DE69732644T2

DE69732644T2 - System zur abgabe von flüssigkeiten

Info

Publication number: DE69732644T2
Application number: DE69732644T
Authority: DE
Inventors: Sanfor Vernon PING; Michael Steven SCHENNUM
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1997-11-26
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2017-11-27
Also published as: EP0941148A1; CO4770877A1; AU7401698A; TW453899B; ATE289875T1; US5779155A; DE69732644D1; EP0941148B1; AR010658A1; WO1998023385A1; ES2239365T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Flüssigkeitsliefer- bzw. -abgabesysteme und insbesondere ein manuell betätigtes, entkoppeltes Flüssigkeitsabgabesystem zum Abgeben eines vorgegebenen Flüssigkeitsvolumens.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Herkömmliche manuell betätigte Flüssigkeitsabgabesysteme einschließlich von Pumphebelsprühgeräten und ähnlichem geben im Allgemeinen ein geringes Flüssigkeitsvolumen unter einem verhältnismäßig hohen Druck ab. Bei diesen Abgabesystemen besteht normalerweise ein direktes Verhältnis zwischen der auf das System angewandten Kraft- oder Druckmenge und der bei typischen Pump- oder Betätigungsraten abgegebenen Flüssigkeitsmenge. Bei Anwendungen, bei denen ein spezifisches Flüssigkeitsvolumen und/oder ein spezifischer Flüssigkeitsdruck erforderlich sind, sind herkömmliche manuell betätigte Systeme nicht in der Lage, das Druck/Volumen- (d.h., Eingabe/Ausgabe-)Verhältnis zu entkoppeln. Bei typischen Pumphebelraten ist mehr Kraft und demzufolge mehr Druck erforderlich, um größere Volumina abzugeben. Diese Sprühgeräte können aufgrund der von Benutzer zu Benutzer veränderlichen Pumphebelraten keine konstante oder im Wesentlichen konstante Ausbringleistung bereitstellen. Zum Beispiel bezieht sich das U.S.-Patent 2,067,199 auf einen Sprühmop zur Abgabe eines Flüssigwachses. Der Mop enthält eine Spendervorrichtung, die eine Abgabepumpe mit einem Zylinder und einem röhrenförmigen Kolben umfasst. Der Kolben wird durch eine Kolbenstange mit einem verschiebbaren Griff auf dem Mopgriff betätigt.
Des Weiteren können diese herkömmlichen pumphebelbetätigten Flüssigkeitsabgabesysteme nicht beständig ein spezifisches Fluidvolumen unter verhältnismäßig geringem Druck an eine Sprühdüse abgeben, während eine vorgegebene Abgabeentfernung vor der Düse eingehalten wird. Ferner ist das von einem herkömmlichen pumphebelbetätigten Abgabesystem abgegebene spezifische Volumen normalerweise auf kleinere Volumina beschränkt. Zum Beispiel geben die meisten Pumphebelsprühgeräte in einem einzigen Sprühstoß etwa 0,5–3 Kubikzentimeter Flüssigkeit ab, können jedoch ohne ein mehrfaches Betätigen des Abzugshebels keine größeren Mengen abgeben. Diese Systeme geben normalerweise einen Sprühnebel oder Sprühstrahl ab, dessen Ausbringleistung und Entfernung zur Sprühdüse schwer zu steuern ist.
Daher wird ein mechanisch entkoppeltes Flüssigkeitsabgabesystem mit einer im Wesentlichen konstanten Ausbringleistung und geringem Druck benötigt, das ein vorgegebenes Flüssigkeitsvolumen mit einer festen Entfernung zur Sprühdüse unabhängig von der Betätigungsrate abgibt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Flüssigkeitsabgabesystem wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Reinigungsgeräts, das das bevorzugte Flüssigkeitsabgabesystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
2 ist eine Querschnittsansicht des Reinigungsgeräts, das das bevorzugte Flüssigkeitsabgabesystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
3 ist eine Seitenansicht des Flüssigkeitsabgabesystems in Ruhestellung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Seitenansicht des Flüssigkeitsabgabesystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn der Abzugshebel vollständig zurückgezogen ist und sich das System am Anfang des Stoßes befindet.
5 ist eine Seitenansicht des Flüssigkeitsabgabesystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn der Abzugshebel vollständig zurückgezogen ist und sich das System am Ende des Stoßes befindet.
6 ist eine Vorderansicht eines alternativen Flüssigkeitsabgabesystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nach 1 und 2 wird das bevorzugte Flüssigkeitsabgabesystem 1 für ein Reinigungsgerät 1a verwendet, es kann jedoch für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, ohne dass vom Ziel der Erfindung abgewichen wird. Das Reinigungsgerät 1a umfasst vorzugsweise einen Grifft, ein Reinigungskopfglied 3, das am Griff 2 durch ein Universalgelenk 5 drehbar befestigt ist, und eine Sprühdüse 4, die am Reinigungskopfglied 3 befestigt ist. Ein Reinigungsstoff 6 ist entfernbar an einem im Wesentlichen flachen Schaumstoffdämpfpolster 7 des Kopfglieds 3 befestigt, vorzugsweise über Klettverschlüsse. Das bevorzugte Flüssigkeitsabgabesystem 1 ist in einem Gehäuse 8 untergebracht und wird bei Betätigen des Abzugshebels 10 durch einen nach unten offenen bzw. umgekehrten flüssigkeitsgefüllten Behälter 9 gespeist.
Nach 3–5 verfügt der flüssigkeitsgefüllte Behälter 9 über einen Auslass 11, der in einen Einlass 12 einer Schnelltrennkupplung 13 mit einem Sicherheitsventil 14 innerhalb eines Zylinders 15 mit einem oberen Abschnitt 16a und einem unteren Abschnitt 16b eingesetzt ist. Beim Einsetzen des flüssigkeitsgefüllten Behälters 9 fließt die Flüssigkeit aus dem Auslass 11 durch den Einlass 12 und in den oberen Abschnitt 16a.
Im Zylinder 15 befindet sich ein Kolben 17 mit einem Kolbenstellglied 18, einem Kolbenkopf 19, einer elastischen Kolbenrollmembran 19a, einem Kolbenverschluss 19b und einer Nut 20. Ein Hebelarm 21 ist in der Nut 20 angeordnet und an einem ersten Ende 23 an einem Drehpunkt 22 und nahe einem zweiten Ende 25 an einer Rückstellfeder 24 befestigt. Eine Verbindungsstange 26 ist zwischen dem zweiten Ende 25 des Hebelarms 21 an einem Gelenk 27 und dem Abzugshebel 10 befestigt. Ein physikalischer Kontaktpunkt 28 ergibt sich zwischen dem Hebelarm 21 und der Basis des Schachts 20, wenn das Flüssigkeitsabgabesystem 1 in Ruhestellung ist (3).
Im Betrieb wird der Abzugshebel 10 in eine Richtung 29 zurückgezogen. Bei Betätigung wird die Verbindungsstange 26, die ebenfalls am Abzugshebel befestigt ist, in die gleiche Richtung 29 und über die gleiche Distanz wie der Abzugshebel 10 bewegt. Da die Verbindungsstange 26 am zweiten Ende 25 am Hebelarm 21 befestigt ist, wird das zweite Ende 25 ebenfalls in Richtung 29 nach oben bewegt, während sich der Hebelarm 21 entgegen dem Uhrzeigersinn in Richtung 30 um den Drehpunkt 22 dreht. Während sich der Hebelarm 21 entgegen dem Uhrzeigersinn in Richtung 30 dreht, übt die Rückstellfeder 24 eine Kraft in eine zu der vom Abzugshebel 10 ausgeübten Kraft entgegengesetzte Richtung 31 aus. Die Rückstellfeder besteht in der bevorzugten Ausführungsform aus einer Zugfeder, kann jedoch eine Torsionsfeder, eine Gleichkraftfeder und ähnliches umfassen.
Während der Abzugshebel 10 betätigt wird, trennt oder entkoppelt sich der Hebelarm 21 vom Kontaktpunkt 28. So lange der Abzugshebel 10 in zurückgezogener Position (4) verbleibt und der physikalische Kontakt zwischen dem Hebelarm 21 und dem Kolbenstellglied 18 entkoppelt ist, drückt eine Kolbendruckfeder 32 (4 und 5) das Kolbenstellglied 18 in Richtung 29 nach oben.
Eine Kolbenführung 34, die im Gehäuse 8 ausgebildet ist, gewährleistet die Ausrichtung, während sich der Kolben im Zylinder 15 in Richtung 29 bewegt. Während das Kolbenstellglied 18 durch die Kolbenfeder 32 in Richtung 29 nach oben gedrückt wird, wird das Sicherheitsventil 14 geschlossen und das Fluid im Zylinder 15 wird durch ein Rohr 33 unter einem im Wesentlichen konstanten Druck aus dem Zylinder 15 zur Sprühdüse 4 getrieben.
Während des Hubs des Kolbenstellglieds 18 bleibt die elastische Rollmembran 19a aufgrund der Geometrie des Kolbenverschlusses 19b teilweise aufgefaltet und eingerollt, was zu einer sehr geringen Reibung in den Zylindern 16a, 16b und einer freien Bewegung des Kolbens 17 führt. In der bevorzugten Ausführungsform wird eine elastische Rollmembran 19a verwendet. Die Rollmembran kann jedoch durch einen auf und ab beweglichen O-Ring, eine Pumpmembran, einen Faltenbalg und ähnliches ersetzt werden. Der im Flüssigkeitsabgabesystem 1 durch die Kolbenfeder 32 erzeugte Druck übersteigt den Reiß- oder Öffnungsdruck des Rückschlagventils in der Sprühdüse 4, wodurch das Fluid aus der Sprühdüse 4 abgegeben werden kann. Während sich das Kolbenstellglied 18 im Zylinder 15 nach oben verschiebt, wird der Kontaktpunkt 28 zwischen dem Hebelarm 21 und der Basis des Schachts 20 im Kolbenstellglied 18 nach einer Zeitverzögerung, welche eine Funktion der Sprühdüse 4 und des Rest des Systems ist, wieder hergestellt (2). In der bevorzugten Ausführungsform besteht die Sprühdüse 4 aus einer fluidtechnischen Niederdruckdüse, die vor dem Reinigungskopfglied 3 einen gefächerten einheitlichen Sprühstoss abgibt.
Wenn die äußere Kraft auf den Abzugshebel 10 gelöst wird (nach einem vollen Kolbenhub nach oben, wie in 5 gezeigt), übt die Rückstellfeder 24 einen Druck auf den Hebelarm 21 aus, durch den sich der Hebel im Uhrzeigersinn in eine Richtung 35 um den Drehpunkt 22 dreht und in den stationären Zustand oder in die Ausgangsposition zurückkehrt (3). Während der Hebelarm 21 in die Ausgangsposition zurückkehrt (3), wird die Kolbenfeder 32 durch den durch die Rückstellfeder 24 ausgeübten Druck zusammengedrückt. Beim Zusammendrücken der Kolbenfeder 32 ergibt sich während der Bewegung 35 im Uhrzeigersinn der Kontaktpunkt 28 zwischen dem Hebelarm 21 und der Unterseite des Schachts 20, und die Rollmembran 19a bleibt aufgefaltet oder zusammengerollt, während sich der Kolben 17 in Richtung 31 nach oben bewegt. An diesem Punkt baut sich Unterdruck im Zylinder 15 auf und Flüssigkeit wird aus dem umgedrehten Behälter 9 über den offenen Auslass 11 durch den Einlass 12 gezogen und drückt das federbelastete Sicherheitsventil 14 nach unten, wodurch Flüssigkeit in den Zylinder 15 gelangt. In der bevorzugten Ausführungsform besteht der Behälter 9 aus einem kollabierbaren Beutel in einer Flasche, um die Notwendigkeit einer Entlüftung zu umgehen. Der Druck, der die Flüssigkeit durch den Unterdruck in die Zylinder 16a, 16b zieht, übersteigt den Druck, der durch das Sicherheitsventil 14 ausgeübt wird, der das Sicherheitsventil 14 normalerweise gegen den Einlass 12 nach oben drückt. In der bevorzugten Ausführungsform wird ein Sicherheitsventil 14 verwendet. Ein Einwegventil kann ebenfalls verwendet werden. Während die Flüssigkeit durch das Sicherheitsventil 14 hindurchfließt, gelangt die Flüssigkeit in den Zylinder 15. Man beachte, dass während des Ansaugvorgangs die Krümmung der Kolbenrollmembran 19a aufrechterhalten werden kann, vorausgesetzt, die Rückkehrgeschwindigkeit des Kolbenstellglieds 18 in Richtung 31 nach unten überschreitet nicht einen maximalen Unterdruck, der vorzugsweise bei etwa 17,237 kPa (2,5 psi) liegt.
Im stationären Zustand (3) übt die Rückstellfeder 24 einen Druck nach unten auf den Hebelarm 21 aus, der dazu führt, dass die Kolbenfeder 32 weiterhin zusammengedrückt bleibt und der Hebelarm 21 in Abwärtsposition verbleibt.
Vorausgesetzt, die Betätigungsrate des Abzugshebels 10 reicht aus, um ein Entkoppeln zwischen dem Hebelarm 21 und dem Kolbenstellglied 18 sicherzustellen, wird die Geschwindigkeit des Kolbenstellglieds 18 von den Systemeigenschaften bestimmt. Bei typischen Pumphebel-Betätigungsraten wird diese Bedingung erfüllt und der Hebelarm 21 hebt ungehindert vom Kontaktpunkt 28 ab. Aufgrund dessen überschreitet die Abgabezeit die Zeit, die zum Bewegen des Abzugshebels 10 in die vollständig zurückgezogene Position erforderlich ist.
Bei Abgabe des gesamten Volumens der Flüssigkeit im Zylinder 15 wird die Abgabe beendet und der Abzugshebel 10 muss losgelassen werden, um die Zylinder 16a und 16b wieder mit Flüssigkeit aufzufüllen, vorausgesetzt, dass noch Flüssigkeit im Behälter 9 ist. Der Benutzer kann ferner den Abzugshebel 10 vor Abgabe des gesamten Volumens der Flüssigkeit in den Zylinder 15, 16 loslassen, um die abgegebene Menge zu begrenzen. Bei vorzeitigem Loslassen des Abzugshebels 10 vor der vollständigen Abgabe drückt die Rückstellfeder 24 den Hebelarm 21, die Abzugsstange 26 und den Abzugshebel 10 schnell in Richtung 31 nach unten. Während sich der Hebelarm 21 schnell im Uhrzeigersinn in Richtung 35 dreht, kommt er mit der Basis der Nut 20 im Kolbenstellglied 18, das sich in Richtung 29 nach oben bewegt, in Kontakt. Die Rückstellfeder 24 drückt den Kolben 17 in Richtung 31 nach unten, und die Kolbenfeder 32 wird zusammengedrückt, während das System in den stationären Zustand zurückkehrt (3). Die bevorzugte Ausführungsform des Flüssigkeitsabgabesystems kann auch auf andere Geräte angewandt werden. Zum Beispiel auf einen handgehaltenen Flüssigkeitsapplikator oder ein handgehaltenes Pumpsystem.
Nach 6 wird ein Druckknopf 36 einer Sprühdüse 1 durch eine äußere Kraft niedergedrückt, was eine Rückstellfeder 40 zusammendrückt. Dadurch wird der Druckknopf 36 der Sprühdüse 1 am Kontaktpunkt 38 vom Kolbenstellglied 39 getrennt. Während sich der Druckknopf 36 der Sprühdüse 1 vom Kontaktpunkt 38 löst, treibt die Kolbendruckfeder 42 den Kolbenkopf 43 in den Zylinder 44, wodurch das Fluid durch den Kolbenkopf 43, das hohle Kolbenstellglied 39, den elastischen Verbindungsschlauch 37 aus dem Zylinder 44 und aus dem Druckknopf 36 der Sprühdüse 1 heraus gedrückt wird. Der im Zylinder 44 aufgebaute Druck schließt das Einwegventil 45.
Wenn die äußere Kraft vom Druckknopf 36 der Sprühdüse 1 gelöst wird, wird der Kontaktpunkt 38 zwischen dem Druckknopf 36 der Sprühdüse 1 und dem Kolbenstellglied 39 wieder hergestellt. Die Rückstellfeder 40 übt einen Druck auf den Druckknopf 36 der Sprühdüse 1 und das Stellglied 39 aus, was den Kolbenkopf 43 nach oben drückt und die Kolbendruckfeder 42 zusammendrückt. Während sich der Kolbenkopf 43 nach oben bewegt, wird Fluid aus dem Fluidbehälter 47 mittels Saugwirkung durch das Tauchrohr 46 und das Einwegventil 45 in den Zylinder 44 gezogen.
Obwohl die dargestellte und beschriebene Ausführungsform der Erfindung vollständig in der Lage ist, die gewünschten Ergebnisse zu erreichen, wird diese Ausführungsform selbstverständlich allein zu Veranschaulichungszwecken dargestellt und beschrieben und dient keinerlei einschränkenden Zwecken. Daher wird die Erfindung nur durch die beiliegenden Ansprüche eingeschränkt.

Claims

Entkoppeltes Flüssigkeitsliefersystem, angeordnet in einem Gehäuse zur Abgabe einer Flüssigkeit aus einem flüssigkeitsgefüllten Behälter (9), umfassend: – einen Zylinder (15) mit einem Einlass zum Aufnehmen der Flüssigkeit und einem Auslass zum Abgeben der Flüssigkeit; und – einen Kolben (17), der auf bewegliche Weise in den Zylinder (15) eingreift, um bei Betätigen des Kolbens (17) Druck auf die Flüssigkeit auszuüben; dadurch gekennzeichnet, dass dieses Flüssigkeitsliefersystem ferner umfasst: – einen Auslösehebel (10); und – eine Druckfeder (32), die mit dem Kolben (17) und dem Gehäuse verbunden ist; und – einen Hebelarm (21) mit einem ersten und einem zweiten Ende (23, 25), der auf bewegliche Weise in einen Spalt innerhalb des Kolbens (17) eingreift, wobei das erste Ende (23) des Hebelarms (21) an einem Drehpunkt (22) befestigt ist, und der Hebelarm (21) die Basis des Spalts (20) an einem Kontaktpunkt (28) berührt, wenn sich der Auslösehebel (10) und das Flüssigkeitsliefersystem im stationären Zustand befinden; und – eine Verbindungsstange (26), die das zweite Ende (25) des Hebelarms (21) mit dem Auslösehebel (10) verbindet; und – eine Rückstellfeder (24), die angrenzend an das zweite Ende (25) des Hebelarms (21) befestigt und mit dem Gehäuse verbunden ist, um zu verhindern, dass sich der Kolben (17) bewegt, bevor er betätigt wird, wobei der Kolben (17) durch Lösen und Entkuppeln des Hebelarms (21) von der Basis des Spalts (20) betätigt wird, wenn der Auslösehebel (10) betätigt wird, wodurch die Druckfeder (32) Druck auf den Kolben (17) ausüben kann, wodurch der Kolben (17) Druck auf die Flüssigkeit innerhalb des Zylinders (15) ausüben kann und die Flüssigkeit aus dem Auslass abgibt; und worin die Rückstellfeder (24) Druck auf den Hebelarm (21) ausübt, der bewirkt, dass der Hebel in den stationären Zustand zurückkehrt, wenn der Auslösehebel (10) nicht betätigt wird.
Flüssigkeitsliefersystem nach Anspruch 1, worin der Auslösehebel (10) vollständig zurückgezogen bleibt, bis die Flüssigkeit im Wesentlichen abgegeben ist, wodurch ein vorgegebenes Volumen abgegeben werden kann.
Flüssigkeitsliefersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Druckfeder (32) den Kolben (17) in den Zylinder (15) drückt, wenn der Hebelarm (21) vom Kontaktpunkt (28) des Spalts (20) entkoppelt wird.
Flüssigkeitsliefersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin der Kolben (17) einen im Wesentlichen konstanten Druck auf die Flüssigkeit in dem Zylinder (15) ausübt, solange der Auslösehebel (10) ausreichend betätigt wird, um zu verhindern, dass der Hebelarm (21) im Spalt (20) den Kontaktpunkt berührt (28).
Flüssigkeitsliefersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin der Kolben (17) nach einem vorzeitigen Loslassen des Auslösehebels (10) vor der vollständigen Abgabe der Flüssigkeit in den stationären Zustand zurückkehrt.
Flüssigkeitsliefersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin der Auslass mit einer Sprühdüse (4) verbunden ist.
Flüssigkeitsliefersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Flüssigkeit über eine im Wesentlichen konstante Entfernung von der Sprühdüse (4) abgegeben wird.
Flüssigkeitsliefersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin ein im Wesentlichen konstantes Volumen von der Sprühdüse (4) verteilt wird.
Flüssigkeitsliefersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Rückstellfeder (24) einen größeren Druck als die Druckfeder (32) ausübt, wodurch bewirkt wird, dass das entkoppelte Flüssigkeitsliefersystem den stationären Zustand einnimmt.