Stiftförmige Vorrichtung zum Abgeben von fliessfähigen Massen

Abstract

 Eine stiftförmige Vorrichtung zum Abgeben von fließfähigen Massen besteht aus einem Vorratsbehälter, in den ein Kolben eingesetzt ist, der durch ein drehbares Betätigungselement längs verschiebbar ist. Der Kolben ist nach Art einer Mutter unmittelbar auf die mit dem Betäti­gungselement verbundene Gewindespindel aufgeschraubt (Fig. 1).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine stiftförmige Vorrichtung zum Abgeben von fließfähigen Massen aus einem Vorratsbehälter zu einem Auftragelement mit einem Kolben, der durch ein drehbares Betätigungselement, das mit einer Schraube ver­bunden ist, in Längsrichtung verschiebbar ist.

[0002] Fließfähige Massen, insbesondere Kosmetika, wie z. B. Nagellacke, flüssiges Make-up und Lippenglanz bzw. Farbe werden aus einem Vorratsbehälter mittels eines Pinsels oder einer Kapillarspitze aufgetragen. Dazu ist es zweck­mäßig, das Auftragelement auf einfache Weise mit neuer Flüssigkeit zu versorgen, die dem Vorratsbehälter zu ent­nehmen ist.

[0003] Nach dem DE-GM 73 01 371 ist es bekannt, zu Erfüllung dieser Erfordernisse einen Vorratsbehälter mit einem Auf­tragelement auszustatten, das durch eine Zuführbohrung mit Flüssigkeit versorgt wird. In den Vorratsraum der stiftförmigen Vorrichtung ist ein Kolben eingesetzt, der mittels einer Gewindespindel verschiebbar ist, wodurch die Flüssigkeit dem Auftragelement zugeführt wird. Die Bewegung des Kolbens erfolgt durch eine an den Seiten­flächen abgeflachte Gewindespindel, die in einer Mutter bewegt wird. Die Länge des Vorratsraumes und der Gewinde­spindel ist, wie sich auch aus der Fig. 1 ergibt, etwa gleich. Dadurch ist es nur möglich die Hälfte der Länge der stiftförmigen Vorrichtung als Vorratsraum für die Flüssigkeit zu verwenden. Etwa die gleiche Länge benötigt die Gewindespindel, die zum Bewegen des Kolbens notwendig ist. Es liegt deshlab auf der Hand, daß der vorhandene Raum dieses Auftragungsstiftes nur etwa zur Hälfte ausge­ nutzt werden kann. Dieses Konstruktionsprinzip besteht aus einer Reihe von relativ aufwendigen Einzelteilen, die miteinander montiert werden müssen.

[0004] Die Handhabung dieser Vorrichtung ist relativ einfach. Die beiden Gehäuseteile, die etwa in der Mitte ihrer Längsachse geteilt und drehbar gelagert sind, können von der Bedienungsperson leicht gegriffen und relativ zueinander verdreht werden.

[0005] Nach dem DE-PS 35 08 105 ist eine weitere Betätigungs­einrichtung vorbekannt, bei der eine Festkörpermine aus einer Ausschubhülse herausgeschraubt werden kann. Das Be­tätigungselement kann durch zwei gegenüberliegende Öffnungen relativ zur Ausschubhülse gedreht werden. Der Benutzer muß dazu mit zwei Fingern durch die Öffnungen hindurchgreifen und das Betätigungselement fassen. Die drehbare Vorrichtung dient zum Bewegen einer Festkörpermine und nicht zum Führen von Flüssigkeiten zu einem Auftragelement. Wesentliche Bestandteile dieser Konstruktion weichen deshlab von dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung ab.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, fließfähige Massen aus einem Vorratsbehälter einem Auftragelement zuzuführen. Die Außenabmessungen des Stiftes, in welchem die Zuführvorrichtung enthalten ist, sollen im Hinblick auf die enthaltene Flüssigkeitsmenge optimiert sein. D.h. das durch die Außenabmessungen des Vorratsbehälters be­stimmte Aufnahmevolumen sollte durch die Zuführ-Vorrich­tung möglichst wenig verringert werden. Bei einer sicheren Funktionder Vorrichtung soll die Gestaltung der einzelnen Teile im Hinblick auf eine Massenproduktion im Spritzgießverfahren besondes einfach sein, wobei gleich­ zeitig die Anzahl der Teile ein Minimum darstellen soll. Es muß auch sichergestellt sein, daß die Vorrichtung auf einer automatischen Montagemaschine zu handhaben ist. Um die Zuführmittel einfach gestalten zu können, soll eine Lageorientierung der einzelnen Teile zueinander vermieden werden.

[0007] Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Verbindung des Betätigungselementes un­mittelbar mit einer Gewindespindel werden die Ein­zelteile der Vorrichtung auf ein Minimum reduziert. Dazu trägt auch bei, daß der Kolben selbst nach Art einer Mutter auf der Gewindespindel beweglich ist, wozu er eine Gewindenabe enthält, mit der er unmittelbar auf die Gewindespindel aufgeschraubt ist. Es ergibt sich dadurch der Vorteil, daß die volle Länge der Gewindespindel etwa der Länge des Vorratsraumes entspricht und kein Volumen zur Aufnahme der Flüssigkeit verloren geht, da diese Gewindespindel in den Vorratsbehälter selbst hineinragt. An Aufnahmevolumen geht nur der Teil der stiftförmigen Vorrichtung verloren, der durch die Länge des Betätigungselementes bestimmt ist. Dieses läßt sich jedoch infolge der vorteilhaften Konstruktion in Axial­richtung relativ kurz gestalten.

[0008] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Durchmesser des Kolbens zu dem Außendurchmesser der Gewindespindel in einem Verhältnis von als 3 : 1 steht. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß die Reibungskräfte zwischen der Dichtlippe des Kolbens und dem Innendurchmesser des Vorratsbehälters so gewählt werden können, daß die Reibung an der Gewinde­spindel wesentlich kleiner ist. Auf diese Weise wird si­ chergestellt, daß beim Drehen des Betätigungselementes der Kolben sich nicht relativ zum Vorratsbehälter bewegt, sondern auf der Gewindespindel ausschließlich axial bewegt wird. Die Gewindespindel un die Gewindenabe sind gut abgedichtet, da der Kolben aus weichelastischem Material gefertigt ist und demzufolge eine ausreichende Dichtwirkung auf der Gewindespindel bewirkt.

[0009] Um bei der Verwendung von hochviskosen fließfähigen Massen noch große Drücke durch den Kolben auszuüben, ohne daß der Kolben sich gegenüber dem Vorratsbehälter verdreht, ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, in den Kolben tangential einen Querschnitt einzupressen, der über die Mantelfläche der Dichtlippe hinausragt. Dadurch tritt an dem Kolben in Drehrichtung eine Sperrwirkung auf, so daß der Kolben bei der Bewegung der Gewindespindel nicht relativ zum Vorratsbehälter verdreht werden kann.

[0010] Die Reibungsverhältnisse zwischen dem Kolben und der Ge­windespindel sowie ziwschen der Dichtlippe und dem Innen­durchmesser des Vorratsbehälters lassen sich gut ab­stimmen, da bei der vorgeschlagenen Konstruktion, bei der der Kolben eine Gewindenabe und eine Dichtlippe aufweist die eine gleiche oder unterschiedliche Länge haben, eine Abstimmung der Dimensionen und somit der Reibungsverhält­nisse zwischen dem relativ zueinander sich bewegenden Teil möglich ist.

[0011] Ein einfacher Aufbau der Vorrichtung wird bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung damit erreicht, daß der Vorratsbehälter in Form einer Hülse mit einem Anschlag am rückwärtigen Ende ausgebildet ist, in die eine separate Spitze mit einer Austrittsbohrung einge­setzt ist. Durch den Anschlag am rückwärtigen Ende kann das Betätigungselement mit dem auf die Gewindespindel aufgeschraubten Kolben als eine Baueinheit in den Vor­ratsbehälter eingesetzt werden. Nach diesem Arbeitsgang wird der Vorratsbehälter wieder mit Flüssigkeit aufgefüllt und danach durch die separate Spitze ver­schlossen. Zur Montage der Vorrichtung ist somit nur eine einzige feste Verbindung zwischen der Spitze und dem Vor­ratsbehälter notwendig, die entweder durch herkömmliches Kleben oder als Ultraschallverbindung problemlos erreicht werden kann.

[0012] Hinsichtlich der Funktion der Vorrichtung ergibt sich ein weiterer Vorteil bei einer Ausgestaltung der Erfindung derart, daß die Gewindespindel einen Ventilkegel auf­weist, der am inneren Ende der Austrittsbohrung anliegt und axial, relativ zu dem Vorratsbehälter mittels einer Druckfeder abgestützt ist. In der Ruhelage ist somit die Austrittsbohrung an der Vorrichtung verschlossen. Es kann deshalb keine Flüssigkeit in die Austrittsbohrung eintre­ten und über das Auftragelement heraustropfen. Erst bei der Drehbewegung des Betätigungselementes wird durch die Axialbewegung des Kolbens ein Druck auf die enthaltene fließfähige Masse ausgeübt, der, nachdem er einen bestimmten Grad erreicht hat, ausreicht, um die Druckfeder innerhalb des Betätigungselementes zusammenzu­drücken. Die Austrittsbohrung ist deshalb nur während der Betätigung der Vorrichtun geöffnet und im Ruhezustand ge­schlossen. Bei einer Ausgestaltung des Kolbens gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 wird in vor­teilhafter Weise bei einem Druckanstieg im Inneren des Vorratsbehälters durch Temperatureinfluß vermieden, daß die Austrittsbohrung freigegeben wird. Der Druckaufbau wird durch die verjüngten Querschnitte innerhalb der Aus­sparung 21 aufgenommen. Diese stellen eine Schwachstelle des Kolbens dar und sind leichter verformbar als die Wandung des Vorratsbehälters.

[0013] Ein besonders spürbarer Bedienungsvorteil ergibt sich für den Benutzer bei einer Ausgestaltung, bei der der Vor­ratsbehälter im Innendurchmesser eine sägezahnförmige Verzahnung aufweist, in die ein, an einem Federarm des Betätigungselementes eingeformter Rastzahn eingreift. Dadurch läßt sich das Betätigungselement nur in einer vorgegebenen Richtung drehen und der Benutzer spürt durch das Einrasten des Rastzahnes, daß der Kolben um einen Axialweg verschoben wurde, der ausreicht, um einen weiteren Auftrag mit dem gefüllten Auftragelement vorzu­nehmen.

[0014] Eine vom Design interessante Gestaltungsmöglichkeit der Vorrichtung ergibt sich bei einer vorteilhaften Ausbildung, bei der der Vorratsbehälter an einem Endbereich durch eine Stirnwand abgeschlossen ist und in seiner Mantelfläche wenigstens einen Ausschnitt aufweist, der sich über einen Teilbereich der Mantelfläche des Betätigungslementes erstreckt. Durch unterschiedliche Farbgestaltungen des Gehäuses und des Betätigungselemen­tes wird dem Benutzer die Bedienung erleichtert. Die ge­genständliche Gestaltung des Vorratsbehälters erlaubt eine einfache Ausbildung und Montage der Vorrichtung.

[0015] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich­nungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

[0016] Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsquerschnitt durch die Vorrichtung in der Ruhelage,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung im Be­reich des Betätigungselementes mit dem Rastzahn,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Betätigungselement und das Gehäuse mit dem Ausschnitt,

Fig. 4 eine Ansicht auf das Betätigungselement mit der angeformten Gewindespindel,

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Kolben,

Fig. 6 eine weitere Ausgestaltung des Kolbens mit Quer­stift und

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit alternativ gestaltetem Betätigungselement und Gewindespindel.

[0017] Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Fig. 1 in allen Einzelheiten hervor. In einem Vorratsbehälter 1 ist ein Vorratsraum 2 vorgesehen, der zur Aufnahme der nicht mehr dargestellten fließfähigen Masse dient. Der Vorratsbehälter 1 ist vorzugsweise zylinderförmig ausge­bildet und besteht im wesentlichen aus einer Mantelfläche 3 und einer Stirnwand 4. In der Mantelfläche 3 ist ein Ausschnitt 5 vorgesehen, während in die Stirnwand 4 eine Lagerbohrung 6 eingeformt ist. Außerdem ist im Inneren des Vorratsbehälters 1 eine sägezahnartige Verzahnung 7 eingeformt. Ein Betätigungselement 8 ist vorzugsweise so gestaltet, daß es mit einer Gewindespindel 9, die einen Ventilkegel 10 aufweist, einstückig ausgebildet ist. Das Betätigungselement 8 enthält ein Sackloch 11, das sich in Axialrichtung erstreckt. Durch eine Trennut wird ein Federarm 13 gebildet, an welchem ein Rastzahn 14 angeformt ist. Um eine definierte Lagerstelle des Betäti­gungselementes 8 im Vorratsbehälter 1 zu erreichen, ist eine Stützwand 15 vorgesehen. In das Sackloch 11 ist eine Druckfeder 16 eingesetzt, die auf einen Lagerzapfen 17 wirkt, der in der Lagerbohrung 6 des Vorratsbehälters 1 zentriert ist. Die Gewindespindel 9 dient zur Aufnahme eines Kolbens 18, der eine Dichtlippe 19 und eine Gewindenabe 20 aufweist. An einer Stirnwand des Kolbens 18 sind mehrere Aussparungen 21 vorgesehen, die eine Querschnittsverjüngung darstellen.

[0018] An der Vorderseite des Vorratsbehälters 1 ist eine Spitze 22 befestigt, die durch eine Klebeverbindung oder durch Ultraschallschweisen unlösbar befestigt ist. Im Inneren der Spitze 22 ist eine Hülse 23 vorgesehen, in welcher ein Auftragelement 25 befestigt ist, in das eine Austrittsbohrung 24 hineingeführt ist, das an seinem anderen Ende mit dem Vorratsraum 2 in Verbindung steht.

[0019] Nach einer weiteren Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist ein Vorratsbehälter 26 vorgesehen, der einen Ringwulst 27 aufweist. An diesem Ringwulst 27 stütz sich ein Betätigungselement 28 in Axialrichtung ab. Auch dieses Betätigungselement 28 weist ein Sackloch 29 auf, in dessem Inneren eine Druckfeder 30 geführt ist. Durch die unrunde Ausbildung des Sackloches 29 und eine im rückwärtigen Bereich ebenfalls unrund ausgebildete Gewindespindel 31 wird eine drehfeste Verbindung der Gewindespindel 31 mit dem Betätigungselement 8 erreicht, die eine Axialbewegung der beiden Teile gestattet. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung eines Kolbens 32 wird durch einen Querstift 33 erreicht, der tangential zu einem Durhcmesser, der kleiner ist, als der Außendurch­messer der Dichtlippe 19, in den Kolben eingepreßt ist. Dadurch, daß der Querstift 33, wie in der Zeichnung Fig. 7 dargestellt, aus der Dichtlippe 19 vorsteht, wird sichergestellt, daß auch bei extrem niedrigen Reibungswerten zwischen der Innenwand des Vorratsbehälters 1 und der Dichtlippe 19 eine Verdrehung des Kolbens 33 gegenüber dem Vorratsbehälter 1 erfolgen kann.

[0020] Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist so einfach wie ihr Aufbau. Durch Drehen des Betätigungselementes 8 gem. Fig. 1 wird der Kolben 20 auf der Gewindespindel 9 in Axial­richtung zur Spitze 22 hin bewegt. Bei dieser Bewegung wird ein Druckaufbau im Inneren des Vorratsraumes 2 gegenüber der enthaltenen fließfähigen Masse erreicht, der dazu führt, daß sich ein Staudruck bildet. Durch diesen Staudruck wird zunächst der Kolben 20 in die umgekehrte Richtung bewegt, wobei die Druckfeder 16 zusammengedrückt wird. Das Betätigungselement 8 mit der fest verbundenen Gewindespindel 9 weicht zurück und der Ventilkegel 10 hebt sich von der Hülse 23 ab. wodurch die Austrittsbohrung 24 zum Auftragelement 25 freigegeben wird. Die Drehung des Betätigungselementes 8 bewirkt somit ein dosiertes Abgeben von fließfähiger Masse, da der Benutzer das Betäti­gungselement 8 nur soweit dreht, bis der Rastzahn 14 in den nächsten Zahn der Verzahnung 78 einrastet. Der Abstand der Verzahnung 7 im Inneren des Vorratsbehälters 1 bestimmt somit die Dosiermenge der fließfähigen Masse, die dem Auftragelement 25 zugeführt werden soll.

[0021] Bei einem extrem hohen Anstieg der Außentemperatur wird im Vorratsraum 2 ein erhöhter Druck erzeugt, der durch die verjüngte Wandlung im Bereich der Aussparung 21 am Kolben 18 aufgenommen wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Ventilkegel 10 abhebt und den Vorratsraum 2 öffnet.

[0022] Bei dem in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel stüzt sich das Betätigungselement 28 an einem Ringwulst 27 ab, während die Gewindespindel 31, die in diesem Fall ebenfalls einen Ventilkegel 10 aufweist, sich relativ zu dem Betätigungs­element 28 bewegt. Die Längsbewegung der Gewindespindel 31 wird durch die Druckfeder 30 abgefedert. Die Übertragung der Drehbewegung von dem Betätigungselement 28 zu der Gewinde­spindel 31 erfolgt durch eine unrunde Gestaltung sowohl des Sackloches 29, als auch eines Teilbereiches der Gewindespindel 31.

Ansprüche

1. Stiftförmige Vorrichtung zum Abgeben von fließfähigen Massen aus einem Vorratsbehälter zu einem Auftragele­ment mit einem Kolben, der durch ein drehbares Betäti­gungselement, das mit einer Schraube verbunden ist, in Längsrichtung verschiebbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Betätigungselement (8) drehbar und in einer Axialrichtung durch einen Anschlag (4; 27) abgestützt in dem Vorratsbehälter (1) gelagert und mit einer Ge­windespindel (9; 31) verbunden ist, auf der, nach Art einer Mutter, ein Kolben (18) beweglich gelagert ist, der eine Gewindenabe (20) und eine Dichtlippe (19) enthält.

2. Stiftförmige Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser des Kolbens (18) zu dem Außen­durchmesser der Gewindespindel (9) gleich dem Ver­hältnis
Dk : Dg ≦ 3 : 1
ist, worin Dk = Durchmesser des Kolbens (18)
Dg = Außendurchmesser der Gewinde­spindel (9)
bedeuten.

3. Stiftförmige Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Kolben (18; 32) tangential ein Querstift (33) eingepreßt ist, der über die Mantelfläche der Dichtlippe (19) hinausragt.

4. Stiftförmige Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (18; 32) eine Gewindenabe (20) und eine Dichtlippe (19) aufweist, die gleiche oder unterschiedliche Längen haben.

5. Stiftförmige Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorratsbehälter (1) in Form einer Hülse mit einem Anschlag (4; 27) am rückwärtigen Ende ausgebil­det ist, in die eine separate Spitze (22) mit einer Austrittsbohrung (24) eingesetzt ist.

6. Stiftförmige Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gewindespindel (9) einen Ventilkegel (10) auf­weist, der am inneren Ende der Austrittsbohrung (24) anliegt, und axial, relativ zu dem Vorratsbehälter (1), mittels einer Druckfeder (16) abgestützt ist.

7. Stiftförmige Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (18) an der Verbindung der Dichtlippe (19) mit der Gewindenabe (20) Aussparungen (21) aufweist.

8. Stiftförmige Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorratsbehälter (1) im Innendurchmesser eine sägezahnförmige Verzahnung (7) aufweist, in die ein an einem Federarm (13) des Betätigungselementes (8) ange­formter Rastzahn (14) eingreift.

9. Stiftförmige Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorratsbehälter (1) an einem Endbereich durch eine Stirnwand (4) abgeschlossen ist und in seiner Mantelfläche wenigstens einen Ausschnitt (5) aufweist, der sich über einen Teilbereich der Mantelfläche des Betätigungselementes (8) erstreckt.

10. Stiftförmige Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem Sackloch (11) des Betätigungselementes (8) ein Lagerzapfen (17) axial beweglich gelagert ist, der unter Wirkung einer Feder (16) steht und in der Stirnwand (4) des Vorratsbehälters (1) gelagert ist.

11. Stiftförmige Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Betätigungselement (28) an einem Ringwulst (27) des Vorratsbehälters (26) axial anliegt und ein Sackloch (29) aufweist, das unrund ausgebildet ist und in das drehfest und axial beweglich die ebenfalls in einem Teilbereich unrund ausgebildete Gewindespindel (31) eingesetzt ist.

Zeichnung