DE2001797C3 - Aerosolventil zum Entleeren und Füllen eines Behälters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Aerosolventil zum Entleeren und Füllen eines Behälters mit einem unter Druck stehenden Medium, mit einem eine Ventilkammer aufweisenden Gehäuse, an dessen innerem Ende ein Durchströmkanal für das Medium und an dessen äußerem Ende eine elastomere Ringdichtung abdichtend angeordnet ist und das zwischen seinen Enden einen mittleren Kammerabschnitt aufweist, über dessen Umfang längs verlaufende Strömungskanäle verteilt sind und in dessen unterem Bereich eine querliegende Stützfläche für eine einen unteren Teil eines Ventilstößels umgebende Schließfeder ausgebildet ist, wobei der Ventilstößel in einer zentralen Öffnung der Ringdichtung verschiebbar ist und einen radial vorstehenden Ringkragen aufweist, gegen dessen Innenfläche die Schließfeder anliegt, wodurch sie den Kragen in dichtende Anlage an die Innenseite der Ringdichtung drückt, und wobei der Ventilstößel gegen den Druck der Schließfeder zum Füllen des Behälters in den mittleren Kammerabschnitt einwärts bewegbar ist. Ein solches Ventil ist durch die US-Patentschrift 31 60 182 bekannt.

Bei Abgabe von Druckmittel aus dem Ventil wie auch für das unter Druck stehende Füllen wird der Ventilstößel gegen die Schließfeder gedrückt. Beim Füllen wirkt Druckmittel auf die Außenfläche der Ringdichtung, so daß der innere Randabschnitt dieser Ringdichtung sich einwärts biegt und damit einen ringförmigen Strömungsweg zwischen der Ringdichtung und dem Ventilstößel freigibt Das Druckmittel strömt dann durch die Ventilkammer zu einem Hauptauslauf am inneren Ende der Ventilkammer, welches in das Innere des Behälters reicht.

ίο Es gibt zwei wesentliche Faktoren, die die Füllgeschwindigkeit beeinflussen. Das ist einmal der verfügbare Strömungsquerschnitt in dem Gehäuse und zum anderen die Strömungsfläche, die durch Niederbiegen der Dichtung geschaffen wird.

H Bezüglich des ersten Faktors besteht das den Konstrukteur derartiger Ventile beschäftigende Problem im Ausbalancieren der widerstreitenden Forderungen, nach denen einerseits ein großer Strömungsquerschnitt erwünscht ist und andererseits aus Wirt- schaftlichkeitsüberlegungen heraus die Herstellungskosten und -Schwierigkeiten klein gehalten werden müssen. Das erste Erfordernis kann leicht durch ein sehr voluminöses Ventilgehäuse befriedigt werden, was sich jedoch wegen des großen Raumbedarfes für ein derartiges Ventil in dem Behälter von selbst verbietet, ganz abgesehen von den Kosten eines derartigen Gehäuses, die von dem Materialverbrauch und -gewicht für das Gehäuse wesentlich abhängen. Derartige Aerosolventile werden in Massenfabrikation hergestellt, bei der insbesondere die Gehäuse durch Spritzguß von synthetischen, plastischen Materialien gewonnen werden, woraus sich die enge Beziehung zwischen Materialgewicht und Kosten ergibt.
Der Konstrukteur hat außerdem zu berücksichtigen, daß für die Druckfeder ein ausreichendes seitliches Auflager vorgesehen ist; dazu wird dem Ventilgehäuse gemäß US-PS 31 60 182 ein weitgehend kreisförmiger Querschnitt gegeben, aus dem nach innen radial Rippen hervorstehen, auf denen sich die Verschlußfeder abstützt und die zwischen sich einen Strömungsweg für das Strömungsmittel freilassen. Ein besonderer Nachteil dieser Konstruktion ergibt sich bei der Herstellung derartiger Gehäuse, da beim Spritzgießen der Kernstifttiefe und schmale Schlitze aufweisen muß (die den radialen Rippen entsprechen). Das führt zu einer besonderen Anfälligkeit des Kernes für mechanische Beschädigungen und zu einer größeren Spritzzeit aufgrund des schwierigen Materialflusses in die schmalen Schlitze hinein und aufgrund der Beachtung einer größeren Sorgfalt beim Abnehmen des gespritzten Gegenstandes von den Spritzwerkzeugen. Ferner ist der Ausschußanteil bei den nach dieser Konstruktion gefertigten Gehäusen besonders groß, da beispielsweise Lufteinschlüsse in den radialen Rippen häufig sind.

Bei dem aus der US-Patentschrift 32 33 793 bekannten Aerosolventil ist dem unteren verschlossenen Ende des Ventilstößels ein polygonaler Umfang gegeben, welcher in einer Ventilkammer mit einem entsprechenden polygonalen Querschnitt axial verschieblich und unverdrehbar eingesetzt ist. Diese Ventilkammerform läßt sich spritztechnisch zwar leichter herstellen, weil vorstehende Rippen wie bei der ersterwähnten Patentschrift nicht vorhanden sind. Dies wird jedoch mit dem Nachteil eines zu geringen Strömungsquerschnitts

*>5 für die Abgabe des Füllgutes wie vor allem für das Füllen von Druckmittel erkauft. Wird zur Vergrößerung des Strömungsquerschnittes der Ventilstößel im Durchmesser schlanker gehalten, gehen seine axiale Führung

in der Ventilkammer wie auch seine Unverdrehbarkeit verloren. Da dann weder Ventilstößel noch Schließfeder radial durch die Ventilkammer gehalten sind, muß diese Funktion die Ringdichtung übernehmen, was zu ihrem schnellen Verschleiß führt. ^r>

Auch der Ventilstößel aus dem aus der US-Patentschrift 33 19 669 bekannten Aerosolventil ist nur in der die Ventilkammer nach oben abschließenden Ringdichtung geführt Das untere Ende des Ventilstößels sitzt mit einem Ansatz in der Schließfeder und hat zu den in Seitenwagen der Ventilkammer zur Gewinnung ausreichenden Strömungsquerschnittes erheblichen Abstand. Der Verschleiß der Ringdichtung ist bei einer Ausführungsform jenes Aerosolventils besonders hoch, bei der die Ventilkappe, welche das äußere Ende der r> Ventilkammer mit Ringdichtung nach außen abschließt, eine zentrale öffnung mit gewellter Umfangslinie hat, weil der Ventilstößel nur noch in der Ringdichtung gehalten ist und keine seitliche Abstützung in der Ventilkappe findet >o

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Aerosolventil so zu gestalten, daß es leichter herstellbar ist und trotzdem einen großen Strömungsquerschnitt aufweist und eine ausreichende radiale Führung des Ventilstößels in der Ventilkammer _>5 gewährleistet.

Zur Lösung ist an dem eingangs genannten Aerosolventil erfindungsgemäß vorgesehen, daß der mittlere Kammerabschnitt zwischen der Stützfläche für die Schließfeder und dem äußeren Ende quadratischen jo Querschnitt hat, wobei die innerhalb der Stützfläche verlaufenden Strömungskanäle an den Ecken des Querschnittquadrats ausgebildet sind. Das erfindungsgemäße Aerosolventil läßt sich besonders einfach spritzgießen, weil der Kern der Form in dem für den v·, mittleren Kammerabschnitt bestimmten Bereich weder Einschnitte noch starke Vorsprünge aufweist, also vollflächig von der Kunststoffmasse umflossen werden kann. Wenn an dem anschließenden inneren Bereich die zur Ausbildung der Strömungskanäle erforderlichen Stege am Kern nicht bis in die Ecken mit Kunststoff beim Spritzgießen ausgefüllt werden sollten, ist dies für die Funktion des Aerosolventils unbedenklich, weil diese Fehlstellen sich nur in einer Vergrößerung der Strömungskanäle äußern können und der innere ·γ> Abschnitt der Ventilkammer keine Haltefunktionen für den Ventilstößel oder die Schließfeder beim erfindungsgemäßen Aerosolventil zu übernehmen braucht. Gleichzeitig wird dem abzugebenden oder nachzufüllenden Medium ausreichender Strömungsquerschnitt zur Verfügung gestellt, da das Medium die Schließfeder und den Ventilstößel in den Eckenbereichen des Querschnittsquadrats sowie in den an diese anschließenden Strömungskanälen ungehindert umströmen kann. Gleichwohl wird die Schließfeder durch die Längsseiten des Querschnittsquadrats ausreichend axial geführt, so daß der Ventilstößel, dessen unteres Ende die Schließfeder durchsetzt, ausreichende axiale Führung zusätzlich zu der öffnung in der Verschlußkappe erfährt.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung erweitert sich der mittlere Kammerabschnitt an seinem der Ringdichtung zuweisenden Ende zu einem größeren kreisförmigen Querschnitt, und setzt sich an seinem gegenüberliegenden Ende nach innen in eine Bohrung von kleinerem Querschnitt fort, aus deren Wänden die Strömungskanäle ausgeformt sind.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt entlang der Linie 1-1 aus F i g. 2 durch ein Aerosolventil; und

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Ventil nach F i g. 1 entlang der Linie X-X.

Der Axialschnitt aus F i g. 1 zeigt in seiner rechten Hälfte das Ventil in geöffneter, in seiner linken Hälfte in geschlossener Stellung. Das Ventil besteht aus einem Gehäuse 1 mit Ventilkammer la, das in einer üblichen Kappe 2 befestigt ist Es nimmt einen mittigen Ventilstößel 3 auf, dessen Kragen 4 normalerweise gegen die Innenfläche einer Ventildichtung 6 aus Gummi oder synthetischem Gummi unter der Wirkung einer Druckfeder 7 anliegt. Die Befestigungskapsel 2 weist einen mittleren, nach oben aufstehenden Flansch 8 auf, der den Stößel 3 mit Ringspiel umgibt.

Sie ist ferner gekröpft, so daß sich eine feste Verbindung von Kapsel, Gehäuse und Ventildichtung ergibt.

Das Ventil wird in bekannter Weise durch Niederdrücken des Ventilstößel betätigt. Das Einfüllen unter Druck wird in ebenfalls bekannter Weise durch Drücken des Ventilstößels 3 bewirkt, so daß die Dichtung auf ihrer Innenfläche nicht mehr durch den Kragen 4 gestützt wird und unter Druck stehendes Medium in den Ringspalt zwischen Stößel 3 und Flansch 8 gelangen läßt. Das Medium wirkt auf den inneren Randabschnitt der Dichtung ein, biegt ihn einwärts und schafft einen Strömungsweg zwischen Dichtung und Stößel, über den das Medium in das Ventilgehäuse 1 und damit in das Innere des Behälters eintreten kann.

Die Ventilkammer Xa des Gehäuses 1 besteht aus einem zylindrischen oberen Kammerabschnitt E, einem mittleren Kammerabschnitt von quadratischem Querschnitt und einem zylindrischen unteren Kammerabschnitt D, in den ein Ein- bzw. Auslaß 12 mündet. Der Durchmesser des oberen Kammerabschnitts E ist größer und der Durchmesser des unteren Kammerabschnitts D ist kleiner als die lichte Weite zwischen sich gegenüberliegenden Seitenwänden a des quadratischen mittleren Gehäuseabschnitts. Die vier Oberseiten der Seitenwände a sind über schräg verlaufende Anschlußflächen b mit der Zylinderwand des oberen Kammerabschnitts E verbu'nden. Entsprechend sind die vier Seitenwände a über vier Gehäusewände d mit einer Ringfläche 14 am unteren Ende des mittleren Kammerabschnitts verbunden.

Die Druckfeder 7, die den Ventilstößel 3 in dessen Schließposition vorspannt, stützt sich mit ihrer Unterseite auf der Ringfläche 14 des mittleren Kammerabschnitts ab, verläuft konzentrisch zum Ventilstößel nach oben und beaufschlagt dort dessen Kragen 4. Um eine kontinuierliche Strömungsverbindung zwischen dem oberen Kammerabschnitt E und dem unteren Kammerabschnitt D außerhalb der Druckfeder 7 sicherzustellen, weist das Gehäuse 1 in jeder Ecke des Quadrates des mittleren Kammerabschnittes einen längs verlaufenden Kanal c auf, der durch den mittleren Gehäuseabschnitt und die Ringfläche 14 durchsetzend bis in den Bereich des unteren Endes des unteren Gehäuseabschnitts D geführt ist.

Die Dichtung 6 ist 0,6 mm bis 1 mm stark, ihr unterstützter Durchmesser, d. h. der kleinste Durchmesser, der von dem Gehäuse getragen wird, beträgt 2,8 mm bis 3,5 mm, und der Innendurchmesser liegt zwischen 1,0 mm und 1,5 mm. Das Dichtungsmaterial hat eine Shore-Härte von 55° bis 80° IRHD.

Die Federbelastung des Ventils in der Geschlossenstellung beträgt 0,9 kp bis 2,25 bei einer Federlänge von 4 cm bis 5 cm und einem Federweg von 6 mm bis 10 mm.

Diese Kombination aus Dimensionierung und Härte hat sehr gute Einfüllraten ergeben, ohne d

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Aerosolventil zum Entleeren und Füllen eines Behälters mit einem unter Druck stehenden Medium, mit einem eine Ventilkammer aufweisenden Gehäuse, an dessen innerem Ende ein Durchströmkanal für das Medium und an dessen äußerem Ende eine elastomere Ringdichtung abdichtend angeordnet ist und das zwischen seinen Enden einen mittleren Kammerabschnitt aufweist, über dessen Umfang längs verlaufende Strömungskanäle verteilt sind und in dessen unterem Bereich eine quer liegende Stützfläche für eine einen unteren Teil eines Ventilstößels umgebende Schließfeder ausgebildet ist, wobei der Ventilstößel in einer zentralen Öffnung der Ringdichtung verschiebbar ist und einen radial vorstehenden Ringkragen aufweist, gegen dessen Innenfläche die Schließfeder anliegt, wodurch sie den Kragen in dichtende Anlage an die Innenseite der Ringdichtung drückt, und wobei der Ventilstößel gegen den Druck der Schließfeder zum Füllen des Behälters in den mittleren Kammerabschnitt einwärts bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Kammerabschnitt (a) zwischen der Stützfläche (14) für die Schließfeder (7) und dem äußeren Ende (E) quadratischen Querschnitt hat, wobei die durch die Stützfläche (14) verlaufenden Strömungskanäle (c) an den Ecken des Querschnittsquadrats ausgebildet sind.

2. Aerosolventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mittlere Kammerabschnitt (a) an seinem der Ringdichtung (6) zuweisenden Ende zu einem größeren kreisförmigen Querschnitt (E) erweitert und sich an seinem gegenüberliegenden Ende nach innen in eine Bohrung (D) von kleinerem Querschnitt fortsetzt, aus deren Wänden die Strömungskanäle ^ausgeformt sind.