DE19646060A1 - Rosettenventil - Google Patents

Rosettenventil

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Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem speziellen Ventil, welches auf die im Haushalt und in der Technik zahlreich verwendeten Kunststoffflaschen dichtend aufgesetzt wird. Damit dosiert man, je nach Intensität und Dauer des Druckes auf die Flasche, Waschmittel, Duschbadezusätze, Sonnenschutzmittel PKW-Waschanlagenzusatz, Lösungsmittel, Konzentrate usw.
Der Vorteil solcher, sich automatisch wieder verschließenden Ventile ist ein sofortiger Zugriff zum Inhalt, da man keinen separaten Verschluß entfernen muß und die Flaschen mit der Düse nach unten aufgestellt oder eingehangen werden können.
Man verwendet lediglich einen Transportschutz. Bisherige Kugel- und Federventile sind teuer in der Fertigung.
Ventile aus Elastomeren, z. B. nach DE-OS 195 10 007 A1 und Schlitzventile weisen Öffnungen oder kreuz- oder sternförmige Schlitze in einer Elastomerhaube auf. Diese Schlitze müssen präzise aneinander anliegen, so daß sie nicht im hocheffektiven Spritzguß eingeformt werden können.
Man stanzt offensichtlich in einem separaten Arbeitsgang. Außerdem ist mit der Geometrie der Haube die Schließkraft des Ventiles starr vorgegeben.
Ziel der Erfindung ist es, ein spezielles Ventil zu schaffen, dessen kreuz- oder sternförmige Schlitze während des Urformens, also des Spritzgießens oder des Vulkanisierens bereits eingebracht werden können. Außerdem soll die Schließkraft des Ventils beeinflußbar sein.
Die gestellte Aufgabe wird erreicht, indem aus einem elastischen Material ein Ventilteil mit oder ohne einen Spannbund gefertigt wird, auf dessen Außenkontur sternförmige, radiale Stege verlaufen. Diese Stege sind so gestaltet, daß beim Umstülpen des Ventilteiles und damit der Stege von außen nach innen, sich die Außenkanten und die Seitenwände der Stege in Form einer für Flüssigkeit dichten Rosette berühren. Unter einer Rosette versteht man bekanntlich ein Ornamentmotiv oder einen Edelsteinschliff, das bzw. der innerhalb des Kreises wie eine Blüte vom Zentrum ausstrahlt.
Da die hier in Frage kommenden Materialien eine Reißdehnung von mehreren hundert Prozent aufweisen, ist das Umstülpen oder Umkrempeln mit einem Dorn leicht möglich. Dabei ist die radiale Höhe der Stege möglichst größer als der Innenradius bzw. als die halbe Innenweite der angeformten Ventilhülse zu wählen, um eine federnde Vorspannung in der Rosette zu erzielen.
Die Wanddicke des Ventilrohres, welches rund oder vieleckig sein kann, wählt man relativ zur Höhe der Stege gering, um geringe Öffnungsdrücke für das Ventil zu erreichen.
Der angeformte Spannbund bleibt nach dem Umstülpen erhalten.
Er dient dazu, von einem Adapter dichtend auf den Hals der Flasche geschraubt zu werden.
Um den Spannbund herum kann auch ein Kunststoff-Klemmring oder ein Schraubadapter selbst befestigt oder im Zwei-Komponenten-Verfahren angeformt sein, der die Aufspannung auf eine Flasche und dessen Montage erheblich erleichtert.
Der Idealfall tritt ein, wenn es gelingt, das Rosettenventil mit dem Adapter im Zwei-Komponenten-Verfahren spritzzugießen und gleichzeitig noch während des Entformvorganges das Ventilrohr mit seinen äußeren Stegen umzustülpen. Tatsächlich gelingt das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Spritzgieß- oder Urformwerkzeug. Man öffnet das Werkzeug so, daß zunächst die Stege frei werden. Dann zieht man einen Bund, dessen Durchmesser etwas größer als der der Innenbohrung des Ventilrohres ist, durch das Ventilteil hindurch.
Auf der Seite des Spannbundes soll sich ein Abstreiferrohr befinden, gegen dessen Widerstand das Umstülpen erfolgt.
Das Ventilteil bzw. das daraus hergestellte Rosettenventil können aus einem Silikon, aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) oder aus Gummi sein. Die Länge des Ventilteiles, die beim Urformen durch variable Werkzeugelemente oder nach dem Urformen nachträglich gekürzt werden kann, beeinflußt proportional die Zuhaltekraft des Rosettenventils.
Um bei Bedarf die Schließkraft des Rosettenventils zu erhöhen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, einen elastischen Ring oder Schlauch um das umgestülpte Ventilrohr zu ziehen.
Der Spannbund kann auch eine Ringwulst besitzen, die die Abdichtung auf der Flasche verbessert. Um die Abdichtung des Halses zu verbessern, der im Durchmesser durch das Spritzblasverfahren starken Schwankungen unterliegt, ist ein innerer, konischer oder runder Dichtkragen am Spannbund angeformt. Ein äußerer Dichtkragen erhöht zusätzlich den Festsitz des Rosettenventiles auf der Flasche.
Das Rosettenventil funktioniert im Standardfall durch Erhöhung des Innendruckes im Behälter, weniger durch Anlegen eines Unterdruckes von außen, wie es bei bisherigen Schlitzventilen möglich wäre. Deshalb ist auch der Einsatz in starren Behältern, z. B. im Geschirrspülautomat vorgesehen, bei denen der Innendruck zum gezielten Dosieren kurzzeitig erhöht wird.
Ein ganz anderes Öffnungsverhalten des Rosettenventiles erhält man, wenn die Stege oder auch die mehrflächigen Stegelemente eine Anschrägung erhalten. Zeigt diese Anschrägung im umgestülpten Zustand nach außen, so ist der Öffnungsdruck kleiner als der Belüftungsdruck für den Behälter. Das kann für Geriatrie-Trinkflaschen mit Auslaufstop vorteilhaft sein.
Zeigt die Abflachung als konkave Mulde nach innen, so stemmen sich die Seitenwände der Stege beim erhöhten Innendruck gegeneinander. Der Öffnungsdruck ist also höher als der Belüftungsdruck. Das ist für Geschirrspülmittel, Kosmetika usw. von Vorteil.
Bei verschiedenen Anwendungen, z. B. in Spendern für Flüssigseife genügt es, wenn die Seitenwände der Rosette kapillar beabstandet sind. Viskosität und Kapillarität der zu spendenden Seife sind so hoch, daß sie nicht selbständig auslaufen kann.
Ein Pumpvorgang per Hebel oder Druck auf den Behälter sind notwendig, um zu Dosieren.
Ein geometrisch präzise berechenbares Ventilteil weist einen vieleckigen Querschnitt auf. Beispielsweise sind an einen hohl ausgebildeten Hexaeder außen dreieckförmige Stege angeformt.
Selbige lassen sich exakt zur Innenseite umstülpen, so daß eine dichte Rosette entsteht. An dieses Hexaeder läßt sich vorteilhaft ein Spannbund anformen. Weiterhin ist es erfindungsgemäß, wenn zwischen dem Spannbund und dem Ventilteil mit Stegen ein kurzes, zylindrisches oder vieleckiges Ventilrohr ohne Stege angeordnet ist. Diese Form des Rosettenventiles ist bereits mit geringerem Druck zu öffnen, wie man ihn bei Seifenspendern wünscht.
Weitere Ausführungen zur vorliegenden Erfindung sind bitte den nachfolgenden Beispielen und Figuren zu entnehmen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 Schnitt durch ein Ventilteil im Zustand nach der Urformung,
Fig. 2 Draufsicht auf selbiges Ventilteil,
Fig. 3 zum geschlossenen Rosettenventil umgestülptes Ventilteil mit Spannbund,
Fig. 4 Draufsicht auf ein Rosettenventil,
Fig. 5 durch Überdruck geöffnetes Rosettenventil,
Fig. 6 geschlossenes Rosettenventil mit zusätzlichem, elastischen Rundring,
Fig. 7 geschlossenes Rosettenventil auf einer Flasche mit Spannring und Kappe,
Fig. 8 ein Ventilteil mit sechseckigem Ventilrohr,
Fig. 9 ein geschlossenes Rosettenventil mit sechseckigem Ventilrohr,
Fig. 10 das Ventilteil aus Fig. 8 im Schnitt,
Fig. 11 das Rosettenventil aus Fig. 9 im Schnitt,
Fig. 12 Rosettenventil mit kapillaren Abständen,
Fig. 13 Schnitt durch ein Rosettenventil mit Dichtkragen,
Fig. 14 geschlossenes Rosettenventil mit einem Dichtkragen auf einer Flasche mit Adapter und Deckel.
Fig. 15 Ventilteil mit kurzen Stegen mit Anschrägung
Fig. 16 Ansicht eines Ventilteiles
Fig. 17 Rosettenventil nach Umstülpen des Ventilteiles
Fig. 18 Ventilteil im Spritzgießwerkzeug mit Umstülpvorrichtung.
In der Fig. 1 ist ein Ventilteil 3 mit acht Stück, an seinem Ventilrohr 4 angeformten, sternförmigen, axialen Stegen 6 dargestellt.
Verwendet wird ein kostengünstiges thermoplastisches Elastomer mit einer außerordentlich hohen Reißdehnung von 350% und mit hoher Dauerelastizität.
Am oberen Rand ist ein Spannbund 5 angeformt, der u. a. für die Einspannung in einen Adapter 17 wichtig ist.
Die radiale Höhe H der einzelnen Stege 6 ist um ca. 150% größer als der Innenradius R des Ventilrohres 4. Dieses Ventilteil 3 ist sozusagen der im Massenverfahren hergestellte Rohkörper des späteren Rosettenventils.
In Fig. 2 ist die Draufsicht A auf eine eben beschriebenes Ventilteil 3 mit Stegen 6 und einem Spannbund 5 zu sehen.
Mit einem Montagedorn mit einem Bund, dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser 2 × R des Ventilrohres 4 ist, kann man nun das vorher beschriebene Ventilteil 3 umstülpen.
Dabei stülpt man die sternförmigen Stege 6 nach innen, so daß sich eine für Flüssigkeit 2 undurchlässige Rosette 8 ergibt, siehe Fig. 3.
Die Seitenwände 7 und die Außenkanten 16 der Stege 6 berühren sich nun unter federnder Vorspannung. Der Bund 5 bleibt beim Umstülpen in der Form erhalten. Die Außenkanten 16 der Stege 6 federn am äußeren Ende etwas nach außen, da sie die ursprüngliche Kontur annehmen wollen.
Die entsprechende Draufsicht auf das erfindungsgemäße Rosettenventil zeigt Fig. 4.
Man schaut praktisch in die Rosette 8 hinein, die außen durch das Rückstellverhalten des Elastomers noch etwas geöffnet ist. Weiterhin sieht man das nun außen angeordnete Ventilrohr 4 und den Spannbund 5. In der Mitte des Rosettenventils und zum Spannbund 5 hin berühren sich die Außenkanten 16.
Beim Drücken auf eine elastische Kunststoffflasche 1 dehnt sich das äußere Ventilrohr 4 elastisch auf, so daß sich die Stege 6 der Rosette 8 voneinander entfernen.
Die Rosette 8 öffnet sich somit federnd.
Das zeigt Fig. 5, wobei hier zusätzlich ein Klemmring 10 aus PP angeformt wurde, der eine sichere Einspannung auf den Hals einer Flasche 1 mit einem Adapter 17 ermöglicht.
In Fig. 6 ist ein Rosettenventil mit einem zusätzlichen elastischen Ring 15 aus Gummi im Schnitt gezeichnet. Dieser Ring 15 erhöht die Anpreßkraft der Stege 6 bzw. dessen Seitenwände 7, so daß die Schließkraft dieser Rosette 8 deutlich ansteigt. Möglich ist auch ein Metallfederring als elastischer Körper 15.
Ein Rosettenventil, welches auf eine elastische PE-Flasche 1 dichtend aufgeschraubt ist, zeigt Fig. 7. Auf den Hals der Flasche 1 ist der Spannbund 5 aufgelegt, der von einem aufgeschraubten Adapter 17 dichtend geklemmt ist. Über den Adapter 17 ragt das Ventilrohr 4 und ein Teil der Rosette 8 heraus. Das Ventilrohr 4 wird während des Transportes der Flasche 1 von einem aufrastbaren Deckel 12 gesichert, indem dessen Dichthülse 11 außen auf das Ventilrohr 4 gepreßt wird.
Der Deckel 12 ist lediglich Transportsicherung. Während des täglichen Gebrauches der Flasche 1 kann sie sogar senkrecht mit der Düse nach unten aufgehangen oder aufgestellt werden.
In Fig. 8 ist ein Ventilteil 3 mit einem sechseckigen Ventilrohr 4 entworfen, auf dessen Sehnen insgesamt sechs Stege 6 mit dreieckigem Querschnitt angeformt sind. Auf einen Spannbund 5 wurde hier verzichtet.
Die umgestülpte Version des Ventilteiles 3 aus Fig. 8 zeigen Fig. 9 und 11. Die dreieckförmigen, sternförmig angeordneten Stege 6 ergeben wiederum eine gegenüber ruhender Flüssigkeit 2 dichte Rosette 8. Diese Art einer geometrisch exakt definierten Kontur ergibt einen gut reproduzierbaren Verlauf des Öffnungs- und Schließvorganges.
Ein Ventilteil 3 nach Fig. 8, jedoch mit einem angeformten Spannbund 5 zeigt die Fig. 10 im Schnitt. Der Aufbau der umgestülpten Version des Rosettenventils ist anschließend in Fig. 11 ersichtlich:
Die Rosette 8 befindet sich in einem geschlossenen Zustand. Ein Teil des Ventilrohres 4 trägt keine Stege 6. Dieses Ventil öffnet sich leichter.
Weiterhin ist in Fig. 12 ein Ventil mit einer permanent leicht geöffneten Rosette 8 in der Draufsicht zu sehen.
Die kapillaren Abstände 18 bewirken eine ausreichende Rückhaltekraft für Seifenlösung u.ä.
Die Öffnungskraft dieser Rosette 8 kann hier recht gering gehalten werden. Außerdem fließt bei geringer Druckerhöhung im Behälter 1 in erwünschter Weise bereits etwas Flüssigkeit 2 aus.
Um das Problem der Abdichtung des im Innen- und Außendurchmesser um mehrere Zehntel Millimeter schwankenden Halses 19 der Flasche 1 zu lösen, ist in einer weiteren Ausführung in Fig. 13 ein innerer und äußerer Dichtkragen 20 an den Spannbund 5 angeformt worden.
Das in Fig. 13 beschriebene Ventil mit einer geschlossenen Rosette 8 ist in Fig. 14 auf eine Kunststoffflasche 1 mit Geschirrspülmittel 2 aufgeschraubt. Der Adapter 17 preßt den inneren und äußeren elastischen Dichtkragen 20 um und in den Hals 19. Gleichzeitig erhöht sich mit Anbringung des Dichtkragens 20 der Festsitz des Rosettenventiles auf der Flasche 1, die mit mehr oder weniger starkem Druck zusammengepreßt werden kann.
Ein spezielles Rosettenventil mit kurzen Stegen 6, die eine Anschrägung 22 besitzen, ist in Fig. 15 abgebildet.
Die Anschrägung 22 zeigt in Richtung des Spannbundes 5.
Eine Draufsicht auf das Ventilteil 3 mit seinen sternförmigen Stegen 6 im Zustand des eben spritzgegossenen Teiles veranschaulicht Fig. 16.
Nach dem Umstülpen ergibt sich ein Rosettenventil nach Fig. 17. Dabei verläuft die Rosette 8 in Form einer zum Innenraum des Behälter 1 welsenden Mulde 23. Bei Erhöhung des Innendruckes in der Flasche 1 stemmen sich die Seitenwände 7 wie ein Gewölbe gegeneinander und erhöhen die Dichtwirkung. Umgekehrt ist der notwendige Unterdruck in der Flasche 1 zum Einleiten einer Belüftung so deutlich geringer.
Die wirtschaftlichste Lösung der Herstellung eines Rosettenventiles zeigt Fig. 18. Ein im Zwei- Komponenten-Verfahren gefertigtes Ventilteil 3 mit Adapter 17 wird noch im Spritzgießwerkzeug 27 zum Rosettenventil umgestülpt. Zuerst werden die Stege 6 entformt.
Anschließend zieht man einen Formstift 25 mit einem Hinterschnitt 24 oder Bund 24 gegen eine Abstreiferhülse 26 aus dem Werkzeug 27, wodurch das Ventilteil 3 zu einem Rosettenventil umgestülpt wird.
Bezugszeichenliste
1
Kunststoffflaschen
2
Flüssigkeiten
3
Ventilteil
4
Ventilrohr
5
Spannbund
6
Stege
7
Seitenwand
8
Rosette
9
Verschluß
10
Klemmring
11
Dichthülse
12
Deckel
13
Außenmantel
14
Ventilrohr
15
elastischer Körper
16
Außenkanten
17
Adapter
18
kapillarer Abstand
19
Hals der Flasche
20
Dichtkragen
21
Umstülprichtung
22
Anschrägung
23
Mulde
24
Bund
25
Formstift
26
Abstreiferhülse
27
Werkzeug
H radiale Höhe
R Innenradius.

Claims (16)

1. Rosettenventil zum automatischen Verschließen von Behältern (1), von elastischen Kunststoffflaschen (1) mit Flüssigkeiten (2), wie Waschmittel, Duschbadzusätze, Sonnenschutzmittel, Waschanlagenzusatz, Lösungsmittel, Farbkonzentrate, usw. dadurch gekennzeichnet,
  • - daß ein Ventilteil (3) mit oder ohne einen Spannbund (5) aus einem elastischen Material gefertigt ist, auf dessen rundem oder vieleckigem Ventilrohr (4) sternförmige, radiale Stege (6) angeformt sind, deren radiale Höhe (H) wenigstens dem Innenradius (R) des Ventilrohres (4) im Zustand der Urformung entspricht und
  • - daß nach einem Umstülpen des Ventilteiles (3) mit ihren Stegen (6) nach innen hin, die Seitenwände (7) und die Außenkanten (16) der Stege (6) sich in Form einer für Flüssigkeit (2) dichten Rosette (8) unter federnder Vorspannung berühren oder daß sich zwischen den Seitenwänden (7) kapillare Abstände (18) befinden.
2. Rosettenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Wanddicke des Ventilrohres (4) zur Höhe (H) der Stege (6) relativ gering ist.
3. Rosettenventil nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Spannbund (5) in einem Verschluß (9) eingepaßt ist.
4. Rosettenventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß um den Spannbund (5) herum ein Klemmring (10) oder der Adapter (17) selbst im Zweikomponenten-Verfahren angeformt ist.
5. Rosettenventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß im geschlossenem Zustand eine Dichthülse (11) im Deckel (12) auf den Außenmantel (13) des Ventilrohres (4) gepreßt ist.
6. Rosettenventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß wenigstens das Ventilteil (3) aus einem Silikon, aus Gummi oder einem TPE gefertigt ist.
7. Rosettenventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß mit dem Ablängen das Ventilteil (3) die Schließkraft der Ventile beeinflußbar ist.
8. Rosettenventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß auf dem Außenmantel (13) des umgekrempelten Ventilrohres (4) ein elastischer, ringförmiger oder schlauchförmiger Körper (15) angeordnet ist.
9. Rosettenventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Spannbund- (5) von einem Adapter (17) dichtend auf einen Behälter (1) gepreßt ist.
10. Rosettenventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß zwischen den Seitenwänden (7) der umgestülpten Stege (6) zur Mitte hin größer werdende kapillare Abstände (18) bestehen.
11. Rosettenventil nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß am Spannbund (5) wenigstens ein in oder um den Hals (19) des Behälters (1) passender Dichtkragen (20) angeformt ist.
12. Rosettenventil nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Ventilrohr (4) rund oder vieleckig und ohne Stege (6) verlängert ist.
13. Rosettenventil nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Stege (6) an dem noch nicht umgestülpten Ventilteil (3) von innen nach außen in Richtung der Umstülprichtung ( 21) eine Anschrägung (22) aufweisen.
14. Rosettenventil nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschrägung (22) der Rosette (8) in Form einer Mulde (23) in Richtung des Behälters (1) gewölbt ist.
15. Rosettenventil nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des formgebenden Werkzeuges (27) hinter dem Ventilteil (3) auf dem Formstift (25) ein Bund (24) mit einem gegenüber dem Innendurchmesser des Ventilrohres (4) größerem Außendurchmesser angeordnet ist.
16. Rosettenventil nach Anspruch 1 und 15, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß an der Seite des Spannbundes (5) und im Werkzeug (27) eine Abstreiferhülse (26) angeordnet ist, gegen deren Widerstand zwangsweise und das Ventilteil (3) umstülpend der Bund (24) durch das Ventilrohr (4) zu ziehen ist.
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