DE19937549B9

DE19937549B9 - Selbstschließendes Ventil

Info

Publication number: DE19937549B9
Application number: DE19937549A
Authority: DE
Inventors: Jens Feierabend
Original assignee: Weener Plastik GmbH and Co KG
Current assignee: Weener Plastik GmbH and Co KG
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2019-08-10
Also published as: DE19937549B4; DE29913319U1; RU2252181C2; DE19937549A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein selbstschließendes Ventil zur Ausgabe von fließfähigen Medien aus einem Behälter mit einer gewölbten Membran, einem Halterabschnitt, einer Verbindungswand sowie einer in der Membran vorgesehenen Schlitzung.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein selbstschließendes Ventil zur Ausgabe von fließfähigen Medien aus einem Behälter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es gibt eine Vielzahl von Flüssigkeiten und flüssigkeitsähnlichen Produkten, die in geeigneten Behältern an Verbraucher vertrieben werden.
Zu diesen Flüssigkeiten gehören z. B. Reinigungs- und Pflegeprodukte für den menschlichen Körper wie flüssige Seifen, Duschgele, Shampoos, Hautöle u. v. a. m. Eine weitere Gruppe derartiger Produkte ist den Nahrungs- und Genußmitteln zuzurechnen, beispielsweise Ketchup, Senf, Honig u. dergl. Eine dritte Gruppe derartiger Produkte sind Gebrauchsflüssigkeiten, wie beispielsweise technische Öle etc.
Den genannten Produkten ist gemeinsam, daß sie dem Behälter vom Verbraucher in relativ kleinen Mengen entnommen werden.
Herkömmliche Behälter weisen dazu eine auf einem Behälterhals aufgeschraubte Verschlußkappe auf. Zum Entnehmen der Flüssigkeit wird der Behälter gekippt und die Flüssigkeit entnommen. Je nach Viskosität der Flüssigkeit und Gebrauchszweck gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Ausgestaltungen, beispielsweise mit kleinen Ausbringöffnungen und elastischen Behältern, die zum Ausbringen der Flüssigkeit dann zusammengedrückt werden.
In der Patentliteratur gibt es zahlreiche Vorschläge, einen solchen Behälterverschluß mit einem selbstschließenden Ventil zu gestalten. Ein solches Ventil hat den Vorteil, daß der Benutzer nicht jedesmal eine Verschlußkappe lösen muß, um die Flüssigkeit zu entnehmen.
Die Anforderungen an einen selbstschließenden Verschluß sind jedoch sehr hoch. Der Verschluß muß auf einfache Weise betätigbar sein, da er andernfalls keine Vorteile gegenüber herkömmlichen Schraubverschlüssen bietet, und muß andererseits über eine für den jeweiligen Einsatzzweck ausreichende Dichtigkeit verfügen.
In der EP 0 545 678 A2 wird eine Verschlußkappe mit einem selbstschließenden Verschluß vorgeschlagen, bei dem eine gewölbte Membran Verwendung findet, die über eine Verbindungswand mit einem Halterungsrand verbunden ist. Die Verbindungswand ist derart zwischen der Membran und dem Halterungsrand angeordnet, daß sie sich zum Öffnen der Membran abrollt und eine Öffnungskraft auf die Membran ausübt, welche das Öffnen der Membran bewirken soll.
Ein selbstschließendes Ventil ist auch aus der gattungsbildenden DE 297 03 275 U1 bekannt. Die Ausgabeöffnung ist hier durch eine Schlitzung in einer Membran gebildet, die sich durch Aufbau und Abbau eines Innendrucks im Behälter selbst öffnet und verschließt. Bei Ventilen dieser Bauart besteht jedoch das prinzipielle Problem, dass Zugkräfte und zum Teil auch Momente von einer Verbindungswand herstammend auf die Membran einwirken. Ein zuverlässiges Verschließen des Ventils ist so nicht immer gewährleistet. Diesen Nachteil versucht man in der DE 297 03 275 U1 dadurch zu umgehen, dass eine sich ausstülpende und wieder einstülpende Membranaufhängung verwendet wird. Eine solche Membranaufhängung wird jedoch mit dem Nachteil erkauft, dass solche Ventile hochbauend (bezogen auf ihre axiale Länge) sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein selbstschließendes Ventil mit guten Öffnungs- und Dichtungseigenschaften zu schaffen, welches einen geringen Raumbedarf aufweist, in eine einfach gestaltete Verschlußkappe eingesetzt werden kann und einfach und kostengünstig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein selbstschließendes Ventil geschaffen, welches sich einerseits zuverlässig öffnet, wenn der Behälter in der Ausbringstellung mit Druck beaufschlagt wird, welches aber andererseits zuverlässig und dicht schließt.
Das erfindungsgemäße Ventil weist eine ringförmige Verbindungswand auf, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Behälterverschlusses angeordnet ist oder, anders ausgedrückt, im wesentlichen parallel zur Ebene ist, in der sich die Verschlußmembran erstreckt. Dabei wird die Beweglichkeit der Membran durch eine scharnierartige Gestaltung zwischen der Verbindungswand und der Membran erreicht, die eine angenähert biegeschlaffe Aufhängung der Membran bewirkt und somit verhindert, daß Momente von der Verbindungswand auf die Membran übertragen werden und umgekehrt.
Erfindungsgemäß ist eine gewölbte Membran vorgesehen, deren Wölbung in der Schließposition dem Behälterinneren zugewandt ist. Wird der Behälter in der Überkopfstellung, d. h. mit nach unten weisendem Ventil, zusammengedrückt, entsteht ein Überdruck im Behälter, und die Membran wird nach außen gewölbt, wobei sich Schlitze in der Membran öffnen und den Durchtritt der Flüssigkeit gestatten.
Die Membran und die Schlitze sind derart aufeinander abgestimmt, daß sich bei der Verformung der Membran nach außen elastische Rückstellkräfte in der Membran aufbauen, die das Schließen des Ventils bei Druckentlastung bewirken.
Die Membran und die Verbindungswand sind (insbesondere bei einer steifen Verbindungswand) momentenmäßig entkoppelt, d. h. daß die Bewegung der Membran möglichst wenig von Kräften und insbesondere von Momenten beeinflußt wird, die von der Verbindungswand auf die Membran übertragen werden könnten. Dies wird durch eine scharnierartige Verbindung zwischen der Verbindungswand und der Membran bewirkt.
Vorzugsweise sind die Membran und die Verbindungswand rotationssymmetrisch gestaltet. Bei einer solchen Ausführungsform ist auch der Halteabschnitt vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet.
Die Membran ist vorzugsweise derart beschaffen, daß sie in der Ruheposition eine in etwa kugelabschnittsförmige Gestalt aufweist. Der Begriff ”Kugelabschnitt” ist aber hier nur als Hinweis auf die grundsätzliche Gestaltung gedacht und soll keine exakte geometrische Definition der Form der Membran beinhalten.
Damit die Membran sich öffnen kann, ist sie mit Schlitzen versehen.
Insbesondere bei einer rotationssymmetrischen Membran kann man vier oder fünf Schlitze vorsehen, die sich jeweils von der Rotationsachse aus nach außen, d. h. zur Verbindungswand hin, erstrecken.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ein Schlitz vorgesehen, der sich dann über die Rotationsachse hin in radialer Richtung erstreckt.
Besonders bevorzugt weist die Membran aber drei Schlitze auf. Diese Schlitze sind bei einer rotationssymmetrischen Membrangestaltung derart angeordnet, daß sie sich von der Rotationsachse aus radial nach außen hin erstrecken. Der Winkel-Abstand der Schlitze ist vorzugsweise gleich und beträgt 120°.
Die Verwendung von drei Schlitzen hat besondere Vorteile.
Eine Schlitzung mit drei, vier oder fünf Schlitzen unterteilt die Membran in eine entsprechende Anzahl von spitz zulaufenden Lappen. Nach der Verformung und Öffnung müssen diese Lappen derart wieder zurückgeführt werden, daß sie mit ihren Schnittgrenzen genau aneinander anliegen. Eine geringfügige Desorientierung der Lappen führt dazu, daß die Lappen, insbesondere im Bereich ihrer Spitzen, übereinanderliegen, was einen dichtenden Kontakt der Lappen verhindert.
Bei lediglich einem mittigen Schlitz kann ein solches Problem nicht auftreten, da hier keine Lappen der vorstehend beschriebenen Art gebildet werden.
Der besonders bevorzugten Bauweise mit drei Schlitzen liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein derartiger Lappen, wenn er einen Winkelausschnitt von 120° umfaßt, gegen seitliche Verschiebungen und Desorientierungen sehr viel besser geschützt ist als ein Lappen, der lediglich 90 oder weniger Grad umfaßt.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, die sich sowohl bei einem, vorzugsweise auch bei drei, vier, fünf oder mehr Schlitzen eignet, ist eine Schlitzgestaltung, bei welcher innerhalb des Schlitzes wenigstens ein Materialsteg verbleibt.
Dieser Materialsteg wirkt bzw. diese Materialstege wirken innerhalb der elastischen Membran wie elastische Zugfedern und ziehen den Schlitz beim Wiederverschließen zusammen.
Durch diese Gestaltung wird, wie später noch erläutert wird, ein Verschluß geschaffen, der trotz geringer Öffnungskräfte hohe Schließkräfte aufweist und eine sichere Führung der Verschlußlappen zur Anlage an ihre jeweiligen Seitenkanten bewirkt.
Die Verbindungswand kann mit dickerer Wandstärke ausgeführt werden, wodurch sich eine sehr stabile Abstützung der Membran in bezug auf eine Verschlußkappe ergibt. Es ist aber auch möglich, die Verbindungswand dünnwandig auszuführen.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Übergangsbereich zwischen Verbindungswand und Membran derart gestaltet, daß insbesondere keine Momente von der Verbindungswand auf die Membran übertragen werden.
Die Entkopplung der Membran wird, wie oben beschrieben, durch eine scharnierartige Verbindung zwischen der Verbindungswand und der Membran bewirkt. Ein solches Scharnier kann auf unterschiedliche Weise hergestellt werden. Besonders bevorzugt ist eine im Verbindungsbereich zwischen Verbindungswand und Membran angeordnete Dünnstelle, die bei rotationssymmetrischer Membrangestaltung um die Membran umläuft. Bevorzugt ist diese Dünnstelle im Querschnitt S-förmig ausgestaltet, um die Scharnierwirkung zu verstärken.
Das erfindungsgemäße Ventil kann aus allen Materialien hergestellt werden, die geeignete Werte für die elastische Verformung und die elastische Rückstellkraft aufweisen.
Besonders bevorzugt ist es, die Membran und/oder die Verbindungswand aus einem Silikonmaterial herzustellen. Weiterhin ist die Herstellung von Membran und/oder Verbindungswand aus einem thermoplastischen Elastomer möglich. Vorzugsweise bestehen Ver bindungswand, Halterungsabschnitt und Membran dabei aus dem gleichen Material und bilden einen Ventilkörper.
Besonders bevorzugt ist der Halteabschnitt des selbstschließenden Ventils durch eine Kunststoffeinrichtung, bei rotationssymmetrischer Gestaltung des Ventils einen Kunststoffring, verstärkt, der, im Vergleich zum Material der Verbindungswand und der Membran, aus einem steiferen und gegebenenfalls auch preisgünstigeren Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird an den Halteabschnitt ein Verstärkungsring aus einem härteren Kunststoff angespritzt. Dabei ist es bevorzugt, den Kunststoffring in einem vorangehenden Fertigungsverfahren unabhängig von dem selbstschließenden Ventil herzustellen und in diesem Verstärkungsring eine Vielzahl von Durchbrüchen vorzusehen, in welche das Material des Ventils beim Spritzvorgang eindringen kann, so daß eine innige, haltbare und zudem preisgünstige Verbindung zwischen Verstärkungsring und Ventilkörper entsteht.
Bevorzugt wird als Material für den Verstärkungsring Polyamid verwendet.
Das Spritzverfahren kann besonders bevorzugt derart gestaltet werden, daß Polyamidring und Silikonmembran unmittelbar hintereinander gespritzt werden, und zwar in der Art und Weise, daß zunächst in das Spritzwerkzeug das Polyamid eingespritzt wird, das Spritzwerkzeug anschließend geöffnet wird und das Spritzwerkzeug dann in eine andere Anordnung der Hohlräume zueinander gebracht wird, und dann in diesen geänderten Hohlraum das Silikon eingespritzt wird. Gleichzeitig wird in einen zweiten, oder wenn, wie bevorzugt, in mehrere Ventile gleichzeitig gespritzt wird, in eine Anzahl von zweiten Hohlräumen wiederum das Polyamidmaterial für die Herstellung des Rings eingespritzt.
Es ergibt sich somit ein erster Takt, in dem nur Polyamidringe gespritzt werden und dann werden jeweils taktweise Polyamidringe gespritzt und gleichzeitig das Silikon auf die im Takt zuvor gespritzten Polyamidringe gespritzt, so daß dann jeweils taktweise ein, bzw. die Gesamtanzahl der in einem Takt zu spritzenden fertigen Ventile entsteht.
Es wäre angemerkt, daß eine solche Vorgehensweise nicht auf die Materialien Polyamid und Silikon beschränkt ist, sondern auch mit anderen Materialien, thermoplastischen Elastomeren etc. ausgeführt werden kann.
Unter den in der vorliegenden Beschreibung verwendeten Begriffen ”Fluid”, ”Flüssigkeiten” und ”Medium” bzw. ”fließfähiges Medium” sollen alle Stoffe verstanden werden, deren Viskosität, unabhängig davon, ob diese Viskosität als dynamische oder als kinematische Viskosität bestimmt ist, ein Ausströmen des Stoffes aus einem Behälter, gegebenenfalls durch eine zusätzliche Druckbeaufschlagung ermöglicht. Es sind also nicht nur solche Stoffe in diese Begriffe einbezogen, die von selbst strömen, wie z. B. wasserartige Stoffe, sondern auch Stoffe, die nur dann strömen, wenn sie mit Druck beaufschlagt werden, wie z. B. fettartige und pastenartige Stoffe.
Gemäß einer ersten bevorzugten Verwendung wird der Verschluß für Nahrungsmittel verwendet, und hier für Nahrungsmittel, die einer Gruppe entstammen, die folgende Nahrungsmittel umfaßt: Gemüse- und Obstsäfte und sonstige Getränke, Würzsoßen aller Art, wie Sojasoße und dergleichen, zähfließende Würzstoffe, wie Senf, Ketchup, Mayonnaise, zähfließende Nahrungsmittel, wie Honig, Gelees, Marmeladen, Milchprodukte, wie Milch, Kondensmilch, Sahne und dergleichen.
Bevorzugt ist ferner die Verwendung des Ventils bei der Verpackung von Körperpflege- und -reinigungsmitteln, wie flüssige oder pastenförmige Seife, Duschgele, Hautöle, Sonnenschutzmittel, Shampoos, Haarfärbemittel, Hautcremes, Deodorants etc..
Bevorzugt ist die Verwendung des Ventils ferner für sonstige Reinigungs- und Pflegemittel, wie Spülmittel, Universalreinigungsmittel, Schuhcremes, Poliermittel, Fleckenentfernungsmittel, flüssige Waschmittel und dergleichen.
Bevorzugt ist die Verwendung des Verschlusses weiterhin für pharmazeutische Produkte, und vorzugsweise für Produkte die in kleineren Mengen gebraucht werden, wie z. B. Augentropfen, Nasentropfen, Desinfektionsmittel und alle Formen von pharmazeutischen Produkten, gleichgültig, ob sie zur inneren oder äußeren Anwendung bestimmt sind.
Bevorzugt ist weiterhin eine Verwendung für technische Produkte, beispielsweise für Farben, Lacke, Lösungsmittel, Schmiermittel und sonstige technische Chemikalien und Stoffmischungen.
Weitere Vorteile Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit der Zeichnung.
Darin zeigen:
1 einen Schnitt durch den Verschluß eines Behälters in der Überkopfstellung, wobei in dem Verschluß ein erstes Ausführungsbeispiel eines selbstschließenden Ventils nach dem Stand der Technik angeordnet ist;
2 eine Unteransicht des Ausführungsbeispiels gemäß 1;
3 das Ausführungsbeispiel gemäß 1 in geöffnetem Zustand;
4 eine Aufsicht auf die Darstellung gemäß 3;
5 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils in einer Schnittdarstellung;
6 eine Unteransicht des Ausführungsbeispiels gemäß 5, in Richtung des Halterings gesehen;
7 ein Detail des Ausführungsbeispiels gemäß 5 in einer Schnittdarstellung;
8 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils in Schnittdarstellung.
Der in 1 gezeigte Verschluß ist in seiner Gesamtheit mit V bezeichnet. Der Verschluß V ist auf einen mit einem konventionellen Gewinde versehenen Hals 1 eines Behälters 2 aufgeschraubt. Im Inneren 3 dieses Behälters 2 befindet sich das Fluid oder Medium 4, dessen Viskosität derart gewählt ist, daß es aus einem Verschluß V der hier in Rede stehenden Art ausströmen kann. Die Behälterwand besteht vollständig oder teilweise aus flexiblem Material, das vom Benutzer zusammengedrückt werden kann.
Der Hals 1 des Behälters 2 ist zylindrisch gestaltet, der Behälter kann eine davon abweichende Form aufweisen. Auf den Hals 1 ist eine zylindrische Verschlußkappe 31 aufgeschraubt, die ein zylindrisches Teil 32 aufweist, das mit einem zum Außengewinde des Halses 1 passenden Innengewinde versehen ist.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Verschlußkappe 31 nicht zwingend auf den Behälterhals 1 aufgeschraubt werden können muß. Es sind auch andere Konstruktionen denkbar, z. B. eine Verschlußkappe, die durch Vorsprünge auf dem Behälterhals 1 gehalten ist, und auf dem Behälterhals 1 oder auf dem Behälter 2 selbst aufgedrückt, aufgeklipst oder sonstwie durch Reibung, Kleben oder dergleichen befestigt ist.
In dieser Verschlußkappe 31 ist eine zentrale Öffnung 6 vorgesehen, durch welche das Medium 4 hindurchströmen kann.
An dieser Strömung wird das Medium 4 durch das selbstschließende Ventil 5 gehindert.
Das Ventil 5 weist eine Membran 7 auf, die kugelsegmentartig nach innen, zum Behälterinneren 3 und zum Medium 4 hin gewölbt ist, wenn sich das Ventil 5, wie in 1 gezeigt, in der Schließposition befindet.
An die Membran 7 schließt sich die Verbindungswand 8 an, welche über einen Krümmungsbereich 9 mit dem Halteabschnitt 10 verbunden ist. Dieser Halteabschnitt 10 wird im montierten Zustand von zwei zylindrischen Stegen 11, die an den im wesentlichen kreisringförmigen Deckelbereich 12 des Verschlusses V angeformt sind, gehalten. Der Ventilkörper besteht aus Membran 7, Verbindungswand 8 und Halteabschnitt 10 und ist einstückig ausgebildet. Der Deckel 12 ist so gestaltet, daß der Behälter 2 insgesamt auf dem Deckel 12 und damit auf dem Verschluß V kopfstehend aufbewahrt werden kann.
Diese Art der Aufbewahrung, bzw. die entsprechende technische Gestaltung, die diese Art der Aufbewahrung erlaubt, hat den Vorteil, daß der Raum über der Membran 7 immer mit Flüssigkeit gefüllt ist, so daß der Entnahmevorgang auch bei zähflüssigen Medien 4 nicht davon abhängig ist, daß zunächst die Flüssigkeit in das Ventil 5 einfließen muß.
Die Membran 7 ist, wie später noch erläutert wird, nicht mit gleichmäßiger Wandstärke ausgebildet, sondern die Wandstärke nimmt zur Mitte hin ab.
Die Verbindungswand 8 selbst ist bei diesem Ausführungsbeispiel deutlich dünner gehalten als die Membran 7.
Die Verbindungswand 8 besteht aus dem Teil a, der unmittelbar an der Membran 7 anliegt, und aus dem Teil b, der über den bogenförmigen Bereich 9 mit dem Bereich a verbunden ist. Zwischen den Bereichen a und b liegt, wie in 1 angedeutet, ein Winkel α von ungefähr 45° in der Schließposition.
Im Bereich b der Verbindungswand 8 ist ein Ringwulst 13 einstückig mit der Verbindungswand 8 und von dieser radial nach außen ragend ausgebildet.
Der Ringwulst 13 liegt beim geöffneten Ventil 5, wie in 3 zu sehen ist, an einer Schulter 14 eines von der Verschlußkappendecke aus nach innen ragenden Ringwulstes 15, der im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgestaltet ist, an.
Die Schulter 14 ist derart gestaltet, daß ihre Schrägung unmittelbar dem Winkel des Ringwulstes 13 in der geöffneten Position entspricht.
Der Ringwulst 15 erweitert sich vom Behälterinneren 3 abgewandt konisch nach außen und bildet damit eine Führung, die den Zwischenwandbereich a bei dem Öffnen des Ventils 5 führt.
Zusätzlich, aber in 1 nicht dargestellt, kann ein klappbarer Deckel vorgesehen sein, der die Membran 7, z. B. mit einem halbkugelförmigen Aufsatz in der in 1 gezeichneten Position hält und als Sicherung beim Transport dient.
Die Membran 7 ist geschlitzt, wie nun in bezug auf die 2 bis 4 weiter erörtert wird.
Das Ventil 5 und die Membran 7 sind insgesamt rotationssymmetrisch gestaltet, wobei die Rotationsachse in 1 der Linie A-A entspricht.
Die Membran 7 weist, wie in 2 zu sehen, insgesamt drei Schlitze auf, die von dem Punkt 18 ausgehen, an dem die Rotationsachse die Membran 7 durchstößt.
Die drei Schlitze sind ebenfalls symmetrisch angeordnet und schließen zueinander einen Winkel von 120° ein. Die Länge der Schlitze im Verhältnis zur Membran 7 ergibt sich aus der Darstellung gemäß 1; danach nimmt ein Schlitz ca. einen Bereich zwischen 3/5 und 4/5 des Membranradius ein. Die Schlitze selbst sind mit einem Messerwerkzeug geschnitten, wobei der Schnitt vorzugsweises in der Position des Ventils 5 ausgeführt ist, wie sie in der 1 dargestellt ist. Die Schlitze erstrecken sich dann in einer Ebene, die senkrecht zum Kappendeckel 12 verläuft und die Symmetrieachse A-A einschließt.
Jeder Öffnungsschlitz hat insgesamt die gleiche Länge, die sich in der Darstellung gemäß 2 sich aus den Streckenlängen x + y + z zusammensetzt.
Beim Ausführungsbeispiel besteht jeder Schlitz aus einem inneren Abschnitt II, der vorzugsweise mehr als die Hälfte der gesamten Schlitzlänge beträgt, an den sich eine nicht geschlitzte Materialbrücke 19 anschließt. Danach wird der Schlitz im Abschnitt I fortgesetzt. Der erste Abschnitt II hat die Schlitzlänge x, die Materialbrücke die Schlitzlänge y und der sich daran anschließende Schlitz die Länge z. Die Materialbrücke 19 und damit die Länge y ist vorzugsweise etwas kleiner als die Länge I.
Diese Gestaltung der Schlitzung 16 hat erhebliche Vorteile für das Öffnen und Schließen der Schlitze.
Wie aus der sogenannten Membrantheorie bekannt ist, entsteht innerhalb einer belasteten elastischen Membran 7 ein komplexer mehrachsiger Spannungszustand. Die Spannungsverteilung in der Membran 7 erschwert insbesondere das Schließen der Membran 7, da bei einem Spannungsanteil, der eine Kraft in eine Richtung erzeugt, die nicht parallel zum jeweiligen Schlitz ist, die einzelnen, durch die Schlitze eingeschlossenen Lappen 20 die Tendenz haben, mit ihren Kanten übereinander zu liegen zu kommen.
Durch die Materialbrücke 19 und den dahinterliegenden Schlitzabschnitt I entsteht ein definierter Spannungszustand, der das Schließen der Lappen 20 deutlich begünstigt.
Dies geschieht zum einen dadurch, daß die Materialbrücke 19 im wesentlichen nur einer einachsigen Spannung in einer Richtung senkrecht zum jeweiligen Schlitz unterworfen ist. Beim Öffnen der einzelnen Lappen 20 wirkt die Materialbrücke 19 somit wie eine einfache Zugfeder, die keine Verschiebekräfte der Schlitze gegeneinander erzeugen kann, sondern die wie ein Gummiband wirkt, welches beim Öffnen der Lappen 20 gedehnt wird und durch die Rückstellkraft die Tendenz hat, die Lappen 20 wieder zusammenziehen.
Der nach der Materialbrücke 19 liegende Schlitzabschnitt I verstärkt diese Tendenz, da er Spannungen in einer Richtung, die nicht senkrecht zur Schlitzebene liegen, von der Materialbrücke 19 fernhält. Damit ist gewährleistet, daß innerhalb der Materialbrücke 19 im wesentlichen nur Kräfte senkrecht zur Schlitzebene wirksam werden.
Die Funktion dieses Verschlusses V wird nachfolgend, insbesondere in bezug auf die 3 und 4 beschrieben.
Wenn der Benutzer Flüssigkeit aus dem Behälter 2 entnehmen will, öffnet er eine ggf. vorhandene (in der Fig. nicht dargestellte) Klappe, wodurch die Durchtrittsöffnung 6 im Verschlußdeckel 12 freiliegt.
Dann drückt er mit der Hand die flexiblen Wandungen des Behälters 2 zusammen, wodurch sich ein Überdruck im Behälter 2 aufbaut. Dieser Überdruck bewirkt, daß der Abschnitt b der Verbindungswand 8 nach unten umklappt und sich der Ringwulst 13 an die Schulter 14 anlegt. Da dieser Vorgang ein Umklappen ist und keine Rollbewegung der Membran 7 erfordert, ist dieser Vorgang sehr einfach und zuverlässig zu realisieren.
Der Druck wird schließlich so groß, daß er die elastischen Rückstellkräfte der Membran 7 überwindet und sich die Lappen 20 nach außen öffnen, wie dies in 4 dargestellt ist, wodurch die Öffnung O entsteht.
Das Material beginnt dann aus der Öffnung O auszuströmen, wobei der Strömungsvorgang sich so lange fortsetzt, wie ein Überdruck im Behälter 2 durch das Zusammendrücken durch den Benutzer erzeugt wird.
Wenn der Benutzer die Behälterwände entlastet, weiten sich die Behälterwände auf, der Druck sinkt, und die Lappen 20 schließen sich. Die Schließbewegung wird dabei wesentlich durch die Materialbrücken 19 erleichtert. Diese Materialbrücken 19 haben hohe elastische Rückstellkräfte, wenn die Lappen 20 sich über die Ebene hinweg bewegen, die senkrecht zur Rotationssymmetrieachse A-A ist und bewirken dann ein kraftvolles Schließen der Lappen 20, deren Schnittflächen in der Verschlußposition aufeinander gepreßt werden und somit einen sicheren Verschluß bilden. Beim Schließ vorgang wird, durch den im Behälter 2 herrschenden Unterdruck, sogar das noch im Öffnungsbereich befindliche Material in den Behälter 2 zurückgesaugt, so daß keine Rückstände des Mediums 4 an der Außenseite der Lappen 20 haften und von dort nach unten fallen könnten. Insbesondere durch die dreieckförmige Gestaltung mit drei Schlitzen schmiegen sich die Kanten der Lappen 20 selbstzentrierend aneinander und verhindern, daß im Bereich der Rotationsachse 18 (2) eine Öffnung übrigbleibt.
Die Wirkung, die die angewandte Schlitzung 16 mit sich bringt, ist vornehmlich die, daß die Rückstellkraft des Ventils 5 erhöht wird, und zwar unabhängig vom Belüftungsgrad, indem die Stege bzw. Materialbrücken 19, wie schon gesagt, wie Gummibänder wirken, die das Ventil 5 kraftvoll in seine Ursprungsposition zurückziehen. Hieraus resultiert, daß das Ventil 5 am Ende einer Entnahme auf jeden Fall wieder vollständig geschlossen ist. Unterschiedliche Parameter zwischen Länge der Abschnitte I, II und der in dieser Richtung gemessenen Länge der Materialbrücke 19 sind nützlich, um das Ventil 5 für unterschiedliche Medien einsetzen zu können. So werden beispielsweise durch Unterbrechung der Stege 19 die Öffnungskräfte noch weiter herabgesetzt. Es genügen in der Tat recht schmale Materialbrücken 19. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist es andererseits nicht erforderlich, die Öffnungsschlitze zu unterbrechen, wenn die Rückstellkraft allein durch eine Reduzierung der Parameter x + y + z erreicht wird, ohne die Öffnungskräfte zu beeinträchtigen. Im einen Fall sieht die Version so aus, daß die Schlitze unterbrochen sind mit den Maßen z, y, x. Die Maße variieren über den ganzen Durchmesser der Membran 7. Gemäß einer anderen Version sind die Öffnungsschlitze 16 nicht unterbrochen, sondern nur unterschiedlich lang, das heißt, das Maß z + y + x variiert in dem gesamten Durchmesser der Membran 7.
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, hat die Gestaltung der Schlitze wesentlichen Einfluß auf die Fähigkeit der Membran 7, sich zu öffnen und zu schließen.
Die Anwendung dreier Schlitze hat den besonderen Vorteil, daß sich die Schlitze hier selbstzentrierend aneinander abstützen können. Die Verwendung von Materialbrücken 19 oder Stegen hat den Vorteil, daß über einen einachsigen Spannungszustand elastische Rückstellkräfte aufgebaut werden können.
Die Länge der Schlitze und die Breite dieser Materialbrücken 19 sowie auch die Anzahl der Materialbrücken 19 (es können pro Schlitz auch zwei oder mehr Materialbrücken 19 vorgesehen sein) kann variiert werden, um das Öffnungs- und Schließverhalten an verschiedene Medien 4 anzupassen.
Bei einer Gestaltung mit drei, vier, fünf oder mehr Schlitzen können alle Schlitze mit der gleichen Länge ausgeführt werden. Dies ist bei einer rotationssymmetrischen Gestaltung der Ventilmembran 7 und einer rotationssymmetrischen Anordnung des Mittelpunktes 18 einer sternförmigen Schlitzung 16 mit drei, vier, fünf oder mehr Schlitzen bevorzugt.
Bei einer sternförmigen Schlitzung 16 mit drei, vier, fünf, oder mehr Schlitzen kann die Länge der einzelnen Schlitze aber auch unterschiedlich gestaltet sein, so daß die Schlitzung 16 selbst nicht rotationssymmetrisch ist. Es ist ferner möglich, auch bei einer rotationssymmetrisch gestalteten Membran 7 die Schlitze so anzuordnen, daß der gemeinsame Punkt aller Schlitze auf der Membran 7 nicht mit deren Rotationsachse zusammenfällt. Es ist weiterhin möglich, bei einer Gestaltung mit drei, vier, fünf oder mehr Schlitzen eine sternförmige Gestaltung mit gleicher oder unterschiedlicher Schlitzlänge vorzusehen, bei welcher der Winkel zwischen den einzelnen Schlitzen nicht gleich ist. Bei vier Schlitzen können die Schlitze z. B. so gestaltet sein, daß sie zu dem einen benachbarten Schlitz einen Winkel von > 90°, zum anderen benachbarten Schlitz einen Winkel von < 90° einschließen.
Es ist schließlich auch möglich, in der Membran 7 mehrere Schlitze vorzusehen, die nicht in Verbindung miteinander stehen, so daß bei einer Druckbelastung der Membran 7 mehr als eine Öffnung O entsteht.
Durch die in der Schließposition nach innen gewölbte Form der Membran 7 stützen sich die Schnittkanten der Lappen 20 gewölbeartig aufeinander ab, wodurch hohe Haltekräfte entstehen. Gleichzeitig reichen aber bereits geringe Kräfte aus, um die Lappen 20 nach innen hin durch Unterdruck zu öffnen, so daß das Zurücksaugen des Mediums 4 in den Behälter 2 begünstigt wird.
Die Schlitzung 16 mit Materialbrücken 19 wurde vorstehend in bezug auf eine Membran 7 mit drei Schlitzen beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß eine entsprechende Schlitzung 16 mit Materialbrücken 19 auch durchgeführt werden kann, wenn nur ein Schlitz vorhanden ist, der sich dann über die Rotationsachse 18 hinweg erstreckt, aber auch beim Vorhandensein von vier oder fünf Schlitzen. Auch hier wird man dann Schlitzlänge und Materialbrücken 19 in entsprechender Weise aufeinander abstimmen.
Die 5, 6 und 7 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schließventils 50. Dieses Schließventil 50 kann in einer ähnlichen Weise in eine Verschlußkappe eingesetzt werden, wie dies beim Schließventil 5 gemäß den 1–4 der Fall ist. Das Schließventil 50 weist aber einige Abweichungen vom Schließventil 5 gemäß 1–4 auf, die nachfolgend im einzelnen erläutert werden.
Zunächst ist darauf hinzuweisen, daß die Gestaltung der Membran 53 und insbesondere die verschiedenen Ausführungen der Schlitzun gen 16 die gleichen sind wie beim Ventil 5 gemäß den 1–4. Auf die Schlitzung 16 wird deshalb nicht nochmals im einzelnen eingegangen.
Das Ventil 50 weist einen Haltering 51, eine Verbindungswand 52 und eine Membran 53 auf.
Der Haltering 51 ist ringförmig gestaltet und weist eine konische Abschrägung 51a an seinem Außenumfang auf.
Der Haltering 51 geht einstückig in die Verbindungswand 52 über.
Haltering 51, Verbindungswand 52 und Membran 53 sind rotationssymmetrisch gestaltet mit der Rotationsachse 55.
Der Haltering 51 liegt in einer Ebene, die senkrecht zur Rotationsachse 55 ist.
Die Verbindungswand 52 besteht aus einem ringförmigen vorderen Teil 52a, welches sich im wesentlichen in der gleichen Ebene erstreckt wie der Haltering 51, d. h. ebenfalls senkrecht zur Rotationsachse 55 des Ventils 50. Am hinteren Teil der Verbindungswand 52 ist der Bereich 52b vorgesehen, der sich gebogen in einem stumpfen Winkel (in der Darstellung gemäß 5) nach oben hin erstreckt, d. h., wenn das Ventil 50 auf den Behälter aufgesetzt ist, vom Behälterinneren weg.
Dieser nach oben gekrümmte Bereich 52b der Verbindungswand 52 geht in das Scharnierteil 56 über, welches über einen Verbindungsbereich 57 in die Membran 53 übergeht.
Das Scharnierteil 56 weist, von der Behälterseite aus gesehen, einen scharfen Einschnitt 58 auf, der, im Querschnitt gesehen, trapezförmig gestaltet ist.
Die unterste Wand dieser Vertiefung (in der Darstellung gemäß 7 ist dies die obere Kante) 58a ist im Verhältnis zur Tiefe des Einschnittes relativ schmal und beträgt vorteilhaft die Hälfte, besonders vorteilhaft ein Drittel bis zu einem Fünftel der Einschnitttiefe.
Die in 5 dargestellte Membran 53 ist für die Funktion des Verschlusses 50 vorteilhaft. Der Verbindungsbereich 57 weist, benachbart zum Einschnitt 58, eine im wesentlichen geradlinig verlaufende Seitenwand 60 auf, die in ihrer gedachten Verlängerung mit der Achse 55 einen spitzen Winkel von vorzugsweise 60 bis 85° einschließt. An diese Seitenwand 60 schließt sich ein kurzes Bogenstück an, welches in seiner Haupterstreckung mit der Achse 55 einen stumpfen Winkel von 140 bis 170° einschließt. Der obere, vom Einschnitt 58 abgewandte Teil des Verbindungsbereiches 57 weist eine im wesentlichen S-förmige Gestaltung auf.
Wie in 5 gut zu erkennen ist, ist der Verbindungsbereich 57 nicht symmetrisch an die Seitenwand 60 der Membran 53 angeordnet, sondern ist in 5 nach oben hin, d. h. vom Behälterinneren weg versetzt.
Die Membran 53 ist ferner in ihrer nach außen zugeordneten Fläche 61 im wesentlichen durchgehend gekrümmt, wobei die Krümmung vorzugsweise einer Funktion zweiten Grades angenähert ist.
Die entgegengesetzte Wand 62, die dem Behälterinneren zugewandt ist, besteht aus einer kreisscheibenförmigen Platte 62a, einem in der Querschnittsdarstellung linear und in einem spitzen Winkel zur Achse 55 verlaufenden Übergangsbereich 62b, an den sich die bereits erwähnte Seitenwand 60 anschließt. Der spitze Winkel liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 40 und 80°, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 50 und 60°.
Durch die beschriebene Querschnittsgestaltung der Membranwände nimmt die Dicke der Membran 53 kontinuierlich von ihrem Mittelpunkt, den die Rotationsachse 55 schneidet, bis hin zur Seitenwand 60 zu.
Dabei ist die Dicke der Membran 53 in dem Bereich, wo die kreisscheibenförmige Platte 62a, die eine Ebene senkrecht zur Rotationsachse 55 bildet, in den konischen Bereich 62b, der im Querschnitt einen spitzen Winkel mit der Rotationsachse 55 bildet, übergeht, ungefähr doppelt so groß wie die Stärke der Membran 53 im Bereich der Rotationsachse 55. Die äußere Seitenwand 60 der Membran 53 weist eine Dicke auf, die, parallel zur Rotationsachse 55 gemessen, in etwa dem 3- bis 4-fachen der Dicke der Membran 53 in der Mitte entspricht.
Die Membran 53 ist vorzugsweise aus einem Silikonmaterial hergestellt, es kommen aber auch andere Kunststoffmaterialien, wie thermoplastische Elastomere usw. in Frage.
Es wurde in Versuchen gefunden, daß eine nach vorstehender Beschreibung gefertigte Membran 53 aus einem Silikonmaterial mit einer Schlitzung 16, wie sie in bezug auf die 2 und 4 beschrieben worden ist, besonders gute Eigenschaften bezüglich des Öffnens und des Schließens aufweist. Eine derart gestaltete Membran 53 öffnet leicht und mit einem relativ großen Öffnungsdurchmesser, der Öffnungszustand kann mit geringem Überdruck aufrecht erhalten werden und schließt, sobald der Überdruck entfällt, zuverlässig und dicht ab, wobei Rückstände des Mediums 4, die sich im Bereich der Öffnung befinden, beim Verschließen wieder in den Behälter 2 zurückgesaugt werden.
Eine weitere Besonderheit der Gestaltung gemäß 5 ist der zusätzliche Haltering 70. Dieser Haltering 70 weist, wie aus 6 ersichtlich, eine Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Durchbrechungen 71 auf, welche sich im Querschnitt, wie insbesondere aus 5 ersichtlich ist, nach unten hin, d. h. vom Kontaktbereich mit dem Haltering 51 des in 5 dargestellten Ventils 50 weg weisend erweitern.
Der Haltering 70 besteht aus einem härteren, weniger elastischen Kunststoffmaterial als das Material der eigentlichen Membran 53.
Das Ventil 50 gemäß den 5 und 6 wird wie folgt hergestellt:
Zunächst wird in einem separaten Arbeitsgang der Haltering 70 aus dem entsprechenden Kunststoffmaterial spritzgegossen.
Der Haltering 70 wird dann in die Spritzform des Ventilkörpers eingesetzt und es wird, beim Ausführungsbeispiel, Silikonmaterial in die Spritzform eingespritzt. Dabei dringt das Silikonmaterial in die Durchbrüche 71 ein.
Das Silikonmaterial wird dann für einen längeren Zeitabschnitt bei geeigneten Temperaturen getempert.
Nach der Fertigstellung des Ventilkörpers wird das Ventil 50 geschlitzt, wie dies in 2 gezeigt ist.
Anschließend wird das Ventil 50 in eine Verschlußkappe ähnlich der Darstellung der 1 eingesetzt, die derart gestaltet ist, daß sie den Haltering 70 in entsprechender Weise aufnimmt.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schließventils, welches in ähnlicher Weise wie das Schließventil 5 gemäß 1 bis 4 in eine Verschlußkappe eingesetzt werden kann. Die Funktionsweise und Ausbildung der Membran 82 sowie insbesondere die Schlitzung 16 dieser Membran 82 gleicht insbesondere denen, die im Rahmen der Figurenbeschreibung 1 bis 4 bereits erläutert wurden.
Das Ventil gemäß 8 weist jedoch einige Besonderheiten auf, auf die im folgenden insbesondere eingegangen werden soll.
Das sich im wesentlichen rotationssymmetrisch zur Achse 80 erstreckende Ventil weist eine Membran 82 auf, an welche einstückig ein Verbindungswand 84 angeformt ist, welche im wesentlichen radial innenliegend des ersten Halterings 86 angeordnet ist, welcher einstückig mit der Verbindungswand 84 sowie der Membran 82 verbunden ist. Der erste Haltering 86 kontaktiert einen zweiten Haltering 88, welcher im montierten Zustand des Ventils auf der behälterzugewandten Seite des ersten Halterings 86 angeordnet ist.
Die Membran ist hohlkugelsegmentförmig ausgebildet oder in ihrer Ausbildung an eine derartige Form angenähert. Die sich von den radial außen liegenden Punkten der Membran 82 zum Krümmungsmittelpunkt erstreckenden Verbindungslinien spannen vorzugsweise einen Kegel auf, dessen Öffnungswinkel im Bereich zwischen 45 und 135° liegt und welcher besonders bevorzugt in etwa 90° beträgt. Die Membran 82 weist zumindest im überwiegenden Teil ihrer Wandung eine konstante Wandstärke auf. Im Übergangsbereich 90 zwischen der Membran 82 und der Verbindungswand 84 ragen in behältnisabgewandter Richtung Erhöhungen 92 hervor, die insbesondere spitz ausgebildet sind.
Als behältnisabgewandte Seite bzw. Richtung wird im folgenden die Seite bzw. Richtung bezeichnet, die in Richtung der Achse 80 der Behältnisaußenseite zugewandt ist, wenn das Ventil auf einem Behältnis montiert ist. In entsprechender Weise wird die im montierten Zustand in Richtung der Achse 80 dem Behältnisinnenraum zugewandte Richtung bzw. Seite vereinfachend als dem Behältnisinnenraum zugewandte Richtung bzw. Seite bzw. als Innenseite bezeichnet.
Die ringförmige Erhöhung 92 wird insbesondere in Richtung der Achse 80 durch einen Abschnitt begrenzt, welcher Bestandteil einer Kugelfläche ist und/oder welcher sich an eine Kugelfläche anschließt, und zwar derart, daß dieser Abschnitt gegenüber dem diesem Abschnitt zugewandten Kugelendbereich zumindest leicht nach außen geneigt ist, so daß der Abschnitt mit der Achse 80 einen Winkel einschließt, der stumpfer ist als der Winkel, den die Tangenten im Endbereich der kugelförmigen Fläche mit dieser Achse 80 einschließen. Auf der von der Achse 80 abgewandten Seite wird die Erhöhung 92 durch eine Fläche begrenzt, die im wesentlichen steil abfällt und mit der Achse 80 einen Winkel einschließt, der vorzugsweise kleiner als 45°, besonders bevorzugt kleiner als 10° ist. Die außen liegende Ventiloberfläche verläuft in radial nach außen gerichteter Richtung im Anschluß an diese Erhöhung 92 im wesentlichen geschwungen, und zwar insbesondere wellenförmig bzw. S-förmig geschwungen. Dabei schließt sich an die Erhöhung 92 ein Einschnitt 94 an, der in seinem behälterzugewandten Bodenbereich abgerundet ausgebildet ist und an den sich in radial außen liegender Richtung ein ringförmiger, zur Behälteraußenseite hervorstehender abgerundeter Wulst 96 anschließt. An diesen Wulst 96 schließt sich radial außen ein scheibenartig ausgebildeter Bereich 98 an, wobei der Übergang von dem Wulst 96 zum scheibenförmigen Bereich 98 im wesentlichen geschwungen ausgebildet ist. Der scheibenförmige Bereich 98 erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zur Achse 80. An diesen scheibenförmigen Bereich 98 schließt sich radial außen ein zweiter scheibenförmiger Bereich an, welcher den ersten Haltering 86 bildet, wobei die der Behälterinnenseite zugewandte Begrenzungsfläche dieser scheibenförmigen Bereiche 86, 98 im wesentlichen in der gleichen Ebene liegt und wobei die der Behälteraußenseite zugewandte Begrenzungsfläche dieser scheibenförmigen Bereiche 86, 98 im wesentlichen in unterschiedlichen Ebenen liegt, und zwar insbesondere derart, daß der erste Haltering 86 dicker ausgebildet ist als der scheibenförmige Bereich 98 der Verbindungswand 84.
Die dem Behältnisinneren zugewandte Begrenzungsfläche des ersten Halterings 86 sowie die ebenfalls dem Behältnisinneren zugewandte Begrenzungsfläche des scheibenförmigen Bereichs 98 der Verbindungswand 84 verlaufen im wesentlichen senkrecht zur Achse 80. Radial innen liegend schließt sich behältniszugewandt an die untere Begrenzungsfläche des ringförmigen Bereichs 98 der Verbindungswand 84 ein ringförmiger Einschnitt 100 an, dessen Bodenbereich 102 im wesentlichen abgerundet ausgebildet ist. Die sich vom Bodenbereich 102 dieses Einschnitts 100 in Richtung der Achse 80 erstreckende Begrenzungsfläche 104 ist gewölbt ausgebildet und ist insbesondere ein Teil der der Behältnisinnenseite zugewandten Begrenzungsfläche der Membran 82.
Die aus Sicht der Achse 80 jenseits des Bodenbereichs 102 des Einschnitts 100 angeordnete Begrenzungswandung 106, welche sich von dem scheibenförmigen Bereich 98 zum Bodenbereich 102 des Einschnitts 100 erstreckt, ist ebenfalls gewölbt ausgebildet, und zwar insbesondere zumindest in Annäherung an ein Kugelsegment, dessen Krümmungsmittelpunkt behältnisabgewandt positioniert ist.
Die Verbindungswandung 84 ist insbesondere dünner ausgebildet als die Membran 82.
Der scheibenförmig ausgebildete zweite Haltering 88 schließt sich behältniszugewandt an den ersten Haltering 86 an und weist vorzugsweise einen größeren Außendurchmesser auf als der erste Haltering 86.
Das Ventil ist vorzugsweise flach ausgebildet, so daß der Außendurchmesser des Ventils mindestens doppelt, bevorzugt mindestens dreimal, besonders bevorzugt mindestens fünfmal, besonders bevorzugt mindestens siebenmal so groß ist wie die maximale Ventildicke in Richtung der Achse 80, die schematisch durch den Doppelpfeil 108 angedeutet ist.
Der Wulst 96 ist vorzugsweise gegenüber dem Bodenbereich 102 des Einschnitts 100 in radialer Richtung versetzt.
Besonders bevorzugt ist der Bodenbereich 102 des Einschnitts 100 in radialer Richtung zwischen dem Wulst 96 und der Einschnürung 94 angeordnet.
Der zweite Haltering 88 ist vorzugsweise aus Polypropylen oder aus Polyamid hergestellt. Der verbleibende Teil des Ventils bzw. die Membran 80, die Verbindungswand 82 sowie der erste Haltering 86 und deren Übergangsbereiche sind vorzugsweise aus Silikon oder einem thermoplastischen Elastomer hergestellt.
Besonders bevorzugt ist hierbei die Materialkombination aus Silikon und Polyamid oder die Materialkombination aus einem thermoplastischen Elastomer und Polypropylen.
Diese Materialien oder Materialkombinationen sind auch für andere Ausführungsformen der Erfindung bevorzugt.

Claims

Selbstschließendes Ventil zur Ausgabe von fließfähigen Medien (4) aus einem Behälter (2) mit einer gewölbten Membran (53, 82), deren Wölbung in der Schließposition dem fließfähigen Medium (4) zugewandt ist und welche sich beim Aufbau eines Drucks im Behälter (2) in eine Ausgabeposition nach außen wölbt, einem Halteabschnitt (51, 86), durch welchen das Ventil an diesem Behälter (2) gehalten wird, einer Verbindungswand (52, 84), welche zwischen dieser Membran (53, 82) und diesem Halteabschnitt (51, 86) angeordnet ist, und einer in der Membran (53, 82) vorgesehenen Schlitzung (16), die sich in der Ausgabeposition öffnet, wobei diese Schlitzung (16) derart angeordnet ist, dass sich bei der durch den Druck im Behälter (2) bewirkten Verformung der Membran (53, 82) von der Schließposition in die Ausgabeposition elastische Rückstellkräfte innerhalb dieser Membran (53, 82) aufbauen, welche bewirken, dass die Membran (53, 82) bei einer Druckentlastung aus dieser Ausgabeposition in die Schließposition zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswand (52, 84) zwischen diesem Halteabschnitt (51, 86) und der Membran (53, 82) einen kreisringförmigen Abschnitt (52a, 98) aufweist, der im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene mit diesem Halteabschnitt (51, 86) oder in einer zu diesem parallelen Ebene angeordnet ist, wobei der Übergangsbereich zwischen der Verbindungswand (52, 84) und der Membran (53, 82) scharnierartig gestaltet ist und keine oder nur geringe Momente von der Verbindungswand (52, 84) auf die Membran (53, 82) übertragen werden und von der Verbindungswand (52, 84) auf die Membran (53, 82) übertragene Momente keinen wesentlichen Einfluss auf das Öffnen und Schließen dieser Schlitzung (16) haben.
Selbstschließendes Ventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (53, 82) und die Verbindungswand (52, 84) im wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse (A-A, 55, 80) gestaltet sind.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich an diesen kreisringförmigen Bereich (52a) der Verbindungswand (52) ein Bereich (52b) anschließt, der sich in einem stumpfen Winkel von der Ebene des Halteabschnittes (51) und des ringförmigen Bereiches (52a) weg erstreckt.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (53) eine im wesentlichen zur Verbindungswand (52) hin gerichtete umlaufende Seitenwand (60) aufweist, und dass an dieser Seitenwand (60) ein Verbindungsbereich (57) zur Verbindung der Membran (53) mit der Verbindungswand (52) angeformt ist.
Selbstschließendes Ventil gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Verbindungsbereich (57) derart an dieser umlaufenden Seitenwand (60) angeformt ist, dass er in der Schließposition aus einem Mittelbereich dieser Seitenwand (60) in einer Richtung von der Wölbung weg versetzt ist, und im eingebauten Zustand aus dem Mittelbereich dieser Seitenwand (60) vom Behälterinneren (3) weg versetzt ist.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Membran (53) von dem Mittelbereich radial nach außen zunimmt, wobei die Wandstärke im Außenbereich und parallel zur Rotationsachse (55) gemessen vorzugsweise dem zwei- bis dreifachen der Wandstärke im Mittelbereich entspricht.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzung (16) derart gestaltet ist, dass sie einen Schlitz aufweist.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese Schlitzung (16) drei Schlitze aufweist, welche vorzugsweise sternförmig gestaltet sind und welche vorzugsweise im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnet sind.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese Schlitzung (16) vier, fünf oder mehr Schlitze aufweist, die vorzugsweise sternförmig angeordnet sind und die vorzugsweise den gleichen Winkelabstand zueinander aufweisen.
Selbstschließendes Ventil gemäß Anspruch 2 und einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese Schlitzung (16) rotationssymmetrisch zu dieser Rotationsachse (55, 80) gestaltet ist.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer dieser Schlitze derart unterbrochen ist, dass eine Materialbrücke (19) entsteht, wobei die Länge (y) dieser Schlitzunterbrechung kleiner ist, vorzugsweise wesentlich kleiner ist, als die gesamte Länge des jeweiligen Schlitzes.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schlitz wenigstens zwei oder mehr Unterbrechungen (19) aufweist.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstärkungs- bzw. Haltering (70) vorgesehen ist, welcher aus einem härteren Kunststoffmaterial gefertigt ist als das Material der Membran (53, 82).
Selbstschließendes Ventil gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Verstärkungsring (70) bei rotationssymmetrischem Ventil rotationssymmetrisch gestaltet ist und eine Vielzahl von Durchbrechungen (71) aufweist, in denen sich im gefertigten Endzustand Material des Halteabschnittes (51) des Ventils befindet.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil aus einem Silikonmaterial besteht.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil aus einem thermoplastischen Elastomer besteht.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil aus thermoplastischem Elastomer und aus Polypropylen oder aus Silicon und aus Polyamid gefertigt ist.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (53, 82) hohlkugelsegmentartig geformt ist und eine im wesentlichen konstante Dicke bzw. Wandstärke aufweist.
Selbstschließendes Ventil gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil flach ausgebildet ist, sodass der Außendurchmesser des Ventils im wesentlichen mindestens doppelt so groß ist wie die maximale Ventildicke (108) in Richtung der Rotationsachse (55, 80).