Title:
Verschäumungseinheit zum Erzeugen von Schaum aus einem Gemisch aus Gas und Flüssigkeit sowie Sprühgerät zum Erzeugen und Verteilen von Schaum
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Es wird eine Einheit vorgestellt, mit deren Hilfe es möglich ist, den in einem Verschäumungselement erzeugten Schaum einfach und rasch hinsichtlich Festigkeit und Trockenheit einzustellen.





Inventors:
Schinkel, Samuel (71263, Weil der Stadt, DE)
Application Number:
DE102016108447A
Publication Date:
11/09/2017
Filing Date:
05/06/2016
Assignee:
S O L O Kleinmotoren Gesellschaft mit beschränkter Haftung, 71069 (DE)
International Classes:
B05B7/04
Foreign References:
88205852014-09-02
36220491971-11-23
EP23086032011-04-13
WO2008049854A12008-05-02
WO2015128235A22015-09-03
Attorney, Agent or Firm:
DREISS Patentanwälte PartG mbB, 70174, Stuttgart, DE
Claims:
1. Verschäumungseinheit zum Erzeugen von Schaum aus einem Gemisch aus Gas und Flüssigkeit umfassend ein Gehäuse (7), einen Schieber (4), ein Verschäumungselement (6), einen Einlass (36) für das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit und einen Auslass (34), wobei das Verschäumungselement (6) hydraulisch zwischen dem Einlass (36) und dem Auslass (34) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktives Volumen des Verschäumungselements (6) einstellbar ist.

2. Verschäumungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschäumungselement (6) in einer Durchgangsöffnung (24, 48) aufgenommen ist, und dass sich das aktive Volumen des Verschäumungselements (6) in Abhängigkeit der relativen Lage einer Steuerkante (25) und einer Stirnfläche (30) des Verschäumungselements (6) ändert.

3. Verschäumungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) eine kappenartige Aufnahme (28) für das Verschäumungselement (6) aufweist.

4. Verschäumungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschäumungselement (6) mit der Aufnahme (28) verbunden ist oder in der Aufnahme (28) gehalten wird.

5. Verschäumungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (24) in den Schieber (4) integriert ist, und dass das Verschäumungselement (6) in der Durchgangsöffnung (24) in axialer Richtung verschiebbar geführt ist.

6. Verschäumungseinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (4) einen Aufnahmezapfen (23) aufweist, dass das Verschäumungselement (6) als Hohlzylinder ausgebildet und auf den Aufnahmezapfen (23) aufgeschoben ist.

7. Verschäumungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschäumungselement (6) auf dem Aufnahmezapfen (23) gehalten ist und in der Durchgangsöffnung (24) des Gehäuses (7) in axialer Richtung verschiebbar geführt ist.

8. Verschäumungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkante (25) an dem Aufnahmezapfen (23) ausgebildet ist, dass das Verschäumungselement (6) auf dem Aufnahmezapfen (23) in axialer Richtung verschiebbar geführt ist.

9. Verschäumungseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (4) in dem Gehäuse (7) geführt ist.

10. Verschäumungseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (4) gegen Verdrehen relativ zu dem Gehäuse (7) gesichert ist.

11. Verschäumungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Einstellen des wirksamen Volumens des Verschäumungselements (6) vorhanden ist, und dass durch Betätigen dieser Einrichtung die relative Lage von Steuerkante (25) und Stirnfläche (30) des Verschäumungselements (6) eingestellt wird.

12. Verschäumungseinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein von einem Stellrad (10) betätigtes Kurvengetriebe ist.

13. Verschäumungseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellrad (10) an dem Gehäuse (7) drehbar gelagert ist, dass in dem Stellrad (10) eine Steuernut (9) ausgebildet ist, und dass die Steuernut (9) mit einem an dem Schieber (4) ausgebildeten Zapfen (13) zusammenwirkt.

14. Verschäumungseinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (14) als Hülsenmutter (46) ausgebildet ist, dass an dem Gehäuse (7.2) ein mit der Hülsenmutter (46) zusammenwirkendes Gewinde (50) vorhanden ist, dass die Hülsenmutter (46) drehbar an dem Gehäuse (7.1, 7.2) gelagert ist, und dass an der Hülsenmutter (46) ein rohrförmiger Abschnitt mit einer Durchgangsöffnung (48) und einer Steuerkante (25) ausgebildet ist.

15. Verschäumungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (36) in das Gehäuse (7) oder den Schieber (4) integriert ist.

16. Verschäumungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (34) in den Schieber (4) integriert ist.

17. Verschäumungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschäumungselement (6) aus einem oder mehreren offenporigen Materialien, insbesondere, Filz, Vlies, Kunststoffgewebe, Schaumstoff und/oder Metallgewebe, besteht.

18. Verschäumungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschäumungselement (6) Bereiche unterschiedlicher Porosität aufweist und/oder aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt ist.

19. Verschäumungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Verschäumungselements (6) bzw. des Auslasses (34) eine Sprühdüse (1) vorgesehen ist.

20. Sprühgerät umfassend einen Behälter, eine Verschäumungseinheit und eine Sprühdüse (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Verschäumungseinheit eine Verschäumungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.

21. Sprühgerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Drucksprühgerät mit manuell oder motorisch betätigter Druckpumpe ist.

Description:

In vielen Bereichen besteht ein Bedarf, einen Schaum zu erzeugen und auf einem Gegenstand, einer Fläche oder einer Mauer, aufzubringen. Typische Anwendungen sind das Reinigen dieser Flächen oder das Aufbringen von Schäumen, die als Trennmittel wirken, und dergleichen mehr.

Solche Schäume werden mit Drucksprühgeräten erzeugt. In der EP 2 308 603 A1 wird ein solches Drucksprühgerät ausführlich beschrieben. In einem Druckbehälter des Drucksprühgeräts werden sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas, zumeist Luft, unter Druck gesetzt. Die Flüssigkeit bildet später den gewünschten Schaum und das Gas dient als Treibmittel für die Erzeugung des Schaums. Über einen Saugschlauch werden die Flüssigkeit und das Treibmittel (Luft) einem Verschäumungselement zugeführt. Das Verschäumungselement ist ein Körper aus einem porösen Material. Wenn die Flüssigkeit mit ausreichend Druck zusammen mit dem Treibmittel durch dieses poröse Material gepresst wird, entsteht beim Austritt aus dem Verschäumungselement der gewünschte Schaum.

Dieser Schaum wird anschließend noch durch eine Düse geführt, die als Runddüse oder als Flachdüse ausgebildet sein kann. Die Düse trägt nicht nennenswert zur Schaumbildung bei, sondern dient überwiegend der Verteilung des Schaums.

Abhängig von dem Anwendungsfall muss der von dem Drucksprühgerät erzeugte Schaum mehr oder weniger fest oder trocken, bzw. mehr oder weniger feucht oder flüssig sein.

Um die Konsistenz des Schaums einstellen zu können ist es aus der EP 2 308 603 A1 bekannt, verschiedene Filzscheiben hintereinander anzuordnen und über die Auswahl der Filzscheiben und die Zahl der Filzscheiben die gewünschte Konsistenz des Schaums einzustellen.

Diese Art der Einstellung der Konsistenz des Schaums funktioniert. Allerdings muss zum Einstellen des Schaums der Sprühkopf des Sprühgeräts zerlegt werden, zusätzliche Filzplättchen eingebaut oder die eines oder mehrere der vorhandenen Filzplättchen entfernt oder durch andere Filzscheiben ersetzt werden. Diese Art der Einstellung der Konsistenz des Schaums ist zeitraubend und unpraktisch. Daher wird der Nutzer aus Bequemlichkeit oder um Zeit einzusparen, die Konsistenz des Schaums oftmals nicht oder nur ungenügend einstellen. Dadurch sind die Arbeitsergebnisse nicht optimal und/oder es wird mehr von der den Schaum bildenden Flüssigkeit verbraucht als erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verschäumungseinheit bereitzustellen, die es erlaubt, einfach und schnell die Konsistenz des erzeugten Schaums einzustellen.

Diese Aufgabe wird bei einer Verschäumungseinheit zum Erzeugen von Schaum aus einem Gemisch aus Gas und Flüssigkeit umfassend einen Schieber, ein Verschäumungselement, einen Einlass für ein Gemisch aus Gas und Flüssigkeit und einen Auslass, wobei das Verschäumungselement hydraulisch zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnet ist, dadurch gelöst, dass ein aktives Volumen des Verschäumungselements einstellbar ist.

Dies bedeutet, dass das Verschäumungselement, welches sich in der Verschäumungseinheit befindet, nicht ausgewechselt oder in seinen Abmessungen verändert werden muss, um die Konsistenz des Schaums zu verändern. Vielmehr kann durch bereichsweises Abdecken des Verschäumungselements die Länge des Strömungswegs von Treibmittel und Flüssigkeit durch das Verschäumungselement gesteuert werden. Abhängig von der Länge des Strömungswegs wird ein mehr oder weniger großer Bereich des Verschäumungselements aktiviert oder deaktiviert. Dadurch ändert sich das aktive Volumen des Verschäumungselements und – bei sonst gleichen Randbedingungen – infolge dessen auch die Konsistenz des erzeugten Schaums. Es hat sich bei verschiedenen Tests gezeigt, dass auf diese Weise die Konsistenz des erzeugten Schaums in sehr weiten Grenzen einstellbar ist, so dass für nahezu alle Anwendungsfälle Schaum mit der gewünschten Konsistenz herstellbar ist.

Um dies zu bewirken muss das erfindungsgemäße Sprühgerät nicht demontiert werden. Daher ist die Einstellung der Konsistenz des Schaums sehr viel rascher und auch unter rauen Einsatz-Bedingungen einfach und sicher durchführbar. Dadurch wird Arbeitszeit eingespart und immer eine optimale Konsistenz des Schaums erzielt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verschäumungselement in einer Durchgangsöffnung des Gehäuses aufgenommen und das aktive Volumen des Verschäumungselements ändert sich in Abhängigkeit der relativen Lage einer Steuerkante und einer Stirnfläche des Verschäumungselements. Dadurch wird auf einfache Weise der Weg, den die Mischung aus unter Druck stehendem Treibmittel und der zu verschäumenden Flüssigkeit durch das Verschäumungselement nehmen muss, verlängert oder verkürzt. Infolge dessen wird das an der Verschäumung der Flüssigkeit beteiligte Volumen (aktives Volumen) des Verschäumungselements vergrößert oder verkleinert.

Eine Möglichkeit zur Steuerung des aktiven Volumens sieht ein Gehäuse vor, wobei das Gehäuse und der Schieber relativ zueinander verschiebbar sind. In Folge dessen ändert sich auch der Abstand zwischen der Stirnfläche und der Steuerkante in der erfindungsgemäßen Weise, wenn die genannten Bauteile relativ zueinander bewegt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse eine Aufnahme für das Verschäumungselement auf. In dieser kappenartigen Aufnahme ist ein Ende des Verschäumungselements aufgenommen und wird dort gehalten. Es kann auch durch Federkraft in dieser Aufnahme gehalten werde. Dies bedeutet, dass ein Ende des Verschäumungselements immer deaktiviert ist und die Flüssigkeit und das Treibgas über eine Seitenfläche des Verschäumungselements in dieses eintreten und an einer der Aufnahme gegenüberliegenden Stirnfläche des Verschäumungselements austreten.

Auf diese Weise ist die Einstellung bzw. Veränderung des aktiven Volumens des Verschäumungselements besonders einfach zu bewerkstelligen: Die mit dem Schieber verbundene Durchgangsöffnung und ihre Steuerkante werden mehr oder weniger weit über das Verschäumungselement geschoben. Dadurch wird die Größe des aktiven Volumens des Verschäumungselements gesteuert.

Es ist zum Beispiel auch möglich, an dem Schieber einen Aufnahmezapfen auszubilden auf den das Verschäumungselement geschoben wird. Wenn die Durchgangsöffnung und die Steuerkante Teil des Gehäuses sind, kann durch Bewegen des Schiebers und in Folge dessen auch des Verschäumungselelement das aktive Volumen gesteuert werden.

Weiter ist es möglich, die Steuerkante an dem Schieber auszubilden und den Schieber mehr oder weniger weit in Verschäumungselement zu schieben. Auch dadurch kann das aktive Volumen des Verschäumungselements gesteuert werden.

Die konstruktive Ausgestaltung dieses erfindungsgemäßen Prinzips lässt sich letztendlich auf sehr viele Arten und Weise bewerkstelligen. Daher werden in den Ausführungsbeispielen und auch in den Ansprüchen nur besonders bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Konzepts beschrieben. Eine Beschränkung auf diese Ausführungsbeispiele soll damit nicht verbunden sein.

Je nach dem aus welchen Materialien das Verschäumungselement und das Gehäuse gefertigt sind, ist es denkbar, dass das Verschäumungselement in der Art einer Pressverbindung in der Aufnahme befestigt wird. Es ist auch möglich, dass eine Druckfeder, die zwischen dem Schieber und dem Verschäumungselement angeordnet ist, das Verschäumungselement in die Aufnahme des Gehäuses drückt.

Bei vielen Ausführungsbeispielen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Schieber in dem Gehäuse geführt wird. Dabei ist darauf zu achten, dass der Schieber dichtend in dem Gehäuse geführt wird, so dass erstens kein ungewünschter Druckabbau des Treibmittels stattfindet und der Schaum nicht zwischen Gehäuse und Schieber in unkontrollierter Weise austritt.

Es hat sich in vielen Fällen als vorteilhaft erwiesen, wenn der Schieber gegen Verdrehen relativ zu dem Gehäuse gesichert ist.

Um das Einstellen des aktiven Volumens des Verschäumungselements einfach und zuverlässig zu gestalten, ist eine Einrichtung zum Einstellen des aktiven Volumens vorgesehen, die die relative Lage von Schieber und Gehäuse einstellt bzw. verändert, wenn sie betätig wird.

Diese Einrichtung kann ein von einem Stellrad betätigtes Kurvengetriebe sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stellrad an dem Gehäuse drehbar gelagert und weist eine Kulisse auf, die mit einem an dem Schieber ausgebildeten Zapfen zusammenwirkt. Bei dieser Ausführungsform ist es nun durch einfaches Drehen des Stellrads möglich, den Schieber relativ zu dem Gehäuse zu bewegen und dadurch das aktive Volumen des Verschäumungselements zu variieren.

Alternativ ist es auch möglich, über einen als Hülsenmutter ausgebildeten Schieber, der mit einem Gewinde am Gehäusezusammenwirkt, wobei der Schieber einen rohrförmigen Abschnitt mit einer Durchgangsöffnung und einer Steuerkante aufweist, durch Drehen der Hülsenmutter die gewünschte Änderung der relativen Lage von Steuerkante und Stirnfläche des Verschäumungselements einzustellen.

Es ist erfindungsgemäß möglich, den Einlass über den das Treibmittel und die Flüssigkeit in die Verschäumungseinheit gebracht werden, in das Gehäuse oder in den Schieber zu integrieren. Für die Qualität des erzeugten Schaums sind beide Anordnungen gleichwertig. Es ist letztendlich eine Frage der vorhandenen Platzverhältnisse und des konstruktiven Aufwands, welcher Variante im Einzelfall der Vorzug gegeben wird.

Das Verschäumungselement kann ein handelsübliches Filterelement aus einem offenporigen Material sein. Als besonders geeignet haben sich Filz, Vlies, Kunststoffgewebe und/oder Metallgewebe erwiesen. Auch Kombinationen dieser oder anderer Materialien sind möglich. Generell kann man sagen, dass der durch das Material verursachte Druckverlust möglichst gering sein soll.

Es ist auch möglich, dass das Verschäumungselement als Hohlzylinder ausgebildet ist. Wichtig im Zusammenhang mit der Erfindung ist, dass das aktive Volumen des Verschäumungselements einstellbar ist. Dies lässt sich mit prismatischen Körpern (zylindrische Rollen, Hohlzylinder) am einfachsten realisieren.

Der Verstellbereich der Verschäumungseinheit kann erweitert werden, wenn ein Verschäumungselement aus Bereichen unterschiedlicher Porosität besteht. So ist es beispielsweise denkbar, dass ein zylindrisches Verschäumungselement einen ersten Bereich hat mit einer ersten Porosität und an diesen ersten Bereich ein zweiter Bereich aus einem anderen Material bzw. aus dem gleichen Material mit jedoch anderer Porosität angeschlossen wird.

Die gewünschten Materialkombinationen und Porositäten müssen auf den Anwendungsfall und insbesondere die zu verschäumende Flüssigkeit angepasst werden.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Sprühgerät, umfassend einen Druckbehälter, eine Verschäumungseinheit und eine Sprühdüse dadurch gelöst, dass die Verschäumungseinheit eine Verschäumungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.

Das Sprühgerät ist bevorzugt ein Drucksprühgerät mit manuell oder motorisch betätigter Druckpumpe.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Beschreibung, den Figuren und deren Beschreibung offenbarten Merkmalen können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Zeichnung

Es zeigen:

1a) und b) eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verschäumungseinheit;

2a) und b) eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verschäumungseinheit,

3 bis 6 verschiedene Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Verschäumungseinheit,

7 das Ausführungsbeispiel gemäß der 3 bis 6 in einer Explosionsdarstellung,

8 eine isometrische Darstellung eines Stellrads,

9 und 10 Längsschnitte durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verschäumungseinheit,

11 bis 17 verschiedene Ansichten weiterer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Verschäumungseinheiten und

18 eine Ansichten eines Schiebers mit Rippen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Gleiche Bauteile haben in allen Darstellungen die gleichen Bezugszeichen und es gilt das bezüglich einer Figur gesagte auch für die anderen Figuren entsprechend. Auf wesentliche Unterschiede wird in der Figurenbeschreibung hingewiesen.

In den 1a) und b) ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verschäumungseinheit dargestellt. Dabei werden nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Bauteile dargestellt. Die Verschäumungseinheit umfasst einen Schieber 4, an dem mit Hilfe mit einer Überwurfmutter 20 eine Sprühdüse 1 angeordnet ist. In dem Schieber 4 ist eine Durchgangsöffnung 24 ausgebildet, in der ein Verschäumungselement 6 dichtend, aber axial verschiebbar geführt ist. Das in den 1a) und 1b) rechte Ende der Durchgangsöffnung 24 hat die Funktion einer Steuerkante und wird mit dem Bezugszeichen 25 versehen.

Das Verschäumungselement 6 ist als Zylinder aus einem porösen Material hergestellt. Es kann auch aus mehreren Abschnitten unterschiedlicher Porosität und/oder unterschiedlichem Material bestehen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Verschäumungselement 6 dichtend in der Bohrung 24 geführt. Weil eine Bohrung 24 mit kreisrundem Querschnitt am einfachsten hergestellt werden kann, ist das Verschäumungselement 6 als (Voll-)Zylinder ausgebildet.

In einem Druckraum 26 befinden sich ein Treibmittel und eine Flüssigkeit, die verschäumt werden soll. Beide sind nicht dargestellt.

Das Verschäumungselement 6 weist an dem in der Durchgangsöffnung 24 geführten Teil eine Stirnfläche 30 auf. Das andere Ende des Verschäumungselement 6 ist in einer Aufnahme 28 des Gehäuses 7 flüssigkeitsdicht aufgenommen, so dass bei dieser Konfiguration an dem in den 1a) und b) rechten Ende des Verschäumungselements 6 keine Flüssigkeit über die dort vorhandene Stirnfläche (ohne Bezugszeichen) in das Verschäumungselement 6 strömen kann.

In anderen Worten: Der Bereich des Verschäumungselements 6, der sich in der Aufnahme 28 befindet, ist nicht aktiv.

Zwischen dem Gehäuse 7 und dem in den 1a) und b) rechten Ende des Schiebers 4 ist ein ringförmiger Bereich 32 vorhanden. Dieser ringförmige Bereich 32 wird von der Steuerkante 25 auf der einen Seite und von dem Gehäuse 7, bzw. der Aufnahme 28 begrenzt. Er stellt gewissermaßen den Einlass für das Treibmittel und die Flüssigkeit in das Verschäumungselement 6 dar.

Wenn in dem Auslass-Raum 34, welcher in dem Schieber 4 ausgebildet ist, ein niedrigerer Druck herrscht als in dem Druckraum 26, dann treibt diese Druckdifferenz die Flüssigkeit und das Treibmittel aus dem Druckraum 26 durch das Verschäumungselement 6 in den Auslass-Raum 34.

Weil die Flüssigkeit und das unter Druck stehende Treibmittel immer den Weg des geringsten Widerstands wählen, ist der aktive Teil, das heißt der von Treibmittel und Flüssigkeit durchströmte Teil des Verschäumungselements 6, in erster Näherung proportional zu der Länge L. Die Länge L ist gleich dem Abstand zwischen der Steuerkante 25 und der Stirnfläche 30. Anders ausgedrückt: L bezeichnet bei diesem Ausführungsbeispiel die Länge mit der das Verschäumungselement 6 in die Aufnahmebohrung 24 ragt. In den Figuren wird der Weg des Treibgases und der Flüssigkeit durch das Verschäumungselement 6 mit den Bezugszeichen 8 angedeutet.

In der 1a) ist das Verschäumungselement 6 sehr weit in die Durchgangsöffnung 24 eingetaucht, weil der Schieber 4 entsprechend weit nach rechts bewegt wurde. Die Relativbewegung von Gehäuse 7 und Schieber 4 ist durch einen Doppelpfeil (ohne Bezugszeichen) angedeutet.

Bei dieser konstruktiven Ausgestaltung ist der Bereich 32 zwischen dem Gehäuse 7 und dem in 1a) rechten Ende des Schiebers 4 bzw. der Durchgangsöffnung 24 relativ klein. Diese relativ kleine Eintrittsfläche für das Treibgas und die zu verschäumende Flüssigkeit hat jedoch keine oder nur geringe Auswirkungen auf den in dem Verschäumungselement 6 entstehenden Schaum. Die wesentliche Größe, welche die Konsistenz des entstehenden Schaums bestimmt, ist die bereits erwähnte Länge L.

In der in 1a) dargestellten Position des Verschäumungselements 6 ist die Länge L relativ groß und infolge dessen ist das aktive Volumen des Verschäumungselement 6 ebenfalls relativ groß. Als aktives Volumen wird im Zusammenhang mit der Erfindung mindestens der Teil des Verschäumungselements 6 zwischen der Steuerkante 25 und der Stirnfläche 30 bezeichnet.

Der Bereich 32 des Verschäumungselements 6 trägt noch etwas zum aktiven Volumen des Verschäumungselements bei.

In der 1b) ist der Schieber 4 gegenüber der in 1a) dargestellten Position nach links bewegt worden, so dass sich nur noch ein kurzer Abschnitt des Verschäumungselements 6 in der Durchgangsöffnung 24 befindet. Daher ist die Länge L in der 1b) sehr viel kleiner als in der 1a).

Entsprechend ist auch das aktive Volumen des Verschäumungselements 6 sehr viel kleiner.

Infolge dessen ist der Schaum, der in der Verschäumungseinheit hergestellt wird, in der in 1a) dargestellten Position des Verschäumungselements 6 relativ trocken und fest, während er bei der Position des Verschäumungselements 6 gemäß 1b) relativ flüssig und weniger fest ist.

Weil der Bereich 32 auch noch zumindest anteilig zu dem aktiven Volumen des Verschäumungselements beiträgt, ist der Zusammenhang zwischen der Länge L, das heißt der Eintauchtiefe des Verschäumungselements 6 in die Durchgangsöffnung 24 und dem aktiven Volumen des Verschäumungselements 6 nicht unbedingt linear. Es besteht jedoch ein direkter Zusammenhang dahingehend, dass mit zunehmender Eintauchtiefe L des Verschäumungselements 6 in die Durchgangsöffnung 24 bei sonst gleichen Randbedingungen der entstehende Schaum fester und trockener wird. In anderen Worten: Durch Bewegen des Verschäumungselements 6 relativ zu der Steuerkante 25 kann die Konsistenz des entstehenden Schaumes gesteuert werden.

In der 2 ist eine sehr ähnliche Anordnung ebenfalls schematisch und in zwei Positionen dargestellt. Bei dieser Anordnung ist die Breite 32 des ringförmigen Spalts zwischen dem Schieber 4 und dem Gehäuse 7 konstant. Auch bei einer solchen Anordnung lässt sich die erfindungsgemäße Einstellung der Konsistenz des Schaums durch mehr oder weniger tiefes Eintauchen des Verschäumungselements 6 in die Durchgangsöffnung 24 sehr gut einstellen.

Die Kennlinien der in den 1a) und 1b) einerseits sowie in den 2a) und b) anderseits dargestellten schematischen Ausführungsbeispiel unterscheiden sich geringfügig. Beide Varianten sind uneingeschränkt funktionstüchtig.

In den 3 bis 6 ist ein detailliertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verschäumungseinheit in verschiedenen Ansichten dargestellt. Es basiert auf den 1 und 2. Daher sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Bezugszeichen eingetragen. So ist beispielsweise die Länge L nicht eingezeichnet.

Die 3 und 4 zeigen dieses Ausführungsbeispiel in einer Ansicht von oben und einem Schnitt entlang der Linie A-A bei einem geringen aktiven Volumen des Verschäumungselements 6. Das gleiche Ausführungsbeispiel ist in den 5 und 6 ebenfalls in einer Draufsicht und in einer geschnittenen Darstellung dargestellt mit einem großen aktiven Volumen des Verschäumungselements 6.

In der 3 ist die erfindungsgemäße Verschäumungseinheit von oben dargestellt. Sichtbar sind ein Stellrad 10, welches zum Betätigen der erfindungsgemäßen Verschäumungseinheit dient, der Schieber 4 sowie eine Spritzdüse 1 und eine Überwurfmutter 20.

In der 4 ist die Verschäumungseinheit geschnitten dargestellt, entlang der Linie A-A aus 3.

Das Gehäuse 7 ist in den 4 und 6 umfassender dargestellt, als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1a) und b). Das Gehäuse 7 weist an seinem in 4 rechten Ende einen Einlass 36 auf. Dieser Einlass 36 oder diese Eingangsöffnung ist weitestgehend unsichtbar. Es wird jedoch durch den Pfeil 8 deutlich, dass, die Mischung aus Treibgas und Flüssigkeit von rechts durch die erwähnte Eingangsöffnung in das Gehäuse 7 gelangt. Das Gehäuse 7 weist einen Napf 38 auf in dem sich die Aufnahme 28 für das Verschäumungselement 6 befindet. Der Napf 38 ist so mit dem eigentlichen Gehäuse 7 verbunden, dass eine hydraulische Verbindung zwischen dem Einlass 36 des Gehäuses 7 und dem Druckraum 26 besteht. Dies geschieht dadurch, dass am Umfang des Napfs 38 Öffnungen ausgebildet sind, die den durch den Pfeil 8 angedeuteten Strömungsweg vom Einlass 36 in den Druckraum 26 freigeben.

Es ist offensichtlich, dass auch andere konstruktive Ausgestaltungen möglich sind. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass der Napf 38 mit dem eigentlichen Gehäuse 7 so verbunden ist, dass eine hydraulische Verbindung zwischen dem Einlass 36 und dem Druckraum 26 besteht.

Die Führung des Schiebers 4 in dem Gehäuse 7 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine Stufenbohrung 40 mit den Abschnitten 40.1 und 40.2. Im Gehäuse 7 ist eine Ringnut eingestochen, die zur Aufnahme eines O-Rings oder eines anderen Dichtungselements/Dichtrings 16 dient. Dadurch ist sichergestellt, dass aus dem Druckraum 26 weder Treibmittel noch Flüssigkeit in die Umgebung austritt. Der einzige hydraulische Weg für das Treibgas und die Flüssigkeit besteht darin, durch das aktive Volumen des Verschäumungselements 6 von dem Raum 26 in den Auslass 34 zu strömen.

In der 4 ist das aktive Volumen des Verschäumungselements 6 minimal, ähnlich wie dies in den 1b) und 2b) dargestellt wurde. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde darauf verzichtet, in der 4 die Länge L und den Bereich 32 einzutragen.

In den 5 und 6 ist das gleiche Ausführungsbeispiel einer Verschäumungseinheit dargestellt, wobei in der in den 5 und 6 dargestellten Position des Schiebers 4 das aktive Volumen des Verschäumungselements maximal ist, weil das Verschäumungselement 6 soweit wie möglich in die Durchgangsöffnung 24 eingetaucht ist.

Die Bewegung des Schiebers 4 relativ zu dem Gehäuse 7 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Kurvengetriebes. Mit der Bewegung des Schiebers 4 wird das Verschäumungselement 6 mehr oder weniger von der Durchgangsöffnung überdecktund somit das aktive Volumen des Verschäumungselements 6 gesteuert. Das Kurvengetriebe umfasst einen Zapfen 13, der an dem Schieber 4 ausgebildet ist, sowie ein Stellrad 10, das auf einem Lagerbolzen 11, der wiederum Teil des Gehäuses 7 ist, drehbar gelagert ist.

In der 7 ist die erfindungsgemäße Verschäumungseinheit in einer Explosionsdarstellung gezeigt. In dieser Darstellung wird deutlich, dass sich der Lagerbolzen 12 in einer Längsnut 44 des Schiebers 4 bewegt. Die Längsnut 44 ist an dem in 7 rechten Ende offen, so dass der Schieber 4 von links auf das Gehäuse 7 geschoben werden kann. Dabei ist an dem Gehäuse 7 der Dichtring 16 angebracht und das Verschäumungselement 6 in der Aussparung 28 aufgenommen.

Wenn Gehäuse 7 und Schieber 4 miteinander gefügt sind, wird das Stellrad 10 montiert, indem es von oben auf den als Klipselement ausgebildeten Lagerzapfen 12 aufgeklipst wird.

Eine Nut 9 an der Unterseite des Stellrads 10 ist in der 8 dargestellt. In die Nut 9 taucht der Zapfen 13 ein.

Wenn man das montierte Stellrad um etwa 270° verdreht, dann bewegen sich Gehäuse 7 und Schieber 4 relativ zueinander zwischen den in den 4 und 6 dargestellten Positionen. Dadurch wird das aktive Volumen des Verschäumungselements 6 verstellt und infolge dessen auch die Konsistenz des Schaums eingestellt.

In den 9 und 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verschäumungseinrichtung dargestellt. Ein wesentlicher Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist darin zu sehen, dass das Gehäuse 7 zweiteilig ausgebildet ist und die beiden Gehäuseteile 7.1 und 7.2 über ein Koppelelement 5 miteinander verbunden sind. Das Verschäumungselement 6 ist so mit dem Gehäuse 7 verbunden, dass es keine Relativbewegung zu dem Schieber 4 ausführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Hülsenmutter die Funktion des "Schiebers" 4.

Das Verschäumungselement 6 ist als Hohlzylinder ausgebildet und auf das Koppelelement 5 aufgeschoben. Die Stirnfläche 30 ist demzufolge ringförmig ausgebildet.

Die beiden Teile 7.1 und 7.2 des Gehäuses und das Koppelelement 5 können lösbar (zum Beispiel durch eine Mutter 2) oder – nach erfolgter Montage der Hülsenmutter 46, des Verschäumungselements 6 und der Dichtringe 16 – unlösbar miteinander verbunden sein.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Schieber 4 und die Steuerkante 25 in eine Hülsenmutter 46 integriert. Die Hülsenmutter 46 ist auf dem Teil 7.2 des Gehäuses aufgeschraubt. Die Hülsenmutter 46 ist als rohrförmiger Abschnitt mit einer Durchgangsöffnung 48 ausgebildet, die das Verschäumungselement 6 dichtend aber axial verschiebbar aufnimmt. An dem in 9 rechten Ende des rohrförmigen Abschnitts ist die Steuerkante 25 ausgebildet.

Zwischen Gehäuse 7 und Hülsenmutter 46 sind Dichtringe 16 vorgesehen.

Wenn die Hülsenmutter 46 relativ zu dem Gehäuse 7 verdreht wird, dann verändert sich die Position der Steuerkante 25 und mit ihr das aktive Volumen des Verschäumungselements 6. In der 9 ist das aktive Volumen sehr klein. In der 10 ist die Position der Hülsenmutter 46 so dargestellt, dass das aktive Volumen maximal ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Einlass 36 in das Gehäuse 7 integriert. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel besteht eine hydraulische Verbindung zwischen dem Einlass 36 und dem Raum 26. Von dem Raum 26 aus gelangen Treibmittel und Flüssigkeit in der bereits zuvor beschriebenen Weise in das Verschäumungselement 6.

In den 11 bis 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verschäumungseinheit in verschiedenen Ansichten dargestellt. Es hat Gemeinsamkeiten mit dem in den 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel. Daher werden nur die wesentlichen Unterschiede erläutert.

Die 12 zeigt einen Schnitt entlang der Linie C-C in 11 bei einem geringen aktiven Volumen des Verschäumungselements 6. Das gleiche Ausführungsbeispiel ist in den 13 und 14 ebenfalls in einer Draufsicht und in einer geschnittenen Darstellung dargestellt mit einem großen aktiven Volumen des Verschäumungselements 6.

In der 12 ist die Verschäumungseinheit geschnitten dargestellt, entlang der Linie C-C aus 11.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist am Schieber 4 ein Aufnahmezapfen 23 für das Verschäumungselement 6 angeformt. Auf dem Aufnahmezapfen 23 ist das als Hohlzylinder ausgebildete Verschäumungselement 6 aufgeschoben und wird von einer Sicherungsscheibe 22 (zum Beispiel einer Starlock-Scheibe) oder einem Seeger-Ring gehalten. In den 12 und 14 liegt das Verschäumungselement 6 mit seiner linken Stirnfläche an einer Anlageschulter 47 an.

Die Sicherungsscheibe 22 ist so gestaltet, dass Flüssigkeit und Treibgas von dem Raum 26 in das Verschäumungselement 6 und anschließend der Schaum in den Auslass 34 gelangen. Zu diesem Zwecke sind in der Anlageschulter 47 Längsöffnungen (ohne Bezugszeichen) ausgebildet.

Alternativ kann eine hydraulische Verbindung zwischen dem Raum 26 und dem Verschäumungselement 6 dadurch geschaffen werden, dass der Aufnahmezapfen 23 über Rippen mit dem Rest des Schiebers 4 verbunden ist. Diese Variante ist in der 19 dargestellt. Die Rippen haben das Bezugszeichen 50.

Die Durchgangsöffnung 24 und die Steuerkante 25 sind bei diesem Ausführungsbeispiel in das Gehäuse 7 integriert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel treten Flüssigkeit und Treibgas an einer Stirnseite des Verschäumungselements 6 ein und an einer ringförmigen Seitenfläche wieder aus. Dieser Weg ist durch den Pfeil 8 angedeutet.

In den 13 und 14 ist das gleiche Ausführungsbeispiel einer Verschäumungseinheit dargestellt, wobei in der in den 13 und 14 dargestellten Position des Schiebers 4 das aktive Volumen des Verschäumungselements 6 maximal ist, weil das Verschäumungselement 6 soweit wie möglich in die Durchgangsöffnung 24 eingetaucht ist.

Wie aus 14 deutlich wird, tritt der Schaum auf der linken Stirnfläche 30 aus dem Verschäumungselement 6 aus und in die Längsöffnungen in der Anlageschulter 47 ein, so dass das gesamte Volumen des Verschäumungselement 6 aktiv an der Schaumbildung beteiligt ist.

Die Bewegung des Schiebers 4 relativ zu dem Gehäuse 7 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel genauso wie im Zusammenhang mit den 3 bis 7 erläutert.

In den 15 bis 17 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verschäumungseinheit in verschiedenen Ansichten dargestellt. Es hat Gemeinsamkeiten mit dem in den 11 bis 14 dargestellten Ausführungsbeispiel. Daher werden nur die wesentlichen Unterschiede erläutert.

Ein Wesentlicher Unterschied zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht darin, dass das Verschäumungselement 6 nicht von einer Sicherungscheibe 22 an dem Zapfen 23 gehalten wird. Das Verschäumungselement 6 ist vielmehr in der Durchgangsöffnung 24 fixiert; zum Beispiel durch einen Presssitz, eine Verklebung oder ein Sicherungselement (nicht dargestellt). Dadurch übernimmt der Zapfen 23 die Funktion des Schiebers. Das in den 15 bis 17 rechte Ende des Zapfens 23 ist die Steuerkante 25.

In der 15 ist der Zapfen 23 sehr weit aus dem Verschäumungselement 6 herausgezogen, so dass das aktive Volumen klein ist und in Folge dessen ein feuchter Schaum entsteht.

In der 16 ist der Zapfen 23 sehr in das Verschäumungselement 6 hineingeschoben, so dass das aktive Volumen groß ist und in Folge dessen ein trockener und fester Schaum entsteht.

Anhand der 17 soll veranschaulicht werden, dass dieses Ausführungsbeispiel auch dann funktioniert, wenn sich das Verschäumungselement 6 relativ zu der Durchgangsöffnung 24 "wandert". Die Fixierung des Verschäumungselements 6 in der Durchgangsöffnung 24 hat daher nur eine untergeordnete Bedeutung.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • EP 2308603 A1 [0002, 0005]