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Anwendungsgebiet und Stand
der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Austragvorrichtung für flüssige Medien mit einer Austragöffnung und einem
der Austragöffnung
zugeordneten druckgesteuerten Auslassventil. Dabei weist das Auslassventil
einen Ventilsitz mit einer Ventilsitzfläche auf, die eine mit der Austragöffnung verbundene
Ventilöffnung
umgibt. Weiterhin weist das Auslassventil einen gegenüber dem
Ventilsitz in einer Ventilschließrichtung und einer Ventilöffnungsrichtung
relativbeweglichen Ventilkörper
mit einer Ventilkörperfläche auf. Die
Ventilkörperfläche und
die Ventilsitzfläche
liegen im geschlossenen Zustand des Auslassventils mit beidseitigen
Kontaktbereichen aneinander an.
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Gattungsgemäße Austragvorrichtungen
sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie können insbesondere als Austragvorrichtungen
für pharmazeutische
oder kosmetische Medien ausgebildet sein. Ein Austragvorgang wird
bei gattungsgemäßen Austragvorrichtungen
durch ein Pumpmittel hervorgerufen, welches den Druck des Mediums
in einer Druckkammer erhöht
und dadurch zu einem Öffnen
des durch den Druck in der Druckkammer gesteuerten Auslassventils
führt.
Das Aus lassventil verhindert, dass bei einem zu geringen Druck bereits
Medium entweichen kann. Insbesondere wird verhindert, dass unbeabsichtigt
Medium durch die Austragöffnung
entweicht.
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Die
Auslassventile gattungsgemäßer Austragvorrichtungen
weisen einen Ventilsitz und einen Ventilkörper auf, wobei der Ventilkörper in
Reaktion auf eine Druckbeaufschlagung durch das Medium der Druckkammer
relativ zum Ventilsitz in Ventilöffnungsrichtung
und gegen die Ventilschließrichtung bewegt
wird, so dass Medium ausgetragen werden kann. Im geschlossenen Zustand
des Auslassventils liegen die Kontaktbereiche der jeweiligen Ventilflächen des
Ventilsitzes und des Ventilkörpers
aneinander an und sperren dadurch den Zugang des Mediums zur Ventilöffnung und
damit zur Austragöffnung.
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Als
nicht befriedigend wird die Anwendung bisheriger gattungsgemäßer Austragvorrichtungen für Medien
angesehen, die unter nur sehr geringem Überdruck ausgetragen werden
sollen. Dies ist beispielsweise bei ophthalmischen Anwendungen der Fall,
da die Medien dabei üblicherweise
in Tropfenform abgegeben werden sollen. Ein zu hoher Öffnungsdruck
des Auslassventils ist daher nachteilig, denn er kann zu einem unerwünschten
Sprühstrahl führen. Insbesondere
bei der Verwendung gattungsgemäßer Austragvorrichtungen
für ophthalmische Anwendungen
müssen
daher Federmittel zur Kraftbeaufschlagung des Ventilkörpers in
Ventilschließrichtung
verwendet werden, die nur eine geringe Schließkraft auf den Ventilkörper ausüben, um
zu gewährleisten,
dass bereits ein geringer Mediendruck ausreicht, um das Auslassventil
zu öffnen.
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Aufgrund
dieser geringen Schließkraft
wirken sich jedoch bereits kleine Unebenheiten und Verletzungen
in den Kontaktbereichen der Ventilflächen negativ auf die Dichtheit
des Auslassventils aus. Weiterhin kann die Dichtheit des Auslassventils
auch durch herstellungsbedingte Grate am Ventilkörper oder dem Ventilsitz negativ
beeinflusst werden. Solche Grate sind bei hoher Schließkraft weniger
erheblich, da sie durch die hohen Schließkräfte nivelliert werden. Bei
geringer Schließkraft
können
sie jedoch verhindern, dass das Auslassventil einwandfrei schließt.
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Aufgabe und Lösung
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Austragvorrichtung dahingehend
weiterzubilden, dass sie für
Anwendungen mit geringer Schließkraft
des Auslassventils geeignet ist, insbesondere für ophthalmische Anwendungen.
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Erfindungsgemäß wird dies
dadurch erreicht, dass die Ventilkörperfläche gegenüber einem am Ventilkörper vorgesehenen
in Ventilschließrichtung vorstehenden
Schutzabschnitt in Ventilöffnungsrichtung
zurückgesetzt
ist.
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Anders
als bei üblichen
Gestaltungen, bei denen die Ventilkörperfläche eine exponierte Außenfläche des
Ventilkörpers
darstellt, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Ventilkörperfläche gegenüber dem
Schutzabschnitt zurückgesetzt
ist. In der Einbausituation ragt daher der Schutzabschnitt in Richtung
der Auslassöffnung über die
Ventilkörperfläche hinaus.
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Besonders
relevant ist diese Gestaltung mit gegenüber dem Schutzabschnitt zurückgesetzter Ventilkörperfläche im Vorfeld
der Montage der Austragvorrichtung. Während der Fertigung des Ventilkörpers, während der
Handhabung des Ventilkörpers bis
zur Montage und während
der Montage dient der Schutzabschnitt dem Schutz der Ventilkörperfläche oder
zumindest des Kontaktbereichs der Ventilkörperfläche. Da gattungsgemäße Ventilkörper üblicherweise
als kleine Kunststoffteile ausgebildet sind, werden sie üblicherweise
nicht einzeln, sondern als Mas senartikel ohne vorgegebene Ausrichtung
in Transportbehältern
gelagert, in denen sie aneinander anliegen und somit potentiell
einander beschädigen können. Durch
den Schutzabschnitt, der vorzugsweise einstückig an dem Ventilkörper angeformt
ist, wird die Gefahr verringert, dass andere Ventilkörper oder anderweitige
potentiell gefährliche
Gegenstände
in Kontakt mit der Ventilkörperfläche oder
deren Kontaktbereich geraten und in dieser Vertiefungen oder Kratzer
hinterlassen, die später
die Dichtheit des Auslassventils beeinträchtigen.
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Als
gegenüber
dem Schutzabschnitt zurückgesetzt
wird eine Ventilkörperfläche insbesondere dann
verstanden, wenn der Schutzabschnitt beim Kontakt des Ventilkörpers mit
einer ebenen Gegenfläche
verhindert, dass diese Gegenfläche
mit mehr als höchstens
einem Kantenbereich der Ventilkörperfläche in Kontakt
gelangen kann.
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Die
Bezeichnung ”Ventilsitz” und ”Ventilkörper” sind im
Zusammenhang mit dieser Erfindung nicht als Einschränkung dahingehend
zu verstehend, dass der Ventilsitz ortsfest zu einem Gehäuse des Spenders
angeordnet ist und der Ventilkörper
gegenüber
dem Ventilsitz und dem Gehäuse
beweglich ist. Eine solche Ausführungsform
ist zwar bevorzugt, von der Erfindung umfasst sind jedoch auch Ausgestaltungen,
bei denen der Ventilkörper
ortsfest zum Gehäuse
vorgesehen ist und bei denen der Ventilsitz durch die Druckbeaufschlagung
seine Lage relativ zum Ventilsitz sowie dem Gehäuse des Spenders verändert und
so die Ventilöffnung
freigibt.
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Besonders
von Vorteil ist es, wenn der Schutzabschnitt als Schutzsteg ausgebildet
ist, der an einem Randbereich der Ventilkörperfläche angeordnet ist und der
sich über
den Kontaktbereich der Ventilkörperfläche erhebt,
wobei der Schutzsteg die Ventilkörperfläche vorzugsweise
umlaufend umgibt. Die Anordnung dieses Schutzstegs im Randbereich schützt die
Ventilkörperfläche besonders
vorteilhaft. Dabei gewährleistet eine
durchgehende umlaufende Gestaltung des Schutzstegs am besten, dass
die Ventilkörperfläche nicht
in Kontakt mit potentiell beschädigenden
anderen Ventilkörpern
gelangt. Statt dieser durchgehenden umlaufenden Gestaltung des Schutzstegs
können
jedoch auch mehrere umlaufend angeordnete Schutzstegabschnitte vorgesehen sein,
die in der Art von Zinnen die Ventilkörperfläche gemeinsam umgeben, beispielsweise
um eine bessere Fließmöglichkeit
des Mediums am Schutzsteg vorbei zu bieten.
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Das
Auslassventil bildet bei erfindungsgemäßen Austragvorrichtungen die
letzte Sperre für das
Medium vor der Austragöffnung.
Die Austragöffnung
und das Auslassventil können
jedoch dennoch voneinander beabstandet angeordnet sein, beispielsweise
verbunden durch einen Verbindungskanal. Besonders bevorzugt ist
jedoch eine Gestaltung, bei der der Ventilsitz unmittelbar durch
jenes Bauteil gebildet wird, in welchem auch die Austragöffnung vorgesehen
ist. Bei diesem Bauteil handelt es sich vorzugsweise um einen exponiert
an der Austragvorrichtung angeordneten Applikator, dessen Innenseite
als Ventilsitz ausgebildet ist.
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Am
Ventilsitz ist vorzugsweise ein gegenüber der Ventilsitzfläche in Ventilschließrichtung
zurückgesetzter
Aufnahmeraum zur Aufnahme des Schutzabschnitts bei geschlossenem
Aufsatzventil vorgesehen, wobei der Aufnahmeraum vorzugsweise als
eine die Ventilsitzfläche
umgebende Nut ausgebildet ist. Dieser Aufnahmeraum ist so bemessen, dass
er den Schutzabschnitt aufnehmen kann, wenn die Kontaktbereiche
der Ventilflächen
aneinander anliegen.
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Der
Aufnahmeraum ist in Ventilschließrichtung vorzugsweise derart
bemessen, dass der Schutzabschnitt bei geschlossenem Auslassventil
in Ventilschließrichtung
um mindestens 0,1 mm van einem Grund des Aufnahmeraums beabstandet
ist, vorzugsweise um mindestens 0,15 mm.
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Diese
Gestaltung erlaubt es, einen eventuell bei der Herstellung des Ventilkörpers am
Schutzabschnitt verbliebenen Grat ebenfalls in dem Aufnahmeraum
aufzunehmen, so dass dieser Grat keinerlei Auswirkungen auf die
Dichtheit an den Ventilflächen im
geschlossenen Zustand hat. Dieser Grat selbst wird im Sinne dieser
Erfindung nicht als Teil des Schutzabschnitts verstanden.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine gattungsgemäße Austragvorrichtung, vorzugsweise
als Weiterbildung der beschriebenen erfindungsgemäßen Austragvorrichtung,
bei der die Ventilkörperfläche als Ringfläche ausgebildet
ist, die eine ventilkörperseitige
Vertiefung umgibt. Diese ventilkörperseitige
Vertiefung erstreckt sich demnach gegenüber der Ventilkörperfläche bzw.
dem Kontaktbereich der Ventilkörperfläche in Ventilöffnungsrichtung
und somit von der Ventilöffnung
weg. Die Vertiefung ist geeignet, um die Kontaktbereiche der Ventilkörperfläche und
der Ventilsitzfläche
zu verringern, so dass bei vorgegebener Schließkraft des Auslassventils eine
erhöhte
Flächenpressung
im Bereich der Kontaktbereiche erzielt wird. Diese erhöhte Flächenpressung
verbessert die Dichtheit des Auslassventils, insbesondere da sie
geeignet ist, geringfügige
Unebenheiten in den Kontaktbereichen auszugleichen.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn eine Übergangskante
zwischen der Ventilsitzfläche
und der Ventilöffnung
vorgesehen ist, wobei eine Projektion der Übergangskante in Ventilschließrichtung
vollständig
umgeben wird von einer Projektion des Umfangs der Vertiefung in
Ventilschließrichtung.
Bei einer solchen Gestaltung ist demnach die Vertiefung hinsichtlich
ihrer Querschnittsfläche
größer als
die Ventilöffnung
ausgebildet. Dies führt
zum Einen dazu, dass ein radial innenliegender Teil der Ventilkörperfläche nicht
zum Kontaktbereich der Ventilkörperfläche zuzurechnen
ist, so dass eine Erhöhung
der Flächenpressung
erreichbar ist. Zum Anderen ist diese Gestaltung von Vorteil, da
die Vertiefung im geschlossenen Zustand des Auslassventils unmittelbar an
die Über gangskante
angrenzt, so dass an der Übergangskante
im Zuge der Fertigung entstandene Grate im geschlossenen Zustand
des Auslassventils in die Vertiefung eintauchen können und
somit die Dichtheit des Auslassventils nicht negativ beeinflussen.
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Ein
weiterer Vorteil dieser Weiterbildung ergibt sich daraus, dass bei
dieser Gestaltung der Kontaktbereich der Ventilkörperfläche bei dieser Gestaltung radial
weiter außen
als der Rand der Ventilöffnung
angeordnet ist, so dass er von außen kaum durch die Ventilöffnung hindurch
zugänglich
ist. Eine mutwillige oder versehentliche Verletzung der Ventilkörperfläche bzw.
des Kontaktbereichs der Ventilkörperfläche ist
daher von außen
kaum möglich.
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Vorzugsweise
ist die Projektion der Übergangskante
um mindestens 0,05 mm, insbesondere um mindestens 0,1 mm von der
Projektion des Umfangs der Vertiefung beabstandet. Je größer dieser Abstand
ist, desto besser ist gewährleistet,
dass an der Übergangskante
gegebenenfalls vorhandene Grate beim Schließen des Auslassventils in die
Vertiefung eintauchen und nicht mit nachteiligen Konsequenzen für die Dichtheit
des Ventils zwischen den Kontaktbereichen der Ventilflächen eingeklemmt werden.
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Die
erfindungsgemäße Gestaltung
der Austragvorrichtung findet vorzugsweise Anwendung bei solchen
Austragvorrichtungen, deren Auslassventil dafür ausgebildet ist, bei einem Überdruck
zwischen 0,2 bar und 1 bar zu öffnen,
insbesondere zwischen 0,3 bar und 0,6 bar. Dieser Öffnungsdruck
hängt maßgeblich
von dem gewählten
Federmittel sowie von der Gestaltung der Druckkammer ab. Die genannten Öffnungsdrücke sind
solche, die insbesondere bei ophthalmischen Anwendungen Anwendung finden,
bei denen das Medium mit nur geringem Überdruck ausgetragen werden
soll, um am Applikator einen Tropfen des Mediums zu bilden, der
dann zur Behandlung eines Auges eines Patienten genutzt wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich außer aus
den Ansprüchen
auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung. Dieses ist anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
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1 den
Auslassbereich mit Auslassventil einer erfindungsgemäßen Austragvorrichtung
in einer geschnittenen Darstellung und
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2 den
Ventilkörper
des Auslassventils der Austragvorrichtung der 1 in
einer perspektivischen Darstellung.
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Detaillierte Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
in geschnittener Darstellung den Auslassbereich einer erfindungsgemäßen Austragvorrichtung 10.
Der erfindungsrelevante Teil eines Ventilkörperbauteils 50 dieser
Austragvorrichtung ist zum besseren Verständnis in 2 nochmals
perspektivisch dargestellt.
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Die
Austragvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 auf, welches
sich am dargestellten Ende der Austragvorrichtung 10 zu
einem konischen Applikator 14 verjüngt, an dessen Ende eine Austragöffnung 16 vorgesehen
ist. Um den Austrag von Medium, welches durch den Ringspalt 18 in
Richtung der Austragöffnung 16 strömt, durch
die Austragöffnung 16 hindurch
zu steuern, ist innerhalb des Applikators 14 eine Auslassventileinheit 20 vorgesehen.
Ein Ventilsitz 30 dieser Auslassventileinheit 20 wird
durch die Innenseite des konischen Applikators 14 gebildet. Der Ventilkörper des
Auslassventils 20 ist als separates, spritzgegossenes Bauteil 50 innerhalb
des Applikators 14 angeordnet.
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An
dem der Auslassöffnung 16 abgewandten Ende
des Ventilkörperbauteils 50 weitetet
sich dieses zu einem im Wesentlichen radial erstreckten Druckbeaufschlagungsbereich 52 auf,
wobei am Ende dieses Bereiches 52 ein umlaufender, zylindrischer
Kragen 54 vorgesehen ist. Dieser Kragen 54 ist
verschieblich auf einem gehäusefesten
umlaufenden Steg 70 aufgesetzt, so dass das Ventilkörperbauteil 50 translativ
in Richtung einer Ventilschließrichtung 2a und
einer Ventilöffnungsrichtung 2b beweglich
ist.
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An
dem dem Druckbeaufschlagungsbereich 52 gegenüberliegenden
Ende weist das Ventilkörperbauteils 50 einen
Schließbereich 56 auf,
der eine Ventilkörperfläche 58 umfasst,
welche eine Vertiefung 60 ringförmig umgibt und selbst durch
einen Schutzsteg 62 umgeben ist. In dem geschlossenen Zustand
der Auslassventileinheit 20, der in 1 dargestellt
ist, wird der Schließabschnitt 56 durch eine
nicht dargestellte Ventilfeder im nicht mit Medium befüllten Federraum 22 gegen
den applikatorseitigen Ventilsitz 30 gedrückt. Dieser
applikatorseitigen Ventilsitz 30 weist eine ringförmige Ventilsitzfläche 34 und
eine die Ventilsitzfläche 34 umgebende
nutförmige
Vertiefung 32 auf, welche in Richtung des Ventilkörperbauteils 50 offen
ist. Die Ventilsitzfläche 34 umgibt
eine Ventilöffnung 36,
die zur Austragöffnung 16 führt.
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In
dem Schließzustand
der 1 liegt ein Kontaktbereich der Ventilkörperfläche 58 an
einem Kontaktbereich der Ventilsitzfläche 34 bündig an.
Die Kontaktbereiche haben die Form schmaler Ringflächen. Aufgrund
der geringen Fläche
dieser Kontaktbereiche wird erreicht, dass trotz der vergleichsweise weichen
Feder in Federraum 22 eine vergleichsweise hohe Flächenpressung
an den Kontaktbereichen erzielt wird, so dass kleinere Unebenheiten
im Bereich der Kontaktbereiche der Ventilflächen 34, 58 weitgehend
durch die Schließkraft
der Feder nivelliert werden. Die aneinander anliegenden Kontaktbereiche
der Ventilflächen 34, 58 bieten
einen wirksamen Schutz gegen ein Austreten des Mediums durch die Auslassöffnung 16 im
geschlossenen Ventilzustand.
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Erst
wenn das Medium in einem Druckraum 24, der zwischen der
Innenseite des Applikators 14 und der Außenseite
des Ventilkörperbauteils 50 angeordnet
ist, durch ein nicht dargestelltes Pumpmittel druckbeaufschlagt
wird, wird das Ventilkörperbauteil 50 durch
den insbesondere an der Fläche 52 anliegenden
Druck gegen die Kraft der Ventilfeder in Richtung der Öffnungsrichtung 2b verschoben,
so dass die Ventilflächen 34, 58 sich
voneinander lösen
und das zuvor im Druckraum 24 befindliche Medium durch
die Auslassöffnung 16 austreten
kann.
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Wie
bereits erwähnt
ist die Feder im Federraum 22 weich ausgelegt. Sie drückt das
Ventilkörperbauteil 50 mit
einer Kraft von weniger als 3,0 N gegen den Ventilsitz 30.
Die Kraft kann auch geringer sein, beispielsweise 1,5 N. Hierdurch
wird erreicht, dass der Öffnungsüberdruck
gering ist und lediglich bei 1 bar liegt. Dieser geringe Öffnungsdruck
ist gewünscht,
damit der Austritt des Mediums nach Öffnen des Auslassventils 20 nicht
in Form eines Sprühstrahls,
sondern in langsamer Form erfolgt, so dass sich am distalen Ende
des Applikators 14 ein Tropfen bildet, der dann je nach
bestimmungsgemäßem Anwendungsfeld
verwendet werden kann, beispielsweise in das Auge eines Patienten
abgegeben werden kann.
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Um
trotz der geringen Federkraft eine gute Abdichtung im Bereich der
Kontaktbereiche der Ventilfläche 34, 58 zu
erreichen, sind diese wie beschrieben recht klein gehalten. Weiterhin
ist die konstruktive Gestaltung des Schließabschnitts 30 und
des Schließbereich 56 des
Ventilkörperbauteils 50 derart gestaltet,
dass an den Bauteilen nach der Fertigung verbliebene Grate die Dichtigkeit
nicht negativ beeinflussen. Hierfür ist zum Einen die Vertiefung 60 vorgesehen.
Diese Vertiefung 60 ist an die Ventilöffnung 36 derart angepasst,
dass eine Übergangskante 38 zwischen
der Ventilöffnung 36 und
der Ventilfläche 34 im
geschlossenen Zustand des Auslassventils 20 unmittelbar
an diese Vertiefung 60 angrenzen. Dadurch kann ein an der
Kante 38 im Zuge der Fertigung verbliebener Grat 82 im
geschlossenen Zustand des Auslassventils 20 in der Vertiefung 60 aufgenommen werden,
so dass er beim Schließen
des Auslassventils 20 der Dichtheit nicht entgegenstehen.
In ähnlicher
Art und Weise verhindert die Nut 32, dass ein Grat 84 am
umlaufenden Steg 62 des Ventilkörperbauteils 50 die
Dichtheit vermindern. Wie in 1 dargestellt
ist, ist diese Grat 84 im geschlossenen Zustand des Ventils 20 in
der Nut 32 angeordnet.
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Der
bereits beschriebene umlaufende Steg 62 dient ebenfalls
dem Zweck, trotz einer weichen Ventilfeder 22 die gewünschte Dichtheit
des Auslassventils 20 zu erzielen. Der Schutzsteg 62 erstreckt sich
in Schließrichtung 2a umlaufend
um die Ventilfläche 58 und
somit auch um den Kontaktbereich der Ventilkörperfläche 58. Dieser wulstartige
Schutzsteg 62 verhindert, dass es während der Fertigung, dem Transport
oder der Montage zu einer Verletzung der Ventilkörperfläche 58 kommt. Selbst
wenn eine Vielzahl solcher Ventilkörperbauteile in Kisten oder
Tüten ohne
feste Orientierung gemeinsam gehandhabt werden, berühren und
verletzen sie sich gegenseitig nicht oder kaum im Bereich der Ventilkörperflächen 58,
da diese durch den exponierten Wulst 62 geschützt sind.
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Die
beschriebene Erfindung kann in vielen verschiedenen Größenverhältnissen
realisiert werden. Die oben näher
dargelegte Ausführungsform
ist für
ophthalmische Zwecke vorgesehen und weist daher eine Feder auf,
die bereits bei geringen Überdrücken von
weniger als 3 bar eine Öffnungsbewegung des
Ventilkörpers 50 gegenüber dem
Ventilsitz 30 ermöglicht.
Die Federkraft dieser Feder 22 beträgt im Schließzustand des
Ventils 20 etwa 3 N, was bei einer Größe der Kontaktbereiche von
etwa 0,45 mm2 zu einer Flächenpressung
in den Kontaktbereichen von 6,6 N/mm2 führt. Gegenüber der
Ventilsitzfläche 34 ist
der Nutgrund der Nut 32 in Schließrichtung 2a um etwa
0,35 mm zurückgesetzt.
Die Vertiefung 60 ist gegenüber der Ventilkörperfläche 58 in Öffnungsrichtung 2b um
etwa 0,25 mm versetzt. Diese Räume reichen
jeweils, um eventuell vorhandene Grate 82, 84 zuverlässig aufzunehmen,
so dass diese die Beweglichkeit des Ventilkörperbauteils 50 in
Schließrichtung 2a nicht
beeinträchtigen
und keine nachteilige Wirkung auf die Dichtheit des Auslassventils 20 haben.