DE2737326A1 - Ventilanordnung fuer aerosolbehaelter - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

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Datum: 18. AugUSt 1977

Unser Zeichen: I5 980 -

Anmelder: METAL BOX LIMITED, Queens House, Forbury Road, Reading RGl 3JH/ England Bezeichnung: Ventilanordnung für Aerosolbehälter

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für Aerosolbehälter insbesondere auf solche, bei denen die Ventile auch dazu dienen, ein Druckmittel in das im Behälter befindliche zu versprühende Erzeugnis einzuführen, um dieses Erzeugnis unter Druck zu setzen. Derartige Ventile sollen im folgenden als "Druckfüllventile" bezeichnet werden. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar wenn das unter Druck stehende Medium in Gasform eingeleitet wird, z.B. in Form von unter Druck stehendem Kohlendioxid oder Stickoxid, aber das Ventil kann mit Vorteil auch dann angewandt werden, wenn das Druckmittel verflüssigt ist, z.B. bei Verwendung von FREON (Warenzeichen).

Eine Schwierigkeit, die oft der Benutzung eines gasförmigen Druckmittels für ein Aerosolerzeugnis entgegensteht, ergibt sich wegen des Hochdrucks und der Strömungsgeschwindigkeiten, die angestrebt werden um die erforderliche Füllzeit zu vermindern. Die Löslichkeit des Druckmittels im AerosolerZeugnis kann dabei unzureichend sein, um ein zeitweiliges Ansteigen des Drucks auf Pegel zu verhindern, bei denen der Behälter berstet oder sich wesentlich verformt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil für einen Aerosolbehälter zu schaffen, das durch Erhöhung der Geschwindigkeit mit der das Druckmittel im Aerosolerzeugnis gelöst wird, die Anwendung höherer Drücke und höherer Strömungsgeschwindigkeiten für das Druckmittel ermöglicht, als diese bisher aus Sicherheitsgründen verwendet werden konnten.

Die Erfindung geht aus von einer Ventilanordnung für einen Aerosolbehälter, welche ein Druckfüllventil und ein Eintauchrohr aufweist, welches am Ventil befestigt ist und von dort nach dem freien Ende so einsteht, daß bei der normalen Benutzung das zu versprühende Produkt von einem entfernt liegenden Ende des Behälters zugeführt wird, an dem das Ventil befestigt ist.

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Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ventilaufbau mehrere Löcher am Ende des Tachrohres oder in der Nähe desselben aufweist, die mit der Bohrung des Tauchrohres derart in Verbindung stehen, daß das Druckmittel, welches das Eintauchrohr nach dem freien Ende hin durchströmt, während der Unterdrucksetzung eines Aerosolproduktes in das Produkt fein verteilt in kleinen Blasen eintritt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend werden AusfUhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt einerjersten Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Ventils, aufgesetzt auf einen Aerosolbehälter;

Fig. 2 das untere Ende eines Eintauchrohres eines zweiten Ventils im Längsschnitt;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Ventils;

Fig. 4 eine den Figuren 2 und 3 entsprechende Schnittansicht einer vierten Ausführungsform;

Fig. 5 einen den Figuren 2 bis 4 entsprechenden Schnitt einer fünften Ventil-Ausführungsform.

Gemäß Fig. 1 weist das Druckfüllventil einen Betätigungsknopf 10 auf, der in herkömmlicher Weise auf dem Schaft 11 des Ventils aufgeschoben 1st. Durch Niederdrücken des Betätigungsknopfes kann das Ventil geöffnet werden. Das Ventil weist ein zylindrisches

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hohles Gehäuse 12 auf, das einen Abschnitt 13 am unteren Ende mit kleinerem Durchmesser besitzt und am oberen Ende in einer Ringschneide 14 endet, welche von einer kegelstumpfförmigen, nach innen weisenden Randfläche 9 gebildet wird. Eine weitere kegelstumpfförmige Oberfläche 15* die eine entgegengesetzte Neigung besitzt, bildet eine Ringschulter am Gehäuseäußeren in einem gewissen Abstand unter der geneigten Oberfläche 9·

Der Ventilschaft 11 liegt innerhalb des Gehäuses 12 so, daß er über die Ringschneide mit einem Hülsenabschnitt 16 vorsteht, auf dem der Betätigungsknopf 10 aufgeschoben ist. Das untere Ende des Schaftes ist im Durchmesser erweitert und massiv ausgebildet. Auf der Unterseite trägt der Schaft einen einstückig damit hergestellten Zapfen 18, der vom oberen Ende einer Druckschraubenfeder 19 umschlossen ist, die den Schaft ständig nach oben vorspannt. Am anderen Ende greift die Feder I9 an einer Ringschulter 20 an, die durch einen Einsatz 21 des Gehäuses 12 gebildet 1st.

Der Aufbau weist ferner eine Lagerkappe 22 auf, die nur teilweise dargestellt ist, an derem Umfang ein herkömmlicher Aerosolbehälter in üblicher Weise festgelegt wird. Die Kappe besitzt einen zylindrischen Abschnitt 23. Beim Zusammenbau des Ventils auf die Lagerkappe wird dieser Teil über das obere Ende des Ventilgehäuses gezogen und wird durch Einschnürungen 24 gehalten, die um den Umfang herum nachträglich eingeprägt worden sind und die an der Schulter 15 des Gehäuses angreifen.

Eine Ringdichtung 25 aus elastomerem Material liegt zwischen der Ringschneide 14 und dem ebenen Ende 26 des Kappenteils 23. Die Ringschneide greift an der Unterseite des Dichtungsringes etwa auf der Hälfte der radialen Erstreckung des Ringes an, so daß der Dichtungsring über die Ringschneide sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite vorsteht.

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Die Bohrung in dem oberen Hülsenabschnitt 16 des Ventilschafts 11 steht über eine oder mehrere radiale Öffnungen 27 mit einem Ringraum 28 in Verbindung, der zwischen dem Ventilschaft und dem Gehäuse 12 unter dem Dichtring 25 vorgesehen ist. Die Öffnung 27 tritt in den Ringraum 28 an einer ringsum laufenden Nut 29 ein, die um den Hülsenabschnitt 16 des Schaftes verläuft. Wenn der Ventilschaft 11 in der obersten Stellung innerhalb des Gehäuses 12 liegt, nimmt diese Nut einen inneren Umfangsrand des Dichtringes 25 in der Weise auf, daß die Öffnung geschlossen ist und das Produkt dem Behälter nicht entweichen kann. Wenn jedoch der Ventilschaft in seine unterste in der Zeichnung dargestellte Stellung niedergedrückt wird, dann läuft der Dichtungsring aus der Nut heraus und es wird ein freier Durchtritt für das Produkt zwischen der Bohrung des Schaftabschnitts 13 und der Sprühöffnung 30 des Betätigungsknopfes 10 geschaffen. Das flüssige Produkt im Behälterkörper entweicht daher als Sprühstrahl aus der Öffnung 30, angetrieben durch ein gasförmiges Druckmittel, das im Behälter vorhanden ist, wie dies kurz beschrieben werden soll.

Ein aus flexiblem Plastikmaterial bestehendes Tauchrohr 31 ist über den Hülsenabschnitt 13 des Ventilschaftes in bekannter Welse gezogen und erstreckt sich allgemein axial im Behälter fast bis zu dessen Boden. Bei den gebräuchlichen Ventileinrichtungen ist das untere Ende des Tauchrohres offen und in einem solchen Abstand vom Boden angeordnet, daß eine unbehinderte ProduktStrömung in das Rohr eintauchen kann, um versprüht zu werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist Jedoch ein Bauteil 32 vorgesehen, welches vorzugsweise aus relativ starrem Plastikmaterial, z.B. aus Polystyrol im Spritzguß hergestellt ist und in der Mitte ein Sackloch 33 aufweist, und mit einem Abschnitt 34 verminderten Durchmessers versehen ist, der in das untere Ende des Tauchrohres eingeschoben ist. Unter dem Abschnitt 34 besitzt der Teil 32 eine zylindrische Außenoberfläche 36, die den gleichen Durchmesser hat wie das Tauchrohr und es sind

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mehrere Radiallöcher 35 mit gleichem Umfangsabstand angeordnet, die die Oberfläche 36 mit der Bohrung 33 verbinden.

Der Aufbau des Behälters entspricht dem bekannten Aufbau und wird daher nicht im einzelnen beschrieben. Die einzige Abweichung von der herkömmlichen Praxis besteht darin, an dem Tauchrohr 3I einen Teil 32 anzubringen. Dies geschieht entweder bevor das Tauchrohr am Gehäuse 12 festgelegt wird, oder danach. Es wird dadurch bewirkt, daß der Körper 34 in das offene Ende des Tacuhrohres eingeschoben wird. Falls erforderlich, kann die äußere Oberfläche des Teils 34 mit nach außen vorspringenden Spitzen, Wellungen oder sonstigen Ausprägungen versehen sein, die in die Innenbohrung des Tauchrohres eingreifen und so gewährleisten, daß der Teil 32 betriebssicher in dieser Stellung verbleibt, nachdem er am Tauchrohr festgelegt ist.

Der Behälter wird in herkömmlicher Weise mit dem zu versprühenden Aerosolerzeugnis während des Zusammenbaus gefüllt. Abschließend wird das zu versprühende Erzeugnis durch ein Druckgas, z.B. Kohlenstoffdioxid oder Stickoxid unter Druck gesetzt. In bekannter Weise wird, wie durch die Pfeile angedeutet, dieses Gas in den Behälter auf einem Pfad eingeführt, der im wesentlichen dem Pfad entspricht, auf dem das Produkt entnommen wird wenn es durch das Ventil strömt, um aus der Sprühdüse 30 versprüht zu werden. Natürlich erfolgt die Strömung beim Füllen in der umgekehrten Richtung. Anstatt das Gas über die Sprühöffnung, den Endabschnitt 16 des Schaftes 11 und die Verbindungsöffnungen 27 einzuführen, kann das Druckgas auch in den Ringraum 28 zwischen Ventilschaft 11 und Gehäuse 12 über einen Kanal 41 eingedrückt werden, der extra zu diesem Zweck in dem Betätigungsknopf 10 vorgesehen ist. Über diesen Kanal 41 gelangt das Druckgas in einen Ringraum 42 zwischen dem Abschnitt 16 des Schaftes und der umgebenden Bohrung des ebenen Endes 26 der Lagerkappe 22 und einem nicht mit Bezugszeichen versehenen Ringraum, der zwischen dem Dichtungsring 25 und dem Ventilschaft 11 bei der

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Deformation des Dichtungsringes nach außen hin in diesen Bereich entsteht. In diesem Zusammenhang muß man sich vergegenwärtigen, daß das Gas eingeführt wird wenn der Ventilschaft niedergedrückt ist und der Dichtungsring danach wieder elastisch in Eingriff mit dem Ventilschaft gelangt, so daß verhindert wird, daß Aerosolerzeugnis oder Druckgas auf andere Weise als über die Sprühöffnung 30 beim Versprühen austreten kann.

Nachdem das Druckgas aus dem Ringraum 28 durch das Tauchrohr hindurchgeströmt ist, tritt es in den Behälter blasenförmig im Aerosolprodukt am Boden des Behälters über die Löcher 35 des Einsatzkörpers 32 ein. Die Löcher besitzen einen kleinen Durchmesser, aber ihre Zahl ist groß (sie liegt z.B. zwischen 4 und 12), so daß das Druckgas im Aerosolerzeugnis in Form einer großen Zahl kleiner Blasen eintritt anstatt in Form einer sehr viel kleineren Zahl von großen und im wesentlichen aufeinanderfolgenden Blasen, wie es der Fall ist wenn der Einsatzkörper fehlt. Das Druckgas kann sich dadurch in dem Aerosolerzeugnis mit einer beträchtlich größeren Geschwindigkeit auflösen als dies sonst der Fall ist und die Folge davon ist, daß der Druckaufbau in dem Behälter bei der Unterdrucksetzung vermindert wird, so daß ein größerer Fülldruck für das Gas benutzt werden kann als dies bisher aus Sicherheitsgründen möglich war. Dies führt wiederum zu einer kürzeren Füllzeit, wodurch die Produktionskosten für den Behälter insgesamt wirtschaftlicher werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das Ventil dem Ventil gemäß Fig. 1 gleich mit der Ausnahme, daß der Körper 32 im Preßsitz über das Ende des Tauchrohres 31 geschoben ist anstatt in dieses eingeschoben zu werden. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Seitenwand des Aufsatzkörpers unter dem Tauchrohr mit mehreren Löchern 35 versehen, die die äußere Oberfläche 36 des Aufsatzkörpers 32 mit der Innenbohrung 33 verbindet

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um die gewünschte Diffusionswirkung zu erreichen.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ventil, bei dem kein Aufsatz oder Einsatzkörper vorgesehen ist, sondern bei dem das Tauchrohr am Boden durch eine Quetschdichtung 43 abgedichtet ist, die am Ende des Tauchrohres durch Heißversiegeln gebildet ist. Die Löcher 35 sind im Tauchrohr selbst beispielsweise durch Bohren eingebracht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 4 dargestellt ist, ist wieder ein Einsatzkörper 32 vorgesehen. Er besitzt die gleiche äußere Form wie der Einsatzkörper nach Fig. 1 und er ist wiederum in das Ende des Tauchrohres 31 eingeschoben. Während der Einsatzkörper 32 gemäß Fig. 1 und 2 aus gasundurchlässigem Plastikmaterial bestehen und mit einer Sackbohrung 33 und den Löchern 35 ausgestattet sind, ist der Einsatzkörper 32 gemäß Fig. 4 nicht mit Lochungen versehen, sondern er besteht aus geschäumtem Plastikmaterial mit einem offenen Porenaufbau. Ein geeignetes Material hierfür ist geschäumtes Polyäthylen.

Bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die Behandlung des Tauchrohres 31 gleich und die Anordnung des Körpers zur Erreichung des gewünschten Diffusionseffektes hat wenig oder keinen Einfluß auf die Funktion des Ventils beim Versprühen des Produktes, weil die Gesamtströmungsfläche ausreicht um eine im wesentlichen unbehinderte ProduktStrömung in das Tauchrohr hinein und in diesem nach oben zuzulassen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 entspricht der Diffusionskörper 32 etwa Jenem nach Fig. 1 und er besteht in gleicher Weise aus einem Plastikformling, der mit Löchern 35 auf einem Umfangskreis angeordnet ist und der mit Paßsitz in das offene Ende des Tauchrohres 31 eingeführt ist. Während jedoch in Fig. die Löcher 35 nach der zylindrischen äußeren Oberfläche 36 des

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Diffusor-Körpers offen sind, öffnen sich bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 die Löcher nach einer Umfangsnut, die um den Diffusor-Körper herum verläuft und es ist ein ringförmiger Dichtungskörper 45 in Gestalt eines Bandes aus einem elastomerem Material, z.B. Gummi dicht in die Nut eingelegt, so daß normalerweise die Löcher gegenüber dem Produkt abgeschlossen sind.

Während des Füllvorganges wird das Druckgas dem Inneren des Tauchrohres 31, wie oben beschrieben zugeführt und dieses Druckgas tritt durch die Löcher 35 aus und diffundiert in das Aerosolprodukt im Behälter über einen Zwischenraum zwischen dem Dichtungskörper 45 und den benachbarten, die Nut des Diffusor-Körpers bildenden Oberflächen. Dieser Dichtungskörper deformiert sich dabei allgemein nach außen, so daß dieser Zwischenraum entsteht. Das Gas tritt in das Aerosolprodukt in Gestalt zweier Ringströme ein, von denen einer über und der andere unter dem Dichtungskörper verläuft. Beim Eintritt in das Produkt bricht jeder dieser Ringströme in eine Zahl kleiner Blasen auf, so daß die erforderliche Diffusionswirkung zustande kommt.

Beim Versprühen wird der Dichtkörper 45 gegen die Löcher 35 gedrückt und zwar nicht nur durch die eigene Elastizität, sondern auch durch den radial nach innen wirkenden Druck, der vom unter Druck gesetzten Aerosolerzeugnis ausgeübt wird. Die Löcher 35 werden daher geschlossen und die Produktströmung nach dem Tauchrohr 31 zum Zwecke der Versprühung erfolgt allein über eine Öffnung 46, die im Dichtungskörper so angeordnet ist, daß sie mit der Bodenfläche 47 des Einsatzkörpers und mit dessen Innenbohrung 48 in Verbindung steht. Die öffnung 46 ist so ausgebildet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Produktes nach dem Tauchrohr wesent1in gedrosselt wird, so daß sich eine niedrigere Sprühgeschwindigkeit ergibt. Die Öffnung 46 läßt beim Eindrücken des Druckgases nur einen unbedeutenden Anteil

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von Druckgas hindurch.

Obgleich der Dichtungskörper 45 vorstehend nur in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben wurde, ergibt sich daß er in gleicher Weise für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 in Betracht kommt.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 2, 3 und 5 sind die Löcher 35 in einer einzigen Querschnittsebene angeordnet. Die Löcher können jedoch auch in zwei oder mehreren im vertikalen Abstand zueinander liegenden Querschnittsebenen oder in anderer Form angeordnet werden.

Bei einer nicht dargestellten Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 besitzt der Körper 32 die Gestalt eines Kissens aus geschäumtem Plastikmaterial, welches an der Basis des Behälterkörpers unter dem Tauchrohr angeklebt ist. Dieses Kissen hat dann eine solche Dicke, daß das untere Ende des Tauchrohres genügend tief in dieses Kissen einsteht, um eine ausreichende Dichtung zustande zu bringen, ohne daß dabei die Poren des Schwammkörpers geschlossen werden.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die spezielle Ventilausbildung gemäß Fig. 1, sondern sie kann für sämtliche Aerosolventile Anwendung finden, die wenigstens teilweise mit einem Druckmittel angefüllt werden, gleichgültig ob dies in Gasform (wie beschrieben) oder in flüssiger Form in den Behälter über das Tauchrohr eingefüllt wird.

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Claims (12)

Patentansprüche :

1. Ventilanordnung für einen Aerosolbehälter, der ein _ Druckfüllventil und ein daran befestigtes Tauchrohr besitzt, welches nach dem freien Ende des Behälters so vorsteht, daß bei normalem Gebrauch ein zu versprühendes Produkt nach dem Ventil von einer Stelle des Behälters zugeführt wird, die dem Ventil gegenüberliegt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilaufbau mehrere Löcher am Ende des Tauchrohres oder benachbart hierzu aufweist, die mit dem Inneren des Tauchrohres derart in Verbindung stehen, daß beim Einblasen des Druckmittels über das Tauchrohr nach dessen innerem Ende dieses Druckmittel in das Aerosolerzeugnis in Gestalt feinverteilter kleiner Blasen eintritt.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Diffusor-KÖrper am freien Ende des Tauchrohres befestigt ist, in dem die Löcher in einer Seitenwand angeordnet sind.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusorkörper aus gasundurchlässigem Material besteht und mit den Löchern ausgestattet ist.

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4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chne t, daß der Diffor-Körper aus Plastikmaterial im Spritzgußverfahren hergestellt ist.

5. Ventilanordnung nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzei chnet, daß der Diffusor-Körper im Preßsitz in das freie Ende des Tauchrohres eingeschoben ist.

6. Ventilanordnung nach den Ansprüchen 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor-Körper im Preßsitz über das freie Ende des Tauchrohres geschoben ist.

7. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor-Körper aus geschäumtem Material mit offenem Porenaufbau besteht.

8. Ventilanordnung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Band aus elastomerem Material den Diffusor- Körper an seiner Seitenwand umschließt, so daß die Löcher geschlossen werden, außer wenn das Druckmittel dem Tauchrohr über das Ventil zugeführt wird und daß wenigstens ein weiteres Loch für das Produkt vorgesehen ist, durch dieses das Produkt in das Tauchrohr zum Zwecke der Versprühung eintreten kann.

9. Ventilanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus elastomerem Material in einer Nut liegt, die um den Diffusor-Körper auf dessen Außenwand befindlich ist.

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10. Ventilkörper nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor-Körper ein einziges weiteres Loch in der Bodenwand aufweist, welches auf die Bohrung des Tauchrohres ausgerichtet ist.

11. Aerosolbehälter,

dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Ventilaufbau gemäß Anspruch 1-10 ausgestattet ist.

12. Aerosolbehälter mit einem geschlossenen Behälter

und einem Ventilaufbau nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzei chnet, daß der Ventilaufbau ein Druckfüllventil und ein Tauchrohr aufweist, das am Ventil befestigt ist und sich nach dem freien Ende des Behälters unter Belassung eines Abstands vom entfernt liegenden Behälterwandungsteil erstreckt, wobei ein Körper aus elastischem, geschäumtem Material mit offenem Porenaufbau auf dem entfernt liegenden Wandabschnitt des Behälters befestigt ist, wobei in diesen geschäumten Körper das freie Ende des Tauchrohres dichtend eingreift, wobei Jedoch die Poren nicht geschlossen werden.