Spraymechanismus für Sprayflaschen

Abstract

 Mit der Erfindung wird bin neuer Spraymechanismus zur Fein­zerstäubung von Flüssigkeiten mittels einer hydraulisch wir­kenden Pumpe (1) offenbart. Ein wesentliches Merkmal dieses Spraymechanismus ist die Motorabtriebswelle (5) des Getrie­bemotors (6), die unter der Wirkung einer Schlingfeder (3) einen Exzenter (2) antreibt. Dieser Exzenter steht mit ei­nem Schieber (4) in Verbindung, welcher mit dem Kolben (19) der Pumpe (1) antriebsverbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Spraymechanismus zur Feinzer­stäubung von Flüssigkeiten mittels einer hydraulisch wirken­den Pumpe.

[0002] Es sind bereits Spraysysteme allgemein bekannt und im Han­del, bei denen durch Fingerdruck mechanisch zu betätigende, hydraulisch wirkende Pumpen zur Feinzerstäubung von Flüssig­keiten in Sprayflaschen oder Spraydosen eingesetzt werden. Nachteilig bei diesen bekannten Systemen ist es, daß der Sprühvorgang immer erst dann einsetzt, wenn der in der Kam­mer der Pumpe erzeugte Flüssigkeitsdruck ausreichend hoch ist und beispielsweise einen Wert von etwa 6 bis 8 bar über­schreitet. Der Sprühvorgang wird sofort unterbrochen, wenn der Mindestdruck in der Pumpenkammer unterschritten wird. Dies hat zur Folge, daß ein ununterbrochener Sprühstrahl aus der Zerstäuberdüse nicht austritt, obwohl die Bedienungsper­son den Betätigungsknopf kontinuierlich betätigt.

[0003] Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Spraymechanismus der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ohne Umwelt­belastung ein ununterbrochener oder nahezu ununterbrochener Sprühstrahl aus der Zerstäuberdüse austritt.

[0004] Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Kennzeichenmerkma­le der Patentansprüche 1 bis 13 gelöst.

[0005] Durch die erfinderischen Merkmale wird zum einen erreicht, daß schädigende Umweltbelastungen durch den neuen Sprayme­chanismus vermieden werden, weil zur Ausbringung der Spray­flüssigkeit kein Treibgas verwendet wird. Zum anderen bringt der Antrieb durch einen Getriebemotor und einen Exzenter, der durch eine oder mehrere Schlingfedern mitgenommen wird, den Vorteil, daß für den Benutzer der Spraydose bei Betäti­gung des Schalters ein kontinuierlicher Sprühstrahl erzeugt wird. Dies geschieht dadurch, daß die Exzenterbuchse nach unten gedrückt wird, sobald der eingesetzte Exzenter den höchsten Punkt im Schieber überschritten hat. Denn die Schlingfeder öffnet in diesem Fall, während die Motorab­triebswelle des Getriebemotors gleichmäßig weiterdreht. Der Exzenter überholt aber durch das Öffnen der Schlingfeder die Motorabtriebswelle, so daß der Pumpvorgang sofort und ohne spürbare Unterbrechung wieder beginnt. Dies bedeutet, daß der Exzenter nach Überschreiten des höchsten Punktes im Schieber nahezu eine halbe Umdrehung nach unten vollzieht.

[0006] Mit einer Spraydose der erfindungsgemäßen Art lassen sich problemlos und einfach Flüssigmedien und auch Schäume der unterschiedlichen Zusammensetzung und für verschiedene Zwecke, beispielsweise in der Kosmetik, in der Medizin oder im Haushalt wie in der Industrie versprühen.

[0007] In den Zeichnungen sind Beispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte, schematische Schnittdarstel­lung eines Einpumpen-Mechanismus

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung des Pum­penantriebs mit gegenüber Fig. 1 versetztem Getriebemotor

Fig. 3 zwei Pumpen in paralleler funktionaler Gegen­überstellung

Fig. 4 ein Leistungsdiagramm der zwei parallelen Pum­pen von Figur 3

Fig. 5 eine Schnittdarstellung in das Pumpenaufnahme­gehäuse eines Zweipumpen-Mechanismus

Fig. 6 eine komplette Sprayflasche im Halbschnitt

Fig. 7 ein gewendeltes Druckrohr

Fig. 8 eine Pumpe mit Kolbenanschlußstück, teilweise im Schnitt

Fig. 9 eine Pumpe mit Kolben-Hebel, teilweise im Schnitt

[0008] In der Figur 1 ist eine einzylindrische Pumpe 1 mit einem angeschlossenen Voreilexzenter 2 und einer Schlingfeder 3 dargestellt. Bei diesem Pumpenmechanismus mit einer Einzel­pumpe 1 entstehen zwischen den Spraystößen so kurze Pausen, die nicht mehr als störend empfunden werden.

[0009] Bei nicht allzu großer Drehzahl des Schiebers 4 überholt der Voreilexzenter 2 nach Überschreitung des höchsten Punktes die Motorabtriebswelle 5 über einen Drehwinkel von mindes­tens 120°, wobei die fortlaufende Drehung der Motorabtriebs­welle 5 berücksichtigt ist.

[0010] Wie die Figur 2 zeigt, kann der Getriebemotor 6 auch senk­recht angeordnet sein und damit achsparallel zur Pumpe 1 stehen. Bei dieser Lösung kommt dann getriebeseitig ein Schnecken- oder Kegelradantrieb 7 zur Anwendung.

[0011] Der Vorteil durch die Betätigung über einen Getriebemotor 6 und einen Exzenter 2, der durch eine Schlingfeder 3 mitge­nommen wird, liegt darin, daß die Exzenterantriebsbuchse 14 durch das Öffnen der Schlingfeder 3 nach unten gedrückt wird, während die Motorabtriebswelle 5 entsprechend der Leistung des Getriebemotors 6 gleichmäßig weiterdreht. Das Öffnen der Schlingfeder 3 erfolgt immer dann, wenn der Ex­zenter 2 den höchsten Punkt des Schiebers 4 bei dessen axialer Auf- und Abwärtsbewegung überschritten hat. Durch dieses Öffnen der Schlingfeder 3 überholt der Exzenter 2 die Motorabtriebswelle 5, so daß der Pumpvorgang, also das Herausdrücken der Flüssigkeit 8 aus der Sprayflasche 9 über die Saugleitung 10 und Druckleitung 11 sowie die Zerstäuber­düse 12 sofort wieder beginnt. Eine Wartezeit bis zur hal­ben Umdrehung des Exzenters 2 ist demzufolge nicht erforder­lich.

[0012] Theoretisch bedeutet dies, daß der Exzenter 2 nach Über­schreiten des höchsten Punktes im Schieber 4 fast eine halbe Umdrehung nach unten macht, was durch die Schlingfeder 3 hervorgerufen wird. Von dieser halben Umdrehung ist aller­dings der Drehwinkel abzuziehen, den die Motorabtriebswelle 5 während der gleichen Zeit zurücklegt. Die Öffnung der Schlingfeder 3 wird also praktisch dann erfolgen, wenn im Schieberschlitz 13 keine Selbsthemmung der Exzenterbuchse 14 mehr vorliegt (Figur 5).

[0013] Durch den Schlingfederantrieb ist demzufolge ein gleichmäßi­ges Sprühen einer Sprayflüssigkeit möglich, wie es allgemein üblich mit Treibgas durchgeführt wird.

[0014] In der Figur 1 ist ferner dargestellt, daß mit dem Schalter 15 für das Einschalten des Getriebemotors 6 gleichzeitig auch ein Luftventil 16 betätigt wird. Dies erlaubt ein Ein­strömen von Luft in den Flüssigkeitsraum 17 der Sprayflasche 9 im Verhältnis der entnommenen Flüssigkeit 8. Der gesamte Behälter muß darüberhinaus absolut dicht sein, damit bei möglichem Unterdruck, beispielsweise in Flugzeugen, die Flüssigkeit 8 aus dem Flüssigkeitsraum 17 nicht austreten kann. Dass Luftventil 16 kann durch den Schalter 15 entweder vor dem Kontaktschließen des Elektroschalters oder aber gleichzeitig mit dem Einschalten des Getriebemotors 6 geöff­net werden.

[0015] Bei dem Zweipumpen-Mechanismus gemäß den Figuren 3 bis 5 liegt die Zerstäuberdüse 12 vorteilhafterweise in deren Mit­te. Die Druck- und Saugseiten der beiden Pumpen 1 sind mit­einander verbunden.

[0016] Der Antrieb erfolgt wieder über einen Getriebemotor 6, der von einer Batterie 18 gespeist wird. Die zwei Pumpen 1, 1′ sind so nebeneinander angeordnet und geschaltet, daß sie bei Stellung der Kolben 19, 19′ in der Mittelposition und gleichzeitiger Nullstellung eines Doppelschiebers 21 jeweils immer noch einen Mindestkolbenhub zum Sprühen aufweisen. Dies bedeutet, daß bei einem Gesamthub der Kolben 19 von beispielsweise 6 mm in der Mittelposition gemäß Figur 3 die erste Pumpe 1 noch 3 mm zum Ansaugen hat, während die zweite Pumpe 1′ einen Hub 20′ von 3 mm zum Sprühen besitzt. Da der Schieber 21 beim Drücken auf den Kolben 19 der ersten Pumpe 1 Hilfe durch die Pumpenfeder 22′ der zweiten Pumpe 1′ er­hält, werden die jeweiligen Federdrücke addiert bzw. subtra­hiert.

[0017] In dem Diagramm in Figur 4 ist die Federkraft P (Bezugszei­chen 23) und der Federweg S (Bezugszeichen 24) sowie die Mittelposition 25 der Kolben 19, 19′ ersichtlich. In der Mittelposition 25 kreuzen sich die Federwege auf jeweils halber Bahn 26.

[0018] Bei dem Spraymechanismus mit zwei Pumpen 1 gemäß Figur 5 kann der Antrieb wiederum mit einer Schlingfeder 3 vorgenom­men werden, jedoch ist bei diesem Doppelaggregat der Zeitge­winn natürlich etwas geringer als bei dem Antrieb mit zwei Pumpen. Durch die Beschleunigung des Exzenters 2 wird nur ein Drehwinkel von etwa 120° gewonnen werden.

[0019] In der Figur 5 ist ersichtlich, daß der Exzenter 2 mit einer Exzenterantriebsbuchse 14 in einem Schlitz 13 des Schiebers 21 hin und her bewegt wird. Die Saugleitungen 10, 10′ der Pumpen 1, 1′ sind im Pumpenaufnahmegehäuse 27 durch Bohrun­gen zusammengefaßt, so daß schließlich nur eine einzige Saugleitung 10 vorhanden ist. Das ganze Aggregat aus Pumpe, Batterie und Motor ist in dieser Form auf einer Sprayflasche aufsetzbar.

[0020] Bei der Funktionsweise der zwei Pumpen 1 nach Figur 5 ist von einem batteriegespeisten Getriebemotor 6 auszugehen, des­sen Motorabtriebswelle 5 einen Exzenter 2 über einen Exzen­terantriebsbolzen 28 antreibt. Dabei steht die Motorabtriebs­welle 5 gemäß den Figuren 1 und 2 unter der Wirkung einer Schlingfeder 3. Der Exzenter 2 treibt mittels einer Exzenter­abtriebsbuchse 14 in dem Schlitz 13 den Schieber 21 an, der seinerseits mit einem Führungssteg 30 in eine Führungsnut 29 des Pumpenaufnahmegehäuses 27 eingreift. Der Führungssteg 30 verläuft im rechten Winkel zum Schlitz 13 des Schiebers 21. Die Bewegung der Exzenterabtriebsbuchse 14 im Schlitz 13 be­wirkt eine Hin- und Herbewegung des Schiebers 21 in der Füh­rungsnut 29. Dadurch erfolgt eine Verbindung des Schiebers 21 mit den Kolben 19, 19′ der Pumpen 1, 1′ derart, daß die Kolben 19, 19′ in der Nullstellung des Schiebers 21 jeweils in Mittenposition zueinander stehen (Figur 3). In dieser Po­sition besitzt jeder Kolben 19, 19′ immer noch eine Weg­strecke von 50 % für die Saug- bzw. Druckleistung der zuge­ordneten Pumpe 1, 1′.

[0021] In Figur 6 ist ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Spray­flasche oder Spraydose 9 im Halbschnitt dargestellt.

[0022] Die Spraydose 9 kann als einstückiger Behälter gebildet sein, oder gemäß Figur 6 ein Gehäuse 31 für den Spraymechanismus und ein mit diesem durch Schraubenverschluß 32 verbundenen Aufnahmebehälter 33 für die Sprayflüssigkeit 8 aufweisen. Anstelle des Schraubverschlusses 32 sind auch andere lösba­re Verbindungsarten möglich.

[0023] Das Gehäuse 31 besitzt eine Seitenöffnung 34 mit einem Dek­kel 35 für den Einsatz bzw. Austausch einer Batterie 36. Diese Batterie 36 ist einerseits mit dem Getriebemotor 6 und andererseits mit einem Elektroschalter 15 durch (nicht gezeichnete) Leitungen verbunden. An den Elektroschalter 15 ist gleichzeitig ein Stößel 37 angesetzt, der gegen ein fe­derbelastetes Luftventil 38 ansteht, welches in ein Luft­rohr 39 von sehr kleinem Querschnitt von etwa 2 bis 5 Milli­meter eingesetzt ist. Das Luftrohr 39 ragt bis in den Auf­nahmebehälter 33 der Sprayflüssigkeit 8.

[0024] An den Elektromotor 6 ist ein Untersetzungsgetriebe 40 ange­schlossen, welches abtriebsseitig einen Exzenter 2 antreibt. Der Antrieb erfolgt durch eine Abtriebswelle 5, die von ei­ner Schlingfeder 3 ummantelt ist, die auf die Hülse 41 des Exzenters 2 zur Drehmitnahme greift.

[0025] Die Exzenterabtriebsbuchse 14 steht mit einem Schieber 4 bzw. 21 in Verbindung, der seinerseits an dem Kolben 19 bzw. 19′ der Kolbenpumpe 1 bzw. 1′ anschließt. Die Kolbenpumpe 1 bzw. 1′ besitzt ein in den Aufnahmebehälter 33 ragendes Saugrohr 10 und entgegengesetzt ein Druckrohr 42, welches am Oberteil des Gehäuses 31 in eine Zerstäuberdüse 12 ein­mündet. Das Druckrohr 42 ist auf dem Weg von der Pumpe 1 zur Zerstäuberdüse 12 mit einer schraubenlinienförmigen Wen­del von zumindest 180° versehen. Dadurch wird ein langer He­belarm bei einer nur geringen Durchbiegung des Druckrohres 42 während der axialen Kolbenbewegungen der Pumpe 1 bzw. 1′ erzielt.

[0026] Figur 7 zeigt in der perspektivischen Ansicht ein um mehr als 360° gewendeltes Druckrohr 42.

[0027] Die Figuren 8 und 9 zeigen in stark vereinfachter Darstel­lung eine Kolbenpumpe 1 mit einem unteren Anschlußstück 43 für das Saugrohr 10 und einem oberen Anschlußstück 44 bzw. 45 für das Druckrohr 42. Das Anschlußstück 44 ummantelt den Kolben 19 bzw. 19′ und ist um 90° abgewinkelt. Auf die Ober­seite 46 des Anschlußstückes 44 steht ein Bolzen oder Rad 47 auf, das durch einen Bolzen 48 in eine Auf- und Abwärtsbewe­gung entsprechend der Bewegung des Exzenters 2 gebracht wird, wodurch schließlich der Kolben 19 bzw. 19′ zu einer synchronen Bewegung veranlaßt wird.

[0028] Statt des direkten Angriffs durch ein Rad 47 ist es gemäß Figur 9 möglich, das Rad 47 des Exzenters 2 auf einen ein­seitig gelagerten Hebel 49 wirken zu lassen. Durch die Ver­bindung des freien Endes des Hebels 49 mit dem Kolben 19 bzw. 19′ wird wiederum eine Auf- und Abbewegung des Kolbens und damit ein Pumpen der Sprayflüssigkeit von dem Aufnahme­behälter 33 zur Zerstäuberdüse 12 erreicht.

[0029] Die Wendel des Druckrohres 42 läßt 200 bis 300 Hübe pro Mi­nute der Pumpenkolben 19, 19′ zu, ohne daß dies zu Beschä­digungen des Druckrohres 42, das aus Metall oder Kunststoff gebildet sein kann, führt.

[0030] Die Anordnung des Luftventils 38 am Schalter 15 erzeugt ein relativ langes Luftrohr 39, in dem sich Luft befindet. Diese Luftsäule verhindert, daß auch beim Umlegen der Spraydose in die Horizontalstellung eine Luft entweichen kann, wodurch die Luftzuführung als Ausgleich für die entnommene Spray­flüssigkeit immer gewährleistet ist.

Ansprüche

1. Spraymechanismus zur Feinzerstäubung von Flüssigkeiten mittels einer hydraulisch wirkenden Pumpe,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpe (1, 1′) durch einen Getriebemotor (6) bzw. Motor mit angeschlossenem Getriebe elektromotorisch ange­trieben ist, wobei die Motorabtriebswelle (5) einen Ex­zenter (2) aufweist, der unter der Wirkung einer mit der Motorabtriebswelle (5) verbundenen Schlingfeder (3) steht und mit einem Schieber (4, 21) gekoppelt ist, der mit dem Kolben (19, 19′) der Pumpe (1, 1′) antriebsverbunden ist.

2. Spraymechanismus nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlingfeder (3) mit dem Exzenter (2) derart ver­bunden ist, daß sie nach Überschreiten des höchsten Punk­tes des Schiebers (4, 21) bei gleichzeitig gleichförmi­ger Drehung der Motorabtriebswelle (5) öffnet, wodurch der Exzenter (2) kurzzeitig schneller dreht als die Mo­torabtriebswelle (5) und die Exzenterabtriebsbuchse (14) den Schieber (4, 21) innerhalb dieser Phase mit erhöhter Geschwindigkeit nach unten in die Ausgangsposition des Kolbens (19, 19′) bewegt.

3. Spraymechanismus nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schlingfeder (3) nach einem Drehwinkel von etwa 15° nach dem oberen Totpunkt des Schiebers (4, 21) öff­net.

4. Spraymechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Exzenter (2) auf einem Drehwinkel von mindestens 120° der Motorabtriebswelle (5) vorauseilt.

5. Spraymechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Pumpen (1, 1′) vorgesehen sind, deren Druck- und Saugseiten jeweils miteinander verbunden sind, und daß die zwei Pumpen (1, 1′) an einen Getriebemotor (6) elektromotorisch angeschlossen sind, dessen Motorabtriebs­welle (5) einen Exzenter (2) aufweist, der unter der Wir­kung einer mit der Motorabtriebswelle (5) verbundenen Schlingfeder (3) und mit einem Schieber (21) gekoppelt ist, der mit seinen in Bewegungsrichtung diametral gegen­überliegenden Enden mit jeweils einem Kolben (19, 19′) der zugehörigen Pumpen (1, 1′) in ständiger Antriebsver­bindung steht.

6. Spraymechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Exzenterantriebsbolzen (28) einen Exzenter (2) antreibt, dessen Exzenterabtriebsbuchse (14) in einen Schlitz (13) des Schiebers (21) eingreift, der um 90° zu einem Führungssteg (30) des Schiebers (21) mit Führungs­nut (29) im Pumpenaufnahmegehäuse (27) versetzt ist.

7. Spraymechanismus nach den Ansprüchen 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schieber (21) mit den Kolben (19, 19′) der Pum­pen (1, 1′) derart verbunden ist, daß die Kolben (19, 19′) bei Nullstellung des Schiebers (4, 21) in Mittelposition zueinander stehen, wodurch jeder Kolben (19, 19′) ab der Mittelposition in fortlaufendem Betrieb immer 50 % des Weges für die Saug- bzw. Druckleistung der Pumpen (1, 1′) zur Verfügung hat.

8. Spraymechanismus nach den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Getriebemotor (6) mit einem Betätigungsschalter (15) verbunden ist, der gleichzeitig mit einem Luftven­til (16) gekoppelt ist und bei Schalterbetätigung und Flüssigkeitsentnahme aus dem Spraybehälter (9) in diesen Luft einströmen läßt.

9. Spraymechanismus nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Betätigungsschalter (15) auf einen Stößel (37) wirkt, der mit einem im Schalter (15) eingesetzten Luft­ventil (38) eines Luftrohres (39) in Wirkverbindung steht.

10. Spraymechanismus nach den Ansprüchen 8 und 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Luftrohr (39) einen Durchmesser von etwa zwei bis fünf Millimeter aufweist.

11. Spraymechanismus nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckseite der Pumpe (1, 1′) ein Druckrohr (42) aufweist, welches auf dem Weg zur Zerstäuberdüse (12) schraubenlinienförmig gewendelt ist.

12. Spraymechanismus nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wendel des Druckrohres (42) einen Winkel von zu­mindest 180° umfaßt.

13. Spraymechanismus nach einem oder mehreren der vorgenann­ten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (19, 19′) der Pumpe (1, 1′) wahlweise di­rekt durch ein Exzenterrad (47) oder einen unter der Wir­kung des Exzenterrades (47) stehenden Hebel (49) angetrie­ben ist.

Zeichnung