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Die
vorliegende Erfindung betrifft Fluidspender.
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Auf
dem Gebiet der Abgabe von Fluid, im Besonderen der Abgabe von Toilettenartikeln,
wie etwa Rasiergels, Lotionen, etc., kommen beim Großteil der
aktuell verwendeten Verpackungen entweder Druckpumpen, unter Verwendung
von Kohlenwasserstoffen oder anderen Treibmitteln, oder handbetätigte Pumpen
zum Einsatz.
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Unter
Druck stehende Behälter
sehen häufig eine
ausgezeichnete Spender- bzw. Abgabeleistung vor. Allerdings stehen
diese Behälter
allgemein unter einem höheren
Druck als 20 kPa (30 psi) und können zeitweise
eine Undichtigkeit aufweisen, wobei die Verpackung in diesem Fall
nicht mehr in der Lage ist, den Inhalt auszutreiben. Druckverluste
können
in vielen Bereichen auftreten, wobei die untere Durchführungsdichtung
und die Behälternähte die
verletzlichsten Stellen sind. Ferner hat die Verwendung von Treibmitteln
in unter Druck stehenden Behältern
in letzter Zeit hinsichtlich der möglichen Auswirkungen auf die
Umwelt zu Kritiken geführt.
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Pumpensysteme
geben allgemein eine abgemessene Menge Material ab, und da Verbraucher zahlreiche
unterschiedliche Anforderungen aufweisen, gestaltet es sich schwierig,
eine geeignete abgemessene Menge vorzusehen, die für alle Anwender bzw.
Benutzer zufrieden stellend ist. Somit kann es erforderlich sein,
dass ein Verbraucher den Spender mehrere Male pumpen muss, um eine
gewünschte Fluidmenge
abzugeben, wobei dies von einigen Verbrauchern als unbequem betrachtet
wird. Zusätzlich neigen
Pumpensysteme dazu, im Laufe der Zeit zu klemmen bzw. zu verstopfen.
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Vorgeschlagen
wurden verschiedene andere Anordnungen, wobei ein zusammenlegbarer
bzw. faltbarer Behälter
Material enthält,
das durch einen Federmechanismus aus einem erweiterten Zustand in
einen nicht erweiterten Zustand versetzt wird, wobei der Federmechanismus
axial auf die Basis der Behälter
drückt,
um diese in Richtung des Spender- bzw. Abgabeendes des Behälters zusammenzufalten.
Der Oberbegriff des gegenständlichen
Anspruchs 1 basiert auf diesem Stand der Technik.
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Vorgesehen
sind gemäß der vorliegenden Erfindung
Fluidspender, die ohne unter Druck Setzung oder einen Pumpenmechanismus
betätigt
bzw. betrieben werden. In vorteilhafter Weise sind die Fluidspender
leicht herzustellen und verhältnismäßig problemlos
verwendbar.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht die vorliegende Erfindung
einen Fluidspender vor, der folgendes aufweist: (a) ein flexibles
Behältnis
mit einem geschlossenen Ende und einem entgegengesetzten offenen
Ende, wobei das Behältnis
aus einem zusammengefalteten Zustand an einen gereckten Zustand
bewegt werden kann, und mit einer äußeren Oberfläche, die
ein Schraubengewinde definiert; und (b) eine Schraubenfeder in verschraubtem
Eingriff mit dem Schraubengewinde, um das Behältnis axial zu komprimieren.
Das in das Behältnis
eingeführtes
Fluid bewegt das Behältnis aus
dem zusammengefalteten Zustand an den gereckten Zustand, wobei Spannung
in der Feder erzeugt wird, wobei die Spannung das Behältnis aus dem
gereckten Zustand an den zusammengefalteten Zustand bewegt, um Fluid
aus dem Behältnis
zu drücken.
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
weisen eines oder mehrere der folgenden Merkmale auf. Der Spender
weist ferner einen Behälter
mit einem geschlossenen Ende und einem offenen Ende auf, wobei das
offene Ende des Behältnisses
angrenzend an das offene Ende des Behälters an dem Behälter angebracht
ist, und wobei das Behältnis
frei in dem Behälter
gestützt
wird. Der Spender weist ferner ein Ventil auf, das so gestaltet
ist, dass es das Herausdrücken
von Fluid aus dem Behältnis
verhindert, bis der Spender durch einen Benutzer betätigt wird.
Das Behältnis
weist ein auswärts
vorstehendes Spitzenteilstück
und ein einwärts
vorstehendes Fußteilstück auf.
Die Schraubenfeder ist an dem Fußteilstück angeordnet. Die Schraubenfeder
ist in dem Fußteilstück eingeschlossen.
Das Behältnis
ist aus einem Kunststoff gestaltet. Die Schraubenfeder ist aus einem
metallischen Werkstoff gestaltet.
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Vorgesehen
ist gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Fluidspender, der
folgendes aufweist: (a) ein erstes flexibles Behältnis mit einer geschlossenen
Endwand und einem entgegengesetzten offenen Ende, und mit einer äußeren Oberfläche, die
ein Schraubengewinde definiert, das aus einem zusammengefalteten
Zustand an einen gereckten Zustand bewegt werden kann; (b) ein zweites
flexibles Behältnis,
das in dem ersten Behältnis
angeordnet ist, mit einer geschlossenen Endwand, die an der geschlossenen
Endwand des ersten Behältnisses
angebracht ist, und mit einem offenen Ende angrenzend an das offene
Ende des ersten Behältnisses;
und (c) eine Schraubenfeder, die in einer Schraubverbindung an der äußeren Oberfläche des ersten
Behältnisses
aufgenommen wird. In das erste Behältnis gedrücktes Fluidmaterial bewegt
das erste Behältnis
aus einem zusammengefalteten Zustand an einen gereckten Zustand,
wobei in der Feder Spannung erzeugt wird, und wobei die Spannung
in der Feder das erste Behältnis
aus einem gereckten Zustand an einen zusammengefalteten Zustand
bewegt, um Material aus den ersten und zweiten Behältnissen
zu drücken.
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
weisen eines oder mehrere der folgenden Merkmale auf. Der Spender
weist ferner ein Ventil auf, das so gestaltet ist, dass es das Herausdrücken von
Fluid aus dem Behältnis
verhindert, bis der Spender durch einen Benutzer betätigt wird.
Das Schraubengewinde weist ein auswärts vorstehendes Spitzenteilstück und ein
einwärts
vorstehendes Fußteilstück auf.
Die Schraubenfeder ist an dem Fußteilstück angeordnet. Das Ventil weist
eine Ventileinheit auf, die so gestaltet ist, dass sie zwischen
einer geschlossenen Position, an der die ersten und zweiten Behältnisse
dicht verschlossen sind, und einer offenen Position verschiebt,
an der die ersten und zweiten Komponenten gleichzeitig aus den ersten
und zweiten Behältnissen zu
einem Spenderkopf fließen.
Der Spenderkopf definiert eine Düse,
durch die das Produkt den Spenderkopf verlässt, mit einem ersten Durchgang
zwischen dem ersten Behältnis
und der Düse,
und mit einem zweiten Durchgang zwischen dem zweiten Behältnis und
der Düse.
Die Ventileinheit weist erste und zweite Ventilsitze und einen Ventilschaft
auf, mit einem ersten Ventilabschnitt zum dichten Verschluss mit
dem ersten Ventilsitz, um das erste Behältnis dicht zu verschließen, und
mit einem zweiten Ventilabschnitt zum dichten Verschluss mit dem
zweiten Ventilsitz, um das zweite Behältnis dicht zu verschließen. Die
Ventileinheit weist ferner eine Feder auf, welche die ersten und
zweiten Ventilabschnitte gegen die entsprechenden ersten und zweiten
Ventilsitze vorfedert. Die Ventileinheit weist ferner ein Ventilgehäuse auf,
und wobei die Feder, der Ventilschaft und die Ventilsitze als eine
modulare Einheit in dem Ventilkörper
angeordnet sind.
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Weitere
Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung eines
zurzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie aus den Ansprüchen deutlich.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Vorderansicht im Aufriss eines Fluidspenders gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Vorderansicht des Behältnisses des
Spenders aus 1;
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3 eine
Perspektivansicht von unten der Feder des Spenders aus 1;
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4 eine
Vorderansicht des Behältnisses und
der Feder aus den Abbildungen der 2 und 3 in
einem montierten Zustand;
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5 eine
bruchstückartige
Schnittansicht der Behältnis-Feder-Einheit gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Vorderansicht im Aufriss eines Spenders gemäß einem weiteren alternativen
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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die 7 und 7A teilweise
Schnittansichten eines Teilstücks
eines Behältnisses
für einen Spender
gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die entsprechend in einem vollem und
einem leeren Zustand abgebildet sind;
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die 8 und 8A teilweise
Schnittansichten eines Teilstücks
eines Behältnisses
für einen Spender
gemäß einem
weiteren alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die entsprechend in einem vollem und
einem leeren Zustand abgebildet sind;
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8B eine
Seitenansicht der in dem Spender aus den Abbildungen der 8 und 8A verwendeten
Feder; und
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9 eine
teilweise Schnittansicht einer Vorform zur Verwendung bei der Herstellung
des Behältnisses
aus den Abbildungen der 7–7A.
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In
Bezug auf die Abbildungen der 1 bis 4 weist
ein Fluidspender 10 ein Ventil 12 auf, das dicht
verschließend
an einer Ventilmanschette 14 angebracht ist, die wiederum
dicht verschließend
an dem offenen Ende 16 eines Behälters 18 angebracht ist,
wobei der Behälter
an dem dem Ventil 12 entgegengesetzten Ende ein geschlossenes
Ende aufweist, so dass ein eingeschlossener Behälter gebildet wird. Ein flexibles,
lang gestrecktes Behältnis 20, das
für gewöhnlich aus
einem Kunststoff wie zum Beispiel PET oder Nylon hergestellt wird,
ist in dem eingeschlossenen Behälter
vorgesehen, um ein abzugebendes Fluid zu speichern. Die geeigneten
Behältnisse
sind ausreichend flexibel, so dass sie während der Abgabe bzw. dem Spendevorgang
leicht zusammengedrückt
werden können,
wobei sie gleichzeitig ausreichend stark sind, um dem ausgeübten Druck
Stand zu halten.
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Das
Behältnis 20 weist
ein offenes Ende 28 auf, das von einem Rand 29 umgeben
ist, der zwischen einer Lippe 30 an dem Behälter 18 und
dem Flansch 31 der Ventilmanschette 14 dicht verschlossen
ist. Das Behältnis 20 weist
eine äußere Oberfläche in Form
eines Schraubengewindes auf, wobei das Schraubengewinde ein nach
außen
vorstehendes Spitzenteilstück 22 und
ein einwärts
vorstehendes Fußteilstück 24 aufweist.
Eine Schraubenfeder 25, die aus Stahl oder einem anderen
metallischen Werkstoff hergestellt wird, wird an dem Behältnis 20 montiert,
indem die Windungen der Feder 25 auf das Fußteilstück 24 des
Behältnisses 20 geschraubt
wird. Das lang gestreckte Behältnis 20 wird
somit axial zusammengedrückt,
wie dies in der Abbildung aus 4 dargestellt
ist, und wobei es sowohl axial als auch radial in den Windungen
der Feder 25 gehalten wird.
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Die
Feder 25 weist einen Mitnehmer 26 auf, der an
dem unteren Ende der Feder angeordnet ist (1), wobei
der Mitnehmer dazu dient, das untere, verschlossene Ende 27 des
Behältnisses 20 zu
stützen.
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Das
Ventil 12 weist einen Ventilschaft (nicht abgebildet) auf,
der so beweglich ist, dass eine offene oder eine geschlossene Position
des Ventils vorgesehen werden kann, ein Einlass 33 und
ein Auslass 34. Verwendet werden kann jede Art von Absperrventil,
das den Fluidfluss zwischen dem Behältnis und der Atmosphäre regelt.
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Um
den Spender 10 zur Verwendung vorzubereiten, wird das Behältnis 20 an
dem in der Abbildung aus 4 dargestellten Zustand in dem
Behälter 18 installiert.
Das heißt,
die Feder 25 wird auf die Oberfläche des Behältnisses 20 geschraubt,
woraufhin das Behältnis
dicht verschließend
mit der Ventilmanschette 14 an dem Behälter 18 montiert wird,
wobei das Ventil 12 ferner an der Ventilmanschette angebracht
wird. Das im Normalzustand geschlossene Ventil wird danach durch
einen Füllkopf
(nicht abgebildet) geöffnet,
und das auszugebende Fluidmaterial wird danach unter Druck durch
das offene Ventil und in das Behältnis 20 gedrückt, welches
den in der Abbildung aus 1 dargestellten gereckten Zustand annimmt.
Wenn das Behältnis 20 lang
gestreckt bzw. gereckt ist, befinden sich die Windungen bzw. Wicklungen
der Feder 25 unter Spannung. Danach wird das Ventil 12 geschlossen,
um den Druck in dem Behältnis 20 aufrecht
zu erhalten. Hiermit wird festgestellt, dass bei einer Anordnung
der Feder 25 gemäß der Abbildung
aus 4 das Füllen
des Behältnisses 20 mit
dem Fluidmaterial bewirkt, dass sich das Behältnis 20 aufgrund
der Federkonstante der Feder 25 im Wesentlichen gleichmäßig über dessen
Länge reckt.
Darüber
hinaus verhindert die Feder 25 eine Auswärtswölbung des
Behältnisses
während
dem Füllvorgang,
wobei eine lineare Bewegung des Behältnisses aus der Position aus 4 an
die Position aus 1 verhindert wird.
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Zur
Abgabe bzw. zum Spenden von Fluid aus dem Spender 10 drückt der
Benutzer ein Betätigungselement
(nicht abgebildet), wodurch das Ventil 12 geöffnet wird,
so dass Fluid aus dem Spender fließen bzw. strömen kann.
Folglich bewegt sich die Feder 25 in Richtung ihres ursprünglich komprimierten Zustands,
wobei das Fluid aus dem Behältnis
gedrückt
wird, bis der Benutzer das Betätigungselement
loslässt
und sich das Ventil 12 schließt. Zusätzlich zur Abgabe von Fluid
erhält
die Feder 25 ferner die lineare Bewegung des Behältnisses 20 von
der Position aus 1 an die Position aus 4 aufrecht,
indem eine im Wesentlichen gleichmäßige Bewegung der Windungen
in die Aufwärtsrichtung
vorgesehen wird. Der Kontakt zwischen der Feder 25 und
dem Fuß 24 der
spiralförmigen äußeren Oberfläche des
Behältnisses 20 erhält die Wölbungsform des
Behältnisses 20 während dem
Spendevorgang aufrecht.
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Die
Eigenschaften bzw. Merkmale der Feder 25 und des Ventils
sind von dem abzugebenden Fluid abhängig. Viskoses Fluid erfordert
allgemein einen im Verhältnis
höheren
Federdruck und/oder eine größere Ventilöffnung als
Fluid mit verhältnismäßig niedriger
Viskosität.
Für ein
Fluid mit einer bestimmten Viskosität wird die für die Abgabe
mit einer gewünschten
Strömungsrate
erforderliche Federkraft durch die Größe der Ventilöffnung bestimmt
(eine größere Ventilöffnung erfordert
eine geringere Federkraft) sowie durch die erforderliche Kraft zum
Komprimieren des Behältnisses
(je niedriger die Kompressionskraft, desto niedriger ist die erforderliche
Federkraft). Wenn die Ventilöffnungsgröße und die
Kompressionskraft konstant gehalten werden, gilt, dass je höher die
Viskosität
des Fluids ist, desto höher
ist die erforderliche Federkraft. Geeignete Federn können auf
der Grundlage dieser Faktoren empirisch ermittelt werden.
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Es
kann wünschenswert
sein, das Behältnis und
die Feder als eine zusammengesetzte bzw. Verbundeinheit herzustellen,
um die Endmontage des Spenders zu erleichtern. Die Abbildung aus 5 zeigt
ein derartiges alternatives Ausführungsbeispiel der
Erfindung, wobei der Fuß 24a der
spiralförmigen äußeren Oberfläche des
Behältnisses 20a ein
einwärts
vorstehendes Teilstück 36 aufweist,
das um die Feder 25 ausgebildet ist. Die Montage der Feder 25 und
des Behältnisses 20a bildet
eine Einheit, die leicht in dem Behälter 18 montiert werden
kann.
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Die
Abbildung aus 6 zeigt eine Spender 110,
der sich zur Abgabe einer Zusammensetzung eignet, die zwei Komponenten
aufweist, die separat gespeichert werden sollten. In dem Spender 110 ist ein
zweites Behältnis 120 in
dem Behältnis 20 angeordnet,
so dass eine zweite Komponente separat von der Komponente in dem
Behältnis 20 gespeichert werden
kann. Die beiden Komponenten bzw. Bestandteile der Zusammensetzung
während
danach während
dem Spendevorgang gemischt oder an einen Mischkopf ausgegeben und
danach als Mischung bzw. Gemisch aus dem Mischkopf ausgegeben. Das
innere Behältnis 120 weist
ein geschlossenes Ende 127 auf, das an dem geschlossenen
Ende 27 des Behältnisses 20 in
dicht verschließendem
Eingriff angebracht ist. Das obere, offene Ende 128 des inneren Behältnisses 120 greift
dicht verschließend mit
der unteren Oberfläche
eines Ventils 112 ein, wobei das Ventil 112 in ähnlicher
Weise an der Ventilmanschette 14 angebracht ist, wie dies
bei dem Ventil 12 der Fall ist, wie dies in den Abbildungen
der 1 bis 4 näher beschrieben ist. Das innere Behältnis 120 kann
aus dem gleichen Material wie das äußere Behältnis 20 hergestellt
werden und eine ähnliche
Ausführung
aufweisen, mit einer spiralförmigen äußeren Oberfläche oder
einer nicht spiralförmigen
gewölbten
Form.
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In
weiterem Bezug auf die Abbildung aus 6 weist
das Ventil 112 eine Auslassöffnung 34 zur Atmosphäre auf und
eine Einlassöffnung 33,
die es ermöglicht,
dass Fluid bei offenem Ventil 112 aus dem inneren Behältnis 120 strömt. Darüber hinaus
ist eine Öffnung 133 von
dem äußeren Behältnis 20 in das
Ventil 112 vorgesehen, um einen Fluidfluss aus dem Behältnis 20 in
das Ventil zu ermöglichen.
Die Komponenten können
in dem Ventil 112 auf eine im Fach allgemein bekannte Art
und Weise gemischt werden, sie können
als separate Ströme
durch die Öffnung 34 fließen, so
dass sie nach der Freigabe in der Atmosphäre gemischt werden, oder sie
können an
einen sekundären
Mischer (nicht abgebildet) aufgelöst werden, der oberhalb der
Ventilmanschette 14 angebracht ist.
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Zur
Verwendung in diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung geeignete Ventile sind in der Abbildung
aus 10 dargestellt und werden nachstehend im Text
kurz beschrieben.
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Gemäß der Abbildung
aus 10 weist eine Ventilteileinheit 17 einen
Ventilkörper 60 auf,
der so gestaltet ist, dass er an der Ventilmanschette 13 angebracht
und an der Verwendungsposition umgefalzt wird. Der Ventilkörper 60 definiert
einen zentralen Durchgang 62 und eine Mehrzahl von seitlichen Öffnungen 64.
Die Innenwand 66 des Ventilkörpers 60 weist eine
Mehrzahl von Rippen 68 und eine Schulter 70 auf,
um eine Feder 72 zu stützen.
Ein Ventilschaft 74 ist in einer Feder 72 angebracht,
welche ein erstes Ventilteilstück 76 gegen
einen ersten Ventilsitz 78 vorfedert, und welche ein zweites
Ventilteilstück 80 gegen
einen zweiten Ventilsitz 82 vorfedert, so dass beide Teilstücke an eine
geschlossene Position vorgefedert werden. Vorzugsweise handelt es
sich bei den Ventilsitzen 78 und 82 um elastische
Dichtungen, um einen Fluid dichten Verschluss vorzusehen, wenn sich
das Ventil an einer geschlossenen Position befindet. Der Ventilschaft 74 weist
ferner eine zentrale Bohrung 79 auf, die sich in Übertragungsverbindung mit
dem Durchgang 56 des Spenderkopfes befindet, und mit einer
Mehrzahl von Öffnungen 81,
die für eine
Fluidfluss aus der Kammer 7 nicht zur Verfügung stehen,
wenn das Ventil geschlossen ist, wobei sie es jedoch ermöglichen,
dass die zweite Komponente aus der Kammer 7 in den Durchgang 56 fließt, wenn sich
das Ventil öffnet.
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Der
Spenderkopf 50 weist einen Betätigungsschaft 84 auf,
der sich in einen kugelschalenförmigen
Bereich 86 des Ventilschafts 74 erstreckt und
in diesem Sitz. Wenn das Betätigungselement 52 niedergedrückt wird,
drückt
der Betätigungsschaft 84 den
Ventilschaft 74 gegen die Vorfederkraft der Feder 72 nach
unten. Diese Bewegung bewegt gleichzeitig beide Ventilteilstücke von
den entsprechenden Ventilsitzen weg, wobei das Spendersystem an
dessen in der Abbildung aus 2A dargestellte
offene Position bewegt wird. Es ist von Bedeutung, dass die beiden
Hälften
gleichzeitig geöffnet
werden, und wobei kein Material aus einer der Kammern in die Durchgänge zu den
Düsen freigesetzt
wird, bevor das Betätigungselement
niedergedrückt
wird. Wenn die Ventile geöffnet
werden, fließt
die erste Komponente aus der Kammer 8 durch die Öffnungen 64 in
dem Ventilkörper
und vorbei an dem Ventilteilstück 76 in den
Durchgang 54. Gleichzeitig fließt die zweite Komponente aus
der Kammer 7 durch die Öffnungen 81 in
dem Ventilschaft und in den Durchgang 56.
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Andere
Ausführungsbeispiele
unterliegen den Definitionen der Ansprüche.
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Wie
dies zum Beispiel in den Abbildungen der 7–7A dargestellt
ist, kann das Behältnis 20 ein
steifes, sich einwärts
erstreckendes Basisteilstück 51 aufweisen,
so dass, wenn das Behältnis
geleert ist und somit vollständig
zusammengedrückt wird
(7A), in dem Behältnis weniger Materialreste
verbleiben. (In der Abbildung aus 7A ist
zur deutlicheren Veranschaulichung nur das Behältnis dargestellt; wobei die
Feder auf ähnliche
Art und Weise an dem Behältnis
montiert wird, wie dies in den Abbildungen der 8–8A dargestellt
ist). Das Behältnis
kann an der in der Abbildung aus 7 dargestellten
Form geformt werden, oder es kann mit einem sich einwärts erstreckenden
Basisteilstück 51 geformt
werden, das sich anfänglich
nach außen
erstreckt (9), und wobei das Basisteilstück vor dem Füllen nach
eingedrückt
wird.
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Eine
alternative Möglichkeit
zur Erfüllung
des gleichen Ziels (d. h. dem größtmöglichen
Leeren des Behältnisses)
ist in den Abbildungen der 8–8A dargestellt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
weist die Feder 25 einen sich aufwärts erstreckenden Mitnehmer 26 auf,
der flachgedrückt
wird, wenn das Behältnis
voll ist, und wobei er in der Folge nach oben springt, wenn das
Behältnis geleert
wird, um Restfluid nach außen
zu drücken, nachdem
das Behältnis
vollständig komprimiert
worden ist. Wenn der Mitnehmer nach oben springt, drückt er nach
oben gegen das untere Teilstück
des Behältnisses,
das sich daraufhin aufrollt, wie dies in der Abbildung aus 8A dargestellt
ist.