Die Erfindung betrifft einen selbstschliessenden Ausgabekopf
für einen Druckbehälter gemäss dem Oberbegriff von
Anspruch 1 und einen Druckbehälter mit einem solchen
Ausgabekopf gemäss Anspruch 11.
Ausgabeköpfe zur Abgabe von Medien aus einem Druckbehälter,
bei denen die Ausgabeöffnung permanent offen
bleibt, sind allgemein bekannt. Sie haben den Nachteil,
dass stets eine gewisse Menge des abgegebenen Mediums im
Ausgabekopf zurückbleibt und im Bereich der Ausgabeöffnung
mit der Umwelt in Kontakt kommt. Dies führt zur Austrocknung
des Restmediums im Ausgabekopf, zur Kontamination
von später frisch abgegebenem Medium mit verklumptem
oder vertrocknetem Restmedium oder zur Verstopfung des
Abgabeventils oder der Ausgabeöffnung. Ein weiterer Nachteil
ist im Nachschäumen des Restmediums bei selbstschäumenden
Produkten zu sehen, bei denen auch nach dem
Schliessen des Abgabeventils weiterhin Schaum aus der Ausgabeöffnung
heraustreten kann.
Um diese Nachteile zu beseitigen, werden in der DE-A
44 44 399 und in der US 4,437,592 selbstschliessende
Ausgabeköpfe beschrieben, deren Ausgabeöffnung durch ein
Schliesselement verschliessbar ist. Der Ausgabekopf der
DE-A 44 44 399 umfasst eine Verschlusstülle, die einen
Mantelteil mit einem sich zu seiner Ausgabeöffnung hin
verjüngenden Mundstück aufweist. Im Mantelteil ist ein
Schliesselement beweglich angeordnet, das die Ausgabeöffnung
in seiner Ruheposition von innen abdichtet. In der
Arbeitsstellung sind Mundstück und Schliesselement entgegen
einer federnden Verbindung gegeneinander versetzt, so
dass die Ausgabeöffnung freigegeben ist. Die federnde
Verbindung ist durch eine Membran realisiert, durch die
der Fussteil des Schliesselements mit dem Fussteil des
Mantels unter Bildung eines abgeschlossenen Raums zwischen
Schliesselement und Mantelteil verbunden ist. Durch seitlichen
Druck, z.B. mit der Hand, auf das Mantelteil wird
das Ausgabeventil des Druckbehälters geöffnet, und das
unter Druck stehende Medium dringt in den ansonsten abgeschlossenen
Raum zwischen Schliesselement und Mantelteil
ein. Durch den Druck des Mediums wird die Membran verformt
und zieht das mit ihr verbundene Schliesselement nach
innen, so dass es von der Ausgabeöffnung abgezogen wird.
Bei Nachlassen des seitlichen Betätigungsdrucks wird das
Abgabeventil wieder geschlossen, so dass der Überdruck im
abgeschlossenen Raum abgebaut wird, worauf die Membran und
damit das Schliesselement ihre Ausgangslagen einnehmen und
die Ausgabeöffnung wieder verschlossen wird. Problematisch
bei diesem Ausgabekopf ist die Tatsache, dass die Bewegung
des Schliesselements allein durch die Druckdifferenz
zwischen dem abgeschlossenen Raum und der Umgebung bewirkt
wird. Wie zuverlässig die Ausgabeöffnung geöffnet werden
kann, hängt damit vom Druck des Mediums im Druckbehälter
ab. Wenn dieser mit zunehmender Entleerung unter einen
gewissen Mindestdruck sinkt, kann die rückstellende Kraft
der Membran nicht mehr überwunden werden, um das
Schliesselement zu bewegen. Eine weitgehend restmengenfreie
Entleerung des Druckbehälters ist nicht möglich.
Der Ausgabekopf der US 4,437,592 hat ebenfalls eine durch
ein Schliesselement verschliessbare Ausgabeöffnung. Diese
befindet sich in einem geraden Kanal, der vom Abgabeventil
zur Ausgabeöffnung führt. Ein Teil der Kanalwandung ist
elastisch, so dass der Kanal durch Druck auf ein mit ihm
verbundenes Betätigungselement sowohl in sich gestaucht
als auch zum Abgabeventil hinbewegt wird. Durch das
Stauchen wird der obere Teil des Kanals vom Schliesselement
weggezogen, so dass die Ausgabeöffnung freigegeben
wird. Durch die Bewegung des Kanals nach unten wird das
Abgabeventil des Druckbehälters geöffnet. Damit strömt
unter Druck stehendes Medium in den Kanal ein und wird
durch die bereits geöffnete Ausgabeöffnung abgegeben. Bei
nachlassendem Druck auf das Betätigungselement sorgt die
elastische Kanalwandung dafür, dass sich die Kanalwandung
entspannt und die Ausgabeöffnung wieder verschliesst. Die
auch im übrigen teils elastische Ausführung des Abgabekopfes
bewirkt, dass der Kanal in seine Ruheposition
zurückkehrt, so dass das Abgabeventil des Druckbehälters
wieder geschlossen wird. Mit dem beschriebenen Mechanismus
können nur solche Ausgabeköpfe realisiert werden, die
einen senkrecht auf dem Druckbehälter stehenden geraden
Kanal aufweisen. Damit sind die Einsatzmöglichkeiten des
Abgabekopfes deutlich eingeschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
selbstschliessenden Ausgabekopf für einen Druckbehälter
sowie einen Druckbehälter mit einem solchen Ausgabekopf
zur Verfügung zu stellen, bei dem sich die Ausgabeöffnung
seitlich am Ausgabekopf befindet, so dass das Medium in
beliebige Richtungen abgegeben werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen selbstschliessenden
Ausgabekopf mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch
einen Druckbehälter mit einem solchen Ausgabekopf.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Ausgabekopfes sind in den
abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung beschrieben
sowie in den Zeichnungen dargestellt.
Der Ausgabekopf hat eine durch ein Schliesselement verschliessbare
Ausgabeöffnung, einen Öffnungsmechanismus,
durch den im montierten Zustand das Abgabeventil eines
Druckbehälters geöffnet werden kann, und einen in die
Ausgabeöffnung mündenden Kanal für das Medium. Erfindungsgemäss
hat der Kanal wenigstens einen im montierten
Zustand senkrecht zum Druckbehälter orientierten ersten
Kanalabschnitt und einen dazu abgewinkelt angeordneten
zweiten Kanalabschnitt. Damit kann eine nicht auf der
Längsachse des ersten Kanalabschnitts bzw. des typischerweise
zylindrischen Druckbehälters liegende seitliche Ausgabeöffnung
realisiert werden. Durch Druck auf das Betätigungselement
werden sowohl der Öffnungsmechanismus betätigt
als auch das Schliesselement und der zweite Kanalabschnitt
relativ zueinander bewegt. Damit wird im montierten
Zustand zum einen das Abgabeventil geöffnet, so
dass das unter Druck stehende Medium in den Kanal einströmen
kann. Zum anderen werden das Schliesselement und/oder
der zweite Kanalabschnitt so bewegt, dass das Schliesselement
die Ausgabeöffnung freigibt. Durch geeignete
federnde Mittel, z.B. durch ein teilweise elastisch verformbar
gestaltetes Gehäuse des Ausgabekopfes, kehren die
jeweiligen Elemente bei nachlassendem Druck auf das Betätigungselement
wieder in ihre ursprüngliche Lage relativ
zueinander und zum Druckbehälter zurück, so dass sowohl
das Abgabeventil als auch die Ausgabeöffnung wieder
geschlossen wird (Ruheposition).
Zum Umsetzen des Drucks auf das Betätigungselement in eine
Relativbewegung zwischen dem zweiten Kanalabschnitt und
dem Schliesselement sowie in die Bewegung des Öffnungsmechanismus
sind vorzugsweise Kopplungsmittel vorgesehen,
die eine Kraft auf das Betätigungselement in zwei Kraftkomponenten
unterschiedlicher Richtung zerlegen, die die
entsprechenden Bewegungen bewirken. Beispielsweise ist das
Betätigungselement um eine horizontale Achse schwenkbar
mit dem Gehäuse des Ausgabekopfes verbunden. Die horizontale
Bewegungskomponente der Schwenkbewegung wird beispielsweise
zum Bewegen des Schliesselements im zweiten
Kanalabschnitt benutzt. Die vertikale Bewegungskomponente
dient zum Bewegen des ersten Kanalabschnitts in vertikaler
Richtung zur Öffnung des Abgabeventils.
Der erste Kanalabschnitt ist so gestaltet, dass sein
unteres Ende direkt oder mittels eines Adapterstücks auf
ein konventionelles Abgabeventil aufsteckbar ist. Der
Kanalabschnitt oder das Adapterstück ist dazu an das
Auslassorgan des Abgabeventils angepasst. Beispielsweise
ist eine Ausnehmung für die reibschlüssige Aufnahme eines
nach aussen ragenden, rohrartigen Auslassorgans vorhanden,
oder der Kanalabschnitt bzw. das Adapterstück ist in
seinen äusseren Abmessungen zum Einstecken in eine Ausnehmung
des Auslassorgans angepasst.
Das Schliesselement hat an seinem vorderen Ende eine mit
der Form der Ausgabeöffnung korrespondierende Form, so
dass die Ausgabeöffnung in der Ruhestellung abgedichtet
wird, vorzugsweise luftdicht. Das Schliesselement erstreckt
sich vorzugsweise über die gesamte Länge des
zweiten Kanalabschnitts, so dass beispielsweise dort auf
das Schliesselement eingewirkt werden kann, wo erster und
zweiter Kanalabschnitt aufeinandertreffen. Die beiden
Kanalabschnitte sind vorzugsweise miteinander und mit dem
Gehäuse des Ausgabekopfes verbunden.
Unter Öffnungsmechanismus für das Abgabeventil werden
Mittel verstanden, mit denen die auf das Betätigungselement
wirkende Kraft in eine Bewegung umgesetzt wird,
die zum Öffnen des Abgabeventils führt. Diese Kraft wird
beispielsweise über einen im wesentlichen starr ausgebildeten
ersten Kanalabschnitt, eventuell in Verbindung mit
einem Adapterstück, übertragen.
Das Gehäuse des Ausgabekopfes und die vorzugsweise als integrale
Bestandteil davon ausgebildeten Kanalstücke bestehen
beispielsweise aus Kunststoff und sind vorzugsweise im
Spritzgussverfahren gefertigt. Das Betätigungselement ist
über ein Filmscharnier mit dem restlichen Gehäuse verbunden.
Das Schliesselement ist vorzugsweise ebenfalls aus
Kunststoff hergestellt und in den zweiten Kanalabschnitt
eingeführt. Es weist an seinem hinteren Ende ein vorzugsweise
angespritzes Federelement aus einem elastischeren
Material als das Gehäusematerial auf, das den Kanal im
Bereich der Eintrittsöffnung für das Schliesselement gegen
das übrige Gehäuseinnere abdichtet.
Der Ausgabekopf wird so auf den Druckbehälter aufgesetzt,
dass eine druckdichte Verbindung zwischen dem Kanal und
dem Abgabeventil besteht.
Beispiele für die Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen rein
schematisch:
- Fig. 1
- Einen Schnitt durch einen erfindungsgemässen
Ausgabekopf in der Ruheposition;
- Fig. 2
- einen Schnitt durch den Ausgabekopf gemäss Fig.
1 in der Abgabeposition;
- Fig. 3
- einen Schnitt durch einen weiteren Ausgabekopf
in der Ruheposition;
- Fig. 4
- einen Schnitt durch den Ausgabekopf gemäss Fig.
3 in der Abgabeposition.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen selbstschliessenden
Ausgabekopf 1 mit einer Ausgabeöffnung 6.
Der Ausgabekopf 1 umfasst ein Gehäuse 5 mit einem ersten
Kanalabschnitt 2 sowie einem senkrecht dazu angeordneten
zweiten Kanalabschnitt 3. Der Ausgabekopf 1 ist im Anwendungsfall
auf einen hier nicht dargestellten Druckbehälter
montiert, dessen Abgabeventil sich im Bereich des unteren
Endes 2a des ersten Kanalabschnitts 2befindet. Das hier
nicht gezeigte Auslassorgan des Abgabeventils ist im
Anwendungsfall direkt oder über ein Adapterstück druckdicht
mit dem unteren Ende 2a des ersten Kanalabschnitts 2
verbunden. Im zweiten Kanalabschnitt 3, der im Anwendungsfall
senkrecht auf der Längsachse des Druckbehälters
steht, befindet sich ein Schliesselement 4 in Form eines
längliches Stiftes. Mit seinem vorderen Ende 4a ist die
Ausgangsöffnung 6 verschliessbar. Dazu ist das vordere
Ende 4a leicht konisch und die Wandung des Kanals im
Bereich der Ausgangsöffnung 6 daran angepasst geformt. Die
Ausgangsöffnung 6 wird durch das Schliesselement 4 von
aussen abgedichtet (Ruheposition). Durch ein Federelement,
das am der Ausgangsöffnung 6 abgewandten Ende 4b des
Schliesselements 4 angeformt ist, wird das Schliesselement
4 in der Ruheposition gehalten. Das Federelement 7 ist
beispielsweise ein elastisches, an das Schliesselement 4
angespritztes Kunststoffstück oder eine Feder. Es dichtet
gleichzeitig den Kanal im Bereich einer zum Einführen des
Schliesselements 4 dienenden Öffnung 11 gegen das Gehäuseinnere
ab. Durch Druck auf das der Ausgabeöffnung 6
abgewandte hintere Ende 4b des Schliesselements 4 und/oder
auf das Federelement 7 wird das Schliesselement 4 im
zweiten Kanalabschnitt 3 bewegt, um die Ausgabeöffnung 6
wenigstens teilweise freizugeben. Im vorliegenden Beispiel
wird zum Austritt des Mediums ein Ringspalt gebildet.
Diese Situation ist in Fig. 2 dargestellt.
Das Schliesselement 4 wird bewegt, indem auf die nach oben
weisende Betätigungsfläche 8a des Betätigungselements 8
eine Kraft F ausgeübt wird. Das Betätigungselement 8 ist
über ein Scharnier 9, das eine horizontale Schwenkachse
festlegt, mit dem Gehäuse 5 verbunden. Das Betätigungselement
8 hat eine im wesentlichen vertikal verlaufende
innere Anschlagfläche 10, die durch Verschwenken des Betätigungselements
8 um die horizontale Schwenkachse eine
Bewegung mit einer Bewegungskomponente in horizontaler
Richtung ausführt. Diese Anschlagfläche 10 stösst gegen
das hintere Ende 4b des Schliesselements und schiebt
dieses gegen die Vorspannung des Federelements 7 in horizontale
Richtung. Bei Nachlassen des Drucks auf das
Betätigungselement 8 bewirkt das Federelement 7, dass das
Schliesselement 4 in seine Ruheposition zurückkehrt.
Durch die Kraft F auf das Betätigungselement 8 wird des
weiteren der gesamte obere Teil 5a des Gehäuses gegen den
mit dem Druckbehälter fest verbundenen unteren Teil 5b des
Gehäuses verkippt. Dazu ist die Verbindung zwischen den
beiden Teilen 5a, 5b z.B. wenigstens teilweise durchbrochen,
so dass die leichte Kippbewegung relativ zueinander
realisiert werden kann. Als Alternative ist es auch
denkbar, das Gehäuse im Grenzbereich zwischen dem oberen
und dem unteren Randteil 5a, 5b derart elastisch zu
gestalten, dass die relative Lage der Gehäuseteile zueinander
veränderlich ist. Durch die geschilderte Lageveränderung
wird der erste Kanalabschnitt 2 relativ zum
Abgabeventil bewegt und kann dieses öffnen. Sein Material
ist vorzugsweise so gewählt, dass es sich bei Druck auf
das Betätigungselement 8 nicht oder nur so weit verformt,
dass es eine Kraft zur Ventilöffnung übertragen kann. Wie
in Fig. 2 sichtbar, wird der erste Kanalabschnitt 2 bei
Druck auf das Betätigungselement 8 im nicht montierten
Zustand leicht aus der Vertikalen gekippt. Diese Lageveränderung
kann bei manchen Ventiltypen direkt zur
Öffnung des Ausgabeventils genutzt werden. Bei anderen
Ventiltypen wird das untere Ende 2a des ersten Kanalabschnitts
2 durch das Auslassorgan des Abgabeventils in
horizontaler Richtung fixiert, so dass die Kippbewegung
des Gehäuses in eine vertikale Bewegung des ersten Kanalabschnitts
2 umgesetzt wird, wodurch in diesem Fall das
Auslassventil geöffnet wird. Dies setzt voraus, dass die
entsprechenden Gehäuseteile bzw. Kanalabschnitte eine
gewisse elastische Verformung zulassen, jedoch starr genug
zur Übertragung der notwendigen Kräfte sind. Bei
Nachlassen des Drucks auf das Betätigungselement 8 kehren
die Gehäuseteile aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften
in ihre ursprüngliche Position zurück, so dass das
Abgabeventil wieder geschlossen wird.
Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausgabekopf ist vorzugsweise
zweiteilig. Das Gehäuse 5 einschliesslich Betätigungselement
8 wird als ein Spritzgussteil gefertigt. Das
Schliesselement 4 wird als ein zweites Spritzgussteil
gefertigt und ein Federelement 7 angespritzt. Gehäuse und
Schliesselement können aus demselben Material bestehen,
während das Material des Federelements 7 weicher und
elastischer ist. Der Ausgabekopf 1 wird montiert, indem
das Betätigungselement 8 nach oben geklappt wird, so dass
auf das Innere des Gehäuses und insbesondere durch die
Öffnung 11 auf den zweiten Kanalabschnitt 3 zugegriffen
werden kann. In den zweiten Kanalabschnitt 3 wird das
Schliesselement 4 durch die Öffnung 11 eingeführt. Aufgrund
der in gewissem Masse elastischen Eigenschaften des
Kunststoffs kann das Schliesselement 4 die sich verjüngende
Ausgabeöffnung 6 unter Druck passieren und unter
definierter Vorspannung in seiner Ruheposition einrasten.
Befindet sich das Schliesselement 4 in der Ruheposition,
wird das Betätigungselement 8 ebenfalls in seine Ruheposition
heruntergeklappt, wie in Fig. 1 dargestellt.
Mittels einer Rastnase 12 ist es so am Gehäuse fixiert,
dass es nicht ohne weiteres wieder hochgeklappt werden
kann. Der erfindungsgemässe Ausgabekopf ist daher einfach
und kostengünstig herzustellen und zu montieren.
In den Figuren 3 und 4 ist ein weiteres Beispiel für einen
erfindungsgemässen Ausgabekopf 1 dargestellt. Einander
entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen
wie in Fig. 1 und 2 bezeichnet. Das Gehäuse 5 hat ein im
Anwendungsfall mit dem Druckbehälter verbundenes unteres
Gehäuseteil 5b und ein relativ dazu in vertikaler Richtung
bewegliches oberes Gehäuseteil 5a. Die Beweglichkeit kann
realisiert werden, indem oberer und unterer Gehäuseteil
5a, 5b teilweise voneinander getrennt oder in sich
elastisch verformbar sind. Integraler Bestandteil des
oberen Gehäuseteils 5a ist ein vertikal verlaufendes
Mantelstück 14, das zusammen mit einem darin eingesteckten
und in vertikale Richtung verschiebbaren Rohrstück 13 den
ersten Kanalabschnitt 2 bildet. Das untere Ende 13a steht
im Anwendungsfall im Kontakt mit dem Auslassorgan des
Abgabeventils, das geöffnet wird, wenn das Rohrstück 13
Druck in vertikaler Richtung auf das Auslassorgan ausübt.
Das Rohrstück 13 dient im Anwendungsfall zum Leiten des
Mediums. Der Kanal geht über in den horizontal
verlaufenden zweite Kanalabschnitt 3, dessen Wandung
integraler Bestandteil des Gehäuses 5 ist. Im zweiten
Kanalstück 3 ist ein Schliesselement 4 in horizontaler
Richtung beweglich angeordnet. In dem Bereich, in dem das
erste und das zweite Kanalstück 2, 3 aufeinander treffen,
ist ein Federelement 7 aus einem elastischen Material
angeordnet und mit dem oberen Ende 13b des Rohrstücks 13
sowie mit dem oberen Gehäuseteil 5a fest verbunden. Bei
Druck von oben auf das als Betätigungselement 8 wirkende
obere Gehäuseteil 5a bzw. auf dessen nach oben gerichtete
Betätigungsfläche 8a wird der erste Kanalabschnitt nach
unten und das Rohrstück 13 durch den Gegendruck des hier
nicht dargestellten Auslassorgans zunächst relativ dazu
nach oben bewegt. Dabei wird das Federelement 7 gestaucht.
Das obere Ende 13a des Rohrstücks 13 ist konisch geformt.
Bei seiner Bewegung nach oben drückt es gegen das in
seinen Bewegungsbereich hineinragende hintere Ende 4b des
Schliesselements 4. Durch diesen seitlichen Druck wird das
Schliesselement 4 gegen den durch ein weiteres Federelement
15 ausgeübten Gegendruck nach aussen gedrückt und
die Ausgabeöffnung 6 freigegeben. Als Alternative kann das
Federelement auch so geformt sein, dass es durch seine
beschriebene Stauchung seine Form so ändert, dass das
Schliesselement 4 bewegt wird. Bei weiterem Herunterdrücken
des oberen Gehäuseteils 5a relativ zum unteren
Gehäuseteil 5b stösst das Mantelteil 14 gegen am Rohrstück
angeformte Anschläge 13c. Damit werden die Elemente
Rohrstück 13 und oberer Gehäuseteil 5a bei weiterer
Krafteinwirkung auf die Betätigungsfläche 8a gemeinsam in
der in Fig. 4 gezeigten relativen Lage nach unten
gedrückt, so dass das hier nicht dargestellte Ausgabeventil
durch das Rohrstück 13 geöffnet wird. Bei
nachlassendem Druck auf das obere Gehäuseteil 5a kehren
die Bestandteile durch das elastische Federelement 7 und
das weitere Federelement 15 wieder in ihre Ausgangslage
zurück (Ruheposition). Das konisch gestaltete obere Ende
13b des Rohrstücks 13 wirkt damit in Verbindung mit dem
Federelement 7 und dem hinteren Ende 4b des Schliesselements
4 als Kopplungselement, durch das eine in vertikale
Richtung ausgeübte Kraft so zerlegt wird, dass
Bewegungen in vertikaler und in horizontaler Richtung
ausgeführt werden. Die gleiche Wirkung kann auch dadurch
erzielt werden, dass das Federelement eine entsprechend
schräg ausgerichtete Fläche aufweist, die beim Hochdrücken
des Rohrstücks 13 mit dem Schliesselement 4 zusammenwirkt,
so dass dieses nach aussen bewegt wird.