DE2822931A1

DE2822931A1 - Ventilanordnung fuer aerosolbehaelter

Info

Publication number: DE2822931A1
Application number: DE19782822931
Authority: DE
Inventors: Leonhard Fischer
Original assignee: NEWMAN GREEN VENTIL GmbH; NEWMAN-GREEN VENTIL GmbH
Current assignee: "linda" Ventil 2000 Hamburg De GmbH
Priority date: 1978-05-26
Filing date: 1978-05-26
Publication date: 1979-11-29
Also published as: DE2822931C2; GB2022794A; FR2426623A1; GB2022794B; GB2024956A

Description

Ventilanordnung für Aerosolbehälter

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung für Aerosolbehälter, mit einem im Ventildom des Behälterdeckels angeordneten Ventilgehäuse, das mit einem Rand im Ventildom eingespannt ist und mit einer ringförmigen Dichtschulter gegen einen elastischen Dichtring anliegt, vobei zwischen Rand und Dichtschulter mehrere Durchgangslöcher vorgesehen sind, einem im Ventilgehäuse angeordneten Ventilkörper, der mittels einer im Ventilgehäuse angeordneten Feder gegen den Dichtring gedrückt wird, und einem sich durch eine mittige Öffnung des Dichtrings und des Ventildoms nach außen erstreckenden, einen Längskanal enthaltenden Ventilstößel, auf dessen oberen Ende ein Sprühkopf angeordnet ist.

Eine derartige Ventilanordnung ist bekannt (DE-PS 1 575 013). Der vom Ventildom eingerollte Rand des Ventilgehäuses ist über

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elastische Stege mit dem übrigen Gehäuseteil verbunden, so daß seine Dichtschulter während des Füllvorganges unter Verbiegung der Stege von dem Dichtring abgehoben wird, um einen weiteren Befülluiigsveg zu schaffen»

Seit Fluorkohlenwasserstoffe, welche bisher überwiegend als Treibmittel in Aerosolbehältern eingefüllt wurden, zunehmende Kritik erfahren, wird mehr und mehr dazu übergegangen, andere Treibmittel einzusetzen. Im Hinblick auf die physikalischen Auswirkungen und die chemische Verträglichkeit bietet sich eine Reihe anderer druckverflüssigbarer Treibmittel an, u.a. Propan, Butan, Isobutan, aber auch Kohlendioxid und Stickoxide. Reine Kohlenwasserstoffe wie Propan und Butan haben jedoch den Nachteil, daß sie entflammbar sind« Kohlendioxid hat diesen Nachteil nicht, sondern ist sogar oxydationshemmend und weist auch andere erhebliche Vorteile auf« Nachteilig bei der Verwendung von reinem Kohlendioxid ist hingegen das Abfüllen, weil es sehr langsam in Lösung geht und sehr hohe Primärdrücke entstehen, die über der Berstbelastung eines Aerosolbehälters liegen können. Man ist daher dazu übergegangen, reine Kohlenwasserstoffe mit Kohlendioxid und/oder Wasser zu mischen, so daß der Aerosolnebel zwar nicht völlig unbrennbar ist, jedoch zu seiner Entflammung Umstände hinzukommen müssen, welche im täglichen Gebrauch normalerweise nicht auftreten. Gleichwohl wird eine gewisse Gefährdung bei aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Treibmitteln bewußt in Kauf genommen.

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Dar Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung für Aerosolbehälter zu schaffen, welche die Entflammbarkeit eines abgegebenen Aerosolnebels bei reinen Kohlenwasserstoffen als Treibmitteln stark reduziert und insbesondere bei Zusatz von Kohlendioxid nahezu völlig eliminiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeniäß daduxsh gelöst, daß die Dichtschulter des aus relativ steifem Material hergestellten Ventilgehäuses eine kle5.ne Öffnung, vorzugsweise einen kleinen zum Dichtring hin offenen Schlitz aufweist.

Ein Treibmittel, das ein Gemisch darstellt von reinen Kohlenwasserstoffen, Kohlendioxid und ggf. Wasser ist bekanntlich nicht zur Gänze im Wirkstoff gelöst, vielmehr bildet sich unterhalb des Ventildomes ein Gaspolster aus, das ebenfalls aus einem Gemisch dieser Gase besteht. Wegen des verhältnismäßig schlechten Inlösunggehens des Kohlendioxids wird dabei der Anteil von Kohlendioxid im Gaspolster höher sein als es seinem Gesamtanteil im Verhältnis zu den anderen Gasanteilen entspricht. Mit Hilfe der Erfindung ist nun vom Gaspolster unterhalb des Ventildomes ein Nebenschlußweg geschaffen, über den beim Öffnen des Ventils unmittelbar in den Ventildurchgang zwischen Dichtring und Ventilkörperdichtfläche gasförmiges Treibmittel in den abgegebenen Strom aus flüssigem Wirkstoff und flüssigem Treibmittel injiziert wird. Dadurch entsteht eine heftige Verwirbelung der abgegebenen Aerosolmenge und unter Umständen eine Übersättigung mit Kohlendioxid mit der Folge, daß der austretende Sprühstrahl geringfügig oder gar

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nicht mehr entflammbar ist. Welche physikalischen Effekte hierbei vorwiegend zum Tragen gelangen, konnte bisher nicht völlig geklärt werden. Versuche haben jedoch eindeutig die erhebliche Reduzierung der Entflammbarkeit bestätigt.

Das Ventilgehäuse wird üblicherweise aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt. Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung wird ein verhältnismäßig harter Kunststoff verwendet, beispielsweise Polyethylen. Der Nebenschluß weg karui nun durch eine Eohrung oder einen zum Dichtring hin offenen Schlitz in der Dichtschulter hergestellt werden. Ein offener Schlitz ist jedoch vorzuziehen wegen seiner einfacheren Herstellung.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die ringförmige Dichtfläche des Ventilkörpers radial außen von einer ringförmigen Ausnehmung des Ventilkörpers umgeben ist. Das beim Öffnen des Ventilkörpers in diesen Bereich strömende Gemisch aus Wirkstoff und Treibmittel wird somit durch das von einer Seite hinzutretende gasförmige Treibmittel in heftige Rotation versetzt und dadurch stark verwirbelt« Die Anreicherung des austretenden Sprühnebels mit Kohlendioxid bedingt offenbar, daß das einen Löscheffekt entfaltende Kohlendioxid in besonderem Maße zum Tragen kommt, insbesondere, wenn dem austretenden Sprühstrahl eine erhebliche Geschwindigkeit erteilt wird, zu welchem Effekt der erfindungsgemäße Nebenschlußweg ebenfalls beiträgt.

Durch eine gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vor-

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gesehene ringförmige Ausnehmung radial innen zur Dichtfläche des Ventilkörpers, welche mit einer oder mehreren Öffnungen des Ventilstößels .in Verbindung steht, wird der in der äußeren Ausnehmung auftretende Verwirbelungseffekt fortgesetzt.

Bei der Erfindung ist erkannt worden, daß der aus dem Gemisch von Wirkstoff und Treibmittel gebildete Sprühstrahl intensiv mit dem über den Nebenschlußweg hinzutretenden Gas vermischt und mit großer Geschwindigkeit ausgetrieben werden muß. Dies wird durch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung verbessert, indem der Längskanal im Ventilstößel einen Engquerschnitt aufweist, an den sich eine vom Ventilstößel und/oder Sprühkopf gebildete Wirbelkammer anschließt. Über den Engquerschnitt strömt das Gemisch mit hoher Geschwindigkeit in die Wirbelkammer ein, um hier nochmals heftig verwirbelt zu werden.

Die mit den erfindungsgemäßen Merkmalen erzielte Nichtentflammbarkeit oder geringe Entflammbarkeit von Aerosolnebeln, welche . einen mehr oder weniger großen Anteil von reinen Kohlenwasserstoffen als Treibmittel aufweisen,wird durch eine weitere Maßnahme der Erfindung gesteigert, nach der eine im Sprühkopf angeordnete Sprühdüse dem Sprühstrahl einen Drall verleiht· Versuche haben gezeigt, daß ein derart ausgebildeter Sprühstrahl, welcher hochg&-oder übersättigten Anteil von Treibmittelgasen enthält und einen Nebel gleichmäßiger Teilchengröße darstellt, nicht nur nicht an einer offenen Flamme entzündet wird, sondern sogar diese unter Umständen löscht« Verhältnismäßig große

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Aeroeoltröpfchen, welche in bekannten Fällen häufig am Rande des SprülistrahJLs auftreten und besonders leicht eine Entflammung bewirken, werden bei dex¹ Erfindung nicht beobachtet.

Zur Erzielung eines Dralls im Sprühstrahl sind verschiedene konstruktive Möglichkeiten denkbar. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht hierzu vor, daß die Sprühdüse mehrere quer zur Düsenöffnung verlaufende, leicht bogenförmige Kanäle aufweist, die vorzugsweise versetzt zur Düsenöffnungsachse in die Düsenöffnung einmünden.

Die oben beschriebenen ¥irkungen der erfindungsgemäßen Ventilanordnung sowie des damit zusammenwirkenden Spi-ühkopfes werden schließlich dadurch unterstützt, daß die Eintrittsöffnung im Ventilgehäuse für das flüssige Gemisch aus ¥irkstoff und Treibmittel einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt erhält.

Es wird betont, daß die Aufgabe der Erfindung bereits mit einer Ventilanordnung gelöst wird, welche den erfindungsgemäß angeordneten Nebenschlußweg enthält. Als besonders vorteilhaft wird jedoch die Kombination der erfindungsgemäß ausgebildeten Ventilanordnung mit den konstruktiven Merkmalen des Sprühkopfes und der Sprühdüse angesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

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Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Ventilanordnung und einen Sprühkopf nach der Erfindung.

Fäg. 2 zeigt die gleiche Schnittdarstellung wie Fig. 1, jedoch bei geöffnetem Ventil.

Fig. 3 zeigt vergrößert die Rückansicht einer Sprühdüse für einen Sprühkopf nach den Figuren 1 und 2»

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Düse nach Fig. 3 entlang der Linie 4-4.

Bevor das Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben wird, sei erwähnt, daß die einzelnen Teile, die Kombination dieser Teile und ihre Korabination mit den Merkmalen der Patentansprüche von erfindungswesentlicher Bedeutung sind.

In den Figuren 1 und 2 erkennt man einen herkömmlichen Deckel eines nicht gezeigten Aerosolbehälters. Der Deckel 10 besitzt einen mittigen Ventildom 11, der eine obere mittige Öffnung 12 aufweist und der einen Randflansch 13 eines allgemein mit 14 bezeichneten Ventilgehäuses durch Einkrimpfung hält. Unterhalb des Flansches 13 ist der Ventildom in Richtung des Hauptkörpers 15 des Ventilgehäuses 14 gebogen, läßt jedoch einen ausreichenden Spalt 16 zum Hauptkörper 14 offen.

Das Ventilgehäuse i4,das beispielsweise aus Acetalcopolymerisat besteht, weist neben dem zylindrischen HauptkÜrper I5 am unteren Ende einen Rohrstutzen 17 auf zum Anschluß einer nicht gezeigten

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Steigleitung. Der Stutzen 17 ist mit dem Inneren des Körpers 15 über eine verhältnismäßig enge Öffnung 18 verbunden. Am oberen Ende weist der Körper 15 olne konisch sich verjüngende Dichtschulter 19 auf, die mit einem elastomeren Dichtring 20 in Eingriff steht, welcher seinerseits an der Innenseite der oberen Wand des Ventildoms 11 abgestützt ist. In dem Steg zwischen Hauptkörper 15 und Flansch 13 sind mehrere kreisförmige Durchgangs Öffnungen 21 vorgesehen, beispielsweise acht in gleichmäßigen Abständen angeordnete Öffnungen, Im Bereich der Öffnungen 21 ist der Flansch 13 an der Innenseite kreisförmig ausgenommen, wie bei 22 gezeigt. Zwischen den Öffnungen 21 sind Flansch 13 und Hauptkörper 15 durch einzelne erhabene Stege miteinander verbunden, wie bei 23 angedeutet. In die Dichtschulter 19 ist schließlich ein Schlitz 2k von oben eingeformt. Der Schlitz 2k hat eine geringe Breite.

Innerhalb des Hauptkörpers 15 des Ventilgehäuses Ik ist ein Ventilkörper 25 gleitend bewegbar angeordnet lind wird mit Hilfe einer Schraubenfeder 26 in Richtung Dichtring 20 gedrückt, wobei eine kreisringförinige Dichtfläche 2J des Ventilkörpers 25 gegen die Unterseite des Dichtringes 20 anliegt. Der Ventilkörper 25 besitzt am unteren Ende einen umlaufenden Flansch 28, der jedoch Spiel zur Innenwand des Hauptkörpers 15 besitzt. Der Flansch 18 wird an diametz'al gegenüberliegenden Stellen durch einen von der Unterseite in den Ventilkörper 15 eingeformten Schlitz 29 unterbrochen. Mehrere gleichmäßig über den Umfang des Ventilkörpers 25 verteilte axial verlaufende Rippen 30 erstrecken sich

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vom Plansch 28 nach oben bis zu einer ringförmigen Ausnehmung 31, welche die Dichtfläche 27 umgibt lind in Verbindung steht mit dem Schlitz 24.

Radial innen umgibt eine ringförmige Ausnehmung 32 die Dichtfläche 27t welche, wie aus den Figuren 1 und 2 zu erkennen, mit einer gestuften Bohrung 33 eines Ventilstößels ^k ausgerichtet ist. Der getrennt hergestellte Ventilstößel 3h sitzt klemmend in einer ringförmigen Ausnehmung des Ventilkörpers und erstreckt sich durch eine mittige Öffnung des Dichtringes 20 und durch die Öffnung 12 des Ventildoms 11. Der Ventilstößel Jh besitzt einen mittigen Kanal 35»' d^er nach oben hin einen sich kegelförmig verjüngenden Abschnitt 36 aufweist, der in einen Engquerschnitt 37 mündet. Der Engquerschnitt 37 erweitert sich schlagartig zu einer Wirbelkammer 38, welche von einer oberen Ausnehmung des Ventilstößels und einer dazu ausgerichteten Ausnehmung eines Sprühkopfes 39 gebildet ist. Der Sprühkopf 39 sitzt mit einer mittig"eri zylindrischen Bohrung mehr oder weniger klemmend auf dem oberen zylindrischen Abschnitt des Ventilstößels 34.

Der Sprühkopf besitzt einen mit der Wirbelkammer 3h in Verbindung stehenden halbkreisförmig gebogenen Kanal 4θ, der in einen Hingkanal hl übergeht, der sich über einen konischen Abschnitt hZ in eine äußere Ausnehmung h3 erstreckt, in die eine Sprühdüse eingesetzt wird. Eine beispielhafte Sprühdüse ist in den Figuren 3 und h wiedergegeben.

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iJio allgemein mit hh bezeichnete Sprühdüse besitzt eine kreisfönnige Scheibe 45, welche von der Ausnehmung 43 aufgenommen wird. An der Rückseite schließt sich ein rohrförmiger Stutzen 46 an, der in den Ringkanal 4i des Sprühkopfes 39 einfühi-bar ist. IQi der Scheibe 45 sitzt eine mittige Düsenöffnung 47. An der Rückseite der Scheibe 45 innerhalb des vom Stutzen 46 eingegrenzten Bereiches sind vier im gleichen Abstand voneinander gebogene Kanäle 48 eingeformt, welche in eine geraeinsame, die Düsenöffming 47 umgebende Ausnehmung 49 münden» Die Krümimmgen der Ausnehmungen 48 sind gleichsinnig und bewirken, daß der ringförmig aus dem Sprühkopf tretende Strom des Gemisches aus Wirkstoff und Treibmittel einen Drall erfährt und dem durch die Düse 47 atzstretenden Strahl ein kräftiger Drall erteilt wird«

Wie aus Fig. 2 zu erkennen, drückt beim Öffnen der beschriebenen Ventilanordnung der Sprühkopf 39 bei Betätigung den Ventilstößel 34 nach unten und bewegt dabei den Ventilkörper 25 entgegen der Federkraft der Feder 26 in das Ventilgehäuse hinein, so daß die Dichtfläche 27 des VentiJkörpers 25 von dem Dichtring 20 abhebt. Dadurch kann das Gemisch aus Treibmittel und Wirkstoff zwischen Ventilgehäuse und Ventilkörper in die ringförmige innere Ausnehmung 32 und von dort in den Kanal 35 des Ventilstößels 34 treten. Außerdem gelangt ein Gemisch aus reinem Gas aus dem Gaspolster unmittelbar unterhalb des Deckels 10 über den kleinen Schlitz 24 in die Ausnehmung 31 und die Ausnehmung 32, um hier dein Gemisch aus Wirkstoff und Treibmittel eine Rotation zu erteilen, welche zu einer intensiven Durchmischung des zusätzlich hinzutretenden Gases mit dem Gemisch

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aus Wirkstoff und Treibmittel führt«, Das so entstandene Gemisch.,, das vorzugsweise mit Treibmittelgas, insbesondere Kohlendioxid, ge~ odex¹ übersättigt ist, gelangt mit starker Beschleunigung über den Engquerschnitt 37 in die Wirbelkammer 38, wo eine Vormischung durch Verwirbelung noch verbessert wird. Der mit großer Geschwindigkeit zur Sprühdüse geführten Strömung des Mediums wird ein starker Drall erteilt, so daß ein homogener, um die Achse der Sprühdüse rotierender Aerosol-Sprühstrahl erzielt wird, welcher bei reinen Kohlenwasserstoffen als Treibmittel eine minimale Entflammbarkeit und bei Zusatz von Kohlendioxid und/oder Wasser überhaupt keine Entflammbarkeit zeltigt.

Die beschriebene Ventilanordnung ist im übrigen auch für eine schlagartige Befüllung eines Aerosolbehälters mit Treibmittel vorteilhaft. Eine schnelle Befüllung ist insbesondere erforderlich bei Zusatz von Kohlendioxid zum Treibmittel. Das Teibmittel wird unter hohem Druck (bis zu 60 Bar) eingedrückt und wölbt dabei den inneren Bereich des halbschwimmend gelagerten Dichtringes 20 etwas nach oben, was durch eine entsprechende Ausbildung der Oberseite des Ventildomes 11 erleichtert wird« Auf diese Weise hebt sich der Dichtring auch von der Dichtschulter 19 des Ventilgehäuses 14 ab, so daß die größte Menge des eingedrückten Treibmittels über die Löcher 21 mit großer Geschwindigkeit in das Innere des Behälters einströmt.

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Claims

A η β ρ

1. Ventilanordnung für Aerosolbehälter mit einem im Ventildöm des Behälterdeckels angeordneten Ventilgehäuse, das mit einem Rand im Ventildom eingespannt ist und mit einer ringförmigen Dichtschulter gegen einen elastischen Dichtring anliegt, wobei zwischen Rand und Dichtsciiulter mehrere Durchgangslöcher vorgesehen sind, einem im Ventilgehäuse angeordneten Ventilkörper, der mittels einer im Ventilgehäuse angeordneten Feder gegen den Dichtring gedrückt wird, und einem sich durch eine mittige Öffnung des Dichtringes und des Ventildomes nach außen erstreckenden, einen Längskanal enthaltenden Ventilstößel, auf dessen oberen Ende ein Sprühkopf angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtschulter (19) des aus relativ steifem Material hergestellten Ventilgehäuses (i4) eine kleine Öffnung, vorzugsweise einen kleinen zum Dichtring (20) hin offenen Schlitz (24) aufweist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtfläche (27) des Ventilkörpers (25) radial außen von einer ringförmigen Ausnehmung (31) des Ventilkörpers (25) umgeben ist.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dichtfläche (27) des Ventilkörpers (25) radial innen von einer ringförmigen Ausnehmung (32) umgeben ist, die mit einer oder mehreren Öffnungen (33) des Ventilstößels (34) in Verbindung steht.

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4* Ventilanordnung- nach, einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Längskanal (35) im Ventilstößel (34) einen Engquerschnitt (37) aufweist, an den sieb, eine vom Ventilstößel (34) und/oder Sprühkopf (39) gebildete Tiirbelkammex· (38) anschließt.

5· Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dux'ch eine im Sprühkopf (39) angeordnete Sprühdüse (44), welche dem Sprühstrahl einen Drall verleiht.

6» Ventilanordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dc_ß die Sprühdüse (44) quer zur Düsenöffnung (47) verlaufende leicht bogenförmige Kanäle (48) aufweist, die vorzugsweise versetzt zur Düsenöffnungsachse in die Düsenöffnung (47) einmünden.

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