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1. Technisches
Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Pumpenzerstäuber
und etwas genauer auf Zerstäuber
von der Art, die einen ausdehnbaren Speicher als Druckquelle verwenden,
um Fluide aus einer Zerstäuberdüse zu versprühen.
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2. Stand der
Technik
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Zerstäuber mit komprimierter Luft,
die eine manuell betätigte
Kolbenluftpumpe verwenden, werden vielfach verwendet, um Fluide,
wie etwa Insektizide, Herbizide, Dichtungsmittel, Reinigungsfluide oder
andere Flüssigkeiten,
zu verteilen. Derartige Zerstäuber
besitzen normalerweise einen speziell gestalteten Behälter, einen
Tank oder eine Flasche, der/die sowohl zum Aufnehmen des zu verteilenden Fluids
als auch als Druckbehälter
(d. h. die Druckquelle für
die Flüssigkeit)
dient. Solche herkömmlichen
Behälter
besitzen natürlich
ein festgelegtes Volumen.
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Bei der Betätigung eines Zerstäubers mit komprimierter
Luft pumpt die Luftpumpe Luft von außerhalb des Behälters in
das Innere des Behälters. Anfangs
befinden sich das Fluid und die Luft in dem Behälter auf dem Umgebungsdruck.
Wenn Luft in den Behälter
hineingepumpt wird, wird die Luft in dem Behälter komprimiert. Die komprimierte
Luft wirkt auf das Fluid als Feder und bildet eine Druckquelle zum
Ablassen des Fluids aus dem Behälter.
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Ein Problem mit Pumpenzerstäubern, die herkömmliche
Behälter
mit komprimierter Luft verwenden, besteht darin, dass der in dem
Behälter
auf das Fluid ausgeübte
Druck nicht konstant bleibt, wenn das Fluid abgelassen wird und
sich das Volumen des Fluides in dem Behälter verändert. Es entsteht ein stetig
fallender Entladedruck, wenn das Fluid aus dem Behälter abgelassen
wird, und diese Eigenschaft führt
dazu, dass ein relativ hoher Behälterdruck
benötigt
wird, um eine hinreichend lange Zerstäuberwirkung zu erhalten. Wenn
eine konstante Zerstäubergeschwindigkeit
erforderlich ist, muss in dem Zerstäuber außerdem ein Druckregler verwendet
werden, und das Hinzufügen
eines Druckreglers summiert sich zu den Kosten für den Zerstäuber. Außerdem ist komprimierte Luft
eine ineffiziente Möglichkeit
zum Speichern von Energie, welche als Antriebskraft für den Zerstäuber benötigt wird.
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Ein weiteres Problem bei bekannten
Zerstäubern
mit komprimierter Luft besteht darin, dass der Vorratsbehälter nach
Gebrauch einer Chemikalie sorgfältig
gereinigt werden muss, bevor eine andere Chemikalie versprüht werden
kann. In manchen Fällen
muss eine noch nicht aufgebrauchte Chemikalie aus dem Vorratsbehälter zunächst entfernt
und für zukünftige Verwendungen
beiseite gelegt werden. Eine solche Reinigung und Lagerung von Chemikalien
ist eine schmutzige Angelegenheit, zeitaufwändig und teuer. Es wurde eine
Zerstäubervorrichtung
entwickelt, die mit üblichen
Behältern
verwendet werden kann, welche einmalig genutzt und nach einer bestimmten
Anwendung weggeworfen werden.
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Diese üblichen Nachfüllbehälter besitzen normalerweise
einen relativ leichtgewichtigen Aufbau und sie sind daher nur für Anwendungen
bei niedrigen Drücken
geeignet, wie etwa bei Anwendungen mit Auslösezerstäubung.
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Anders als Auslösezerstäuber arbeiten Zerstäuber mit
komprimierter Luft jedoch bei wesentlich höheren Drücken, die sehr dickwandige
Behälter
aus verstärktem
Kunststoff oder Stahl benötigen.
Standardmäßige, leichtgewichtige
Nachfüllbehälter sind daher
bis heute für
Anwendungen bei Zerstäubern mit
komprimierter Luft weder angedacht noch vorgeschlagen worden.
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Ein Auslösezerstäuber, der einen standardmäßigen Nachfüllbehälter verwendet,
ist in dem US-Patent von Pauls et al., Patent Nr. 4,241,853, offenbart.
Der Auslösepumpmechanismus
ist oben an dem standardmäßigen Behälter befestigt.
Der Pumpmechanismus beinhaltet eine elastische Blase, die mit Fluid
gefüllt
wird, welches aus dem Behälter
mit Hilfe einer Kolbenpumpe entnommen wird. Das Fluid kann aus der
Blase in einem durchgehenden Strom oder in unterbrochenen Entladevorgängen versprüht werden.
Ein Nachteil der Anordnung von Pauls et al. besteht darin, dass
die gesamte Pumpeneinheit außerhalb
des Behälters
angeordnet ist, mit Ausnahme eines Tauchrohrs, das in die Flüssigkeit
hineinragt. Als Folge dieser Konstruktion ist das Volumen der versprühten Flüssigkeit
durch die relativ kleine Pumpe und Blase begrenzt. Außerdem ist
die Betätigung des
Auslösemechanismus
per Handfläche
und Finger zum Befüllen
der Anordnung von Pauls anstrengend, und sie kann bei wiederholter
Anwendung zu medizinischen Problemen führen, wie etwa einem Karpaltunnelsyndrom.
Des weiteren trägt
die gemeinsame Anordnung aller Arbeitskompo nenten oberhalb und außerhalb
des Behälters
wesentlich zu einer Erhöhung
der Komplexität
der Sprühvorrichtung
bei.
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Offenbarung
der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, die oben beschriebenen Probleme im Stand der Technik
zu beseitigen und eine verbesserte Pumpenzerstäubervorrichtung bereitzustellen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Pumpenzerstäubervorrichtung
bereitzustellen, die ein Fluid ohne eine externe Druckregeleinheit
bei weitgehend konstantem Druck und mit einer relativ langen Betriebsdauer
versprüht.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Pumpenzerstäubervorrichtung bereitzustellen,
die besonders für
eine Verwendung mit relativ leichtgewichtigen Behältern geeignet ist.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein relativ kostengünstiges
und effizient arbeitendes Gerät
zum Versprühen
einer Flüssigkeit bereitzustellen.
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Eine weitere Aufgabe besteht darin,
einen Druckerzeugungsmechanismus bereitzustellen, der keine wiederholte
Fingerbetätigung
erfordert und damit nicht so anstrengend ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist die Erzeugung eines Arbeitsdrucks bei der ersten Betätigung der
Pumpe, und zwar unabhängig von
dem Luftvolumen in dem Behälter.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine Pumpenzerstäubervorrichtung
bereitzustellen, die besonders für
eine Verwendung mit standardmäßigen Nachfüllbehältern geeignet
ist.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Pumpenzerstäubervorrichtung bereitzustellen,
die auf den Einfüllöffnungen
von üblichen
Vorratsbehältern
angeordnet und durch diese hindurch verwendet werden kann.
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Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Pumpenzerstäubervorrichtung bereitzustellen,
die so einstellbar ist, dass sie bei verschiedenen Arten von Abgabevorrichtungen
einen weitgehend konstanten Fluiddruck erzeugt.
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Es ist noch eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen ausdehnbaren Speicher für eine Pumpenzerstäubervorrichtung
bereitzustellen, der den darin herrschenden Druck automatisch auf einen
bestimmten Pegel reguliert.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, einen ausdehnbaren Speicher für eine Pumpenzerstäubervorrichtung
bereitzustellen, der einen Aufplatzschutz sowie einen automatischen
Entlüftungsmechanismus
beinhaltet.
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Diese und andere Aufgaben werden
gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch erreicht, dass eine Pumpenzerstäubervorrichtung
in Kombination mit einem Vorratsbehälter bereitgestellt wird, wie
im unabhängigen
Anspruch 1 beansprucht ist. Die Pumpenzerstäubervorrichtung beinhaltet
eine Pumpenanordnung, einen ausdehnbaren Speicher und eine Entlade-
bzw. Ablassanordnung. Der Vorratsbehälter ist so ausgebildet, dass
er eine bestimmte Menge eines zu versprühenden Fluids, wie etwa Wasser,
einem wässrigen
Dichtungsmittel oder einem Insektizid, Herbizid oder Fungizid, aufnehmen
kann. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht
auf diese Arten von Flüssigkeiten
beschränkt ist,
sondern mit jeder Art von versprühbarer
Flüssigkeit
verwendet werden kann.
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Die Pumpenanordnung besitzt ein längliches Gehäuse und
einen Kolben, der in dem Gehäuse
hin und her beweglich angeordnet ist. Der Kolben besitzt einen Handgriff,
der für
einen Bediener zugänglich ist.
An dem einen Ende des Pumpengehäuses
ist ein Verteiler befestigt, und ein ausdehnbarer Speicher befindet
sich mit dem Verteiler in einer Fluidverbindung. Der ausdehnbare
Speicher ist eine Elastomerblase, die dazu dient, ein Fluid unter
Druck aufzunehmen, wenn sich die Blase von einem anfänglichen Ausgangsvolumen
zu einem vergrößerten Volumen ausdehnt.
Wenn der Bediener den Pumpenkolben in einer Richtung betätigt, wird
ein Fluid durch ein Einlassventil in dem Gehäuse aus dem Vorratsbehälter in
das Pumpengehäuse
hineingezogen. Wenn der Kolben in der entgegengesetzten Richtung
bewegt wird, wird das Fluid über
ein Einwegeventil in den Verteiler und die Blase hineingedrückt. Auch
wenn es zur Erzeugung eines Arbeitsdrucks nicht erforderlich ist,
kann die Pumpe mehrmals betätigt
werden, bis die Blase sich ausgedehnt und ihr vollständig ausgedehntes
Volumen erreicht. Das Fluid aus der Blase wird durch ein Zuleitungsrohr
zu der Abgabeanordnung geführt,
und ein Steuerventil in der Abgabeanordnung steuert die Abgabe des
Fluids durch eine Düse.
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Um eine Zerstäubervorrichtung bereitzustellen,
die bei standardmäßigen Behältern mit
relativ engen Einfüllöffnungen
verwendet werden kann, sind die Pumpenanordnung und der ausdehnbare
Speicher so ausgebildet und dimensioniert, dass sie durch die Einfüllöffnung der
Behälter
hindurchpassen und darin über
eine Schraubverbindung befestigt werden können, die zu den Gewinden am
Hals der Einfüllöffnungen
passt.
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Ein besonderer Vorteil der vorliegenden
Erfindung besteht darin, dass der Pumpenzerstäuber dazu ausgebildet ist,
aus einem herkömmlichen
Behälter
leichter Konstruktion einen Fluidstrom mit weitgehend konstantem
Druck zu erzeugen. Das Fluid wird aufgrund der Verwendung einer
Elastomerblase bei einem weitgehend konstanten Druck zugeführt. Der
erforderliche Betriebsdruck kann in dem Pumpenzerstäuber ohne
weiteres erzeugt werden, da die Kolbenpumpe so in dem Behälter angeordnet
ist, dass die Pumpe einen relativ langen Betätigungsweg annehmen kann und
der Bediener eine beträchtliche Kraft
auf den Pumpenkolben ausüben
kann. Es kann ein herkömmlicher
Behälter
in Leichtbauweise verwendet werden, da der von der Pumpe erzeugte Druck
in der Elastomerblase eingeschlossen ist und die Wände des
Behälters
dementsprechend dem Druck nicht standhalten müssen.
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Ein weiterer Vorteil der Anordnung
des Pumpenmechanismus, der Ventile und des Speichers innerhalb des
Behälters
liegt darin, dass der Bediener den Flüssigkeiten selbst bei einer
Undichtigkeit nicht ausgesetzt ist. Des weiteren führt eine
solche Aufnahme zu einer gewissen Redundanz, da der ausdehnbare
Speicher selbst innerhalb des Behälters umhäust ist.
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Des weiteren macht es die vorliegende
Erfindung möglich,
dass eine Auslösung
von Hand nur als Ein-Aus-Mechanismus fungiert, wodurch der Aufwand
und die Anforderungen an den Benutzer geringer sind.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Weitere Aufgaben der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, in denen:
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1 eine
Seitenansicht des Pumpenzerstäubers
der vorliegenden Erfindung von vorne ist, wobei einige Teile im
Schnitt gezeigt sind;
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2 ein
Schnittbild des ausdehnbaren Speichermittels sowie eines Bodenabschnitts
des Pumpengehäuses
ist;
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3 ein
Schnittbild der Befestigungsmittel des Pumpenzerstäubers sowie
von Teilen des Pumpengehäuses
und des Vorratstanks ist;
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4 die
geschnittene Explosionsdarstellung der in 2 gezeigten Elemente ist;
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5 ein
Schnittbild des Pumpengehäuses ist;
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6 eine
seitliche Ansicht des Pumpengehäuses
ist;
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7 eine
Draufsicht auf das in 6 gezeigte
Pumpengehäuse
von unten ist;
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8 eine
Draufsicht auf das in 6 gezeigte
Pumpengehäuse
von oben ist;
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9 eine
Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Pumpenzerstäubers der
vorliegenden Erfindung ist;
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10 eine
Querschnittsansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels des Pumpenzerstäubers der
vorliegenden Erfindung ist;
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11 eine
Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines ausdehnbaren Speichers
zur Verwendung in einem Pumpenzerstäuber der vorliegenden Erfindung
ist;
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12 eine
Querschnittsansicht des in 11 gezeigten
Speichers in einem Zustand mit ausgedehntem Volumen ist;
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13 eine
Querschnittsansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels eines ausdehnbaren Speichers
zur Verwendung in einem Pumpenzerstäuber der vorliegenden Erfindung
ist;
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14 eine
Querschnittsansicht des in 13 gezeigten
Speichers in einem Zustand mit ausgedehntem Volumen ist;
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15 eine
Querschnittsansicht einer Auslassstruktur ist; und
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16 eine
Querschnittsansicht einer alternativen Auslassstruktur ist.
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Bevorzugte
Art und Weise zur Ausführung
der Erfindung
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In 1 ist
eine Pumpenzerstäubervorrichtung 20 gezeigt,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist. Die Zerstäubervorrichtung 20 ist so
aufgebaut, dass sie auf einem Vorratstank oder einem Behälter 22 angeordnet
werden kann. Die Zerstäubervorrichtung 20 kann
in Verbindung mit Insektiziden, Herbiziden, Fungiziden, Pestiziden,
wässrigen
Dichtungsmitteln, Reinigungsmitteln und anderen chemischen Verbindungen
verwendet werden. Darüber
hinaus kann jedoch auch jede andere versprühbare Flüssigkeit mit der vorliegenden
Vorrichtung verwendet werden. Dementsprechend muss der Vorratsbehälter 22 gegenüber solchen
Verbindungen unempfindlich sein.
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Wie in 1 gezeigt,
besitzt der Behälter 22 an
einer seiner Oberseiten einen Hals 24. Der Hals 24 hat
ein an seinem Außenumfang
ausgebildetes Gewinde 25 sowie eine Einfüllöffnung 26 in
seinem Inneren. In einem oberen Abschnitt des Behälters 22 ist
ein Behältergriff 28 ausgebildet.
Wie im folgenden ersichtlich wird, ist die Zerstäubervorrichtung 20 dazu vorgesehen,
mit verschiedenen Arten von Behältern zum
Aufnehmen des Fluidvorrats zu arbeiten, einschließlich herkömmlicher
oder standardisierter Behälter.
Es versteht sich, dass ein Behälter,
wie der Behälter 22,
beispielsweise dazu benutzt werden könnte, vorgemischte Chemikalien
aufzunehmen, die in dem Behälter
verkauft werden könnten.
Um einen solchen Behälter
als Vorratsbehälter 22 für die Zerstäubervorrichtung 20 zu
verwenden, würde
der Kunde einfach einen Deckel (hier nicht gezeigt), der auf den
Hals 24 aufgeschraubt ist, entfernen und die Zerstäubervorrichtung 20 der
vorliegenden Erfindung installieren.
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Wie in 1 gezeigt,
beinhaltet die Zerstäubervorrichtung 20 eine
Pumpenanordnung 32 (vgl. auch die 5 bis 8),
eine Speicheranordnung 34 (vgl. auch die 2 und 4),
eine Auslassanordnung 36 und eine Befestigungsanordnung 38 (siehe
auch 3).
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Die Befestigungsanordnung 38 ist
dazu ausgebildet, die Zerstäubervorrichtung 20 abnehmbar
an dem Behälter 22 zu
befestigen. Wie in 3 gezeigt, beinhaltet
die Befestigungsanordnung 38 ein im Allgemeinen zylindrisches
Verschlusselement 37, das ein innenliegendes Gewinde 39 aufweist.
Das Gewinde 39 ist so ausgebildet, dass es auf das Gewinde 25
am Behälter 22 passt.
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Wie in 1 gezeigt,
kann die Pumpenanordnung eine Verdrängerpumpe 32 sein
und ein Pumpengehäuse 40 sowie
einen Kolben 42 beinhalten, der in dem Gehäuse 40 hin
und her beweglich gelagert ist. Wie in den 5 bis 8 gezeigt,
weist das Gehäuse 40 einen
Zylinder 41 und einen am oberen Ende des Zylinders 41 ausgebildeten
Ringflansch 43 auf. Wie in 3 gezeigt,
ist der Flansch 43 dazu ausgebildet, auf einem Rand 44 des
Behälterhalses 24 zu
sitzen, und er beinhaltet ein rohrförmiges Anschlussstück 45,
das einstückig
mit ihm ausgebildet ist. Das Anschlussstück 45 erstreckt sich
durch eine Öffnung 47 in
dem Verschluss 37, und es ist dazu ausgebildet, an einem
Ende 48 ein Zuführungsrohr 46 für das Fluid
(vgl. 1) sowie an dem entgegengesetzten
Ende 52 ein Abflussrohr 50 für das Fluid aufzunehmen. Darüber hinaus
können
auch alternative Befestigungsmöglichkeiten
verwendet werden, wie beispielsweise ein Friktions-, Schnapp- oder Drehanschlussstück, wobei
die Befestigung lösbar oder
fest sein kann.
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Eine Kolbenstange 56 ist
an einem Ende mit dem Kolben 42 und mit ihrem anderen Ende
mit einem Handgriff 58 verbunden. Der Kolben 42 beinhaltet
einen daran angeordneten O-Ring 62, um eine Abdichtung
zwischen dem Kolben 42 und einer Innenwand des Zylinders 41 zu
erreichen. Der Kolben 42 kann beispielsweise aus Polyethylen
oder aus Edelstahl hergestellt sein. Wie am besten in 3 zu sehen ist, wird die
Kolbenstange 56 bei ihrer Bewegung über ein ringförmiges Dichtungselement
bzw. einen Wischer 57 in Position gehalten, das bzw. der in
einer Öffnung 59 des
Verschlusselements 37 eingesetzt ist. Der Wischer 57 gewährleistet
eine Abdichtung am oberen Ende des Zylinders 41 mit Hilfe einer
flexiblen Lippe 61, die auf der Kolbenstange 56 entlang
gleitet. Das Wischerelement 57 kann aus einem synthetischen
Gummi hergestellt sein, das unter der Marke BUNA-N 70 verkauft
wird.
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Der Kolben 42 ist in dem
Zylinder 41 mit Hilfe eines Handgriffs 58 entlang
einer Achse 60 (1) bewegbar.
Wenn der Kolben 42 angehoben wird, wie in 1 zu sehen ist, wird im Behälter 22 vorhandenes
Fluid in den Zylinder 41 gesogen, und zwar durch ein Einlass-
bzw. Tauchrohr 64, ein L-förmiges Anschlussstück 66 und
ein Einlassventil 68, das beispielsweise ein kostengünstiges
Entenschnabelventil sein kann. Das Ventil 68 verhindert,
dass das Fluid zurück
in den Vorratsbehälter 22 fließt. Wenn
die Bewegung des Kolbens 42 umgekehrt wird (also nach unten bewegt
wird, wie in 1 gezeigt),
wird das im Zylinder 41 vorhandene Fluid durch eine Vielzahl
von Öffnungen 69 (vgl. 2, 4 bis 5 und 7) in einer Bodenwand 70 des
Zylinders 41, durch ein Einwegventil 71 (siehe 2) und in die Speicheranordnung 34 hineingedrückt.
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Wie am besten in 2 zu sehen ist, kann das Ventil 71 ein
regenschirmförmiges
Ventil sein, das eine flexible Scheibe 78 beinhaltet. Die
flexible Scheibe 78 ist an der Bodenwand 70 mit
Hilfe eines Federclips 80 befestigt. Der Federclip 80 ist
so ausgebildet, dass er in ein Loch 81 in der Bodenwand 70 hineingedrückt werden
kann und dort drin durch einen Flansch 83 (siehe 4) festgehalten wird. Wenn
das Fluid durch die Öffnungen 69 hindurchgedrückt wird,
verbiegt sich die Scheibe 78 (in die in 2 in gestrichelten Linien dargestellte
Position), so dass das Fluid in die Speicheranordnung 34 eintreten
kann. Wenn der Kolben 42 anschließend wieder nach oben bewegt
wird, um eine neue Ladung des Fluids anzusaugen, schließt sich
das Ventil 71 infolge der in der gebogenen Scheibe 78 gespeicherten
Energie sowie des Fluiddrucks in der Speicheranordnung 34.
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Wie in 1 gezeigt,
ragt der Zylinder 41 vertikal ein beträchtliches Stück in den
Behälter 22 hinein.
Diese Anordnung ermöglicht
es, dass der Kolben 42 einen relativ langen Betätigungsweg
annehmen kann, was wiederum das Befüllen der Speicheranordnung 34 erleichtert.
Die vertikale Ausrichtung des Zylinders 41 macht es dem
Bediener möglich, eine
beträchtliche,
nach unten gerichtete Kraft auf den Kolben 42 auszuüben und
dadurch einen Druck in der Speicheranordnung 34 zu erzeugen.
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Wie in 2 gezeigt,
weist die Speicheranordnung 34 einen Verteiler 74,
einen ausdehnbaren Speicher 76 und ein Zuführungsrohr 46 zum
Zuführen
des Fluids zu der Auslassanordnung 36 auf. Wie am besten
in 4 zu sehen, ist der
Verteiler 74 ein im Allgemeinen tassenförmiges Element, das in einem
Bodenbereich 77 eine Öffnung 75 und
ein L-förmiges
Anschlussstück 82 besitzt,
welches dazu ausgebildet ist, ein Ende des Zuführungsrohrs 46 aufzunehmen.
Der Verteiler 74 ist an der Bodenwand 70 mit einem
beliebigen bekannten Mittel befestigt, wie etwa einem Klebstoff
oder einem Ultraschweißverfahren,
um eine fluiddichte Verbindung mit der Bodenwand 70 auszubilden.
Wie in den 2 und 4 zu sehen ist, ist der Speicher 76 an
dem Verteiler 74 über
einen elastischen Haltering 90 befestigt. Der Ring 90 drückt einen
ringförmigen
Flansch 92 des Speichers 76 gegen eine Innenwand 94 des
Verteilers 74.
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Wie in 1 gezeigt,
liegen der Speicher 76, der Verteiler 74 und das
Pumpengehäuse 40 koaxial zueinander
und sämtliche
Elemente der Zerstäubervorrichtung 20,
die in dem Behälter 22 aufgenommen sind,
sind entlang einer Achse 60 angeordnet. Dies stellt das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
dar, da es das Einsetzen der Zerstäubervorrichtung 20 in
die Einfüllöffnung eines
Standardbehälters
erheblich erleichtert. In manchen Anwendungen, beispielsweise bei
relativ kurzen Behältern,
kann es jedoch vorteilhaft sein, den ausdehnbaren Speicher unter
einem Winkel zur Achse 60 anzuordnen, um die Gesamtlänge der
Vorrichtung 10 in dem Behälter 22 zu reduzieren.
Da der Speicher 76 recht flexibel ist, ist es möglich, den
Speicher unter einem Winkel zur Achse 60 anzuordnen, ohne
dass zum Einbringen der Zerstäubervorrichtung 20 eine
Vergrößerung der
Einfüllöffnung des
Behälters
erforderlich ist.
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Der ausdehnbare Speicher 76 kann
entsprechend der bereits oben genannten US-Patentanmeldung mit der
Seriennummer 08/509,149 und dem Titel Improved Sprayer Apparatus,
eingereicht am 31. Juli 1995 und auf den Patentinhaber der vorliegenden
Erfindung übertragen,
aufgebaut sein. Wie darin offenbart ist, ist der Speicher 76 vorzugsweise
eine Elastomerblase und er kann aus einem synthetischen Gummi, welches
unter der Marke BUNA-N oder einem beliebigen anderen geeigneten
thermoplastischem Elastomer hergestellt sein. Die Funktion der Elastomerblase
besteht darin, das Fluid unter Druck aufzunehmen, wenn sie ihr Volumen
von einem Anfangsvolumen zu dem ausgedehnten Volumen vergrößert. Wenn
die Elastomerblase sich von dem Zustand mit dem Ausgangsvolumen
zu einem Zustand mit dem ausgedehnten Volumen ausdehnt (wenn also
unter Druck stehendes Fluid in die Blase gepumpt wird), wird in
dem elastischen Material der Blase Energie gespeichert. Diese Energie
wird auf das Fluid übertragen,
wenn das Fluid aus der Blase abgelassen wird. Wenn die Flüssigkeit
entleert wird, zieht sich das Volumen der Blase von dem expandierten
Volumen zu dem Ausgangsvolumen zusammen, um den Arbeitsdruck bereitzustellen.
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Eine Elastomerblase speichert und überträgt die Energie
aufgrund der elastischen Eigenschaften der Blase sehr effizient.
Eine weitere wichtige Eigenschaft der Blase liegt darin, dass sie
einen konstanten Betriebsdruck aufrechterhält, wenn sich ihr Volumen ausdehnt
oder zusammenzieht. Diese Eigenschaft verhilft dem Zerstäuber der
vorliegenden Erfindung zu einer weitgehend konstanten Druckquelle, und
sie beseitigt die Notwendigkeit eines Druckreglers für Anwendungen
mit konstanten Drücken.
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Das Fluid wird aus der Zerstäubervorrichtung 20 durch
eine Auslassanordnung 36 abgegeben. wie in 1 gezeigt, beinhaltet die Auslassanordnung 36 ein
Ablassrohr 50, das eine Fluidverbindung zwischen dem Befestigungsmittel 38 und
einem in einem Handgriff 102 angeordneten Auslassventil (nicht
gezeigt) bildet. Die Anordnung 36 weist ferner einen Sprühkopf 106 und
eine Düse 108 an
dem Ende des Kopfes 106 auf. Das Auslassventil in dem Handgriff 102 entspricht
in seinem Aufbau und seiner Funktionsweise weitgehend dem Auslassventil 140, das
in 9 gezeigt ist. Das
Auslassventil wird über einen
mit einer Feder vorgespannten Knopf 104 betätigt.
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Wenn ein Fluid aus dem Behälter 22 entleert wird,
besteht die Notwendigkeit, den Druck zwischen der Innenseite und
der Außenseite
des Behälters 22 auszugleichen.
Dies wird durch die Funktion des Wischers 57 und der Ausgleichslöcher 41a und 41b (vgl. 6) für das Fluid erreicht, die in
dem Zylinder 41 vorhanden sind. wie in 3 gezeigt, arbeitet die flexible Lippe 61 des
Wischers 57 als ein Aufstoßventil, das sich bei dem Aufkommen
einer negativen Druckdifferenz in dem Behälter 22 öffnet. Ein
Druckausgleich wird dann durch die Löcher 41a und 41b, die
eine Fluidverbindung zwischen dem Inneren des Zylinders 41 und
der Innenseite des Behälters 22 bewirken,
erreicht. Die Löcher 41a und 41b fungieren außerdem als
Ablassöffnung
für Fluid,
das seinen Weg über
den Kolben 42 in den Zylinder 41 gefunden hat
(infolge eines Überschießens ["blow-by"] am Kolben 41).
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In 9 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie dort gezeigt ist, ist die
Zerstäubervorrichtung 120 so
ausgebildet, dass sie auf einem Vorratsbehälter 122 abnehmbar
angeordnet werden kann. Die Zerstäuber vorrichtung 21 ist
so ausgebildet, dass sie einer Zerstäuberflasche mit komprimierter
Luft ähnelt.
Die Zerstäubervorrichtung 120 besitzt
eine Pumpenanordnung 132, eine Speicheranordnung 134,
eine Auslass- bzw. Ablassanordnung 136 und eine Befestigungsanordnung 138.
Die Pumpenanordnung 132 und die Speicheranordnung 134 sind
im Prinzip ähnlich
zu der Pumpenanordnung 32 und der Speicheranordnung 34 aus
dem in 2 gezeigten ersten
Ausführungsbeispiel,
so dass eine ausführliche
Erläuterung
dieser Elemente hier entfallen kann. Die Zerstäubervorrichtung 120 unterscheidet
sich von der Zerstäubervorrichtung 20 dadurch,
dass ein Handgriff 128 und ein Auslassventil 140 einstückig mit
der Befestigungsanordnung 138 ausgebildet sind. Das Ventil 140 ist
so ausgebildet, dass es sich normalerweise in einer geschlossenen
Position befindet und es wird dort durch eine Kompressionsfeder 142 gehalten,
die einen Kopf 144 gegen einen Ventilanschlag 145 drückt. Ein
Entleerungshebel 146 ist so betätigbar, dass er den Kopf 144 gegen
die Feder 142 zieht, um das Ventil 140 zu öffnen.
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In 10 ist
ein drittes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Eine Pumpenzerstäubervorrichtung 220 ist
auf einem Vorratsbehälter 222 abnehmbar
angeordnet. Die Zerstäubervorrichtung 220 ist
so ausgebildet, dass sie einem Auslösezerstäuber ähnelt. Die Zerstäubervorrichtung 220 weist
eine Pumpenanordnung 232, eine Speicheranordnung 234,
eine Ablassanordnung 236 und ein Befestigungsmittel 238 auf.
Die Pumpenanordnung 232 und die Speicheranordnung 234 sind
im Prinzip ähnlich
zu der Pumpenanordnung 32 und der Speicheranordnung 34 aus
dem Ausführungsbeispiel aus 1, so dass hier eine ausführliche
Darstellung für
diese Elemente entfallen kann.
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Die Zerstäubervorrichtung 220 unterscheidet sich
von der Zerstäubervorrichtung 20 dadurch,
dass auf einem weitgehend zylindrischen Abschnitt 229 des
Verbindungsmittels 238 Griffnuten 228 ausgebildet
sind und dass das Ablassventil 240 einstückig mit den
Befestigungsmitteln 238 ausgebildet ist. Das Ablassventil 240 ist
so ausgebildet, dass es sich normalerweise in einer geschlossenen
Position befindet und darin durch eine Kompressionsfeder 242 gehalten
wird, die einen Kopf 244 gegen einen Ventilanschlag 245 drückt. Ein
Auslösehandgriff 246 kann
so betätigt
werden, dass er den Kopf 244 gegen die Feder 242 zurückzieht,
um das Ventil 240 zu öffnen.
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In den 11 und 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Anordnung mit einem ausdehnbaren Speicher gezeigt, die bei
der Pumpenzerstäubervorrichtung
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die ausdehnbare
Speicheranordnung 334 weist eine Elastomerblase 376 auf,
die so ausgebildet ist, dass sie auf einem bei 374 schematisch angedeuteten
Verteiler angeordnet werden kann. Die Blase 376 beinhaltet
einen relativ steifen Stab oder Dorn 378, der sich von
einer in dem Verteiler 374 angeordneten Scheibe 380 hinweg
erstreckt. Der Stab 378 und die Scheibe 380 können aus
Polyethylen hergestellt sein. Der Stab 378 verläuft durch das
Innere der Blase 376 und durch eine in der Blase 376 vorhandene Öffnung 382.
Wenn ein Fluid in die Blase 376 gepumpt wird, dehnt sich
die Blase von ihrem anfänglichen
Volumen (in 11 dargestellt), bei
dem der Stab 378 den Durchgang des Fluids durch die Öffnung 382 praktisch
versperrt, zu einem ausgedehnten Volumen (in 12 dargestellt) aus, bei dem ein Ende 384 des
Stabes 378 mit einem reduzierten Durchmesser einem Teil
des Fluids ermöglicht,
durch die Öffnung 382 hindurch
zu treten. Der Stab 378 trägt dazu bei, die Stabi- lität der Blase 376 unter
normalen Arbeitsbedingungen aufrechtzuerhalten, und er ist außerdem in
Verbindung mit der Öffnung 382 in
der Lage, Druck abzulassen und ein Platzen der Blase 376 zu
verhindern, wenn das Fluidvolumen in der Blase einen bestimmten
Punkt überschreitet.
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In den 13 und 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer ausdehnbaren Speicheranordnung gezeigt, die mit der Pumpenzerstäubervorrichtung
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die ausdehnbare
Speicheranordnung 434 besitzt eine Elastomerblase 476,
die dazu ausgebildet ist, in einem bei 474 schematisch
angedeuteten Verteiler angeordnet zu werden. Die Blase 476 ist
in 13 in einem Zustand
ihres Anfangsvolumens gezeigt und in 14 in
einem Zustand mit ihrem ausgedehnten Volumen. Die Außenseite
der Blase 476 ist von einer Gitterverstärkung 478 umgeben,
die an dem Verteiler 474 mit Hilfe eines Kragens 480 befestigt
ist. Der Kragen 480 klemmt die Verstärkung 478 neben dem
Einlass 481 der Blase 476 an dem Verteiler 474 fest.
Die Verstärkung 478 kann
aus einem Material wie etwa Nylon oder Edelstahl hergestellt sein.
Die Gitterverstärkung 478 sorgt
für eine
starke Limitierung einer weiteren Ausdehnung der Blase 476,
sobald diese ihren Zustand mit ausgedehntem Volumen erreicht hat.
Der Sinn dieser Limitierung liegt darin, die Betätigung der Pumpenanordnung sehr
schwer zu machen und dadurch dem Bediener zu signalisieren, dass
der Speicher voll-ständig geladen
ist. Damit verhindert die Verstärkung 478 ein
Aufplatzen der Blase 476, indem sie die Menge des in die
Blase gepumpten Fluides begrenzt und indem sie dem Bediener die
voll-ständige Befüllung signalisiert.
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Bezugnehmend auf die 15 und 16 kann der
Pumpenzerstäuber 20 einen
Ablauf bzw. eine Entleerungsvorrichtung besitzen, um eine Lagerung der
Vorrichtung in einem geladenen bzw. unter Druck stehenden Zustand
zu verhindern. Der Ablauf kann in einer Vielzahl von Möglichkeiten
realisiert sein, insbesondere eine kleine Öffnung bzw. Öffnungen
in dem Speicher 76 oder der Dichtung, so dass bewusst Leckstellen
mit einer geringen Durchflussgeschwindigkeit erzeugt sind. Alternativ
hierzu kann der Dorn 378 eine Entlüftungsleiste 392 oder
einen Entlüftungskanal 394 besitzen,
der eine fluidsichere Abdichtung zwischen der Blase 376 und
dem Dorn 378 verhindert, wenn die Blase unter Druck steht.
Die Entlüftungsleiste
bzw. der Kanal ist so dimensioniert, dass die Entlüftungsgeschwindigkeit
deutlich geringer ist als die vorgesehene Sprühgeschwindigkeit.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Der vorliegende Aufbau sorgt für gleichbleibende
Sprühgeschwindigkeit,
Sprühmuster
und Partikelgrößen, ohne
dass ein Druckbehälter
erforderlich ist, indem er einen Zerstäuber mit einem Vorratstank, einem
ausdehnbaren Speicher, einem Pumpenmechanismus, einem Einlassventil
und einem Ablassventil bereitstellt. Der Vorratstank ist dazu ausgebildet,
eine bestimmte Menge an genutztem Fluid aufzunehmen. Der ausdehnbare
Speicher ist bevorzugt eine Elastomerblase. Die Funktion des ausdehnbaren
Speichers besteht darin, das zu verwendende Fluid unter Druck anzusammeln,
wenn sich sein Volumen von einem Ausgangsvolumen zu einem ausgedehnten
Volumen vergrößert.
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Wenn sich das Volumen der Elastomerblase von
dem Anfangsvolumen zu dem ausgedehnten Volumen ausgedehnt hat (wenn
also unter Druck stehendes Anwendungsfluid aus dem Pumpenmechanismus
hereingekommen ist), wird in der Elastizität der Blase Energie gespeichert.
Diese Energie wird der Flüssigkeit
zurückgegeben,
wenn die Flüssigkeit aus
der Blase entleert wird. Wenn die Flüssigkeit entleert wird, zieht
sich das Volumen der Blase von dem ausgedehnten Volumen auf das
Anfangsvolumen zusammen. Ein Blasenspeicher speichert und überträgt die Energie
aufgrund der elastischen Eigenschaften der Blase außerordentlich
effizient.
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Eine weitere wichtige Eigenschaft
des Blasenspeichers liegt darin, dass er einen konstanten Druck
aufrechterhält,
während
sich sein Volumen ausdehnt. Diese Eigenschaft verleiht dem Zerstäuber der
vorliegenden Erfindung eine praktisch konstante Druckquelle, und
sie beseitigt die Notwendigkeit eines Druckreglers für Anwendungen
mit konstanten Drücken.
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Die Pumpenanordnung steht in einer
Fluidverbindung mit dem Vorratstank. Die Funktion der Pumpenanordnung
besteht darin, Flüssigkeit
aus dem Vorratstank in den ausdehnbaren Speicher bzw. die Blase
zu pumpen. Ein Einlassventil, das mit einer in dem ausdehnbaren
Speicher angeordneten Einlassöffnung
in Verbindung steht, ermöglicht
einen unidirektionalen Fluss der Flüssigkeit aus der Pumpenanordnung
in den ausdehnbaren Speicher durch die Einlassöffnung.
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Das Entleeren des Fluids aus dem
ausdehnbaren Speicher erfolgt ebenfalls durch die Einlassöffnung.
Dieses Entleeren des Fluids wird durch ein Ablass- bzw. Ausschaltventil
gesteuert, das typischerweise so arbeitet, das es den Entleerungspfad
für das
Fluid öffnet
oder schließt.
Das Ablassventil ist normalerweise geschlossen, um es dem ausdehnbaren
Speicher zu ermöglichen, eine
gewünschte
Menge an Fluid unter Druck aufzunehmen. Wenn das Ablassventil geöffnet wird,
wird das Fluid aus dem Speicher entleert. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Ablassventil handbetätigt
und in einem Handgriff angeordnet, der an einem Sprühkopf mit
einer Düse
befestigt ist. Wenn das Ablassventil geöffnet wird, wird das zu entleerende
Fluid aus dem Speicher geführt
und durch einen Schlauch, einen Auslösehandgriff, den Sprühkopf und
die Sprühdüse geleitet.
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Ein weiterer Vorteil des vorliegenden
Zerstäubers
besteht darin, dass die Blase durch eine bestimmte Druckangabe charakterisiert
werden kann, angegeben in Pfund pro Quadratzoll [pounds per square
inch, psi], bei der die Blase das Fluid unter normalen Betriebsanforderungen
der Blase aufnehmen wird. Diese Druckangabe wird dem Bediener durch
eine auf der Blase vorhandene Angabe zur Kenntnis gebracht. Die
bevorzugte Angabe für
jeden speziellen Wert ist eine eindeutig zugeordnete Farbe, d. h.
eine Farbkodierung.
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Der Blasenspeicher ist so ausgebildet,
dass er gegen einen anderen Speicher mit derselben oder einer anderen
Druckspezifikation leicht ausgetauscht werden kann. Dies ermöglicht es
dem Bediener, den Betriebsdruck des Zerstäubers auf einfache Weise zu ändern. Die
Blasenspeicher der vorliegenden Erfindung sind mit den gleichen
Anschlussstücken
ausgerüstet,
so dass sie in dem Zerstäuber
gegeneinander ausgetauscht werden können. Ein weitgehend konstanter
Betriebsdruck wird von dem ersten Zyklus der Pumpe an erreicht.
Der Betriebsdruck bleibt unabhängig
von der Anzahl der Pumpenbetätigungen praktisch
konstant, und er bleibt konstant, ohne dass ein Druckregler erforderlich
ist.
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Die nahezu sofortige Erzeugung und
Aufrechterhaltung des konstanten Betriebsdrucks ermöglicht eine
bessere Steuerung der Tröpfchengröße, was
dann wiederum eine bessere Kontrolle über die Strömungsrichtung erlaubt. Die
geeigneten Dosierungsmengen werden daher mit geringeren Kosten erreicht.
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Des weiteren können die Feinheiten des Betriebsdrucks
ohne weiteres an spezielle Anwendungen angepasst werden, indem man
aus einer Vielzahl von Speichermaterialien und -konstruktionen auswählt.
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Auch wenn die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung hier in der Beschreibung und den Zeichnungen detailliert
ausgeführt
wurden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht allein hierauf beschränkt ist.
Den einschlägigen
Fachleuten auf diesem Gebiet sind zahlreiche Modifikationen, Alternativen
und Anpassungen der Erfindung ohne weiteres ersichtlich, ohne den
Schutzbereich der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist, zu verlassen.