DE9302284U1 - Vorrichtung zum Ausstoßen von Fluiden - Google Patents

Vorrichtung zum Ausstoßen von Fluiden

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Description

Dipl.-Phys. Dr. H.-H. Stoffregen Seite 1
Patentanwalt-European Patent Attorney
Andreas OTTO
Ludwigstraße 52
8752 Kleinostheim
Beschreibung
Vorrichtung zum Ausstoßen von Fluiden
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausstoßen von Fluiden umfassend ein hohizylinderförmiges an einer Stirnseite eine Öffnung wie Ausstoßdüse aufweisendes Gehäuse und einen in dem Gehäuse verschiebbaren Kolben, der über ein vorzugsweise ventilgesteuertes Druckmedium mit einer Kraft beaufschlagbar ist, sowie einen zwischen dem Kolben und der rückwärtigen Wandung des Gehäuses angeordneten, hohlen und für das Druckmedium dichten Expansionskörper, dessen Hohlraum über eine Öffnung mit dem Druckmedium beaufschlagbar und dessen Länge veränderbar ist.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift 36 07 176 bekannt. Vorrichtungen der vorstehend beschriebenen Gattung werden zum Extrudieren oder Auspressen von Fluiden oder zum Ausgeben von Dichtungsmassen benutzt. Die Form des aus der Düse austretenden Fluides hängt von der Ausbildung der Düse, dem Druck im Gehäuse, unter dem das Fluid ausgegeben wird, und von den Eigenschaften des jeweiligen Fluides ab. Die Kraft für den Kolben kann bei einfachen Vorrichtungen von Hand über einen Schaft oder bei aufwendigeren Vorrichtungen mittels eines Druckmediums aufgebracht werden, das von einer Druckquelle zur Verfügung gestellt und durch ein Ventil gesteuert wird.
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Der Kolben steht mit seiner vorderen Stirnseite mit dem Fluid in Verbindung, das aus dem Gehäuse ausgepreßt werden soll. Rückseitig ist der Kolben mit dem Druckmedium beaufschlagt. Das Druckmedium ist insbesondere Druckluft. Es muß verhindert werden, daß Diaickmedium am Kolben vorbei in die mit Fluid gefüllte Kammer des Gehäuses gelangen kann. Wenn das Fluid mit Druckmedium, insbesondere Druckluft vermischt ist, so ist durch die Düse kein gleichmäßiger Fluidaustrag mehr gegeben, insbesondere führen im Fluid eingeschlossene Luftblasen zum Spucken. Deshalb ist es erforderlich, eine einwandfreie Dichtung zwischen dem Raum für das Diaickmedium und dem Raum für das Fluid zu erreichen.
Nach dem älteren Stand der Technik (Deutsches Gebrauchmustr 86 20 379, US-Patent 2 818 999) erfolgt diese Dichtung mit Hilfe von am Umfang des Kolbens angeordneten Dichtmitteln wie Dichtringen. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Art der Dichtung unzuverlässig ist, zumindest dann, wenn das Fluid pastös und/oder klebrig ist. Dann wird nämlich nach wiederholten Leeren und Wiederbefüllen des Fluidraumes die innere Wandung des Gehäuses verschmiert und uneben, so daß das Dichtmittel nicht mehr dichtend an der inneren Wand des Gehäuses anliegen kann und zudem ein hoher Verschleiß für das Dichtmittel gegeben ist.
Die Deutsche Offenlegungsschrift 36 07 176 offenbart eine gattungsgemäße Vorrichtung, bei der zwischen der rückwärtigen Wandung des Gehäuses und des Kolbens ein Expansionskörper in Form eines im Inneren mit Druckmedium beaufschlagbares Teleskoprohr angeordnet ist. Ein Ende des Teleskop roh res ist am Kolben angeschweißt. Das Druckmedium wird in das Innere des Teleskoprohres geführt und schiebt das Teleskoprohr auseinander. Die Abschnitte des Teleskoprohres sind untereinander mit Hilfe von Dichtringen abgedichtet. Das Gehäuse ist rückwärtig, d.h. an seiner der Düse abgewandten Seite, offen ausgebildet. Wenn Fluid beim Auspreßvorgang am Kolben vorbeifließt, so gelangt es in diesen hinteren offenen Teil des Gehäuses. Es verschmutzt dessen Wand, steht aber in keiner Verbindung zum Diaickmedium.
Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist allerdings, daß das Teleskoprohr auch in eingeschobenem Zustand eine beachtliche Baulänge hat, so daß die gesamte Vorrichtung vergleichsweise lang und schwer wird. Außerdem ist der Einbau eines Teleskoprohres
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vergleichsweise aufwendig und die Dichtungen zwischen den Abschnitten des Teleskoprohres sind einem nicht unerheblichen Verschleiß ausgesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Verfugung zu stellen, deren Baulänge gering ist, die einfach und preiswert herstellbar ist und bei der keine Gefahr besteht, daß Druckmedium mit Fluid vermischt wird, ohne daß hierfür Dichtmittel zwischen Kolben und Innenwand des Gehäuses erforderlich sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Expansionskörper aus einem flexiblen Material besteht.
Der Expansionskörper aus elastischem Material wird vergrößert und verkleinert, indem Druckmedium in seinen Hohlraum zugeführt oder abgelassen wird. Das Volumen im Inneren des Expansionskörpers ist dabei soweit vergrößerbar, daß die maximale Länge des Expansionskörpers mindestens dem Abstand entspricht, den die Rückseite des Kolbens dann von der rückwärtigen Wandung des Gehäuses hat, wenn der Kolben maximal in Richtung zur Ausstoßdüse des Gehäuses geschoben ist. Eine minimale Länge hat der Expansionskörper, wenn die Wandung des Expansionskörpers zusammengefaltet ist. Der Expansionskörper aus flexiblem vorzugsweise dünnwandigem Material zeichnet sich demnach dadurch aus, daß sein Volumen und seine Länge dem zur Verfügung stehenden äußeren Raum sehr weitgehend anpaßbar ist. Insbesondere kann er auf ein sehr geringes Volumen zusammengefaltet werden.
Vorzusweise ist der Expansionskörper aus einem gummielastischen Material herstellbar. Gummielastisches Material weist nicht nur eine sehr gute Flexibilität, d.h. Biegbarkeit auf, sondern auch eine hohe Elastizität, d.h. Dehnbarkeit. Gummielastisches Material emiöglicht also die Herstellung eines Expansionskörpers, der nicht nur zusammenfaltbar ist, sondern dessen Volumen auch im entfalteten Zustand durch innere Druckkräfte weiter dehnbar ist. Insbesondere kann der Expansionskörper eine elastische Blase sein.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Expansionskörper ein Faltenbalg. Für die Expansion eines Faltenbalges sind nur sehr geringe Kräfte erforderlich. Ein Faltenbalg hat den zusätzlichen Vorteil, daß er seine Ausdehnung in
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Richtung der Falten nicht verändert, sondern nur quer zu den Falten expandiert. Somit wird der aus einem Faltenbalg bestehende Expansionskörper zwar gegen den Kolben, aber nicht radial an die Wandung des Gehäuses gedrückt. Dadurch wird Verschleiß durch Reibung vermieden.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Expansionskörper eine elastische Blase. Im Gegensatz zum Faltenbalg hat die elastische Blase den Nachteil, daß sie in jede Richtung expandiert, daß sie sich also an die Wandung des Gehäuses anlegt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die rückwärtige Wandung des Gehäuses eine lösbare Verschlußklappe, die eine rohrabschnittsförmige Führungshülse für den Expansionskörper aufweist, wobei die Länge der Führungshülse mindestens ebenso groß ist wie die minimale Länge des Expansionskörpers. Somit kann der Expansionskörper bei minimaler Ausdehnung vollständig im Inneren der Führungshülse aufgenommen werden. Der Kolben liegt an der Führungshülse an, wenn er ganz zurückgezogen ist. Der Raum innerhalb der Führungshülse, in den der Expansionskörper paßt, ist der minimale Raum für den Expansionskörper. Es ist somit verhindert, daß der Kolben Kräfte auf den Expansionskörper ausübt, die diesen beschädigen könnten.
Vorzugsweise weist der Expansionskörper in Richtung des Kolbens eine geschlossene Wandung auf. Der Expansionskörper ist somit ein allseits geschlossener und dichter Körper, der eine in Richtung zum rückwärtigen Ende des Gehäuses gerichtete Öffnung hat, über die die er mit dem Druckmedium beaufschlagbar ist. Dichtprobleme zwischen Expansionskörper und Kolben werden somit vermieden.
Entsprechend einer alternativen Ausführungsform weist ein Ende des Expansionskörpers einen umlaufenden Rand auf, der zumindest einen Teil des Kolbens dichtend umschließt. Vorzugsweise liegt der Rand in einer am Kolben angebrachten umlaufenden Nut. Die Verbindung zwischen Expansionskörper und Kolben kann insbesondere mit Hilfe einer Schelle gesichert sein. Wenn der Expansionskörper aus gummielastischem Material hergestellt ist, wirkt seine Wandung zugleich als Dichtung.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das dem Kolben zugewandte Ende 33012B/16.2.93/kr
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des Expansionskörpers mit der rückwärtigen Wandung des Gehäuses direkt oder indirekt durch ein flexibles Zugelement wie Schnur oder Kette miteinander verbindbar, wobei die Länge des Expansionskörpers durch die maximale Erstreckung des Zugelementes begrenzbar ist. Das Zugelement verhindert, daß der Expansionskörper sich soweit vergrößern kann, daß er dabei beschädigt werden könnte. Das Zugelement kann dabei entweder direkt am Expansionskörper angebracht sein oder am Kolben, mit dem der Expansionskörper wechselwirkt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an derfluidseitigen Stirnseite des Kolbens ein tellerförmiges Element anbringbar, dessen Rand an der Innenwandung des Gehäuses anliegt und dessen fluidseitige Fläche konkav gewölbt oder konkav polygonal ist. Die fluidseitige Fläche des tellerförmigen Elementes bildet mit der inneren Wandung des Gehäuses einen stumpfen Winkel, der größer ist als 90°. Somit wirkt der Rand des tellerförmigen Elementes beim Vorfahren des Kolbens als Abstreifelement für Fluid von der inneren Wandung des Gehäuses. Das Anbringen des tellerförmigen Elementes ist auch insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Fluid in das Gehäuse nicht unmittelbar, sondern in einer Schlauchfolie eingebracht ist. Dann streift der Rand des tellerförmigen Elementes die Schlauchfolie oder Kartusche von der Wand ab und faltet sie an der konkaven fluidseitigen Fläche des tellerförmigen Elementes zusammen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse zumindest eine Durchbrechung auf, durch die hindurch die Position des Kolbens und/oder der Ausdehnungszustand des Expansionskörpers erkennbar ist. Es ist wünschenswert, festzustellen, wieviel Fluid sich im Gehäuse befindet. Das ist abhängig von der Position des Kolbens innerhalb des Gehäuses. Wenn das Fluid in einer Kartusche in das Gehäuse eingebracht wird, wobei die Öffnung der Kartusche zugleich die Ausstoßdüse für das Fluid sein kann, und das Fluid aus dem Gehäuse ausgestoßen wird, indem die Kartusche zusammengestaucht wird, dann ist der Hohlraum im Gehäuse nicht unmittelbar mit Fluid beaufschlagt. Dann kann die Wandung des Gehäuses Durchbrechungen, wie Schlitze aufweisen, durch die hindurch die Position des Kolbens erkennbar ist. Wenn aber das Fluid direkt in das Gehäuse eingefüllt ist, muß das Gehäuse fluiddicht sein und kann zwischen der düsenseitigen Stirnseite und der fluidseitigen Stirnseite des maximal zurückgezogenen Kolbens keine Durchbrechungen aufweisen. An weiter zurückliegenden
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Teilen der Wandung des Gehäuses sind jedoch Durchbrechungen anbringbar. Durch diese hindurch ist entweder der Kolben direkt oder der Expansionskörper sichtbar. Da beim Vorschieben des Kolbens die Wandung des Expansionskörpers an der Durchbrechung im Gehäuse vorbeibewegt wird, ist es möglich, mit Hilfe von am Expansionskörper angebrachten Markierungen auf die Position des Kolbens zu schließen. Insbesondere können am Expansionskörper Prozent-Markierungen angebracht sein. Je nachdem, wie weit der Kolben im Gehäuse vorgeschoben ist, befinden sich andere Marken an der Durchbrechung.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen - einzeln oder in Kombination -, sondern auch aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels einsprechend der einzigen Figur.
Die einzige Figur zeigt den Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Ausstoßen von Fluiden. Ein hohlzylinderförmiges Gehäuse (10) ist stirnseitig mit einer Ausstoßdüse (12) versehen. Die Ausstoßdüse (12) ist mit Hilfe einer Überwurfmutter (14) und einer Dichtung (16) mit dem Gehäuse (10) verbunden. Im Inneren des Gehäuses (10) befindet sich ein Kolben (18). Eine Stirnseite (20) des Kolbens (18) begrenzt einen Raum (22) innerhalb des Gehäuses (10), in den Fluid einfüllbar ist. Das Fluid kann in den Raum (22) entweder direkt oder verpackt in einer Kartusche oder einer Schlauchfolie eingegeben werden.
Vor der Stirnseite (20) des Kolbens (18) ist ein tellerförmiges Element (24) angebracht, dessen umlaufende Wand (26) an der inneren Wandung des Gehäuses (10) anliegt. Dabei weist die fluidseitige Fläche des tellerförmigen Elementes (24) am Rand (26) einen stumpfen Winkel zu der Innenfläche des Gehäuses (10) auf. Der Rand (26) dient zum Abscheren von Fluid und Schlauchfolie von der Gehäusewandung, wenn der Kolben (18) vorgeschoben wird.
Zwischen Kolben (18) und der rückwärtigen Wandung (30) befindet sich ein Hohlraum (28), in den Druckmedium über eine Öffnung (32) in der rückwärtigen Wandung (30) ein- und ausströmen kann. Die Öffnung (32) ist mit einer nicht dargestellten Quelle für das Druckmedium über ein nicht dargestelltes Ventil verbindbar. Die rückwärtige
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Wandung (30) ist über Klammern (34) mit dem Gehäuse (10) verbunden. Selbstverständlich kann die Verbindung auch über andersartige Verbindungselemente herstellbar sein.
Der Hohlraum (28) für das Druckmedium ist durch einen Expansionskörper (36) in Form eines Faltenbalges begrenzt. Dieser Expansionskörper (36) besteht aus einem dünnwandigen flexiblen Material. Die Wandung des Expansionskörpers (36) weist Falten auf, die sich senkrecht zur Achse des Gehäuses (10) am Umfang des Expansionskörpers (36) erstrecken. Die Länge des Expansionskörpers (36) entlang der Achse des Gehäuses (10) ist veränderbar. Wenn der Kolben (18) in Richtung der Ausstoßdüse (12) gedrückt wird, gehen die Falten des Expansionskörpers (36) auf, wenn der Kolben (18) zur rückwärtigen Wandung (30) zurückgedrückt wird, wird der Expansionskörper (36) wieder zusammengefaltet. Der Expansionskörper (36) weist eine stirnseitige Fläche (38) auf, die am Kolben (18) anliegt. Wenn der Hohlraum (28) mit Druckmedium beaufschlagt ist, wird das stimseitige Ende (38) des Expansionskörpers (36) gegen den Kolben (18) gedrückt und schiebt diesen in Richtung Ausstoßdüse (12), wobei Fluid aus dem Hohlraum (22) im Gehäuse (10) durch die Düse (12) ausgestoßen wird. Die Stirnseite (38) des Expansionskörpers (36) ist über eine Platte (40) und Verbindungselemente (42) wie Schrauben mit dem Kolben (18) verbunden. Eine derartige Verbindung ist allerdings nicht notwendig. Im Ausführungsbeispiel soll sie dazu dienen, ein Zugelement (44) mit dem stimseitigen Ende (38) des Expansionskörpers (36) zu verbinden. Das Zugelement (44) ist hierbei an der Platte (40) angebracht. Das stimseitige Ende (38) des Expansionskörpers (36) ist zwischen der Platte (40) und dem Kolben (18) eingespannt. Somit ist eine feste Verbindung zwischen dem vorzugsweise elastischen stimseitigen Ende (38) und dem Zugelement (44) gegeben, wobei das vorzugsweise gummielastische Material des Expansionskörpers (36) zugleich als Dichtung wirkt. Am anderen Ende ist das Zugelement (44) mit der rückwärtigen Wandung (30) verbunden. Wenn das Zugelement (44) gestreckt ist, begrenzt es die maximale Ausdehnung des Expansionskörpers (36), um diesen vor Zerstörungen zu schützen, die dadurch entstehen könnten, daß der Expansionskörper mit Druckmedium beaufschlagt wird, wenn er nicht im Gehäuse (10) befindlich ist.
An der rückwärtigen Wand (30) ist eine Führungshülse (46) angebracht. Diese dient zur 33012B/16.2.93/kr
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Aufnahme des Expansionskörpers (36) in ihrem Inneren, wenn der Kolben (18) ganz zurückgeschoben ist. Sie begrenzt zugleich das Zuiückdrücken des Kolbens (18) auf eine Position, bei der der Kolben (18) den Expansionskörper (36) nicht quetschen und dadurch beschädigen kann.
Das rückwärtige Ende des Expansionskörpers (36) ist über einen Klemmring (48) und Verbindungselemente (50) wie Schrauben mit der rückwärtigen Wandung (30) dichtend verbunden.
Der Kolben (18) ist aus dem Gehäuse (10) entfernbar, indem die Klemmen (34) gelöst werden und die rückwärtige Wandung (30) vom Gehäuse weggezogen wird. Dann wird auch der Kolben (18) über das Zugelement (44) aus dem Gehäuse (10) gezogen, ohne daß die Gefahr einer Überdehnung des Expansionskörpers (36) besteht. Bei herausgezogenem Kolben ist die gesamte Vorrichtung leicht reinigbar.
Im Gehäuse (10) ist eine Öffnung (52) angebracht. Deren Position ist derart, daß sie vom Kolben (18) verdeckt wird, wenn dieser maximal zurückgedrückt ist. Wenn der Kolben (18) in Richtung zur Ausstoßdüse (12) vorgefahren ist, ist durch die Durchbrechung (52) der Expansionskörper (36) sichtbar. An dessen Oberfläche sind Markierungen anbringbar, die sich bei der Expansion des Expansionskörpers (36) an der Durchbrechung (52) vorbeibewegen, so daß von außen erkennbar ist, welche Position der Kolben (18) im Gehäuse einnimmt.
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Claims (10)

Dipl.-Plrys. Dr. H.-H. Sloffregen Seite 1 Pateiitanwalt-Eiiropean Patent Attorney Andreas OTTO Ludwigstraße 52 Kleinostheim Patentansprüche Vorrichtung zum Ausstoßen von Fluiden
1. Vorrichtung zum Ausstoßen von Fluiden umfassend ein hohlzylinderföimiges an einer Stirnseite eine Öffnung (12) wie Ausstoßdüse aufweisendes Gehäuse (10) und einen in dem Gehäuse (10) verschiebbaren Kolben (18), der über ein insbesondere ventilgesteuertes Druckmedium mit einer Kraft beaufschlagbar ist, sowie einen zwischen dem Kolben (18) und der rückwärtigen Wandung (30) des Gehäuses (10) angeordneten, hohlen und für das Druckmedium dichten Expansionskörper(36), dessen Hohlraum (28) über eine Öffnung (32) mit dem Druckmedium beauftschlagbar ist und dessen Länge veränderbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Expansionskörper (36) aus einem dünnwandigen flexiblen Material besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Expansionskörper (36) aus einem gummielastischen Material besteht.
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3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Expansionskörper ein Faltenbalg (36) ist.
4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Expansionskörper (36) eine elastische Blase ist.
5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die rückwärtige Wandung (36) des Gehäuses (10) eine lösbare Verschlußklappe ist, die eine rohrabschnittsförmige Führungshülse (46) für den Expansionskörper (36) aufweist, wobei die Länge der Führungshülse (46) mindestens ebenso groß ist wie die minimale Länge des Expansionskörpers (36).
6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Expansionskörper (36) in Richtung des Kolbens (18) eine geschlossene Wandung (38) aufweist.
7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ende des Expansionskörpers (36) einen umlaufenden Rand aufweist, der zumindest einen Teil des Kolbens (18) dichtend umschließt.
8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das dem Kolben (18) zugewandte Ende (38) des Expansionskörpers (36) mit der rückwärtigen Wandung (30) des Gehäuses (10) direkt oder indirekt durch ein flexibles Zugelement (44) wie Schnur oder Kette miteinander verbindbar sind, wobei die Länge des Expansionskörpers (36) durch die maximale Erstreckung des Zugelementes (44) begrenzbar ist.
33012A/16.2.93/kr
Dipl.-Phys. Dr. H.-H. S toff regen Seite 3
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9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der fluidseitigen Stirnfläche (20) des Kolbens (18) ein tellerförmiges Element (24) anbringbar ist, dessen Rand (26) an der Innenwandung des Gehäuses (10) anliegt und dessen fluidseitige Fläche konkav gewölbt oder konkav polygonal ist.
10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (10) zumindest eine Durchbrechung (52) aufweist, durch die hindurch die Position des Kolbens (18) und/oder der Ausdehnungszustand des Expansionskörpers (36) erkennbar ist.
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EP2965826A3 (de) * 2014-07-11 2016-04-20 Airbus Operations Limited Vorrichtung zur abgabe eines dichtmittels oder eines anderen materials

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