DE2141626C2

DE2141626C2 - Ventilvorrichtung für Aerosolbehälter

Info

Publication number: DE2141626C2
Application number: DE2141626A
Authority: DE
Inventors: Edward Howard Addison Ill. Green
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-03-16
Filing date: 1971-08-19
Publication date: 1984-06-14
Also published as: DE2141626A1; IE35755L; ZA715559B; ES198118U; GB1342177A; LU63746A1; SE400714B; IL37549A; BE771531A; CH553005A; JPS5119168B1; BR7105409D0; IE35755B1; US3830412A; CA955209A; DE2141626C3; NL7111353A; DE2167330C2; IL37549A0; ES198118Y

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für einen Aerosolbehälter gemäß Oberbegriff des einzigen Patentanspruchs.

Eine Ventilvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 30 98 589 bekannt. Diese Ventilvorrichtung wird durch seitlichen Druck auf den Sprühkopf betätigt. Der Stößel weist einen nach außen weisenden keilförmigen Flansch auf, welcher mit mehreren Einsenkungen versehen ist, über die das Aerosol am Stößel vorbeiströmen kann. Am unteren Ende des Stößels ist eine kleine Dosieröffnung vorgesehen. Da der Stößel nicht bis zum Boden des Ventilkolbens reicht, bleibt nach dem Absperren der Ventilvorrichtung so viel Aerosol zurück, daß die öffnung sehr schnell durch Rückstandsbildung verschlossen wird. Mit Hilfe dieser Ventilvorrichtung werden ein hoher Vernebelungsgrad und eine feine Dosiermöglichkeit für das abzugebende Aerosol ermöglicht und gewährleistet.

Aus der US-PS 31 45 011 ist eine weitere Ventilvorrichtung für einen Aerosolbehälter bekannt. Bei dieser Ventilvorrichtung liegt die Stelle kleinsten Strömungsquerschnitts zwischen dem Stößel und dem sich aus dem Boden der Hülse axial erhebenden Dorn. Die Absperrstelle befindet sich an der oberen Kante der Hülse, so daß nach dem Absperren ein relativ großer Raum zwischen der Absperrstelle und dem Dosierquerschnitt verbleibt, in dem sich Aerosol befindet, durch das die Dosier- und die Abgabekanäle verstopft werden können. Der Stößel stützt sich hierbei mit seinem verbreiterten unteren Ende, dessen Rand im Abstand voneinander mit nockenartigen Vorsprüngen versehen ist, auf den Boden der Blindbohrung des Ventilkolbens ab, wobei zwischen dem verbreiterten Ende des Stößels und der dieses umgebenden Wandung des Ventilkolbens ein Ringkanal gebildet ist Der Boden der Blindbohrung des Ventilkolbens ist mit radial verlaufenden Rippen versehen, so daß durch Drehung des Stößels, dessen unteres Ende über eine obere Ringschulter auf dem Ventilsitz abgestützt ist, die nockenartigen Vorsprünge über die Rippen den Ventilkolben abwärts drücken, so daß das Aerosol über den oberen Rand des Ventilkolbens in den in diesem gebildeten Ringkanal und zwischen den Rippen und den nockenartigen Vorsprüngen in den hohlen Stößel strömen kann. Im Öffnungszustand dieser VentiJvorrichtung sind so große Austrittsquerschnitte für das Aerosol vorhanden, daß eine feinfühlige Dosierung unmöglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ventilvorrichtung der vorgenannten Art derart zu verbessern, daß unter Wahrung eines hohen Vernebelungsgrades und einer feinen Dosiermöglichkeit für das abzugebende Aerosol der Herstellüngsaufwand für die Ventilvorrichtung verringert wird.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs gelöst.

Bei der Ventilvorrichtung nach der Erfindung bilden die beiden axial verlaufenden kalibrierenden Kanäle mit der Ringschulter des Stößels genau definierte Durchtrittsquerschnitte, die über die Gebrauchszeit konstant bleiben. Das Aerosol strömt durch diese Querschnitte in den breiteren, durch den hohlen Stößel definierten Kanal, so daß die Gefahr des Verstopfens weitgehend vermieden ist. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung der Ventilvorrichtung trotz der Vielzahl von konstruktiven Grundkonzepten für derartige Ventilvorrichtung und die hierdurch bedingten einengenden Voraussetzungen eine Verringerung des Herstellungsaufwandes für die Ventilvorrichtung. Dies wird im wesentlichen durch die symmetrische Ausbildung der Ventilvorrichtung zur Mittelachse des Ventilkolbens erreicht, und daß die Dosierquerschnittsbestimmung nur auf der Tiefe des oder der kalibrierenden Kanäle basiert, wobei die Tiefe des Kalibrierkanals der Breite der Stufe entspricht. Auf jeden Fall werden Störungen durch Ablagerungen von Rückständen auf dem Boden der Hülse des Ventilkolbens der Ventilvorrichtung wirksam vermieden.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht als Ausschnittsdarstellung einer Sprühdose mit einer schematischen Ansicht einer Ventilvorrichtung,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1 als Vergrößerungsansicht,

F i g. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig.2,

Fig. 4 eine Teilausschnittsansicht als vergrößerte Darstellung der Ventilvorrichtung, die in dem Arbeitszustand dargestellt ist, den sie bei niedergedrücktem Sprühkopf einnimmt,

F i g. 5 eine Draufsicht auf den Ventilkolben nach den

Fig.2bis4,

Fig.6 eine Schnittansicht längs der Linie 6-6 in Fig. 5.

Fig.7 eine Schnittansicht längs der Linie 7-7 in Fig. 6,

Fig.8 eine Schnittansicht längs der Linie 8-8 in Fig.4,

F i g. 9 eine Seitenansicht eines Sprühkopfes, bei dem der Betätigungsknopf und der Stößel ein Stück bilden, und

Fig. 10 ;;ne schematische Ansicht des Sprühkopfes in auseinandergezogener Darstellung, wobei der Betätigungsknopf und der Sprühkopf gesonderte Bauteile darstellen.

Eine Ventilvorrichtung 20 nach den F i g. 1 bis 9 wird komplett vom Sprühdosen-Hersteller bezogen, der sie mit einem Behälter 22 zu einer Sprühdose zusammensetzt und vor oder nach dem Aufsetzen eines Sprühkopfes je nach Art seiner Fertigungsweise mit einem Treibmittel füllt. Der in F i g. 1 dargestellte Behälter 22 ist ein zylindrischer Körper 24, der über eine dichtende Bördelnaht 28 mit einer Druckhaube 26 verbunden ist. Auf ihrer Oberseite ist die Druckhaube 26 offen und ihre Öffnung 30 mit einer gerollten Kante 32 eingefaßt. Die vorgefertigte Ventilvorrichtung 20 wird insgesamt bei der Druckdosenherstellung in die öffnung 30 eingesetzt, in nachfolgend beschriebener Weise abgedichtet und mit Hilfe einer umlaufenden Sicke 34 befestigt.

Die Ventilvorrichtung 20 hat einen Deckel 36 aus Metall mit einer runden Wanne 38, welche einen in den Boden der Wanne 38 eingeformten und nach oben weisenden inneren Randbereich 40 aufweist. Die äußere Kante des Deckels 36 ist als Rollkante 42 ausgebildet, welche die gerollte Kante 32 der Öffnung 30 der Druckhaube 26 in sich aufnimmt und gegenüber dieser mit Hilfe einer Dichtung 44 druckdicht abgeschlossen ist. Damit ist der Behälter 22 druckdicht abgeschlossen.

Die Ventilvorrichtung 20 weist ferner ein Ventilgehäuse 46 aus Kunststoff auf, welches an seinem oberen Ende zu einem Flansch 48 erweitert ist, der innerhalb des inneren Randbereiches 40 des Deckels 36 aufgenommen und mit Hilfe von Sicken 50 befestigt ist. Zwischen der Oberkante des Flansches 48 und der Innenseite der oberen Wandung 54 des inneren Randbereiches 40 ist eine elastomere Dichtung 52 eingespannt. Die obere Wandung 54 des inneren Randbereiches 40 besitzt einen Zentraldurchlaß 56, und die Dichtung 52 besitzt einen mit diesem Zentraldurchlaß fluchtenden Mitteldurchlaß 58.

In seinem Inneren bildet das Ventilgehäuse 46 eine Kammer 60, in die das unter Druck stehende Aerosol über ein beispielsweise mit Hilfe einer Federmanschette 64 am Boden des Ventilgehäuses 46 befestigtes Tauchrohr 62 eintritt. Innerhalb dieser Kammer 60 befindet sich ein Ventilkolben 66 mit einer Umfangsschulter 68 und einem Führungsansatz-70 zur Aufnahme einer Feder 72, welche den Ventilkolben 66 gemäß F i g. 2 gegen die Unterseite der Dichtung 52 und somit dichtend auf den Ventilsitz preßt. Der Ventilkolben 66 besteht ferner aus einer Hülse 74 mit axialer Blindbohrung mit einem Boden 76 (siehe F i g. 4—6).

Nahe ihrem oberen Ende hat die Hülse 74 eine ringförmige Stufe 78, wobei noch ein schmaler Restqucrschnitt 80 stehenbleibt, welcher mit einer Stirnfläche 82 endet. Die Stirnfläche 82 stellt den Ventilsit/ dar, der gemäß F i g. 2 dichtend auf die Unterseite der Dichtung 52 gepreßt wird. Wird der Ventilkolben 66 durch Niederdrücken von der Dichtung 52 abgehoben, so gelang!

das unter Druck stehende Aerosol aus der Kammer 60 über den Ventilsitz 82 zur ringförmigen Stufe 78 (siehe Fig.4). Die Innenwandung des Ventilkolbens 66 hat kalibrierende Kanäle 84 und 86, welche durch die ringförmige Stufe 78 gehen und etwar unterhalb des Bodens 76 der Blindbohrung im Ventilkolben 66 enden. Die kalibrierenden Kanäle 84 und 86 verlaufen parallel zur vertikalen Längsachse (siehe F i g. 2 und 4) des Ventilkoibens 66 und liegen gemäß F i g. 3 und 6 in einer Ebene, welche durch diese Längsachse hindurch verläuft. Die kalibrierenden Kanäle 84 und 86 setzen sich innerhalb des Bodens 76 in Form von radial verlaufenden Nuten 88 und 90 bis zu einem zentralen Dorn 92 am Boden 76 der Blindbohrung des Ventilkolbens 66 fort.

Die Ventil vorrichtung 20 hai ferner einen Sprühkopf 94, der einstückig aus einem Betätigungsknopf 96 mit angeformtem, nach unten weisendem hohlem Stößel 98 besteht. Der hohle Stößel 98 weist eine zentrale Expansionskammer 100 auf, die über eine Querbohrung 102 mit einer äußeren Sprühöffnung 104 verbunden ist. Damit sich der Stößel 98 mit seinem unteren Ende bei der Montage der Ventilvorrichtung 20 leichter durch die Dichtung 52 und in die Hülse hinein einschieben läßt, besitzt er (siehe F i g. 4) einen konischen Ansatz 106. Die Expansionskammer 100 im Stößel 98 ist in ihrem unteren Abschnitt so erweitert, daß zwischen ihrer Innenwandung und dem zentralen Dorn 92 des Ventilkolbens 66 ein Ringkanal begrenzt wird (siehe F i g. 3 und 4).
Wie sich am besten aus F i g. 4 und 9 entnehmen läßt, besitzt der Stößel 98 einen unteren Abschnitt 99, der in die Hülse 74 einsteckbar ist, während der Stößel 98 über seine restliche Länge hinweg einen größeren Durchmesser aufweist, so daß eine Ringschulter 101 gebildet wird, Der Außendurchmesser des unteren Abschnitts 99 des Stößels 98 besitzt gegenüber dem Innendurchmesser der Hülse 74 einen engen Gleitsitz. Da der Stößel 98 außer der unteren Öffnung für die Expansionskammer 100 keine weiteren Öffnungen oder Durchbrüche besitzt, gelangt das unter Druck stehende Aerosol aus der Ventilkammer 60 nur auf dem Wege über die kalibrierenden Kanäle 84 und 86 in die Expansionskammer 100 des Stößels 98.

Der Durchmesser des oberhalb der Ringschulter 101 liegenden zylindrischen Teiles des Stößels 98 ist etwas kleiner als der größte Durchiresser der ringförmigen Stufe 78 an der Hülse 74, so daß der schmale Restquerschnitt 80 der Hülse nicht überdeckt wird. Dafür wird nur die ringförmige Stufe 78 soweit überdeckt, daß gemäß F i g. 8 ein Spalt 103 verbleibt. Damit wird auch der Austrittsquerschnitt der beiden kalibrierenden Kanäle 84 und 86 etwas eingeengt. Die an dieser Stelle gebildete Engslelle stellt überhaupt den engsten Querschnitt auf dem Wege des Aerosols zwischen der Veiitilkammer 60 und der Expansionskammer 100 dar, so daß durch diese Restquerschnitte die vorhandene Dosierung der Ventilvorrichtung 20 bestimmt ist, vorausgesetzt, daß sich im Verlauf des restlichen Förderkanals, wie beispielsweise in der Querbohrung 102 oder der Sprühöffnung 104 kein noch engerer Querschnitt befindet. Der Dosierungsquerschnitt errechnet sich aus dem Querschnitt einer einzelnen Kanalverengung multipliziert mit der Anzahl der vorhandenen Kanäle. Damit hat es der Hersteller in der Hand, durch Reduzierung auf einen einzigen Kanal bzw. durch Erweiterung auf mehr als zwei Kanäle die

hi Fördermenge des Sprühstrahls in gewünschter Weise frei zu wählen.

Der axiale Abstand zwischen der Ringschulter 101 und dem unteren Ende 106 des Stößels 98 ist etwas

kürzer als der axiale Abstand zwischen der ringförmigen Stufe 78 und dem Boden 76 der Hülse 74 des Ventilkolbens 66. Dabei dient die Ringschulter 101 als Anschlag, wenn der Stößel 98 in die Hülse 74 eingesteckt wird, und das untere Ende 106 kann somit nicht den Boden 76 berühren. Somit kann das unter Druck stehende Aerosol nach Verlassen der kalibrierenden Kanäle 84 und 86 unter dem unteren Stößelende 106 hindurch sowie am zentralen Dorn 92 vorbei in die als Expansionskammer 100 bezeichnete !nnenbohrung des hohlen Stö- ßels 98 gelangen.

Der Außendurchmesser des zentralen Dorns 92 ist bedeutend geringer als der Innendurchmesser der Expansionskammer 100, weil zwischen beiden Teilen ein Ringspalt als Durchlaß für das unter Druck stehende Aerosol erforderlich ist.

Bei der Ventilvorrichtung 20 hat der zentrale Dorn 92 nur bei der Druckfüllung der Sprühdose eine Funktion und beeinflußt die Arbeitsweise der Ventilvorrichtung 20 nicht.

Anhand den Fig. 2 bis 4 soll die Arbeitsweise der Ventilvorrichtung 20 näher erläutert werden. In F i g. 2 ist die Ventilvorrichtung 20 geschlossen, und der Ventilsitz 82 liegt dichtend auf der Unterseite der Dichtung 52. Das unter Druck stehende Aerosol bleibt in der Ventilkammer 60. Der gesamte Sprühkopf 94 läßt sieht jetzt erforderlichenfalls von der Ventilvorrichtung 20 ohne Beeinflussung der Vorrichtung abziehen.

Mit aufgestecktem Sprühkopf 94 läßt sich dann das unter Druck stehende Aerosol dosiert versprühen, wenn man den Betätigungsknopf 96 nach unten drückt und dabei über die auf der ringförmigen Stufe 78 aufliegende Schulter den Ventilkolben 66 gegen die Vorspannkraft der Feder 72 in die in Fig. 4 dargestellte Stellung drückt. In diesem Zustand steigt das unter Druck stehende Aerosol auf dem durch mehrere Pfeile markierten Wege an dem Ventilsitz 82 vorbei, durch die kalibrierenden Kanäle 84 und 86 zum Boden 76 der Hülse 74, und von dort an dem unteren Ende 106 des unteren Stößelabschnitts 99, und schließlich am zentralen Dorn 92 vorbei in die Expansionskammer 100, d. h. die Zentralbohrung 100 des Stößels 98. Aus der Expansionskammer 100 gelangt das Aerosol schließlich über die Querbohrung 102 und die Sprühöffnung 104 in Form eines Sprühstrahls ins Freie.

Zur Unterbrechung des Sprühstrahls wird einfach der Betätigungsknopf 96 losgelassen, so daß sich der Sprühkopf 94 unter der Wirkung der Feder 72 wieder nach oben bewegt und dabei die Ventilvorrichtung schließt, indem sich der Ventilsitz 82 wieder dichtend gegen die Unterseite der Dichtung 52 legt

Nach F i g. 10 ist der Stößel 120 mit einem im Durchmesser reduzierten unteren Abschnitt 122 als vom Betätigungsknopf 130 getrenntes Bauteil ausgebildet Der Stößel 120 ist hierbei in den Betätigungsknopf 130 einsteckbar. Der Betätigungsknopf 130 läßt sich aus einem weichen Kunststoff, wie Polyäthylen, und der Stößel 120 aus einem festen Kunststoff, wie Nylon, herstellen. Der Stößel 120 ist kraftschlüssig in die Hülse des Ventilkolbens eingesetzt und bleibt in dieser.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen "fe

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Claims

Patentanspruch:

Ventilvorrichtung mit einem Sprühkopf, der einen Betätigungsknopf und einen diesen tragenden hohlen Stößel aufweist mit einem Deckel und einem an der Innenseite des Deckels befestigten Ventilgehäuse, an dessen dem Sprühkopf zugewandten Ende der Ventilsitz angeordnet ist, den der Stößel in einer Bohrung dichtend durchsetzt, mit einem durch den Stößel betätigbaren, aus einer Hülse mit einer axialen Blindbohrung bestehenden Ventilkolben, der einen im geschlossenen Zustand dichtend auf dem Ventilsitz anliegenden Rand aufweist und in diese Stellung durch eine sich am Ventilgehäuse abstützende Feder gepreßt ist, wobei die Innenwandung des Ventilkolbens mit mindestens einem axial verlaufenden kalibrierenden Kanal versehen und der Stößel über eine Ringschulter auf den inneren Randbereich des Ventilkolbens abgestützt ist, wobei unterhalb des oberen Randes des VentiJkolbens eine den Durchmesser von dessen Blindbohrung verengende ringförmige Stufe vorgesehen ist, auf der der Stößel mit seiner Ringschulter abgestützt ist, und wobei die Ringschulter, die ihr zugeordnete Abstützfläche und kanalartige Ausnehmungen einen kleinsten Strömungsquerschnitt definieren, während der durch den unteren Abschnitt des Stößels und den kalibrierenden Kanal definierte Strömungsquerschnitt demgegenüber eine Erweiterung darstellt, und wobei der Abstand der Ringschulter von dem Stößelende kleiner ist als die axiale Länge der Blindbohrung des Ventilkolbens, dadurch gekennzeichnet, daß maximal zwei kalibrierende Kanäle (84,86) vorgesehen sind und daß als alleinige Dosierquerschnittsbestimmung die Tiefe des Kalibrierkanals (84, 86) der Breite der Stufe (78) entspricht und daß der radiale Abstand der Außenseite der Ringschulter (101) von der Mittelachse des Ventilkolbens (66) kleiner ist als der radiale Abstand des Grundes des Kanals (84,86) von dieser Mittelachse.