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Die Erfindung befaßt sich
mit einem Druckbehältnis
zur Aufnahme von unter Druck stehenden, insbesondere gefrorenen
Substanzen mit einem Auslaßventil,
das zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Stellung zur Ausgabe
der Substanz verstellbar ist und ein in einem Dichtungssitz angeordnetes
Dichtelement zur Abdichtung im geschlossenen Zustand des Aus- laßventils
aufweist.
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Druckbehältnisse zur Aufnahme und gezielten
Ausgabe von gasförmigen
Substanzen, Aerosolen oder auch höher viskosen Substanzen, wie
z. B. Schlagsahne, sind bereits seit langer Zeit bekannt ebenso
wie eine Vielzahl hierbei zum Einsatz kommender Auslaßventile.
Aufgrund der Kompressibilität dieser
Substanzen, dem zum Teil relativ niedrigen Druck und dem definierten
Temperaturbereich, in welchem diese Druckbehältnisse zum Einsatz kommen,
genügen
in der Regel vergleichsweise einfache Auslaßventile, die ggf. mit einem Überdruckventil kombiniert
werden, um gefährliche Überdrücke im Doseninneren,
beispielsweise bei einer unzulässigen Erwärmung des
Behältnisses
abbauen zu können.
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Es besteht der Wunsch, in Druckbehältnissen
auch gefrorene Substanzen oder hoch viskose Substanzen vermarkten
zu können,
wozu ein hoher Innendruck des Behältnisses und/oder ein großer Auslaßquerschnitt
erforderlich sind, um die Substanz in der gewünschten Menge in einem bestimmten Zeitraum
ausbringen zu können.
Dabei ergibt sich zum einen das Problem, daß der große Öffnungsquerschnitt in Verbindung
mit einem hohen Doseninnendruck zu sehr stark ansteigenden Betätigungskräften führt, die
durch einfache Druckstößel, wie
sie von herkömmlichen
Spraydosen bekannt sind, nicht mehr handzuhaben sind. Gleichzeitig
tritt das Problem auf, daß der
hohe Doseninnendruck und/oder der große Auslaßquerschnitt bei einer Änderung
der Viskosität
des in dem Behältnis
aufbewahrten Produktes, wie sie beispielsweise bei einer Erwärmung oder
gar bei einer Änderung
des Aggregatzustandes, beispielsweise dem Auftauen eines gefrorenen
Produktes auftreten kann, die Substanz derart vehement aus dem Behältnis ausbringt
wird, daß nicht
nur unangenehme Verschmutzungen der Umgebung zu befürchten sind,
sondern im schlimmsten Falle sogar Verletzungen auftreten könnten, wenn
sich beispielsweise Kinder das Sprühventil eines solchen Behältnisses
bei aufgetautem Inhalt in den Mund stecken und das Auslaßventil öffnen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht folglich darin, ein Druckbehältnis mit einem Auslaßventil
zu schaffen, das eine verbesserte Sicherheit bei Substanzen mit
sich im vorkommenden Temperaturbereich ändernder Viskosität und/oder eine
verbesserte Bedienung ermöglicht.
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Eine erste erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe
sieht vor, daß eine
Erwärmung
und insbesondere eine Änderung
des Aggregatzustandes der Substanz und eine damit einhergehende
oder in sonstiger Weise auftretende Verminderung der Viskosität der Substanz
eine Erhöhung
der Strömungsgeschwindigkeit
im Bereich des Dichtelements bei geöffnetem Auslaßventil
mit einem erhöhten
Druckabfall am Dichtelement bewirkt, wodurch eine gegenüber dem
normalen Strömungszustand
wesentlich erhöhte
Kraft in Auszugsrichtung aus dem Dichtungssitz auf das Dichtelement
wirkt, und/oder die verminderte Viskosität mit Hilfe wenigstens einer
zwischen dem Dichtungssitz und dem Behält nisinneren vorgesehenen Verbindung
mit einer kleinen Querschnittsfläche
einen erhöhten
Druck im Dichtungssitz und damit eine erhöhte Kraft auf das Dichtelement
in einer Richtung aus seinem Dichtungssitz bewirkt, wobei die resultierende
Kraft auf das Dichtelement beim Unterschreiten einer bestimmten
Mindestviskosität,
zum Herausziehen des Dichtelements aus seinem Dichtungssitz geeignet
ist und das gelöste
Dichtelement einen Öffnungsquerschnitt
verschließt
oder wesentlich verkleinert.
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Die erfindungsgemäße Lösung bietet eine Sicherheitsfunktion,
die verhindert, daß nach
einer Verminderung der Viskosität
der in dem Druckbehältnis
unter Druck aufbewahrten Substanz der Auslaß freigegeben werden kann,
so daß auch
nach Betätigen
des Auslaßventils
keine Gefahr besteht, daß die Umgebung
unkontrolliert verschmutzt wird oder sich der Bediener gar verletzen
kann.
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Die Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht
darin, daß man
sich die Änderung
der Viskositätsverhältnisse
bei Erwärmung
und insbesondere einer Änderung
des Aggregatszustandes beispielsweise beim Auftauen zunutze machen
kann, um durch die geänderten
Druck- und Kräfteverhältnisse auf
das Dichtelement dieses aus seinem Sitz zu lösen und zum sicheren Verschließen eines
Querschnittes zu nutzen. Die Änderung
der Druck- und Kräfteverhältnisse
ist besonders gravierend bei einer Veränderung des Aggregatzustandes,
allerdings können
beispielsweise bei Speiseeis auch bereits vor dem Auftauen erhebliche
Viskositätsänderungen
auftreten oder bei anderen Substanzen im Bereich des flüssigen Aggregatzustandes
und insbesondere auch bei Substanzen mit nicht newtonschen Eigenschaften
Viskositätsänderungen
auftreten, die ein Auslösen der
Sicherheitseinrichtung erforderlich machen. Auch chemische Reaktionen
könnten
eine solche Viskositätsänderung
bewirken.
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Das Lösen des Dichtelements aus seinem Dichtungssitz
kann durch den Druckabfall oder das gezielte Vorsehen von Verbindungen
erreicht werden, wobei vorzugsweise die beiden Maßnahmen
in Kombination eingesetzt werden, um auch bei Substanzen mit einem
komplexen Verhalten bei Temperaturänderungen das Dichtelement
gezielt lösen
zu können,
wenn ein dosiertes, gezieltes Ausbringen der Substanz aufgrund der
veränderten
Viskositätseigenschaften
nicht mehr gewährleistet
ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß das Dichtelement ringförmig ausgebildet
ist und der Dichtungssitz die Form einer Ringnut besitzt, wobei
mit einer solchen Dichtung ohne großen Aufwand vergleichsweise
große Öffnungsquerschnitte
abdichtbar sind und der Doseninnendruck über die Verbindung und die
Ringnut auf das Dichtelement wirken kann. Besonders bevorzugt ist
es hierbei, mehrere über
den Umfang verteilte Verbindungsbohrungen zwischen dem Dichtungssitz und
dem Behälterinneren
vorzusehen und/oder am Grund des Dichtungssitzes einen Ringkanal
vorzusehen, der schmäler
als der eigentliche Dichtungssitz ist. Diese beiden Maßnahmen
sorgen einzeln oder vorzugsweise in Kombination miteinander dafür, daß die bei
einer Verminderung der Viskosität
der Substanz erhöhte
Druck gleichmäßig auf
das Dichtelement wirkt, so daß dieses
gleichmäßig aus
seinem Dichtungssitz gedrückt
werden kann, ohne dabei zu verkanten, was insbesondere bei in sich
wenig stabilen Dichtringen von Vorteil ist, die aus einem weichen Dichtmaterial
bestehen.
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Über
die Zahl und den Querschnitt der Verbindungsbohrungen läßt sich
der Auslösepunkt,
d. h. die Viskosität,
bei welcher das Dichtelement aus seinem Dichtungssitz gelangt, gezielt
einstellen. Beispielsweise können
die Verbindungsbohrungen bei einer gefrorenen Substanz durch Eiskristallbildung verschlossen
sein, so daß der
Druck das Dichtelement nicht aus seinem Dichtungssitz treiben kann, während nach
dem Auftauen und damit dem Verschwinden der Kristalle der Behältnisinnendruck über die
Verbindungen und ggf. den Ringkanal auf das Dichtelement wirken
kann. Bei höher
viskosen Substanzen können
auch ohne Änderung
des Aggregatzustandes über
die Querschnitte der Verbindungen gezielt Druckabfälle eingestellt
werden, die erst beim Unterschreiten einer bestimmten Viskosität einen hinreichenden
Druck in dem Dichtungssitz zulassen, um das Dichtelement auszutreiben.
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Die weitere, vorzugsweise in Kombination mit
den Verbindungen eingesetzte Maßnahme
des Erzeugens eines Druckabfalls am Dichtelement, der eine Zugkraft
auf das Dichtelement aus seinem Dichtungssitz heraus aufbaut, wird
vorzugsweise in der Weise erreicht, daß das Dichtelement aus seinem Dichtungssitz
hervorsteht und relativ betrachtet schräg in den geöffneten Strömungsquerschnitt ragt, wobei
seine Kontur die engste Stelle des Strömungsquerschnittes definiert.
Auf diese Weise läßt sich
allein über
den Druckabfall eine besonders große resultierende Kraft auf
das Dichtelement erzeugen, wobei diese Kraft mit verminderter Viskosität zunimmt, da
bei einem bestimmten Doseninnendruck mit verminderter Viskosität die Strömungsgeschwindigkeit im
Bereich der Dichtstelle, damit der Druckabfall und damit auch die
auf das Dichtelement wirkende Auszugskraft zunimmt.
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Im geschlossenen Zustand wirkt das
Dichtelement vorzugsweise mit einer konischen Anlagefläche abdichtend
zusammen, die im geöffneten
Zustand die dem Dichtelement gegenüberliegende Flanke des Strömungsquerschnittes
bildet. Vorzugsweise ist die engste Stelle des Strömungsquerschnittes
düsenartig
konturiert, beispielsweise ähnlich
einer Venturi-Düse,
um eine einerseits das Ausbringen der Substanz zu erleichtern und
andererseits für
einen definierten Druckabfall zu sorgen.
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Besonders zweckmäßig ist ein Dichtring mit einer
Scheibenform oder mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt,
der vorzugsweise abgerundete oder abgeschrägte Kanten besitzt und mit
einer aus dem Dichtungssitz hervorstehenden Kante die Kontur der
Engstelle definiert. Mit Hilfe der abgerundeten Kante läßt sich
sehr leicht die gewünschte
Düsenkontur
errei- chen, wobei vorzugsweise die gegenüberliegende Anlagefläche entsprechend
ausgebildet ist.
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Zweckmäßig kann eine Ausführungsform
der Erfindung sein, bei welcher das Auslaßventil als Stufenventil ausgebildet
ist und wenigstens zwei sich nacheinander öffnende Öffnungsquerschnitte mit jeweils
zugehörigem
Dichtelement aufweist, wobei wenigstens das Dichtelement des sich
zuerst öffnenden Querschnitts
infolge einer Verminderung der Viskosität der Substanz verlierbar ausgebildet
ist. Die Anordnung als Stufenventil kann sinnvoll, um sukzessive einen
insgesamt größeren Öffnungsquerschnitt
freigeben zu können,
wobei die Betätigung
der zweiten Stufe dann vereinfacht ist, wenn ein beispielsweise gefrorenes
Gefüge
durch Öffnen
des ersten Querschnittes. und die daraufhin eintretende Strömungsbewegung
gelockert ist. Vorsorglich sollten sämtliche Dichtelemente entsprechend
der zuvor beschriebenen Art und Weise verlierbar ausgebildet sein,
da es bei sehr großer
Kraftaufwendung auch gelingen könnte,
den zweiten Öffnungsquerschnitt
zu öffnen, wenn
das Dichtelement des ersten Öffnungsquerschnittes
sich gelöst
hat und einen dort vorgesehenen Öffnungsquerschnitt
verschließt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß das aus seinem Dichtungssitz
gelöste
Dichtelement durch Schließen
des Auslaßventils
wieder in seinen Dichtungssitz einfügbar ist. Je nach Substanz
kann das Behältnis
nach einem erneuten Abkühlen
auf die Betriebstemperatur weiter verwendet werden und selbst in
Fällen,
wo nach einem Auftauen ein Gebrauch nicht mehr zu empfehlen ist,
wie beispielsweise bei Speiseeis, wird dadurch eine Möglichkeit
geschaffen, die Dose vor dem Wegwerfen zu entleeren, so daß das Behältnis beim
Entsorgen nicht mehr unter Druck steht.
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Eine konstruktive Lösung eines
solch reversibel lösbaren
Dichtelements sieht vor, daß das
Dichtelement aus einer Scheibe aus Dichtmaterial mit höherer Steifigkeit
oder aus einer Ringscheibe mit einem steifen Träger und einem daran angebrachten Dichtungsteil
besteht, wobei der Träger
zwischen der Ausgangsstellung in dem Dichtungssitz und seiner den Öffnungsquerschnitt
vollständig
verschließenden
Stellung geführt
ist. Der starre Träger
sorgt in Verbindung mit der Führung
dafür,
daß das
Dichtelement durch Schließen
des Auslaßventils
wieder definiert in seinen Dichtungssitz zurückgeführt werden kann, so daß beispielsweise
nach einem Wiedereinfrieren das Auslaßventil wieder normal geöffnet werden
kann. Eine Führung
kann beispielsweise derart ausgebildet sein, daß das Dichtelement auf einem mittigen
Vorsprung axial geführt
ist, der je nach konstruktiver Ausführungsform auch die Verbindung
zwischen einem Ventilelement, in welchem der Dichtungssitz oder
die Anlagefläche
für das
Dichtelement vorgesehen ist, und einem Stößel zur Betätigung des Auslaßventils
bildet.
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Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe
sieht vorzugsweise in Verbindung mit der zuvor beschriebenen Sicherungsfunktion
vor, daß der
Dichtungssitz in einem Ventilelement vorgesehen ist, das durch einen
Stößel zum Öffnen des Öffnungsquerschnittes
in Richtung des Doseninneren beweglich ist, wobei der Stößel durch
einen Hebel niederdrückbar
ist, dessen Hebelarm aus wenigstens zwei gelenkig aneinander festgelegten
Teilen besteht, die zwischen einer zusammengefalteten, vorzugsweise zueinander
verrasteten Ruhestellung und einer aufgefalteten, vorzugsweise ebenfalls
verrasteten Betriebsstellung zur Verlängerung des Hebelarmes verschwenkt
sind.
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Die klappbare Hebelkonstruktion bietet
den Vorteil, daß im
ausgeklappten Zustand ein größerer Hebelweg
zur Verfügung
steht und die Betätigung durch
Umgreifen des zweiten Hebelteils mit der Hand erfolgen kann, wodurch
die Krafteinleitung vereinfacht wird. Gleichzeitig kann der Hebel
in die Ruhestellung geklappt werden und die Dose beispielsweise
durch eine Kunststoffkappe verschlossen werden, deren Außendurchmesser
nicht größer oder
nur unwesentlich größer als
der Durchmesser des Behältnisses
zu sein braucht. Hierdurch ergeben sich insbesondere bei der Verpackung
von mehreren Behältnissen
in Kartons erhebliche Raumvorteile.
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Eine besonders bevorzugte Hebelkonstruktion
sieht vor, daß ein
erstes Hebelarmteil seitlich des Stößels an einem fest mit dem
Behältnis
verbundenen Teil angelenkt ist und über Druckelemente auf einen
Radialvorsprung zur Betätigung
des Stößels wirkt.
Eine solche Konstruktion sorgt für
eine kleine Hebelarmlänge
zwischen dem behältnisfesten
Anlenkpunkt und den Angriffsstellen der Druckelemente, so daß besonders
niedrige Öffnungskräfte erreichbar
sind. Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung
sieht vor, daß der
Radialvorsprung an einem Düsenaufsatz
angeformt ist, der axial beweglich auf dem Stößel sitzt. Ein Düsenaufsatz
wird beispielsweise bei Eiskrem vorgesehen, um eine strukturierte und
unter Umständen
auch speziell geformte Ausgabe zu ermöglichen. Zweckmäßig ist
es dabei, daß der Düsenaufsatz über dem
Stößel von
zwei diametral gegenüberliegend
angeordneten Druckelementen gehalten ist, so daß für die Befestigung des Düsenaufsatzes
keine weiteren Rastverbindungen oder sonstigen Verbindungselemente
notwendig sind und dennoch ein sicherer Halt gewährleistet ist, da auf den Düsenaufsatz
nur bei niedergedrücktem
Hebel und damit geöffnetem
Auslaßventil
Axialkräfte
einwirken. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Hebels
ist vorgesehen, daß die
beiden Hebelarmteile bügelartig
ausgebildet und der erste Hebelarmteil den Düsenaufsatz in beiden Stellungen
und der zweite Hebelarmteil den Düsenaufsatz in der Ruhestellung
umschließt.
Die bügelartige
Ausbildung erlaubt einerseits eine hinreichend steife Gestaltung des
Hebels, um die Bedienkräfte übertragen
zu können,
und ist andererseits besonders platzsparend wiederum im Hinblick
auf den Wunsch, das Behältnis im
Bereich des Düsenaufsatzes
mit einer Kunststoffkappe oder dergleichen verschließen zu können, deren
Durchmesser den Außendurchmesser
des Behältnisses
nicht oder unwesentlich übersteigt.
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In einer noch weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung kann das Auslaßventil
des Druckbehältnisses
neben einem ersten Öffnungsquerschnitt
wenigstens einen weiteren Öff nungsquerschnitt
aufweisen, der zur Vereinfachung des Befüllens des Behältnisses
freigebbar ist. Dieser weitere Öffnungsquerschnitt
kann beispielsweise der Öffnungsquerschnitt
eines zuvor bereits erwähnten Stufenventils
sein, es ist aber auch denkbar, den weiteren Öffnungsquerschnitt ausschließlich für den Füllvorgang
zu öffnen,
d. h. nach der Befüllung
bleibt der wenigstens eine weitere Öffnungsquerschnitt auch bei
Betätigen
des Auslaßventils
geschlossen. Erreicht werden kann dies beispielsweise dadurch, daß der Öffnungshub
des Auslaßventils
bei einem normalen Entleerungsvorgang nicht ausreichend ist, um
den zweiten Querschnitt freizugeben. Beim Befüllvorgang mit eventuell teilweise
demontiertem Kopf hingegen kann ein hinreichender Hub aufgebracht
werden, um beide Öffnungsquerschnitte
freizugeben und dadurch das Einbringen der Füllung zu erleichtern. Dabei
wird zunächst
der erste und der wenigstens eine weitere Öffnungsquerschnitt entsprechend
einem Stufenventil nacheinander freigegeben.
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Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen
näher auf
Ausführungsbeispiele
der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt eines Kopfbereiches eines Druckbehältnisses im geschlossenen Zustand;
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2 einen
Querschnitt ähnlich 1 mit einem leicht abgewandelten
Auslaßventil
und vorentriegeltem Betätigungshebel;
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3 einen
Querschnitt des Kopfbereiches nach 2 mit
in Betriebsstellung ausgeklapptem Betätigungshebel;
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4 einen
Querschnitt des Kopfbereiches nach 2 und 3 mit geöffnetem Auslaßventil,
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5 einen
Querschnitt des Kopfbereichs nach 2 bis 4 mit ausgelöster Sicherheitsfunktion;
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6 einen
Querschnitt der Ausführungsform
gemäß 1 mit skizzierter Hebelkontur;
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7 einen
Querschnitt der Ausführungsform
nach 6 bei geöffnetem
Auslaßventil;
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8 einen
vergrößerten Querschnitt
des Dichtbereiches einer weiteren Ausführungsform eines Auslaßventils
sowie
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9 einen
Querschnitt eines Kopfbereiches eines Druckbehältnisses mit zwei Öffnungsquerschnitten.
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In 1 ist
der Kopfbereich eines Druckbehältnisses
10 im Querschnitt dargestellt, das mit einem Auslassventil 12 zur
Ausgabe des unter Druck stehenden Behältnisinhaltes 14 versehen
ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
dient das Druckbehältnis 10 zur
Aufnahme von gefrorener Eiskrem, d. h. das Behältnis ist in der Regel tiefgekühlt und
der Doseninhalt entsprechend der Substanz von Speiseeis im gefrorenen Zustand
sehr hochviskos. Das Behältnis 10 steht
unter einem hohen Druck, der geeignet ist, ein solches Material
aus dem Auslassventil ausbringen zu können.
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Das Auslaßventil 12 besteht
im wesentlichen aus einem Ventilgehäuse 16, das unter
Zwischenlage einer geeigneten Dichtung 18 fest mit dem
Druckbehältnis 10 verbunden
ist, einem beweglichen Ventilelement 20 mit einem in einem
Dichtungssitz 22 angeordneten scheibenförmigen Dichtelement 24 zum Abdichten
des Auslaßventils 12 gegen
den Behältnisinnendruck
im geschlossenen Zustand, einem mit dem Ventilelement 20 verbundenen
hülsenförmigen Stößelelement 26,
einem auf dem Stößelelement 26 sitzenden
Düsenaufsatz 28 und
einem Betätigungshebel 30,
der in später
noch näher
beschriebener Art und Weise über
den Düsenaufsatz 28 auf
das Stößelelement 26 und
damit auf das Ventilelement 20 wirkt. Zwischen dem Stößelelement 26 und
dem Ventilgehäuse 16 ist
weiterhin eine Schraubenfeder 32 als Rückstellelement vorgesehen,
die nach dem Loslassen des Betätigungshebels 30 das
Stößelelement 26 in
die Ruhestellung zurückführt, wobei
das Auslaßventil 12 unterstützt durch
den Behältnisinnendruck geschlossen
wird. Nach Abbau des Behältnisinnendrucks
sorgt die Schraubenfeder 32 dafür, daß keine Restmengen aus dem
Doseninneren über
die Dichtung austreten können.
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Bedingt durch die hohe Viskosität des Behältnisinhaltes
besitzt das Auslaßventil 12 im
geöffneten
Zustand (siehe 4) einen
vergleichsweise großen Öffnungsquerschnitt,
um ein zufriedenstellendes Volumen des Inhaltes des Behältnisses 10 unter
dem zur Verfügung
stehenden Druck in einer bestimmten Zeit ausbringen zu können. Hierdurch
ist ein vergleichsweise großflächiges Ventilelement 20 mit
einer Dichtstelle 34 mit einem relativ großen Durchmesser
erforderlich, die durch eine Umfangskante 36 des Dichtelements 24 und
eine konische Anlagefläche 38 am
Ventilgehäuse 16 definiert
ist. Das Ventilelement 20 selbst besitzt eine angespitzte Form,
um leichter in die gefrorene Masse 14 beim Betätigen des
Auslaßventils 12 eindringen
zu können.
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Dennoch ist aufgrund der großen Projektionsfläche des
Ventilelements 20 eine hohe Betätigungskraft auf das Stößelelement 26 notwendig,
um das Auslaßventil 12 gegen
den Innendruck öffnen
zu können.
Es ist daher ein Betätigungshebel 30 vorgesehen,
der aus einem ersten Hebelarmteil 40 und einem zweiten
Hebelarmteil 42 besteht, die beide bügelartig ausgebildet sind und
beispielsweise in der in 1 gezeigten
Transportstellung den Düsenaufsatz 28 umschließen. In
dieser gezeigten Stellung kann der Kopfbereich durch eine Kunststoffkappe
(nicht gezeigt) abgedeckt werden, die an einem Ringwulst 44 an
dem Druckbehältnis 10 einrastbar
ist und deren Außendurchmesser
den Außendurchmesser
des Druckbehältnisses
nicht oder nur geringfügig übersteigt,
so daß die
Druckbehältnisse
platzsparend verpackt werden können.
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Das erste Hebelarmteil 40 greift über einen Bügel 46 in
einen Schlitz 48 in dem Ventilgehäuse 16, so daß es schwenkbar
um diese Gelenkstelle gelagert ist. Das zweite Hebelarmteil 42 sitzt
mit zwei seitlichen Schnappbügeln 50 auf
an dem ersten Hebelarmteil 40 vorgesehenen Gelenkzapfen 52,
die die Klappgelenkstelle des Hebelarms 30 definieren.
Wie aus 6 und 7 zu erkennen ist, besitzt
das erste Hebelarmteil im Bereich seiner Gabelung ausgebildete Druckelemente 54,
die an einer mit 56 bezeichneten Stelle an einem radial
vorspringenden Rand 58 des Düsenaufsatzes 28 anliegen.
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Zum Aufklappen des Betätigungshebels 30 kann
dieser im zusammengeklappten, verrasteten Zustand leicht in die
in 2 gezeigte Stellung
angehoben werden, wobei ein weiteres Aufschwenken ermöglicht sein
kann, um den Düsenaufsatz
von dem Stößelelement 26 abnehmen
zu können
und zu reinigen oder durch einen anderen Düsenaufsatz mit einer anders
ausgebildeten Durchtrittsöffnung
auszutauschen. Wie bereits erwähnt,
sind die beiden Hebelarmteile 40, 42 leicht miteinander
verrastet, können
jedoch problemlos voneinander gelöst und durch Verschwenken um
die Gelenkzapfen 52 in die in 3 gezeigte Betriebsstellung aufgeklappt
werden, wobei sie durch geeignete Rastelemente in diesem Zustand
vorzugsweise ebenfalls lösbar
miteinander verrastet sind. In diesem Zustand kann der Benutzer mit
der Handfläche
eine große
Kraft auf das zweite Hebelarmteil 42 aufbringen, die durch
den Hebelarm entsprechend dem Hebelarmverhältnis verstärkt wird.
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Der Hebelarm 30 wirkt über die
Druckelemente 54 des ersten Hebelarmteils 40 über die
Anlagestelle 56 auf den Radialvorsprung 58 des
Düsenaufsatzes 28,
der wiederum auf einem Radialabsatz 60 des Stößelelements 26 aufliegt. Über das
hülsenförmige Stößelelement 26 werden
die Betätigungskräfte weiter über drei
schräg
zur Mitte hin zusammenlaufende Streben 62 und einen sich
daran mittig anschließenden
Verbindungsabschnitt 64 auf das Ventilelement 20 übertragen.
Nach Überwindung
des Doseninnendruckes gelangt das Ventilelement beim Aufbringen
der Betätigungskraft
aus der in 3 gezeigten
Stellung in die in 4 gezeigte
Ausgabestellung, in welcher ein großer Auslassquerschnitt zwischen
der konischen Anlagefläche 38 und
der Dichtkante 36 des Dichtelements 24 freigegeben
ist. Die Betätigungskraft
nimmt in der Regel stark ab, sobald das Dichtelement von seiner
gegenüberliegenden
Anlagefläche 38 abgehoben
ist.
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Die in dem Behältnis aufbewahrte Substanz 14 kann
in dem in 4 und auch 7 gezeigten Zustand durch
den Öffnungsquerschnitt
im Bereich der Dichtstelle 34 an den Streben 62 vorbei
in das hohle Stößelelement 26 und
von dort in den Düsenaufsatz 28 und
weiter durch eine im Ausführungsbeispiel
sternförmig
gezeigte Austrittsöffnung 66 ausgegeben
werden. Der auf dem Stößelelement 26 nur lose
aufgesetzte Düsenaufsatz 28 wird
in der Ausgabestellung durch den Betätigungshebel 30 selbst
unter den auf ihn einwirkenden Druckkräften in Position gehalten.
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Nach der Verwendung kann der Hebel
wieder zusammengeklappt und der Düsenaufsatz 28 zur Reinigung
abgenommen werden. Nach dem Reinigen und dem Zusammenklappen in
die in 1 gezeigte Stellung
kann wiederum eine Schutzkappe auf dem Ringwulst 44 eingeschnappt
werden. Während der
Ausgabe des Behältnisinhaltes
ist das Stößelelement 26 gegen
das Ventilgehäuse 16 mit
Hilfe eines Dichtringes 68 abgedichtet, der bei der Bewegung des
Stößelelements 26 an
einer zylindrischen Wandung 70 des Ventilgehäuses 16 entlanggleitet.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel
bildet die zylindrische Wandung 70 mit der Außenwandung
des Ventilgehäuses 16 einen
ringförmigen
Hohlraum 72, in welchem die Schraubenfeder 32 teilweise
angeordnet ist.
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Während
die Hebelkonstruktion in Verbindung mit der Formgebung des Ventilelements 20 das Öffnen des
Auslaßventils 12 erleichtert,
sorgt die besondere konstruktive Ausbildung des Dichtelements 24 und
seines Dichtungssitzes 22 für eine Si cherheitsfunktion,
die verhindert, daß bei
einer wesentlichen Verminderung der Viskosität des Behältnisinhaltes, beispielsweise
nach dem Auftauen von Eiskrem, diese unkontrolliert schnell nach
dem Öffnen des
Auslassventils 12 aus der Austrittsöffnung 66 heraustreten
kann. Hierzu ist vorgesehen, daß sich
das Dichtelement 24 bei Unterschreiten einer bestimmten Mindestviskosität der Substanz 14 beim Öffnen des Auslaßventils 12 aus
seinem Dichtungssitz 22 löst und ohne dem Ventilelement 22 zu
folgen in seiner abgedichteten Stellung verharrt, wie dies in 5 gezeigt ist. In dieser
Stellung wird das Dichtelement 24 durch den Doseninnendruck
gegen die konische Anlagefläche 38 gepreßt, so daß die Dichtstelle 34 geschlossen
bleibt und keine Substanz aus dem Behältnis austreten kann. Das Dichtelement 24 besitzt
eine hinreichende Steifigkeit, um in diesem Zustand keine wesentlichen
Formänderungen
zu erfahren, wobei es entweder aus einem geeigneten, harten Dichtmaterial
bestehen kann oder einen Träger
aufweist, an welchem die eigentliche Dichtung mit der Dichtkante 36 angeordnet
ist. Das Dichtelement 24 ist dabei auf dem Verbindungselement 64 axial
geführt,
so daß es keine
Lageänderung
in radialer Richtung vollziehen kann, die die Abdichtung in dieser
Stellung gefährden könnte.
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Bei der in 1, 6 und 7 gezeigten Ausführungsform
wird das Herauslösen
des Dichtelements 24 aus seinem Dichtungssitz 22 bei
Unterschreiten der Mindestviskosität durch die konstruktive Ausbildung
im Bereich der Dichtstelle 34 und eine definierte Haltekraft
zwischen Dichtelement 24 und Dichtungssitz 22 erreicht.
Während
bei einer beispielsweise gefrorenen Substanz diese den Öffnungsquerschnitt nur
mit einer geringen Strömungsgeschwindigkeit passieren
kann und entsprechend ein nur minimaler Druckabfall auftritt, wird
bei verminderter Viskosität und
entsprechend höherer
Strömungsgeschwindigkeit
ein Druckabfall erzeugt, der durch konstruktive Ausgestaltungen,
wie z. B. die Konizität
der Anlagefläche,
den Überstand
des Dichtelements 24 aus dem Dichtungssitz 22 und
die Konturierung der Dichtkante 36 und auch der Anlagefläche 38 variiert
werden kann. Über
die wirksame Fläche
des Dichtelements 24 stromabwärts der Dichtstelle 34 läßt sich mit
dem entstehenden Unterdruck auch gezielt eine bestimmte Kraft auf
das Dichtelement 24 aus dem Dichtungssitz 22 heraus
erzeugen. Diese konstruktiven Faktoren und die Haltekraft des Dichtelements 24 im
Dichtungssitz 22 werden so abgestimmt, daß bei einem
Unterschreiten einer Mindestviskosität, beispielsweise nach dem
Auftauen des Behältnisinhaltes 14 die
durch den Druckabfall entstehenden, auf das Dichtelement 24 dieses
entgegen seiner Klemmkraft aus dem Dichtungssitz 22 in
die in 5 gezeigte Sicherungsstellung
bewegen. Dabei kommt es ggf. nur im allerersten Augenblick des Niederdrückens des
Ventilelements 20 zu einem geringfügigen Durchtritt der Substanz 14 in
den Innenraum des Ventilgehäuses 16 bzw.
Stößelelements 26.
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Da die Abstimmung der konstruktiven
Details zum Erreichen eines Auslösens
der Sicherungsfunktion beim Erreichen bestimmter Parameter schwierig sein
kann, kann es sinnvoll sein, ergänzend
oder auch alternativ zu dem zuvor beschriebenen Effekt wenigstens
eine, vorzugsweise jedoch mehrere Verbindungsbohrungen 74 in
dem Ventilelement vorzusehen, die den Dichtungssitz 22 mit
dem Inneren des Druckbehältnisses 10 verbinden.
Durchmesser und Geometrie der wenigstens einen Verbindungsbohrung 74 (siehe 2 bis 5) sind so gewählt, daß beispielsweise im gefrorenen
Zustand der Substanz 14 die Öffnungsquerschnitte durch Kristallbildung
verschlossen sind, so daß der
Doseninnendruck nicht im Dichtungssitz 22 auf das Dichtelement 24 wirken kann.
Im gefrorenen Zustand wird beim Betätigen des Betätigungshebels 30 folglich
die in 4 gezeigte Ausgabestellung
erreicht.
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Beim Auftauen einer gefrorenen Substanz oder
auch einer wesentlichen Verminderung der Viskosität einer
im Regelfall in einem höherviskosen
Zustand auszugebenden Substanz kann der Doseninnendruck über die
Verbindungsbohrungen 74 im Ventilsitz auf das Dichtelement 24 wirken,
so daß das Lösen des
Dichtelements 24 aus seinem Sitz 22 entweder unterstützt oder
alleine durch den Doseninnendruck bewirkt wird, wenn die Substanz 14 aufgetaut
ist oder eine bestimmte Mindestviskosität unterschritten hat. Bei dieser
Lösung
ist es möglich,
die in 5 gezeigte Sicherheitsstellung
zu erreichen, ohne daß es
zu einem Austritt der Substanz über
die Dichtstelle 34 kommt. Wie bereits erwähnt, lassen sich
die beiden Effekte der durch die Substanz mit hoher Viskosität selbst
verschließbaren
Verbindungsbohrungen und das gezielte Anströmen und Erzeugen eines Druckabfalls
vorzugsweise kombinieren, um ein definiertes Lösen des Dichtelements 24 zu
erreichen.
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Die Führung des Dichtelements 24 auf
dem Verbindungselement 64 bietet neben dem Vorteil eines
sicheren Abdichtens bei zum Doseninneren hin bewegten Ventilelement 20 auch
den Vorteil, daß nach
einem Loslassen des Betätigungshebels 30 das Ventilelement 22 unter
der Wirkung der Rückstellfeder 32 und
insbesondere auch des Doseninnendruckes wieder in seine Ausgangsstellung
zurückgeführt werden
kann, wobei wiederum auch das Dichtelement 24 in seinen
Dichtungssitz 22 gepreßt
wird. Eine Fase 26 am Außenumfang des Dichtungssitzes und/oder
der Unterseite des Dichtelements vereinfachen dabei die Rückfüh rung des
Dichtelements 24 in seinen Sitz 22. Von Vorteil
sind hierbei auch die Verbindungsbohrungen oder sonstigen Öffnungen
zwischen dem Dichtungssitz 22 und dem Behältnisinneren,
da durch deren Öffnungsquerschnitte
die Substanz 14, die sich in der Sicherungsstellung nach 5 zwischen dem Dichtelement 24 und
seinem Sitz 22 ansammeln kann, leicht in das Behältnisinnere
verdrängt
werden kann. Es ist denkbar, nach einer nachfolgenden Abkühlung des
Druckbehältnisses 10 und
dem Erreichen der geforderten Mindestviskosität wieder einen normalen Öffnungsvorgang
durchzuführen
und dem Druckbehältnis 10 Substanz 14 in der
gewohnten und gewünschten
Art und Weise zu entnehmen.
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Während
die in 1 bis 7 gezeigten Ausführungsformen
mit reversiblem Dichtelement 24 nach dem Auslösen der
Sicherungsfunktion in vielen Fällen
bevorzugt sind, um entweder den Behältnisinhalt nach einem erneuten
Abkühlen
weiter verwenden zu können
oder wenigstens eine Entleerung zum Druckabbau vor der Entsorgung
des Behältnisses durchführen zu
können,
sind auch nicht-reversible Ausführungsformen
denkbar, bei denen nach dem Auslösen
der Sicherungsfunktion ein Öffnungsquerschnitt
dauerhaft verschlossen bleibt, beispielsweise um sicherzustellen,
daß ein
aufgetautes und dadurch unter Umständen verdorbenes Lebensmittel
nicht mehr verwendet werden kann.
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In 8 ist
eine Ausführungsform
eines solchen Auslaßventils 112 gezeigt,
wobei zur Vereinfachung nur der Bereich der Dichtstelle 134 mit
dem Dichtelement 120 dargestellt ist, während die übrigen konstruktiven Teile
der in 1 bis 7 gezeigten Ausführungsform
entsprechen können.
Bei der Ausführungsform
gemäß 8 sitzt ein Dichtelement 124 mit
im we sentlichen rechteckigem Querschnitt und einer abgerundeten
Dichtkante 136 in einem Dichtungssitz 122 mit
einem in dessen Grund angeordnetem Ringkanal 123, der über wenigstens
eine Verbindungsbohrung 174 mit dem Behältnisinneren in Verbindung
steht. Die Abdichtung im geschlossenen Zustand erfolgt wiederum
durch eine Anlage der Dichtkante 136 an einer konischen
Anlagefläche 138.
Im Unterschied zu den in 1 bis 7 gezeigten Ausführungsformen
besteht das Dichtelement 124 vollständig aus einem relativ weichen
Material und ist nicht in besonderer Weise an dem Ventilelement 120 geführt. Kommt
es zu einem Auslösen
der Sicherungsfunktion wiederum durch die gezielte Ausnutzung eines Druckabfalls
und/oder des Druckaufbaus durch die Verbindungsbohrungen 174,
wobei der Ringkanal 123 einen gleichmäßigen Druckaufbau ermöglicht, was
insbesondere bei dem weichen Dichtelement 124 von Vorteil
ist, wird das Dichtelement 124 nach dem Lösen aus
dem Dichtungssitz 122 in einen Spalt 102 zwischen
dem Ventilgehäuse 116 und
dem Ventilelement 120 gepreßt, der im Regelfall den Durchtrittsquerschnitt
für die
auszugebende Substanz darstellt. Aufgrund seiner relativ weichen
Beschaffenheit wird das Dichtelement unter der Wirkung des Behältnisinnendrucks
derart verformt, daß auch
nach einem Zurückziehen
des Ventilelements 120 das Dichtelement 124 nicht
mehr in den Dichtungssitz 122 gelangen kann, so daß der Spalt 102 dauerhaft
verschlossen bleibt und eine Ausgabe der Substanz auch nach einem
erneuten Abkühlen
nicht mehr ermöglicht
ist. Denkbar wäre
in diesem Zusammenhang auch, in dem Bereich 102 eine kleine
Durchtrittsöffnung
beispielsweise in Form eines axialen Kanals an dem Ventilgehäuse 116 vorzusehen,
der nach dem Auslösen
der Sicherungsfunktion für
eine langsame Entlehrung des Behältnisinhaltes
sorgt. Das Vorsehen einer solchen Soll-Ausgabefunktion ist auch
bei Ausführungsformen
gemäß 1 bis 7 denkbar, bei spielsweise durch eine
Durchtrittsöffnung
zwischen dem Ventilelement 24 und dem Verbindungselement 64.
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Weiterhin können die zuvor beschriebenen Auslaßventile
auch mehrstufig ausgebildet sein, d. h. es ist denkbar, nach dem Öffnen des
Ventilelements 20 einen weiteren Querschnitt zu öffnen, um
die Ausgabe und/oder das Einbringen der Substanz beschleunigen zu
können.
Auch bei einer solchen Ausführungsform
kann eine Sicherungsfunktion bei beiden Ventilstufen wünschenswert
sein, obgleich das Öffnen
der zweiten Ventilstufe zur Ausgabe unter Druck in der Regel einen
erheblich größeren Kraftaufwand
erfordert, wenn die erste Ventilstufe nicht geöffnet werden konnte oder nach
Auslösen
der Sicherungsfunktion verschlossen ist.
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In 9 ist
ein Beispiel für
ein derartiges Stufenventil als Auslaßventil 212 gezeigt,
das in seinem Aufbau den zuvor beschriebenen einstufigen Varianten
sehr ähnlich
ist. Einander entsprechende Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen
versehen worden.
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Abweichend ist das Ventilgehäuse 16 im
Bereich der Dichtstelle 184 des ersten Öffnungsquerschnittes nicht
mit einem schräg
in das Doseninnere ragenden Ringvorsprung versehen, sondern es besitzt
eine im Vergleich zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
zurückgesetzte
Dichtstelle 186, während
die zuvor erwähnte
erste Dichtstelle 184 zum Zusammenwirken mit dem scheibenförmigen Dichtelement 24 durch
ein konusförmiges
Scheibenelement 180 gebildet ist. Die konusförmige Scheibe trägt ein zweites
ringförmiges
Dichtelement 125, das mit der zweiten Dichtstelle 186 zusammenwirkt.
Das Scheibenelement 180 ist ferner in einer Axialführung 182,
die an dem Ventilgehäuse 16 angeformt
sein kann, axial zum Doseninneren hin beweglich geführt.
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Der durch die zweite Dichtstelle 186 und
das zweite Dichtelement 125 verschließbare zweite Öffnungsquerschnitt
kann je nach Auslegung der zuvor beschriebenen, hier nicht dargestellten
Hebelmechanik in Verbindung mit der Lage der Streben durch Niederdrücken des
Stößelelements 26 für eine raschere
Entleerung geöffnet
werden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
dient der zweite Öffnungsquerschnitt
jedoch nur dazu, den Befüllvorgang
des Behältnisses
mit gefrorener Eiskrem zu vereinfachen. Bei entfernter Hebelmechanik
und fehlendem Düsenaufsatz 28 kann
nämlich
der Stößel 26 weiter in
das Doseninnere bewegt werden, wobei das Scheibenelement 180 aufgrund
des fehlenden Doseninnendruckes bis in eine Endposition in der Axialführung 182 unter
Freigabe des zweiten Öffnungsquerschnittes
in das Behältnisinnere
bewegt wird. Wird nach Erreichen des Anschlages das Stößelelement 26 weiter
zum Doseninneren hin bewegt, wird nachfolgend auch der erste Öffnungsquerschnitt
im Bereich der ersten Dichtstelle 184 freigegeben, so daß ein besonders
großer Öffnungsquerschnitt
für eine rasche
Befüllung
zur Verfügung
steht. Sobald das Behältnis
unter Druck steht und die Hebelmechanik mit dem Düsenaufsatz 28 montiert
ist, bleibt der zweite Öffnungsquerschnitt
infolge des Doseninnendrucks verschlossen und der Hub des Stößelelements 26 ist
derart begrenzt, daß die
Streben nicht auf das Scheibenelement 180 einwirken können.