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Die Erfindung betrifft ein Ventil für Aerosolbehälter zur Abgabe und Dosierung eines Aerosols aus einem Aerosolbehälter sowie einen Aerosolbehälter aufweisend ein entsprechendes Ventil.
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Es sind bereits viele Ausführungsformen von Ventilen für Aerosolbehälter bekannt, die in der Regel in einem Grundzustand die Aerosolleitung vom Behälterinnenraum zur in einem Sprühkopf angeordneten Düse abdichten und diese bei einem Druck auf den Sprühkopf öffnen, sodass das Aerosol abgegeben wird.
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Der Grundzustand des Ventils wird dabei meist mithilfe eines Federelements gehalten, das ein Auslasselement gegenüber einem Dichtelement derart positioniert, dass die Aerosolleitung abgedichtet ist.
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Das Federelement ist in bekannten Ausführungsformen solcher Ventile für Aerosolbehälter häufig als eine Druckfeder aus Metall realisiert.
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Bei dem Recycling von Wertstoffen ist es für einen möglichst hohen Grad der Wiederverwertbarkeit der Materialien wichtig, dass diese möglichst gut voneinander getrennt werden können, um bestenfalls eine sortenreine Weiterverarbeitung der Materialien zu ermöglichen. Dazu wird das zu recycelnde Material unter Verwendung von Magneten / Elektromagneten vorsortiert und es werden beispielsweise Verpackungen aus Kunststoff mithilfe von Nahinfrarot-Strahlung (NIR-Strahlung) anhand des jeweiligen Reflexionsgrads sortiert.
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Weiterhin ist es grundsätzlich im Sinne der Wiederverwertbarkeit anzustreben, möglichst wenige verschiedene Materialien in einer Verpackung, wie beispielsweise einem Ventil für einen Aerosolbehälter oder einem Aerosolbehälter mit einem solchen Ventil, zu verwenden.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Ventil für Aerosolbehälter zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Ventil für Aerosolbehälter gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Es ist darüber hinaus eine Aufgabe der Erfindung einen verbesserten Aerosolbehälter mit Ventil zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Aerosolbehälter gemäß Patentanspruch 17 gelöst.
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In den abhängigen Patentansprüchen werden vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beansprucht.
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Die nachfolgend offenbarten Merkmale eines Ventils für Aerosolbehälter sowie eines Aerosolbehälters sind in allen ausführbaren Kombinationen Bestandteil der Erfindung.
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Ein erfindungsgemäßes Ventil für Aerosolbehälter weist ein Befestigungselement zur Befestigung des Ventils an einem Aerosolbehälter, ein Ventilgehäuse, ein Auslasselement, ein Federelement und mindestens ein Dichtelement auf.
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Das Befestigungselement ist in Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise als ein Schraubring mit einem Schraubgewinde oder vorzugsweise als ein Klemmring ausgebildet.
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Eine sichere Verbindung des Ventils mit dem Aerosolbehälter ist mithilfe des Befestigungselements ohne Schweißen oder Kleben möglich. Somit ist keine Manipulation des Aerosolbehälters bei der Montage des erfindungsgemäßen Ventils erforderlich.
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Bei der Ausführung des Befestigungselements als ein Klemmring wird eine zerstörungsfreie Demontage oder Manipulation eines mit einem entsprechenden erfindungsgemäßen Ventil versehenen Aerosolbehälters verhindert, sodass eine ggf. erforderliche Produktsicherheit gegeben ist.
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Das Ventilgehäuse weist in Ausführungsformen der Erfindung ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil auf, die miteinander verbindbar bzw. in einem zusammengesetzten Zustand des Ventils miteinander verbunden sind.
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Für die Bestückung von Aerosolbehältern mit den entsprechenden Ventilen, die regelmäßig bei der Befüllung der Behälter mit dem jeweiligen Produkt erfolgt, werden die Ventile vorzugsweise vollständig vormontiert bereitgestellt.
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Das Ventilgehäuse ist in Ausführungsformen der Erfindung derart dimensioniert und geformt, dass dieses zumindest mit dem Gehäuseunterteil in den Hals einen Aerosolbehälters einsetzbar ist.
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Innerhalb des Ventilgehäuses ist der Ventilinnenraum ausgebildet. In diesen ragt, in den meisten Ausführungsformen der Erfindung von der Oberseite des Ventils, ein Auslasselement (Stem) hinein, in das eine Aerosolleitung integriert ist.
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Weiterhin ist ein erstes Dichtelement im oder am Ventilinnenraum angeordnet, das zwischen einer, in den meisten Ausführungsformen der Erfindung an der Unterseite des Ventils angeordneten, Einlassöffnung, die den Ventilinnenraum in einem auf einen Aerosolbehälter montierten Zustand mit dem Innenraum des Aerosolbehälters verbindet, und dem Aerosolkanal im Auslasselement positioniert ist. Das erste Dichtelement ist dazu ausgebildet, die Aerosolleitung des Auslasselements in einem Grundzustand abzudichten.
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In Ausführungsformen der Erfindung weist das Ventil ein Halterungselement zur Halterung des ersten Dichtelements in einer definierten Position auf. Dadurch wird verhindert, dass sich das Dichtelement bei einer Betätigung des Ventils gemeinsam mit dem Stem verschiebt. In alternativen Ausführungsformen der Erfindung ist das erste Dichtelement durch Verkleben in der definierten Position fixiert. In Ausführungsformen der Erfindung ist das erste Dichtelement zusätzlich oder allein durch einen Formschluss, beispielsweise durch ein außen am Dichtelement umlaufendes Profil, in der definierten Position am Gehäuse fixiert.
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Mit der Einlassöffnung des Ventils ist beispielsweise ein Steigrohr verbindbar, das tiefer in den Innenraum eines verbundenen Aerosolbehälter hineinragt. Alternativ zu einem Steigrohr ist beispielsweise ein Kunststoffbeutel mit der Einlassöffnung verbindbar, in den das Aerosol oder ein anderes Fluid bevorratbar ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist das Ventil ein zweites Dichtelement auf, das so am Ventilgehäuse angeordnet ist, dass dieses in einem auf einen Aerosolbehälter montierten Zustand des Ventils zwischen dem Ventilgehäuse und dem Hals des Aerosolbehälters positioniert ist, sodass eine Dichtung zwischen Ventilgehäuse und Aerosolbehälter realisiert ist.
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Vorzugsweise ist das Ventilgehäuse mithilfe des Befestigungselements auf das zweite Dichtelement pressbar, sodass der Zwischenraum zwischen Ventilgehäuse und Hals des Aerosolbehälters durch das erste Dichtelement sicher abdichtbar ist.
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In Ausführungsformen der Erfindung ist daran gedacht, das erste und das zweite Dichtelement in einem einzigen Dichtelement zu vereinen, das die jeweiligen Dichtfunktionen realisiert.
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Der Grundzustand des Ventils wird mithilfe eines im Ventilinnenraum angeordneten Federelements gehalten, das das Auslasselement entsprechend gegenüber dem zweiten Dichtelement positioniert.
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Aus dem geschlossenen Grundzustand ist das Ventil durch einen Druck auf das Auslasselement in das Ventilgehäuse hinein in den geöffneten Zustand verbringbar, wobei das Auslasselement gegenüber dem ersten Dichtelement derart positioniert ist, dass die Einlassöffnung mit der Aerosolleitung des Auslasselements ein Aerosol leitend verbunden ist.
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Das erste Dichtelement ist in bevorzugten Ausführungsformen zwischen dem gegenüber dem Ventilgehäuse beweglichen Auslasselement und dem Ventilgehäuse derart angeordnet, dass ein ggf. vorhandener Spalt zwischen dem Auslasselement und dem Ventilgehäuse abgedichtet ist.
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Erfindungsgemäß ist das Federelement aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt.
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Bevorzugt ist das Federelement aus einem vollständig recyclingfähigen thermoplastischen Kunststoff hergestellt.
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Besonders bevorzugt ist das Federelement aus mindestens einem thermoplastischen Elastomer (TPE) gefertigt. Dieses Material bietet besonders im Hinblick auf eine Tellerfeder als Federgeometrie in Bezug auf die erforderliche Federkraft und Kompatibilität mit der Ventilgeometrie geeignete Eigenschaften.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist das Federelement als eine Tellerfeder ausgebildet. Eine Tellerfeder ist eine Federscheibe mit einer konischen Grundform.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist das als eine Tellerfeder ausgebildete Federelement in einem entspannten Zustand einen Durchmesser zwischen etwa 12 mm und 20 mm und eine Höhe zwischen etwa 3 mm und 10 mm auf.
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Wichtig ist, dass der Durchmesser der Tellerfeder auch in gestauchtem Zustand kleiner ist, als der Innendurchmesser des Ventilgehäuses, sodass das Aerosol stets außen am Federelement vorbei strömen kann.
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In Ausführungsformen der Erfindung sind alternativ oder zusätzlich zur entsprechenden Dimensionierung des Federelements Öffnungen und/oder Aussparungen im Körper des Federelement derart realisiert, dass ein Aerosol unabhängig von dem Stauchungsgrad des Federelements von der Einlassöffnung zum Aerosolkanal im Stem strömen kann.
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Bei einem als eine Tellerfeder ausgebildeten Federelement können derartige Öffnungen und/oder Aussparungen im Mantel angeordnet sein.
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Die Stärke des Materials eines als eine Tellerfeder ausgebildeten Federelements beträgt bei einer Herstellung aus thermoplastischem Kunststoff in Ausführungsformen der Erfindung vorzugsweise zwischen etwa 0,5 mm und 2 mm, besonders bevorzugt zwischen etwa 0,75 und 1,5 mm.
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Insbesondere im Hinblick auf die Verwendung einer Tellerfeder weist das erfindungsgemäße Ventil in bevorzugten Ausführungsformen am Boden des Ventilinnenraums eine rippenartige Struktur auf. Diese stellt sicher, dass eine Aeorosolleitung durch den Ventilinnenraum stets möglich ist, und das Ventil nicht vollständig durch das Federelement verschlossen werden kann.
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Ganz besonders bevorzugt ist insbesondere bei der Verwendung einer Tellerfeder als Federelement im Bodenbereich des Ventilinnenraums unterhalb der Tellerfeder ein mechanischer Anschlag vorgesehen, der ein vollständiges Flachdrücken der Tellerfeder verhindert. Wird eine Tellerfeder flachgedrückt, besteht die Gefahr, dass die Enden bei einer Entlastung der Feder umschlagen und sich die Feder dadurch umdreht.
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In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ist der mechanische Anschlag durch die Kontur der rippenartigen Struktur am Boden des Ventilinnenraums derart realisiert, dass mindestens eine der Rippen sich zur Mitte des Ventilinnenraums hin erhöht.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist das gesamte Ventil aus thermoplastischen Kunststoffen hergestellt.
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Besonders bevorzugt ist das gesamte Ventil aus vollständig recyclingfähigen thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), thermoplastischen Elastomeren (TPE), Polyamid (PA) oder Polyoxymethylen (POM), gefertigt.
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In Ausführungsformen der Erfindung ist das Federelement aus TPE und das Ventilgehäuse und das Befestigungselement aus PET gefertigt.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind alle außenliegenden Bauteile des Ventils aus PET gefertigt, sodass im Recycling-Prozess eine sichere Zuordnung zur PET-Gruppe ermöglicht ist.
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Komponenten aus einem von PET verschiedenen Kunststoff lassen sich im Recyclingprozess in einem Schweb-Sink-Verfahren der geschredderten Kunststoff-Flakes von den PET Komponenten trennen. Dabei schwimmen leichte Kunststoffe mit einer geringeren Dichte als PET auf und können abgeschöpft werden.
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Vorzugsweise werden daher in Ausführungsformen der Erfindung neben PET zusätzlich nur solche Kunststoffe für Komponenten des erfindungsgemäßen Ventils verwendet, die eine geringere Dichte als PET aufweisen.
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An seiner Oberseite ist das erfindungsgemäße Ventil in bevorzugten Ausführungsformen zur Verbindung mit einem Sprühkopf ausgebildet.
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Neben der verbesserten Verwertbarkeit der Materialien des erfindungsgemäßen Ventils und des erfindungsgemäßen Aerosolbehälters ermöglicht die Erfindung durch die Reduzierung der Anzahl der verwendeten Bauteile eine vereinfachte und kostengünstigere Produktion und Montage.
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Erfindungsgemäße Ventile sind passend zu allen am Markt erhältlichen Sprühköpfen für Aerosolbehälter realisierbar.
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Ein erfindungsgemäßer Aerosolbehälter weist ein erfindungsgemäßes Ventil auf.
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Darüber hinaus weist ein erfindungsgemäßer Aerosolbehälter in bevorzugten Ausführungsformen außen im Halsbereich eine Verbindungsstruktur auf, in die das Befestigungselement des Ventils zur Verbindung mit dem Aerosolbehälter eingreifen kann.
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Besonders geeignet ist beispielsweise eine Verbindungsstruktur, die zumindest bereichsweise aus dem Hals des Aeorosolbehälters nach außen auskragende Verbindungselemente ausbildet, hinter die das Befestigungselement greifen kann.
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Besonders bevorzugt ist die Verbindungsstruktur durch mindestens eine außen um den Hals umlaufende Rippe gebildet.
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Eine außen am Hals umlaufende Verbindungsstruktur stabilisiert darüberhinausgehend die Behälteröffnung, sodass auf ansonsten regelmäßig zum Einsatz kommende zusätzliche Stabilisierungselemente, wie beispielsweise Metallringe, verzichtet werden kann. Auch eine Nachbehandlung der Aerosolbehälter zu Stabilisierung und Steigerung der Wärmeformbeständigkeit, beispielsweise eine Kristallisierung des Halsbereichs (Necks), ist durch eine entsprechend ausgebildete Verbindungsstruktur nicht erforderlich, sodass eine vereinfachte und kostengünstigere Produktion der Aerosolbehälter möglich ist.
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In den nachfolgend erläuterten Figuren sind Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft dargestellt. Es zeigen:
- 1: Eine geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Ventils montiert auf einen Aerosolbehälter,
- 2: Eine Ansicht von unten auf ein Federelement eines erfindungsgemäßen Ventils,
- 3: Einen Schnitt entlang der Achse A-A gemäß der Darstellung aus 2,
- 4: eine geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Aerosolbehälters mit einem Ventil,
- 5: eine geschnittene Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils und
- 6: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Halteelements.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Ventils (1) für einen Aerosolbehälter (17) montiert auf einen Aerosolbehälter (17) in einer geschnittenen Ansicht dargestellt. Das Ventil (1) weist ein Ventilgehäuse (2) auf, das sich aus einem Gehäuseoberteil (2a) und einem Gehäuseunterteil (2b) zusammensetzt. In dem Ventilgehäuse (2) ist der Ventilinnenraum (3) ausgebildet, in dem ein Federelement (4) angeordnet ist.
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Zwischen dem Ventilgehäuse (2) und dem Hals des Aerosolbehälters (17) ist ein zweites Dichtelement (5) angeordnet, das in der gezeigten Ausführungsform als eine Ringdichtung ausgebildet ist. Dieses zweite Dichtelement (5) ist in der gezeigten Ausführungsform derart angeordnet, dass dieses gleichzeitig einen eventuellen Spalt zwischen dem Gehäuseoberteil (2a) und dem Gehäuseunterteil (2b) sowie einen eventuellen Spalt zwischen dem Ventilgehäuse (2) und dem Hals des Aerosolbehälters (17) abdichtet.
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Das Federelement (4) ist als eine Tellerfeder ausgebildet und hält das Auslasselement (7) ohne äußere Krafteinwirkung federnd in seiner Grundposition. In dieser Grundposition dichtet ein erstes Dichtelement (8), das in der gezeigten Ausführungsform ebenfalls als eine Ringdichtung ausgebildet ist, eine im Auslasselement (7) realisierte Aerosolleitung (9) ab, sodass über die an der Unterseite des Ventils (1) angeordnete Einlassöffnung (10) kein Aerosol aus dem Innenraum des Aerosolbehälters (17) in die Aerosolleitung (9) strömen kann.
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Auf die stiftartig nach unten aus dem Ventil (1) herausragende Einlassöffnung (10) ist ein Steigrohr (20) aufgesteckt, die tiefer in den Aerosolbehälter (17) hineinragt.
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Das Auslasselement (7), bzw. der Stem, ist stiftartig und bereichsweise hohl ausgebildet und weist in dem Ventilinnenraum (3) einen ringförmig um den Körper umlaufenden Teller (11) auf. Zwischen diesem Teller (11) und dem Gehäuseoberteil (2a) ist das erste Dichtelement (8) derart angeordnet, dass ein eventueller Spalt zwischen dem Auslasselement (7) und Gehäuseoberteil (2a) abgedichtet ist.
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Unterhalb des Tellers (11) des Auslasselements (7) liegt das Federelement (4) mit der Oberseite des Konus an dem Auslasselement (7) an, das sich durch die Öffnung (19) des Federelements (4) durch dieses hindurch erstreckt.
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Das Auslasselement (7) ist an seinem unteren Ende mithilfe eines Zentrierelements (12) zentriert und wird in seiner Bewegung geführt.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist das Auslasselement (7) im Bereich des unteren Endes eine rippenartige Struktur mit in Längsrichtung des Auslasselements (7) verlaufenden Rippen auf. Dadurch wird verhindert, dass die Einlassöffnung durch ein weites Hineindrücken in das Ventil durch das untere Ende des Auslasselements verschlossen wird.
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Am Boden des Ventilinnenraums (3) ist auf der Oberfläche des Gehäuseunterteils (2b) eine rippenartige Struktur (13) ausgebildet, die zwischen den Rippen (13) aus der Mitte im Bereich der Einlassöffnung (10) radial nach außen verlaufende Kanäle (14) unterhalb des Federelements (4) bildet.
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Die Höhe der Rippen (13) ist zur Mitte hin vergrößert, sodass ein mechanischer Anschlag für die Tellerfeder und den Teller (11) des Auslasselements (7) realisiert ist und stets ein freier Strömungsweg von der Einlassöffnung (10) in den Ventilinnenraum (3) für das Aerosol vorgehalten wird.
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Das Ventilgehäuse (2) ist mithilfe eines als ein Klemmring ausgebildeten Befestigungselements (6) auf der Öffnung des Aerosolbehälters (17) befestigt, der mit Fortsätzen hinter korrespondierende Rasten der Verbindungsstruktur (18) außen am Hals des Aerosolbehälters (17) greift und das Ventil (1) dadurch formschlüssig mit dem Aerosolbehälter (17) verbindet. Dabei drückt der Klemmring von oben auf das Gehäuseoberteil (2a) des Ventils (1).
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Die Verbindungsstruktur (18) ist als eine außen um den Hals des Aerosolbehälters (17) umlaufende Rippe realisiert, die auf ihrer Oberseite eine schräg nach außen hin abfallende Gleitfläche und eine sich an die Gleichfläche anschließende Kante aufweist, hinter der die Rippe endet.
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Auf das Ventil (1) ist ein Sprühkopf (15) aufgesetzt, der eine nicht dargestellte Düse zur Abgabe des Aerosols aufweist, die entsprechend mit der Aerosolleitung des Auslasselements (7) verbunden ist. Der Sprühkopf (15) ist über eine Druckplatte mit dem Auslasselement (7) verbunden, sodass ein Druck von oben auf den Sprühkopf (15) auf das Auslasselement (7) übertragbar ist, um dieses gegenüber dem ersten Dichtelement (8) in die geöffnete Position des Ventils (1) zu verschieben.
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Auf dem Sprühkopf (15) ist in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung eine lösbare Verschlusskappe (16) aufgesteckt. Diese Verschlusskappe (16) ist optional und nicht in allen Ausführungsformen Bestandteil der Erfindung.
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In 2 ist eine Ausführungsform eines als eine Tellerfeder ausgebildeten Federelements (4) eines erfindungsgemäßen Ventils (1) für Aerosolbehälter (17) in einer Ansicht von unten dargestellt. Mittig weist die Tellerfeder eine kreisrunde Öffnung (19) auf.
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In 3 ist das in 2 gezeigte Federelement (4) geschnitten entlang der Achse A-A dargestellt. Der Konus des Federelements (4) weist eine Höhe H, einen Durchmesser D und eine Wandstärke S auf.
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4 zeigt eine geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen Aerosolbehälters (17) aufweisend ein erfindungsgemäßes Ventil (1) gemäß der vorstehenden Beschreibung.
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Der Aerosolbehälter (17) weist in seinem Halsbereich eine außen umlaufende Verbindungsstruktur (18) auf, hinter die das als ein Klemmring ausgebildete Befestigungselement (6) des Ventils (1) eingreift.
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In 5 eine geschnittene Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils (1) dargestellt. Das Ventil (1) weist ein Halteelement (22) zur Fixierung des ersten Dichtelements (8) in einer definierten Position auf. Diese Position des ersten Dichtelements (8) ist derart definiert, dass das erste Dichtelement (8) in der Grundposition des Ventils (1) den im Auslasselement (7) realisierte Aerosolleitung (9) abdichtet.
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Weiterhin weist die dargestellte Ausführungsform eines Ventils (1) ein zweigeteiltes Befestigungselement (6) auf, das einen inneren Klemmring und einen äußeren Spannring (21) umfasst. Durch die zweigeteilte Ausführung des Befestigungselements (6) mit einem im Hinblick auf die Materialstärke dünneren inneren Klemmring, der dadurch entsprechend flexibler ist, und einen formstabilen äußeren Spannring (21) ist eine verbesserte Sicherung des Ventils (1) auf einem Aerosolbehälter (17) ermöglicht.
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Als Material für das Halteelement (22) und den Spannring (21) findet bevorzugt PET Anwendung.
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In weiteren Ausführungsformen der Erfindung sind das Halteelement (22) und die zweigeteilte Ausführung des Befestigungselements (6) unabhängig voneinander vorhanden oder nicht vorhanden.
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6 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Halteelements (22). Die Form des Halteelements (22) ist in der dargestellten Ausführungsform dazu angepasst, im Ventilinnenraum (3) zwischen das Ventilgehäuse (2) und das Federelement (4) einfügbar zu sein. In der gezeigten Ausführungsform ist dies durch einen hohlkegelstumpfartigen Grundkörper mit nach innen gewölbter Seitenfläche realisiert. An seiner Oberseite ist das Halteelement (22) zur Abstützung des ersten Dichtelements (5) ausgebildet, während die Unterseite des Halteelements (22) zur Abstützung am Boden des Ventilinnenraums (3) ausgebildet ist. Dadurch wird das erste Dichtelement (5) zwischen dem Halteelement (22) und dem Ventilgehäuse (2) eingeklemmt und in der definierten Position fixiert.
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Die umlaufende Wand des Halteelements (22) weist langlochartige Öffnungen auf, die sich aus dem Bereich der Unterseite bis in den Bereich der Oberseite jeweils mit einem Abstand zum jeweiligen Ende des Grundkörpers erstrecken. Umlaufend ist eine Vielzahl derartiger Öffnungen regelmäßig beabstandet angeordnet. Diese Öffnungen dienen in dieser und ähnlichen Ausführungsformen des Halteelements (22) dazu, dass unabhängig von der Ventilstellung stets ein Strömungskanal für das Aerosol bereitgestellt wird und der Ventilinnenraum (3) nicht unerwünscht zusätzlich abgedichtet wird, beispielsweise durch ein innen eng am Halteelement (22) anliegendes Federelement (4).
