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Vorrichtung zum Betätigen eines Ventils Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Betätigen des Ventils eines unter Druck stehenden Behälters in vorbestimmten
Zeitintervallen mit einem Antriebsritzel, einem Antrieb für dieses Ritzel und einem
Paar von Zahnrädern.
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Es ist bekannt, verschiedene Produkte, z. B. Insektizide, Desodorantien,
Decongestantien, Duftstoffe, Schmieröle und atomisierte Feststoffe in Behältern
unter Druck eines Inertgases zu verpacken. Zum Gebrauch werden sie in Form eines
feinen Sprays, einer Wolke oder eine Aerosols abgegeben, indem ein druckempfindliches
Ventil von Hand betätigt wird. In vielen Fällen ist es wünschenswert, diese Stoffe
in periodischen Intervallen abzugeben. In solchen Fällen ist ein automatisch betätigtes
Ventil erforderlich.
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Eine automatisch arbeitende Vorrichtung zum Verteilen eines Duftstoffes
ist bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird ein Deckel über einem Duftstoffbehälter
periodisch angehoben, wozu eine Nockenscheibe und ein mehrstufiges Getriebe, über
das die Nockenscheibe betätigt wird, verwendet werden. Infolge dieses mehrstufigen
Getriebes und seiner zahlreichen Zahnräder, Achsen und Lager ist diese bekannte
Vorrichtung unhandlich und teuer.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung Zum Betätigen des
Ventils eines unter Druck stehenden Behälters in vorbestimmten Zeitintervallen zu
schaffen, die einerseits nur wenig Raum einnimmt und die andererseits aus wenigen,
wirtschaftlich herzustellenden und einfach zusammenzubauenden Teilen besteht.
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Mit welchen Mitteln diese Aufgabe gelöst wird, ist im Hauptanspruch
angegeben.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung und ihre Wirkungsweise
ist nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben, in der F i g. 1 eine teilweise
geschnittene Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammen mit einem unter
Druck stehenden Abgabebehälter zeigt; F i g. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2
von Fig.l; F i g. 3 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, wobei die Betätigung des Ventils des Abgabebehälters gezeigt ist; F
i g. 4 ist ein teilweiser Querschnitt und zeigt einen Teil des Zahnradpaares mit
einem Nocken, einem Nockenstößel und Ventilbetätigungseinrichtungen in ihrer Beziehung
kurz vor Betätigung des Ventils eines Behälters; F i g. 5 zeigt in der gleichen
Ansicht wie F i g. 4 den Nocken, den Nockenstößel und die Ventilbetätigungseinrichtung,
und zwar wie diese einander berühren und betätigen.
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In den Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Abgabegerätes
nach der Erfindung dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Wie aus F i g. 1
zu ersehen, besteht das Abgabegerät 10 aus einem Rahmen oder einem Grundelement
11, das oben an einem unter Druck stehenden Abgabebehälter C in geeigneter
Weise befestigt werden kann. Der Rahmen oder das Grundelement 11 sind im Aufbau
im wesentlichen röhrenförmig. Das Grundelement 11 in der gezeigten Ausführungsform
ist am unteren Ende mit einer Nut 12 versehen, die im wesentlichen hinsichtlich
Gestalt und Abmessungen der gewalzten Kante 13 des unter Druck stehenden Medienbehälters
C entspricht. Das Grundelement 11 besteht vorzugsweise aus federndem Kunststoffmaterial,
wodurch es möglich wird, das Grundelement auf den unter Druck stehenden Behälter
einschnappend aufzubringen, was zu einem festen Halt des Grundelementes am Kopf
des Behälters C führt.
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Die Wände 14 des röhrenförmigen Grundelementes dienen als Abstützung
für die Betätigungsteile des Gerätes. Ein nach innen vorspringender Rand 15, der
auf der obersten Innenwand des Grundteiles ausgebildet ist, kann so geformt sein,
daß er die Auflage für eine kreisförmige Platte 16 bildet, die den Mechanismus trägt.
Diese tragende Platte kann an
ihrem Ort durch zusätzliche Einrichtungen
gehalten werden, z. B. durch Bolzen 17, die durch Augen 18 reichen, die im Innenabschnitt
des Grundelementes ausgeformt sein können, wodurch sich eine zusätzliche Festigkeit
und Steifigkeit ergibt. Ein Deckel 19 kann, wie gezeigt, zum Schutz des Mechanismus
vorgesehen sein.
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Ein elektrischer oder mit Wickelfeder ausgestatteter Uhrfedermotor
20 wird als Antrieb für diesen Mechanismus verwandt. Ein anderer Antrieb, der in
brauchbarer Weise eine gleichmäßige Geschwindigkeit ergibt, kann verwendet werden,
wenn ein genaues Zeitintervall zwischen den Ventilbetätigungen nicht besonders wichtig
ist.
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Der Motor 20 treibt ein Ritzel 21, das besser in F i g. 2 zu sehen
ist, an. Das Ritzel seinerseits treibt ein Paar von Zahnrädern 22 und 23, die sich
durch ihre unterschiedliche Zähnezahl auszeichnen, z. B. 60 und 64, und wobei das
Zahnrad 23 ein Zapfenlager 24 besitzt, das auf einem Zapfen 25 aufgesetzt und so
ausgelegt ist, daß es auf dem Zapfen in Längsrichtung gleiten kann, so daß der Abstand
zwischen den parallelen Zahnrädern 22 und 23 vergrößert oder verkleinert werden
kann, während die Zahnräder sich drehen. Das Zahnrad 22 ist auch so ausgelegt, daß
es auf dem Zapfen 25 sich dreht, wird jedoch in einer festen horizontalen Lage gehalten.
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In der Nichtarbeitslage, wie in F i g. 1 gezeigt, wird das Zahnrad
23 nach oben durch federnde Einrichtungen, z. B. eine Feder 26, gehalten. Ein wesentlicher
Teil der Erfindung besteht darin, daß die beiden parallelen Zahnräder 22 und 23
eine unterschiedliche Zähnezahl haben und um eine gemeinsame Achse sich drehen und
daß ein Zahnrad sich von dem anderen auf der gemeinsamen Welle fortbewegen kann,
während der Eingriff mit dem Antriebsritzel aufrechterhalten bleibt.
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Das Zahnrad 22 besitzt einen nach unten schräg verlaufenden Nocken
28, und das untere Zahnrad 23 besitzt einen Nockenstößel 29, der nach oben, wie
in den Zeichnungen gezeigt, vorsteht. Beide haben die gleiche radiale Entfernung
vom Drehmittelpunkt. Diese Nocken können vom Zahnradkörper abstehen oder in sonstiger
geeigneter Weise darauf ausgebildet sein. Der Nocken auf dem Zahnrad mit der größten
Zähnezahl soll nach oben in Drehrichtung des Zahnrades schräg zulaufen, wohingegen
die Nocken mit der geringeren Zähnezahl nach unten entgegen der Drehrichtung, wie
in F i g. 4 gezeigt, schräg verlaufen, so daß die beiden Nocken aufeinander reiten
können, wenn das schneller sich bewegende Zahnrad das langsamere mit der größeren
Zähnzahl überholt. Damit das Ventil schnell schließt, muß der Nocken plötzlich enden.
Wie aus einem Vergleich der F i g. 4 und 5 zu ersehen ist, besteht die Wirkung der
Nocken darin, die beiden Zahnräder auseinanderzubringen, wenn die Nocken aneinander
vorbeigeführt werden. Diese Wirkung ist auch durch Vergleich von F i g. 1 mit F
i g. 3 dargestellt.
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Zwar könnte nur ein Satz Nocken zum Antrieb des Gerätes verwendet
werden, es ist jedoch offensichtlich, daß dann, wenn ein nach unten gerichteter
Druck nur an einem Punkt auf das Zahnrad aufgebracht würde, dann würde dies auf
dem Zapfen festhängen. Man bevorzugt daher für die Zahnräder 22 und 23 drei Nockenpaare
28, 29; 30, 31 und 32, 33. Diese liegen unter gleichen Winkeln, jedoch mit unterschiedlichem
radialem Abstand von der Drehachse, so daß mehrere Nockenpaare, ohne einander zu
berühren, aneinander vorbeigeführt werden können.
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Wenn der Nocken 28 den Nocken 29 überholt, während das Antriebsritzel
das Zahnradpaar antreibt, wird das untere Zahnrad 23 nach unten vom oberen Zahnrad
weggedrückt. Diese Verschiebung nach unten kann zur Betätigung des Behälterventils
40 ausgenutzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Vorsprung 34
auf dem unteren Zahnrad vorgesehen. Dieser Vorsprung ist so ausgelegt, daß er in
Berührung mit einem anderen Vorsprung 36 auf einem angelenkten Gabelkopf 35 kommt,
der den Ventilknopf 40 betätigt. Der Gabelkopf kann an ein geeignetes Teil des das
Ventil betätigenden Mechanismus, wie gezeigt, angelenkt sein. Um geringfügige Unregelmäßigkeiten
bei der Ventilknopfkonstruktion und der Höhe zu kompensieren und um ein Überziehen
des Motors zu verhindern, wenn der Ventilknopf 40 zu hoch liegt, sollte der Nocken
36 einen federartigen Charakter aufweisen, so daß er nachgibt, wenn ein Druck größer
als der erforderliche zur Betätigung des Ventils aufgebracht wird.
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Zum Betrieb des automatischen, das Ventil betätigenden Mechanismus
nach der Erfindung ist der Betätiger fest am Behälter, aus dem das Material abgegeben
werden soll, befestigt. Jedes geeignete Verfahren zum Befestigen des Mechanismus
kann angewendet werden, solange der Ventilherabdrücker nicht vom Ventilknopf sich
fortbewegt, wenn Druck aufgebracht wird. Es muß darauf geachtet werden, daß die
Nocken oder Vorsprünge 34 auf dem unteren Zahnrad 23 und 36 des Gabelkopfes 35 in
Betriebsstellung aufeinander ausgerichtet sind, wie in F i g. 5 gezeigt, wenn das
Nockenpaar 28 und 29 ebenfalls in Betrieb aufeinander ausgerichtet ist. Die Nocken
34 und 36 sollten hinsichtlich des Betriebes an einem Punkt über dem Ventilknopf
wirksam miteinander in Beziehung stehen, und zwar senkrecht zur Achse des Gelenkes,
an das der Gabelkopf 35 befestigt ist. Verwendet man zwei oder mehr Nokkenpaare
zwischen den Zahnrädern 22 und 23, so kommt es auf deren relative Lagen nicht an,
man zieht es vielmehr vor, daß ein Satz in betriebswirksamer Beziehung an einem
Punkt über dem Ventilkopf 40 ist, wenn das Ventil betätigt wird, wie in F i g. 5
gezeigt.
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Wenn die Zahnräder und Nocken in betriebswirksame Stellung gebracht
wurden, was gewöhnlich dann geschieht, wenn die Vorrichtung zusammengebaut wird,
und es braucht hiernach nicht verändert zu werden, dann ist der das Ventil betätigende
Mechanismus fertig, um in Tätigkeit zu treten. Beim Antrieb durch einen Elektromotor
kann dieser gestartet werden, indem ein Stecker an der Leitung 42 in eine elektrische
Spannungsquelle gesteckt wird.
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Handelt es sich um einen Mechanismus mit einem Antriebsritzel mit
acht Zähnen und besitzt das Zahnrad 22 60 Zähne und das Zahnrad 23 64 Zähne, so
sind acht vollständige Umdrehungen des Ritzels zu einer vollen Umdrehung des Zahnrades
23 notwendig. Während der gleichen Zeit rückt das Zahnrad 22 64 Zähne oder eine
Umdrehung plus der sich durch vier Zahnradzähne ergebenden Entfernung vor. Das heißt,
das Zahnrad 22 läuft bei jeder Umdrehung des Zahnrades 23 um vier Zähne schneller
als das Zahnrad-23. Schließlich, wie zu sehen ist, überholt das
Zahnrad
22 das Zahnrad 23, und die Nocken 28 und 29 treten in Tätigkeit und schieben das
Zahnrad 23 nach unten, wie in F i g. 5 gezeigt, und ihrerseits greift der Nocken
34 in den Nocken 36 ein und drückt den Gabelkopf 35 nach unten, und das Ventil wird
betätigt.
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Das Ventil bleibt so lange im herabgedrückten Zustand, wie die Nocken
28, 29 und 34, 36 im Eingriff stehen. Die wirksame Betätigungsfläche oder die radiale
Länge dieser beiden Nocken haben bei der Festlegung der Zeitdauer, während deren
das Zahnrad 23 herabgedrückt wird, einen Anteil. Da die Zahnräder 22 und 23 sich
in gleicher Richtung, aber unterschiedlicher Geschwindigkeit drehen, muß die relative
Drehung bei Berechnung der Zeit, während der das Ventil herabgedrückt wird, berücksichtigt
werden. In ähnlicher Weise werden die Längen der Nocken 34 und 36 durch die Zeitdauer
bestimmt, die wünschenswert ist, während deren der Ventilkopf herabgedrückt verbleiben
soll, wobei natürlich die relative Drehgeschwindigkeit der Zahnräder 22 und 23 berücksichtigt
werden muß. Gewöhnlich, jedoch nicht notwendigerweise ist die wirkende Betätigungsfläche
des Nockens 36 länger als die Betätigungsflächen der Nocken 28 und 29, und zwar
im Hinblick darauf, daß der Gabelkopf 35 sich nicht dreht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das untere
Zahnrad durch den das Ventil betätigenden Nocken 34 einmal bei jeder 16.
Umdrehung des unteren Zahnrades herabgepreßt, und zwar erfolgt diese Herabpressung,
während der Nokken 34 sich über dem Ventil 40 des Behälters befindet. Dies wird
schnell erreicht, indem die Zahnräder 22 und 23 mit einer geeigneten Zähnezahl,
z. B. 60 und 64, wie vorher beschrieben, gewählt werden. Die Zähnezahl bei diesen
Zahnrädern soll so gewählt werden, daß die Zähnezahl des einen Zahnrades mit der
größten Zähnezahl, multipliziert mit einer ganzen Zahl, gleich dem Produkt der gleichen
ganzen Zahl plus 1 mal der Anzahl der Zähne des anderen Zahnrades ist. Im dargestellten
Fall ist dies z. B. 64 -15 = 60 - 16. Ein anderes geeignetes Zahnradpaar
könnte z. B. eines mit 52 bzw. 48 Zähnen sein (52 - 12 = 48 - 13).
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Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, ist eine unendliche Vielzahl
von Kombinationen zur Ventilbetätigung möglich. Die Änderung der Geschwindigkeit
des Antriebsritzels, die Zähnezahl des Zahnradpaares und die Länge der Betätigungsflächen
der Nocken können einbezogen werden. Glücklicherweise können diese Faktoren durch
relativ einfache mathematische Berechnungen festgelegt werden.
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Natürlich muß das Gehäuse 11 eine Öffnung (nicht gezeigt) aufweisen,
durch die der Sprühnebel aus der öffnung 41 des Ventilkopfes durchtreten kann. Einrichtungen,
um das das Ventil betätigende Gerät in seine Lage zu bringen, so daß die Öffnung
immer auf den Sprühnebel ausgerichtet ist, können gegebenenfalls vorgesehen sein.