcher an seiner weitesten Stirnfläche 29 nicht wie gemäß den Fig. 1 bis 3 den Kernvorsprung trägt, sondern durchgehend eben oder mit den Vertiefungen 45, 46 versehen ist. Die Kammer 34 ist von der gegenüber ihr eine größere Axialerstrekkung aufweisenden Kammer 35 durch eine Zwischenwandung 49 getrennt, deren eine Seite die Stirnfläche 28 des Ventiles 18 bildet. Die andere, dem Endkanal 14 zugekehrte Seite der Wandung 49 trägt einen frei in die Kammer 35 vorstehenden Vorsprung 48, welcher eine in der Mittelachse 10 liegende Düse 50 bildet. Der Vorsprung 48 ist am Außenumfang in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngt, im Innern von einem geradlinigen Düsenkanal 51 von durchgehend etwa konstanter Weite durchsetzt und bildet am freien Ende eine in der Achse 10 liegende Düsenöffnung 53, welche mit einem Abstand dem inneren Ende 15 bzw. der Stirnfläche 30 gegenüberliegt, der etwa gleich groß bzw. kleiner als die Hälfte der Axialerstreckung der Kammer 35 bzw. als die Weite der Düsenöffnung 53 ist. Am Umfang ist die Düsenöffnung 53 von einer im Querschnitt spitzwinklig scharfen Abreiß- oder Ringkante 52 begrenzt, welche am Innenumfang vom Kanal 51 und am Außenumfang von der konischen Außenfläche des Vorsprunges 48 begrenzt ist.

Der Endkanal 14 ist vom inneren zum äußeren Ende 16 durchgehend kegelstumpfförmig erweitert und die Weite seines inneren Endes 15 ist größer als die Weite der achsgleich dazu sowie stromaufwärts im Abstand davon liegenden Düsenöffnung 53. Die wie der Endkanal 14 einteilig mit dem Grundkörper 2 ausgebildete Vorzerstäuber-Düse 50 nimmt in jedem Betriebszustand dieselbe Lage gegenüber dem Endkanal 14 ein. Das von der Düsenöffnung 53 abgekehrte Einlaßende des Kanales 51 mündet im Ventilsitz 28. Bei Überdruck in der Druckkammer 8 öffnet das Ventil 17 zunehmend, während gleichzeitig das dem Einlaß der Düse 50 zugehörige Ventil 18 zunehmend schließt. In die Kammer 35 mündet annähernd auf der gesamten Axialerstreckung der Auslaßkanal 12 in der beschriebenen Weise radial und/oder tangential, so daß das zweite Medium um den Vorsprung 48 in eine ringförmige Rotationsströmung versetzt wird, in welche das erste Medium im Zentrum zersprüht aus der Öffnung 53 eintritt und zwar in dem zwischen den Flächen 30, 52 gebildeten Spaltbereich, welcher eine starke Strömungsbeschleunigung bewirkt. Das erste Medium kann bei Verlassen der Öffnung 53 eine gleich oder entgegengesetzt gerichtete Rotationsströmung haben.

Die Medien mischen sich ab dem Bereich der Öffnung 53, werden beim Entlangströmen an der inneren, ebenfalls spitzwinklig scharf flankierten Ringkante des inneren Endes 15 nochmals stark verwirbelt und treten am Medienauslaß 13 als nochmals stärker zerstäubter Sprühkegel aus. Dadurch, daß mit der Düse 50 allein das erste Medium in einer ersten Stufe, insbesondere unter Zuführung des zweiten Mediums, zerstäubt und danach beide Medien gemeinsam mit der Düse 14 in einer zweiten, gesonderten Stufe nochmals zerstäubt werden, ergeben sich äußerst kleine und über den Querschnitt des Sprühstrahles gleichmäßig verteilte Zerstäubungspartikel und es ergibt sich in diesen Eigenschaften eine hohe Konstanz von Beginn bis zum Ende des Austragvorganges.

Die Druckkammer für den jeweiligen Auslaßkanal 11 bzw. 12 kann auch durch den beim Rückhub aus einem gesonderten Medienspeicher oder aus der Atmosphäre durch Nachsaugung über ein Einlaßventil wiederholt zu füllenden Zylinderraum einer manuell zu betätigenden Schubkolbenpumpe gebildet sein. Hierbei können zwei z.B. achsgleiche gesonderte Pumpen bzw. Druckkammern mit einer gemeinsamen Handhabe gleichzeitig zu betätigen sein. Beim Rücklauf des Kernkörpers 21 entgegen Strömungsrichtung wird die Kammer 34 bzw. 35 im Volumen wieder vergrößert und durch den so entstehenden Unterdruck wird ebenfalls die Zufuhr des ersten Mediums zum Endkanal 14 schlagartig abgebrochen bzw. dieses Medium zurückgesaugt.

Jedes Merkmal jeder der Ausführungsformen kann bei jeder der anderen Ausführungsformen vorgesehen sein. Die genannten Eigenschaften, wie Größen, Relativlagen, Wirkungen oder dgl. können genau wie beschrieben, geringfügig davon abweichend bzw. im wesentlichen wie beschrieben oder davon mehr oder weniger abweichend vorgesehen sein, je nachdem, welche Austragcharakteristika erwünscht sind bzw. welche Eigenschaften, insbesondere Fließeigenschaften das erste und/oder das zweite Medium haben. Bauteile bzw. Anordnungen 1 bis 53 können auch jeweils nur eine einzige der genannten Funktionen bzw. Wirkungen haben.

Claims (11)

1. Austragvorrichtung für Medien mit mindestens einem in einen Medienauslaß (13) mündenden und Durchlaßquerschnitte, eine Medienströmung sowie einen Förderdruck bestimmenden Auslaßkanal (11, 12), der insbesondere im Abstand von dem Medienauslaß (13) einen an eine zur Erzeugung des Förderdruckes vorgesehene Druckkammer (8, 9) anzuschließenden Abschnitt aufweist, sowie mit mindestens zwei Strömungsdrosseln (17 bis 19), von denen jede eine Schließstellung mit engstem Durchlaßquerschnitt sowie eine Offenstellung mit weitestem Durchlaßquerschnitt aufweist und von denen eine stromaufwärtige Strömungsdrossel (17) stromaufwärts von einer stromabwärtigen Strömungsdrossel (18, 19) liegt, wobei die stromaufwärtige Strömungsdrossel (17) eine Schließfläche (27) aufweist, welche in der Offenstellung mit einer Gegenfläche einen Spalt mit dem zugehörigen weitesten Durchlassquerschnitt begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfläche (27) der stromaufwärtigen Strömungsdrossel (17) in der Schließstellung an der Gegenfläche anschlägt, die ein Ventilsitz (26) ist.
2. Austragvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsdrosseln (17 bis 19) von mindestens einem bewegbaren Stell- bzw. Kernkörper (20) gesteuert sind, daß insbesondere der Stellkörper (20) bei zunehmendem Förderdruck den Durchlaßquerschnitt in einer ersten Bewegung verengt, und daß vorzugsweise Mittel zum Bewegen des Stellkörpers (20) in einer weiteren Bewegung vorgesehen sind, die von der ersten Bewegung abweicht.
3. Austragvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellkörper (20) druckabhängig gesteuert ist, daß insbesondere der Stellkörper (20) bei zunehmendem Förderdruck in einer Richtung bewegbar ist, die von der zur Strömungsrichtung entgegengesetzten Richtung abweicht, und daß vorzugsweise der Stellkörper (20) eine unmittelbar an die Medienströmung angrenzende Begrenzung des Auslaßkanals (11, 12) bildet.
4. Austragvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellkörper (20) unmittelbar benachbart zum inneren Ende (15) eines mit seinem äußeren Ende (16) einen Medienauslaß (13) bildenden Endkanales (14) vorgesehen ist, daß insbesondere der Endkanal (14) eine einteilige Stirnwand (37) durchsetzt, und daß vorzugsweise der Endkanal (14) gegenüber dem Stellkörper (20, 21) eine kleinere Länge bzw. eine kleinere Weite hat.
5. Austragvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellkörper (20) eine äußere Umfangsfläche (32) und eine freie Endfläche (31) aufweist, welche einer inneren Umfangsfläche (33) und/oder einer inneren Stirnfläche (30) unmittelbar gegenüberliegen, daß insbesondere Durchlaßquerschnitte eines axialen Durchlaßspaltes (38, 44) zwischen der äußeren und inneren Umfangsfläche (32, 33) unabhängig von deren Relativbewegung im wesentlichen konstant sind, und daß vorzugsweise Durchlaßquerschnitte eines scheibenförmig radialen Durchlaßspaltes (35, 45, 46) zwischen der Endfläche (31) und der inneren Stirnfläche (30) in Abhängigkeit von deren Relativlagen im wesentlichen stufenlos zu verändern sind.
6. Austragvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang (32) und/oder an der Endfläche (31) eines Stellkörpers (20) mindestens eine Kanalvertiefung (44, 45, 46) eines Kanalabschnittes eines Auslaßkanales (11, 12) liegt, daß insbesondere eine nutförmige Kanalvertiefung (44, 45) im Außenumfang (32) und/oder in der Enddfläche (31) vorgesehen ist, und daß vorzugsweise eine Kanalvertiefung (46) im Zentrum der Endfläche (31) eine etwa in der Achse (10) des Medienauslasses (13) liegende Wirbel- bzw. Rotations-Drallkammer bildet.
7. Austragvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellkörper (20) zu einer Ausgangslage hin federbelastet ist, daß insbesondere eine Rückstellfeder (25) in Strömungsrichtung vor einem Auslaßverschluß (17) liegt, und daß vorzugsweise eine Rückstellfeder (25) in die Druckkammer (8) eingreift und/oder an einem einen Verschlußsitz (26) bildenden Verschlußeinsatz (3) abgestützt ist, welcher einen Verschlußkörper für die Druckkammer (8) bildet.
8. Austragvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellkörper (21) wenigstens über einen Teil seines Bewegungsweges im wesentlichen synchron mit mindestens einem Schließkörper (22) der als Verschluß ausgebildeten stromaufwärtigen Strömungsdrossel (17) bewegbar und/oder von diesem angetrieben ist, daß insbesondere der Stellkörper (21) starr bzw. einteilig mit dem Schließkörper (22) verbunden ist, und daß vorzugsweise der Stellkörper (21) von einer Stirnseite (29) des Schließkörpers (22) frei absteht und/oder mit derselben Feder (25) wie der Schließkörper (22) belastet ist.
9. Austragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Strömungsrichtung nacheinander vorgesehenen Strömungsdrosseln (17 bis 19) wechselweise zu erweitern und zu verengen sind, daß insbesondere die in Strömungsrichtung erste bzw. stromaufwärtige Strömungsdrossel (17) einen sich über einen Umfang erstreckenden, zur dichten Schließung veränderbaren Drosselspalt bildet, und daß vorzugsweise eine zweite bzw. stromabwärtige Strömungsdrossel (18, 19) einen stirnseitigen Drosselspalt (34, 35) bildet.
10. Austragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gesonderte Auslaßkanäle (11, 12) für gesonderte Medienströme vorgesehen sind, daß insbesondere mindestens ein Auslaßkanal (12) gegen einen Stellkörper (20) gerichtet mündet, und daß vorzugsweise ein erster Auslaßkanal (11) ringförmig um den Stellkörper (20) und ein zweiter Auslaßkanal (12) in Strömungsrichtung im Abstand danach nur über einen kleinen Teil des Umfanges des Stellkörpers (20) gegen diesen mündet.
11. Austragvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei im Abstand hintereinander liegende Düsen (13, 53) vorgesehen sind, daß insbesondere eine, wie die in Strömungsrichtung erste, Düse (53) in eine gegenüber beiden Düsen (13, 53) erweiterte Wirbelkammer (35) und/oder im Abstand vor dem Einlaßende (15) der zweiten Düse (13) mündet, und daß vorzugsweise die erste Düse (53) einlaßseitig mit einem Stellkörper (20) gesteuert ist.

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