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Ventil für einen unter Überdruck stehenden Behälter Gegenstand der
Erfindung ist ein Ventil, bestehend aus einer perforierten gummielastischen Membran,
die längs ihres Umfangs unter Vorspannung in einer Öffnung der Wandung eines unter
Überdruck stehenden Behälters dichtend befestigt ist.
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Es sind eine Anzahl Behälterventile mit Gummimembranen bekannt, bei
denen im wesentlichen nur die Eigenelastizität des Membranwerkstoffes den Ansprechdruck
des Ventils bestimmt. Durch Überdruck im Behälter werden dabei die Ventile entweder
geschlossen oder geöffnet. Keines dieser bekannten Ventile kann jedoch selbsttätig
in beiden Richtungen wirken, auch dann nicht, wenn die gummielastische Membran unter
Vorspannung in eine Behälteröffnung eingebaut ist.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt demgegenüber, ein Ventil zu schaffen,
bei welchem sich die vorgespannte Membran nach beiden Seiten ausbiegen kann, um
beispielsweise nach der Entnahme eines Teils des Behälterinhaltes, durch Herausbiegen
der Membran, Luft in den Behälter einzulassen, indem sich die Membran nach innen
biegt, bis ein Druckausgleich erzielt ist. Ein solches Ventil soll imstande sein,
den noch vorhandenen Behälterinhalt aus dem Bereich der Austrittsöffnung zurückzudrängen.
Das Ventil soll sich sowohl für Tuben als auch für andere Behälter eignen, welche
nach Entnahme eines Teils des Inhalts wieder ihre ursprüngliche Form annehmen sollen,
bei denen also nach Entnahme eines Teils des Inhalts eine entsprechende Menge Luft
in den Behälter eintreten kann. Das Ventil soll also einen Durchtritt von Flüssigkeit,
Paste u. dgl. in der einen und von Luft oder Gas in der anderen Richtung ermöglichen.
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Das erfindungsgemäße Ventil zeichnet sich dadurch aus, daß die Berührungsflächen
der Behälterwandung und der Membran im ausgebauten Zustand der Membran miteinander
einen Winkel einschließen, derart, daß sich die Membran beim Einbau in Richtung
auf das Behälterinnere ver""völbt.
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Gegenüber den bekannten Ventilen, bei denen der Ansprechdruck im wesentlichen
nur durch die Eigenelastizität des Membranwerkstoffes bestimmt ist, läßt sich somit
beim Erfindungsgegenstand eine in Schließrichtung wirkende Stauchung auf einfache
Weise durch Verwölbung der Membran erreichen.
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Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnung an mehreren
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen F i g. 1 bis 3 die
gummielastische Membran eines Ventils in drei Ausführungsvarianten in Draufsicht
mit je einer beispielsweisen Perforation, F i g. 4 und 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel,
im Querschnitt, einer elastisch deformierbaren Membran vor und nach ihrer Befestigung
an der Wandung eines Behälters und F i g. 6 bis 9 zwei weitere Ausführungsbeispiele
von Ventilen in je zwei Darstellungen entsprechend den F i g. 4 und 5.
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Die elastisch deformierbare Membran nach F i g. 1 bis 3 ist durch
eine ebene Platte oder Scheibe 21 aus Kautschuk oder kautschukähnlichem Kunststoff
gebildet, welche z. B. rechteckig oder kreisrund, 21' bzw. 21", begrenzt
und vor ihrem Einbau als Bestandteil einer Behälterwandung und in undeformiertem
Zustand in ihrer Mitte mit einer linienförmigen oder punktförmigen oder sternartigen
Perforation 22 bzw. 22' bzw. 22" ohne oder bei nur Geringfügigem Materialabfall
versehen ist. Die Membran 21 ist in ihrer Wandstärke im Verhältnis zu ihrer Fläche
so bemessen, daß sie noch ausreichend deformierbar ist, um ausgebogen werden zu
können. Bei der Perforation ist die Wandstärke der Membran 21 bzw.
21' bzw. 21" von beiden Seiten her in gleichem Ausmaß durch eine Einkerbung
23 bzw. 23' bzw. 23" vermindert, welche einen Neigungswinkel von beispielsweise
ungefähr 30° zur Membranfäche gegen die Perforation hin aufweist. Die Membran 21
ist mit ihrer Berührungsfläche bzw. ihrem Rand 24, welche bei der undeformierten
Membran senkrecht zur Membranfiä che steht, in einer
Öffnung eines
vorzugsweise starren Behälterwandteils (nicht dargestellt), z. B. durch Klebung,
Schweißung od. dgl. dichtschließend befestigt; der Rand der Behälteröffnung ist
wenigstens an dessen zur Perforation 22 parallelen Seiten bzw. bei den Perforationen
22' oder 22" ringsum scheitelartig ausgebildet. Infolge der Befestigung des Membranrandes
24 an diesem scheitelartigen Rand wird die Membran längs ihrer Mittelebene, also
quer zur Perforation elastisch gestaucht, wobei dieser zentrisch gerichtete Schub
die Perforation dicht geschlossen hält.
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Die Berührungsflächen bzw. Ränder von Membran und Behälterwand können
zusammen eine Wandtrog zwischen zwei Druckräumen bilden. Besteht zwischen den letzteren
ein Druckunterschied, der ausreicht, um die elastisch deformierbare Membran
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nach der Seite des geringeren Druckes hin auszubiegen, so wird die Stauchung
in der Membran durch eine Dehnung derselben überlagert, so daß die Membran durchbiegt
und die Perforation 22 öffnet und Druckmedium in Richtung des Druckgefälles hindurchtreten
kann. Ist der Druckunterschied wenigstens annähernd ausgeglichen, so gelangt die
ausgebogene Membran unter der Wirkung der inneren elastischen Kontraktionskraft
der durch die Biegung gedehnten Membranzonen automatisch wieder in eine Gleichgewichtslage,
in welcher die Perforation dicht geschlossen ist.
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Beim Druckmedium kann es sich um gasförmige, flüssige oder halbflüssige,
pastenartige Stoffe handeln, wobei die stichförmige Perforation 22' insbesondere
für Gase und Flüssigkeiten und die schnittartige Perforation 22 und 22" für pastenartige
Stoffe geeignet sind.
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Um der Membran in ihrer Gleichgewichtslage erhöhte Stabilität zu geben,
kann sie von der Mitte gegen ihren Befestigungsrand hin eine zunehmende Wandstärke
aufweisen.
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Die mit einer Perforation versehene Wandung kann an einem Behälter
Verwendung finden, welcher bei Druckausübung auf seinen Inhalt von demselben durch
die sich dabei öffnende Perforation abgeben soll. Es erfolgt dann stets nur ein
Durchtritt von innen nach außen, weshalb die elastisch deformierbare Membran gemäß
der in F i g. :1 und 5 gezeigten Ausführungsform mit einer Stich- oder Schnittperforation
32 ausgeführt ist, an welcher nur auf der Innenseite eine Einkerbung 33 in der Art
gemäß F i c . 1 bis 3, gegen die Perforation 32 hin, vor-Cesehen ist.
Die Membran besitzt im selbständigen, undeformierten Zustand einen gegen die Innenseite
hin abgeschrägten Rand 34, welcher mit seiner ganzen Berührungsfläche an dem zur
Ebene der starren Behälterwandung 35 senkrechten Rand 36 der in der Weite etwas
zu engen Einbauöffnung dicht anliegend befestigt wird. Durch diese Befestigung wird
in der äußeren, die Perforation 32 aufweisenden Zone der Membran 31 eine elastische
Stauchung und in der inneren, die Einkerbung 33 aufweisenden Zine eine Dehnung längs
der Membran verursacht, wodurch die letztere in ihrer Gleichgewichtslage leicht
einwiirts gebogen wird.
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Bei Druckausübung auf den Behälterinhalt wird die Membran 31 durch
den Innendruck nach außen gebogen, wobei die Stauchung zuerst etwas erhöht Lind
dann durch die zunehmende Ausbie#lung der N-Icmbran überwunden wird, während an
der Membraninnenseite eine progressive Zugspannung von d( Mitte nach dem Membranrand
erzeugt wird, welch die Perforation 32 öffnet (strichpunktiert in F i g. 5 Bei nachlassendem
Innendruck wird die Membra durch die Kontraktion in die in F i g. 5 gezeigt Gleichgewichtslage
zurückgedrängt, in welcher d; Perforation durch den Stauchungsdruck wieder diel
geschlossen ist.
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Es versteht sich, daß an Stelle des nach innen ar geschrägten Randes
34 ebensogut der Rand 36 dc starren Behälterwandung 35 nach innen angeschräi sein
könnte, um in der an dieser Schrägfläche b; festigten Membran einen analogen Stauchung@
zustand zu bewirken.
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Beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 6 und ist die deformierbare
Membran im ausgebauten, ur deformierten Zustand eine nach außen gewölbt Platte 41,
welche in ihrer Mitte die Perforation 4. und um dieselbe herum innenseitig eine
wannenartio Aussparung 43 aufweist, durch welche die Wand stärke der Membran dort
vermindert ist. Die Platt 41 ist sowohl mit ihrer Randfläche 44 als
auch mi einem Teil der die Aussparung 43 umgebender Innenfläche 47 in einer gegenüber
der Weite de. Platte an deren Außenseite etwas zu engen Aus nehmung der starren
Wandung 45 so befestigt, da[ die Randfläche 44 an der Seitenfläche 46 und die Innenfläche
47 an der Bodenfläche 48 der Ausnehmung dicht anliegen. Durch diese Befestigung
wird in der in F i g. 7 gezeigten Gleichgewichtslage der Platte 41 in ihrer die
Perforation 42 enthaltenden Zone ein Stauchungsdruck erzielt, der die Perforation
dicht geschlossen hält. Bei ausreichendem Oberdruck im Behälter werden die Platte
und insbesondere ihre an die Perforation 42 angrenzenden Zungen 49 unter ähnlichen
Kraftverhältnissen wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 elastisch nach außen
gebogen und öffnen dabei die Perforation. Die Aussparung 43 und die schräg nach
außen gerichteten Zungen 49 kanalisieren den austretenden Behälterinhalt, was insbesondere
bei pastenartigen Füllstoffen erwünscht ist.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 8 und 9 ist eine Variante zum
zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel, in dem die elastisch deformierbare Membran
aus einer Platte 51 besteht, die im ausgebauten, undeformierten Zustand gemäß F
i g. 8 ungefähr die Querschnittform der in die Behälterwandung eingebauten Platte
41 nach F i cy. 7 aufweist. Die Platte 51 ist kreisrund und gemiiß F i o. 9 mit
einem ringförmigen Teil ihrer die Aussparung 5.> umgebenden Innenfläche 57 auf einer
Innenkonus-Nie he 53 einer als rohrförmiyger Hals 55 ausgebildeten starren Wandung
eines weiter nicht gezeigten Behälters dicht anliegend befestigt. Infolge dieser
Befesti@o,ung ist die Platte 51 elastisch einw;i.#ts cebogen, so daß ein zentrisch
nach der Plattenmitte gerichteter Stauchungsdruck in der die Perforation 52 enthaltenden
äußeren Plattenzone in dem in F i @. 9 gezeigten Gleichgewichtszustand diese Perforation
dicht geschlossen hält.
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Bei Überdruck im Behälter werden bei diesem Ausführungsbeispiel nicht
nur die an die Perforation 52 an,-,renzenden Zungen 59 der Platte 51 nach außen
"ebogcn, sondern auch noch der dein Innendruck ausgesetzte Ringteil57 der Platte,
der die Aussparung 53 unmittelbar umschließt, wenni-,leich wegen seiner größeren
Wandstiirke in erheblich ,@eringerem
Ausmaß. Doch bewirkt diese
Ausbiegung in größerem Umkreis von der Plattenmitte eine verhältnismäßig rasche
und weite Öffnung der Perforation 52.