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Tropfeinsatz Die Erfindung betrifft einen Tropfeinsatz aus elastischem
Kunststoff, insbesondere Polyäthylen, mit einem Flüssigkeitsauslaß und einem außerhalb
des Auslasses angeordneten Lufteinlaß, wobei der Auslaß mindestens einen kapillar
wirkenden Flüssigkeitskanal besitzt und an seinem Außenende einen Rohrkranz aufweist,
dessen gesamter Quef schnitt als Abtropffläche dient.
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Es handelt sich hier um einen sogenannten »Senkrechttropfer«. Derartige
Tropfeinsätze werden zur Benutzung mit nach unten gekehrter Abtropffläche lotrecht
gehalten. Der Tropfen bildet sich hierbei an der gesamten Abtropffläche. Die Tropfenoberfläche
hängt also an dem gesamten Außenumfang der Abtropffläche. Infolgedessen hat die
Abtropffläche bei jedem Tropfvorgang dieselbe Größe.
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Dies führt dazu, daß Tropfen genau gleicher Größe erzeugt werden.
Die Senkrechttropfer eignen sich daher hervorragend zum Dosieren.
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Im Gegensatz dazu stehen Neigungstropfer, die beim Tropfvorgang mehr
oder weniger weit geneigt werden. In Abhängigkeit von der Neigung und von Materialkonstanten
der Flüssigkeit, wie Viskosität, Oberflächenspannung und spezifischem Gewicht, bildet
sich eine unterschiedlich große Abtropffläche aus, und mit dieser schwankt die Tropfengröße.
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Bei einem bekannten Senkrechttropfer der eingangs genannten Art ist
im Flüssigkeitsauslaß ein zentraler kapillarer Kanal vorgesehen, der an seinem Außenende
in einen im Vergleich zu seinem Durchmesser verhältnismäßig hohen Rohrkranz übergeht.
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Der Flüssigkeitskanal hat bei diesem Tropfer auch die Aufgabe, die
austretende Flüssigkeit zu bremsen. Eine bestimmte Austrittsgeschwindigkeit darf
nicht überschritten werden, damit die Tropfen noch gut zu zählen sind.
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Eine andere bekannte Wirkung kapillarer Flüssigkeitsaustrittskanäle
liegt darin, daß die kapillare Ansaugkraft bei der Erstbenetzung der Kanäle mitwirkt
und dafür sorgt, daß die Flüssigkeit schnell bis zum Austrittsende der Kanäle befördert
wird. Hierdurch wird ein großes Antropfgefälle erzeugt, das heißt eine große statische
Druckdifferenz zwischen dem Austrittsende der kapillaren Kanäle und der Flüssigkeitsoberfläche
am Lufteinlaß.
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Durch die Mündung des Flüssigkeitsaustrittskanals in einen Rohrkranz
soll bei dem bekannten Senkrechttropfer die Oberflächenspannung am Austrittsende
des Flüssigkeitskanals aufgerissen werden. Zu diesem Zweck ist der Rohrkranz konisch
gestaltet und besitzt unten eine Rundung, in die der kapillare Flüssigkeitskanal
einmündet. Eine in Tropfstellung
2 am Ende des kapillaren Kanals hängende Flüssigkeitsoberfläche
wird auf die sich erweiternde Wand des Rohrkranzes übergeführt. Diese Wand hat aber
infolge ihres größeren Durchmessers eine geringere Adhäsionswirkung auf die Flüssigkeit,
so daß diese die Möglichkeit hat, abzutropfen.
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Nachteilig wirkt sich bei einem derartigen Tropfer aus, daß sich
am Boden des Rohrkranzes oder in dem kapillaren Kanal Lufteinschlüsse bilden können,
die den Tropfer gewissermaßen verstopfen und damit einen Tropfvorgang unmöglich
machen.
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Lufteinschlüsse im Flüssigkeitsauslaß können sich zum Beispiel dann
bilden, wenn nach Gebrauch der Tropfeinsatz wieder in seine Normalstellung gebracht
wird, dann die Flüssigkeitssäule im Rohrkranz absinkt und eine Verschlußkappe aufgesetzt
wird, die noch etwas Flüssigkeit enthält. Es haftet dann eine Flüssigkeitsmenge
am Rand des Rohrkranzes. Und zwischen dieser und der Flüssigkeitsmenge im kapillaren
Kanal befindet sich der Lufteinschluß.
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Lufteinschlüsse können sich auch bei Flüssigkeiten mit großer Oberflächenspannung
bilden, insbesondere dann, wenn die Flasche beim Tropfvorgang geschüttelt wird,
was zum Beispiel ältere Personen oft gar nicht verhindern können.
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Durch die Erfindung sollen sich bildende Lufteinschlüsse möglichst
schnell wieder beseitigt werden. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß der
Kanal oder die Kanäle exzentrisch innerhalb des Rohrkranzes münden und daß die Höhe
des Rohrkranzes höchstens gleich der Durchhangtiefe der unteren Begrenzung einer
Flüssigkeitsmenge ist, die am Rand des Rohrkranzes haftet und die Abtropffläche
überspannt.
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Wie groß die Durchhangtiefe tatsächlich ist, muß von Fall zu Fall
ermittelt werden, da die Durchhang; tiefe vom Durchmesser des Rohrkranzes und von
Materialkonstanten der Flüssigkeit abhängt. Durch die Erfindung wird erzwungen,
daß die untereBegrenzung einer am Rand des Rohrkranzes hängenden Flüssigkeitsmenge
auf die Stirnfläche des Flüssigkeitsauslasses innerhalb des Rohrkranzes aufstößt.
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Die Flüssigkeit kann also nicht frei den Rohrkranzrand überspannen.
Durch die Adhäsionskräfte zwischen der Flüssigkeit und dem Material des Flüssigkeitsauslasses
werden nun Flüssigkeitsteilchen an die Innenwand des Rohrkranzes und an die Stirnfläche
innerhalb des Rohrkranzes gezogen. Das heißt aber, die Flüssigkeitsmenge wandert
in die untere Ringkante des Rohrkranzes hinein. Sie kommt dann in Berührung mit
der Flüssigkeit, die sich noch in dem oder den kapillaren Kanälen befindet, und
wird dann in die Kanäle hineingezogen. Dadurch wird die vorher eingeschlossene Luft
frei.
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Der Rohrkranz braucht nicht zylindrisch ausgebildet zu sein.
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Vorzugsweise mündet mindestens einer der kapillaren Kanäle an der
inneren Wand des Rohrkranzes. Während schon durch eine exzentrische Mündung der
Flüssigkeitskanäle innerhalb des Rohrkranzes dafür gesorgt wird, daß die Oberflächenspannung
leicht aufgerissen wird, wird diese Wirkung durch die Mündung an der inneren Wand
des Rohrkranzes noch verbessert.
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Vorzugsweise haben die Flüssigkeitskanäle unterschiedlich große Querschnitte.
Dadurch wird mit Sicherheit erreicht, daß mindestens der engste Kanal von Luft frei
bleibt, denn Lufteinschlüsse suchen den Weg des geringsten Widerstandes und dringen
daher nur in den oder die Kanäle mit dem größeren Querschnitt ein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen
beschrieben. Es zeigt F i g. 1 und 2 im Längsschnitt und in Draufsicht einen Tropfeinsatz
mit nur einem Flüssigkeitskanal, Fig.3 und 4 von einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung in Längsschnitt und Draufsicht nur den Flüssigkeitsauslaß, der einen
Ringraum aufweist, Fig.5 und 6 in ebensolcher Darstellung einen Auslaß mit Kanälen
unterschiedlicher Querschnitte, Fig.7 bis 10 einen aus Rohr und Kern zusammenzufügenden
Auslaßteil und Fig. 11 die Vorgänge, wie sie sich bei der Beseitigung eines Lufteinschlusses
abspielen.
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Der Tropfeinsatz nach Fig. 1 und 2 besitzt einen becherförmigen Teilt
mit kreisringförmigen Dichtungselementen 2 und einem Boden 3. Im Boden ist eine
Öffnung4 vorgesehen, an der ein Lufteinlaßrohr 5 sitzt. Der ganze Tropfer besteht
aus Polyäthylen und kann einteilig ausgebildet sein. Zur Vereinfachung der Herstellungswerkzeuge
kann jedoch der Auslaßteil einen Kern 9 aufweisen, der in ein Rohr 8 eingesetzt
ist. Der Kern besitzt dann an seiner einen Seite eine Längsnut, durch die der Auslaßkanal
7 gebildet wird. Der Kern ist etwas kürzer als das Rohr 8, so daß oberhalb des Kernes
ein Rohrkranz 8 a stehenbleibt, der einen freien Raum 10 einschließt.
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Die F i g. 3 bis 11 zeigen nur die Auslaßteile von Tropfeinsätzen.
Die hier weggelassenen Teile hat man sich etwa nach Fig. 1 und 2 zu denken. Die
Auslaßteile nach Fig. 3 bis 10 sind zweiteilig, der Auslaßteil nach Fig. 11 ist
einteilig ausgebildet.
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Nach Fig.3 und 4 bildet der obere Teil des Kernes 9 mit der Innenwand
des Rohres 8 einen Ringraum 11. Der Ringraum sorgt für eine noch bessere
Steuerung
des Tropfvorganges und für eine besonders gute Verteilung der Flüssigkeit am Übertritt
in den Raum 10. Die beiden Kanäle7 sind als Nuten des Kernes 9 ausgebildet.
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Nach Fig.5 und 6 haben die Kanälen und 7b ungleiche Querschnitte.
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Fig.7 bis 10 zeigen das Rohr 8 und den Kern getrennt vor dem Zusammenbau.
Der Kern besitzt an seinem oberen und unteren Ende je eine kegelförmige Abschrägung
12, deren radiale Breite gleich der Tiefe der Längsnut ist.
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Fig. 11 zeigt eine Flüssigkeitsmenge 13, die sich zum Teil zwischen
dem Rohrkranz 8 a und der oberen Endfläche des Kernes 9 befindet. Von der Innenkante
14 des Rohrendes her verläuft die untere Begrenzung 15 der Flüssigkeitsmenge bis
zur Stirnfläche des Kernes 9. Wegen der geringen Höhe des Rohrkranzes muß die Flüssigkeit
den Kern berühren. Die Flüssigkeitsoberfläche wird in die Kante zwischen der Rohrkranzinnenwand
und der Stirnfläche des Kernes gezogen. Hierbei kommt die Flüssigkeit mit Sicherheit
mit den Kanalmündungen in Berührung, worauf sie von den Kanälen aufgesaugt wird.