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Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstschließenden Ausgabekopf 1 für einen Druckbehälter mit einem Abgabeventil zur Abgabe von Medien, insbesondere viskosen, selbstschäumenden und/oder gelartigen Produkten, wobei der Ausgabekopf eine durch ein Schließelement verschließbare Ausgabeöffnung 3, einen Öffnungsmechanismus, durch welchen im montierten Zustand das Abgabeventil des Druckbehälters geöffnet werden kann und einen in die Ausgabeöffnung 3 mündenden Kanal für das Medium aufweist, wobei der Kanal einen ersten Kanalabschnitt 4 und einen zweiten Kanalabschnitt 5 aufweist und wobei durch Druck auf ein Betätigungselement 8 sowohl der Öffnungsmechanismus betätigt wird, als auch das Schließelement und der zweite Kanalabschnitt 5 relativ zueinander derart bewegt werden, dass die Ausgabeöffnung freigegeben wird.
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Druckbehälter mit Ausgabeköpfen herkömmlicher Bauart, für z. B. Rasierschäume und -gele, haben üblicherweise eine nicht verschließbare Ausgabeöffnung. So kann es nach Gebrauch vielfach dazu kommen, dass trotz nicht mehr aktivierter Betätigungselemente das Medium nachfließt bzw. nachschäumt. Dies führt zu unansehnlichen Restmengen im Bereich der Ausgabeöffnung, die austrocknen und bei einem erneuten Gebrauch das neu ausgebrachte, frische Medium verunreinigen. Darüber hinaus ist die Ausgabeöffnung aufgrund von vertrocknetem und verklumptem Restmedium häufig verstopft.
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Ein weiteres Problem ist die Möglichkeit des Eindringens von Keimen, Wasser oder Sauerstoff in den Ausgabekanal, insbesondere wenn die aus der Ausgabeöffnung austretende Zubereitung mit verunreinigten Fingern oder Tüchern abgewischt oder abgespült wird. Im Folgenden wird dies unter dem Begriff, Verunreinigung des Ausgabekanals' subsummiert.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, ist aus der
EP 1295812 A1 ein selbstschließender Ausgabekopf für einen Druckbehälter der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die Ausgabeöffnung über ein Schließelement geschlossen und geöffnet werden kann. Bei Druck auf ein Betätigungselement werden sowohl der Öffnungsmechanismus betätigt als auch das Schließelement und der zweite Kanalabschnitt relativ zueinander bewegt. Damit wird zum einen das Abgabeventil geöffnet, so dass das unter Druck stehende Medium in den Kanal einströmen kann. Dort kann es allerdings erst über die Ausgabeöffnung austreten, wenn das Schließelement den zweiten Kanalabschnitt freigegeben hat. Durch Federmittel, z. B. durch ein teilweise elastisch verformbar gestaltetes Gehäuse des Ausgabekopfes, können die jeweiligen Elemente mit nachlassendem Druck auf das Betätigungselement wieder in ihre ursprüngliche Lage relativ zueinander und zum Druckbehälter hingebracht werden, so dass sowohl das Abgabeventil als auch die Ausgabeöffnung wieder geschlossen sind. Damit ist einem Nachfließen bzw. Nachschäumen wirksam begegnet.
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Nachteilig hierbei ist jedoch, dass im Bereich der Ausgabeöffnung nach wie vor Restmengen des abzugebenden Mediums verbleiben. Des Weiteren bereitet das sichere Schließen der Ausgabeöffnung Probleme. Nachteilig ist zudem, dass durch die Bewegung des Schließelements in den Kanal (Rückzug des Schließelementes) ein Stück des Kanals freigegeben wird und somit ein großes Risiko besteht, das Keime in den Kanal eindringen können.
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Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen selbstschließenden Ausgabekopf für einen Druckbehälter der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass verbleibende Restmengen des abzugebenden Materials wirksam zu vermieden werden und die Ausgabeöffnung sicher zu verschließen ist.
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Die
DE 102007044180 A1 offenbart ebenfalls einen selbstschließenden Ausgabekopf mit ähnlichem Funktionsprinzip wie in der
EP 1295812 A1 beschrieben. Dieser ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das Schließelement als beweglicher Schließkolben mit auf seiner Kolbenmantelfläche mit Abstand voneinander vorgesehenen und mit dem Schließkolben bewegbaren Zentrieransätzen ausgebildet ist, wobei zwischen den einzelnen Zentriereinsätzen freie Bereiche zum Durchströmen des Abgabemediums vorgesehen sind. Dies stellt gegenüber
EP 1295812 A1 sicher, dass relative Lageabweichungen von der zentrierten Position des Schließkolbens gegenüber Gehäuseteilen sicher vermieden werden, so dass der Schließkolben reproduzierbar und lagegenau in seine Öffnungs- und Schließstellung bewegt werden kann. Noch in der Ausgangsöffnung verbleibende Restmengen werden sicher in den ersten Kanalabschnitt bei Überführung des Schließkolbens aus seiner Öffnungsstellung in die Schließstellung zurückgebracht. Die Öffnung des Schließkolbens erfolgt durch Druck des Betätigungselementes auf das Ende des Schließkolbens. Das bedeutet, das der zweite Kanalabschnitt des Ausgabekanals sowohl an der Ausgabeöffnung als auch an dem der Ausgabeöffnung gegenüberliegenden Ende offen vorliegen muss. Öffnungen Im Ausgabekanal stellen wiederum Einfallstore für Mikroorganismen und damit mögliche Verkeimungen dar. Für den Fachmann nicht vorhersehbar war das ein selbstschließender Ausgabekopf für einen Druckbehälter der eingangs genannten Art, in dem das Schließelement als beweglicher Schließkolben im zweiten Kanalabschnitt angeordnet ist, wobei der zweite Kanalabschnitt an seinem der Ausgabeöffnung gegenüberliegenden Ende geschlossen ist und der Schließkolben aus ein zylindrisches und/oder stabförmiges Mittelteil (im Folgenden als zylindrischer Schaft bezeichnet) aufweist, wobei am einen Ende des Mittelteils ein oder mehrere Mittel zur Befestigung im Ausgabekanal, insbesondere ein oder mehrere Wiederhaken und am den Befestigungsmittel(n) gegenüberliegenden Ende des Mittelteils ein kegelförmiger und oder tellerförmiger Ventilkopf, der so dimensioniert ist, das er die Ausgabeöffnung zu Verschließen vermag, angebunden sind. Erfindungsgemäß vorteilhaft ist es, wenn Mittel zur Befestigung und der Ventilkopf aus einem Material besteht, das leichter verformbar (elastischer) ist, als das Material aus dem der Mittelteil besteht.
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Um einen guten Durchfluss vom Abgabeventil des Druckbehälters durch den Ausgabekanal zur Ausgabeöffnung zu ermöglichen und eine immerwährende Zentrierung des Schließkolbens zu gewährleisten, ist es vorteilhaft das Mittelteil des Schließkolbens entlang der Hauptachse mit Zentrieransätzen und/oder Nuten zu versehen oder den Ausgabekanal mit rinnenförmigen Einkerbungen oder parallel angeordneten Zusatzkanälen zu versehen.
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Da die Montage eines mit Zentrieransätzen versehenen Schließkolbens erschwert ist, ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt den Ausgabekanal mit rinnenförmigen Einkerbungen (Nuten) oder parallel angeordneten Zusatzkanälen zu versehen.
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Unter rinnenförmigen Einkerbungen sind im Sinne der Erfindung auch ein oder mehre zylindrische Kanäle zu verstehen, die an die Wand des Ausgabekanals angrenzen und zu diesem teilweise geöffnet sind, so das sich zylindrische Rinnen in der Wand des Ausgabekanals ausbilden.
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Auch ist es im Sinne der Erfindung durch Formschluss (Klemmung) zwischen zylindrischem Schaft des Schließkolbens und der Wand des zweiten Kanalabschnittes, sowie durch eine Ausprägung am Schaft des Schließkolbens, diesen fest im zweiten Kanalabschnitt zu verankern. Der Ventilkopf des Schließkolbens dient als selbstschließendes Element in der Ausgabenöffnung. Ein solcher Formschluss, der z.B. durch die Klemmwirkung eines im Übermaß gegenüber dem Durchmesser des Kanalelementes gefertigten zylindrischen Schafts, erreicht wird, ist ein Mittel zur Befestigung im Sinne der Erfindung und als äquivalent zu zum Beispiel Widerhaken zu sehen.
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Damit ist ein selbstschließender Ausgabekopf für einen Druckbehälter geschaffen, mit dem sehr sauber ein Medium abzugeben ist.
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Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass aufgrund des nur einseitig offenen zweiten Ausgabekanals eine Verkeimung schwerer möglich ist als im Stand der Technik.
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Das Verbleiben der Restmenge wird sowohl an der Außenseite der Ausgabeöffnung vermieden (entspricht auch dem Nicht-nachschäumen), als auch innerhalb der Kanäle. Dadurch steht Mikroorganismen nur ein sehr reduzierter Anteil an Medium für potentiell eindringende Keime zur Verfügung. Zudem wird das Medium ohne Freigabe des zweiten Kanalabschnittes ausgegeben. Erfindungsgemäß gibt es keinen Kolben der sich vor- oder zurückbewegt, was eine reduzierte Möglichkeit der Verkeimung bedeutet.
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Beim erfindungsgemäßen Ausgabekopf hebt sich der Ventilkopf bei der Ausgabe von der Ausgabeöffnung ab, wodurch kein Teil des Ausgabekanals freiliegt.
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Wird durch Druck auf das Betätigungselement das Ventil des Druckbehälters geöffnet, kann das aus dem Ventil austretende Medium über den ersten und zweiten Ausgabekanal direkt zur Ausgabeöffnung strömen. Durch den sich dadurch aufbauenden Druck wird der weiche Ventilkopf angehoben und das Medium tritt nach außen. Wird das Betätigungselement entlastet, baut sich der Druck im Ausgabekanal ab und der Ventilkopf zieht sich in seine Ausgangsstellung zurück, wodurch ein ,hermetischer‘ Abschluss des Ausgabekanals gegenüber der Umgebung gewährleistet ist.
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Damit verbleiben am äußeren Bereich der Ausgabeöffnung des Ausgabekopfes allenfalls nur noch geringe Reste vom auszugebenden Medium, das vom Benutzer mit einfachen Mitteln, z. B. durch einfaches Abwischen mit dem Finger oder Abspülen zu entfernen ist. Die Gefahr einer Verunreinigung des Mediums im Ausgabekanal ist damit sicher begegnet.
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Da im Ausgabekanal Durchströmräume vorhanden sind, ist die Abgabe des Mediums nicht behindert.
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Um die Montage des Schließkolbens im Kanal zu ermöglichen, muss der zylindrische Schaft eine gewisse Steifigkeit aufweisen. Dies ist ein gravierender Unterschied zu den bekannten Schirmventilen (Umbrella Valves) wie sie zum Beispiel von der Firma Minivalve erhältlich sind. Bekannte Schirmventile sind vollständig aus einem elastischen Material gefertigt und weisen nur einen kurzen Schaft auf. Mit diesen wäre eine Montage über die Kanallänge nicht möglich, da sie durch unzureichender Steifigkeit nicht in den Ausgabekanal einsetzbar (eindrückbar) wären.
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Diese Schließelemente sind besonders gut dann geeignet, wenn das zweite Kanalelement (5) eine Länge von 3 bis 25 mm aufweist, insbesondere 5 bis 20 mm aufweist.
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Es ist erfindungsgemäß vorteilhaft wenn die Widerhaken und/oder den Ventilkopf des Schließkolbens aus einem Kunststoffweichmaterial wie z. B. TPE, Silikon, LDPE bestehen. Das Mittelteil des Schließkolbens kann z. B. aus ABS-, PP- oder POM-Material, jeweils Kunststoffhartmaterialien, bestehen.
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Um weiterhin das Verunreinigen von Medium zu erschweren, ist es vorteilhaft, das der zweite Kanalabschnitt im Bereich der Ausgabeöffnung einen Ventilsitz hat, in den der Schließkolben mit dem Dichtelement in seiner Schließstellung vollständig einzubringen ist, wobei ein oberer Bereich des ausgabeseitigen Endes des Schließkolbens mit einem Abstand zum Ausgabeöffnungsende angeordnet ist, aber ansonsten auch nicht mehr über das Gehäuse des Ausgabekopfes im Bereich der Ausgabeöffnung vorsteht. Bevorzugt nimmt der Schließkolben seine Lage im Ventilsitz so ein, dass sein vorderes Ende bündig mit der Außenfläche des Gehäuses abschließt, so dass Reste ausgegeben Mediums außen leicht entfernt werden können.
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Innerhalb des Ausgabekanals kann dort verbliebenes Medium über die Dichtung und den Ventilsitz in den Seitenkanalabschnitt zurückgedrückt werden.
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Der erfindungsgemäße selbstschließende Ausgabekopf ist aus nur zwei Spritzgussteilen aufbaubar, die zwar eine hohe Präzision aufweisen müssen, aber nur geringen Montageaufwand benötigen, was insgesamt zu einer Kostenersparnis gegenüber dem oben aufgezeigten Stand der Technik führt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnungen.
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In der Zeichnung zeigen:
- 1a ein Ausführungsbeispiel eines Ausgabekopfes ohne eingesetzten Schließkolben
- 1b ein Ausführungsbeispiel eines Ausgabekopfes mit eingesetzten Schließkolben
- 2 zeigt einen Schnitt entlang der Achse B-B in 1a
- 3 zeigt vergrößert den in 1b eingesetzten Schließkolben
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In der Zeichnung sind grundsätzlich gleichwirkende Teile mit übereinstimmenden Bezugsziffern versehen.
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1 zeigt den Ausgabekopf 1, der bevorzugt einstückig ausgebildet ist. Dieser hat ein Gehäuse 2 welches auf einem Behälter sowie einem nicht näher dargestelltes Abgabeventil zur Abgabe von Medien, beispielsweise viskosen, selbstschäumenden und/oder gelartigen Produkten, aufgesetzt oder einstückig verbunden ist. Dieses Abgabeventil ist dem inneren Behälterraum, in den das Medium eingefüllt ist, zugeordnet und kann durch einen Öffnungsmechanismus durch Drücken auf die Betätigungsfläche 8 des Ausgabekopfes bedient werden.
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Der Ausgabekopf hat eine Ausgabeöffnung 3, die über einen ersten Kanalabschnitt 4 und einen zweiten Kanalabschnitt 5 in Strömungsverbindung steht. Dem zweiten Kanalabschnitt ist das als Schließkolben 6 ausgebildete Schließelement zugeordnet, das die Ausgabeöffnung 3 verschließt.
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Der Schließkolben 6 (3) weist einen festen zylindrischen Schaft 6b auf, an dessen einen Ende eine Ausprägung in Form eines kegelförmigen Wiederhakens 6a aus einem weichen, flexiblen Material aufgespritzt ist. Auf der dem Widerhaken 6a gegenüberliegenden Seite weist der Schaft einen Ventilkopf 6c auf, der so dimensioniert ist, das die Ausgabeöffnung sicher verschlossen wird. Der Ventilkopf ist erfindungsgemäß aus einem weichen, flexiblen Material, so das er beim Anströmen des auszugebenden Mediums verformt wird und einen ,ringförmigen‘ Spalt zum Mediumdurchtritt freigibt.
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Dieser Schließkolben 6 ist bei der Montage durch die Ausgabeöffnung in den zweiten Kanalabschnitt des Ausgabekanals eingesetzt worden und mittels Wiederhaken 6a im Bereich des Überganges vom ersten zum zweiten Kanalabschnitt verankert.
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Der Schaft 6b des Schließkolbens 6 füllt im gezeigten Beispiel den zweiten Kanalabschnitt fast vollständig aus. 2. zeigt einen Querschnitt durch den zweiten Kanalabschnitt 5. Der zweite Kanalabschnitt 5 weist im gezeigten Beispiel, welches eine bevorzugte Ausführungsform darstellt, ein zylindrischen Kanal 5a auf, der von zwei im Durchmesser kleineren zylindrischen Kanälen 5b und 5c flankiert wird. Die flankierenden Kanale 5b und 5c bilden den Teil des zweiten Kanalabschnittes 5 durch den das Medium bei eingesetztem Schließkolben 6 vom ersten Kanalabschnitt 4 zur Ausgabeöffnung 3 fließen kann. Beispielhaft sind in Figur zwei flankierende Kanäle gezeigt, im Sinne der einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es sinnvoll ein bis zehn flankierende Kanäle, je nach Fließverhalten des Mediums, einzusetzen. Die Öffnung der Ausgabeöffnung und die damit verbundene Abgabe des Produktes aus dem Ausgabekopf 1, sowie der anschließende Wiederverschluss der Ausgabeöffnung, werden durch die elastische Verformung des Ventilkopfes 6c dadurch realisiert, das das geförderte Medium einen hydraulischen Druck im Ausgabekanal aufbaut.
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Durch Betätigung des Ausgabekopfes 1 wird das Containerventil geöffnet und Medium strömt aus dem Container durch das Ventil und den ersten Kanalabschnitt 4 in die feinen Zusatzkanäle 5b und 5c des zweiten Kanalabschnittes. Dabei wird der Schaft des Schließkolbens in seiner Position nicht bewegt, sondern das Produkt strömt seitlich des Schaftes innerhalb der feinen Kanäle 5b und 5c bis zum in die Ausgabeöffnung übergehenden Ende des zweiten Kanalabschnittes, in dem der Ventilkopf 6c sitzt.
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Innerhalb des zweiten Kanalabschnittes 5 nimmt der Systemdruck bedingt durch das Produkt zu und wirkt senkrecht zur Mantelfläche des Ventilkopfes 6c. Durch die Elastizität des Ventilkopfes 6c reagiert dieser mit einer leichten Verformung, wodurch der Querschnitt der Kegelstumpfgrundfläche abnimmt. Dabei wird der Flächenschluss zwischen Ventilkopf 6c und Ausgabeöffnung 3 aufgehoben, es entsteht eine ringförmige Lücke, durch die das Produkt ausströmen kann. Lässt der Druck innerhalb des Kanales und gegen die Mantelflächen des Ventilkopfes nach, geht der Ventilkopf in seine Ausgangsposition zurück und dichtet die Ausgabeöffnung durch den entsprechenden Flächenschluss wieder ab.
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Erfindungsgemäß ist es auch, den Schaft 6b des Schließkolbens 6 mit entlang der Hauptachse aufgebrachten Rippen oder Nuten zu versehen, so dass das Medium durch den Kanalabschnitt 5 hindurchfließen kann. Dies stellt eine Alternative zu den flankierenden Kanälen dar. Es kann jedoch bei viskoseren Medien sinnvoll sein sowohl flankierende Kanäle als auch Nuten im Schaft einzusetzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1295812 A1 [0004, 0007]
- DE 102007044180 A1 [0007]
