DE2920497C2

DE2920497C2 - Dosierventil

Info

Publication number: DE2920497C2
Application number: DE2920497A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: RHEN BETEILIGUNGS- und FINANZIERUNGS-AG STEIN AM RHEIN CH
Current assignee: RHEN BETEILIGUNGS- und FINANZIERUNGS-AG STEIN AM RHEIN CH
Priority date: 1979-05-21
Filing date: 1979-05-21
Publication date: 1983-03-10
Also published as: DE2920497A1; DE7914704U1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Dosierventil zur Abgabe eines flüssigen oder pastösen Produktes aus einem einen Druckraum umschließenden Behälter mit einem Ventilkörper in dem Behälter mit einem Ventil, das in Ruhestellung in Schließlage durch eine Feder gehalten so und gegen deren Druck in Öffnungslage bewegbar ist, mit einem zwischen Druckraum und Ventil im Ventilkörper verlaufenden Verbindungskanal und einer am Ventilkörper vorgesehenen und gegenüber dem Druckraum durch eine elastische Membrane verschlossenen Kammer, die mit dem Verbindungskanal verbindbar und mit dem Druckraum über eine Ventilanordnung verbunden ist, die bei sich in Schließlage befindendem Ventil geöffnet ist und umgekehrt, wobei die Membrane bei offenem Verbindungskanal ganz an die Wand der Kammer anlegbar ist

Behälter der eben genannten Art sind als Aerosolbehälter oder Einkammerdosen einerseits und ais Zwe'ikammerdosen andererseits bekannt. Bei einer Einkammerdose sind das Produkt und ein Treibgas in einem einzigen stabilen Behälter eingeschlossen. Eine Zweikammerdose dagegen besteht aus einem stabilen Behälter und einem in diesem gehaltenen elastischen BemeL Der elastische Beutel enthält das Produkt, und das Treibgas befindet sich in dem Zwischenraum zwischen dem Beutel und dem stabilen Behälter. In beiden Fällen wird das Produkt bei öffnen des Ventils durch das Treibgas in Gemisch mit diesem oder allein aus dem Behälter ausgetrieben. Das ausgetriebene Volumen hängt im wesentlichen von der Öffnungszeit des Ventils ab. Im allgemeinen werden die Ventile durch einfaches Drücken geöffnet Diese einfache Handhabung verführt oft dazu, daß das Ventil zu lange offengehalten und zu viel Produkt ausgetrieben wird. Damit wird Produkt verschwendet Bei einer Anwendung eines Produktes zu therapeutischen oder kosmetischen Zwecken kann die zuviel abgegebene Produktmenge Nachteile bringen.

Bekannt ist ein Dosierventil der eingangs genannten Gattung (US-PS 31 04 785), bei dem die Membrane ein in den Behälter hineinragendes hülsenförmiges Tauchrohr umschließt Das Tauchrohr enthält den Ventilkörper und den VerbindungskanaL Das Tauchrohr wird von einer elastischen Membrane umgeben. Zwischen Tauchrohr und Membrane ist die Kammer eingeschlossen. In ihrer einen Endlage, an der sie nicht am Tauchrohr anliegt hat die Membrane keine feste Form. Diese hängt vom Druck im Druckraum ab. Damit hat die Kammer ein veränderliches Volumen. Entsprechend schwankt auch die Menge des beim öffnen des Dosierventils abgegebenen Produktes.

Auch bei einem weiteren bekannten Dosierventil der eingangs genannten Gattung (FR-PS 12 70 605) wird ein Tauchrohr von einer zylinderförmigen Membrane umschlossen. Diese sitzt mit ihrem oberen und unteren Ende auf auf das Tauchrohr aufgeschobenen Stopfen auf. In ihrer einen Endlage, in der sie mehr oder weniger zusammengeschnürt ist und mindestens teilweise am Tauchrohr anliegt hat die Membrane keine feste Form. Damit ist das zwischen ihr und dem Tauchrohr in dieser Endlage eingeschlossene Volumen veränderlich. Entsprechend schwankt auch die Menge des beim öffnen des Dosierventils abgegebenen Volumens.

Beiden bekannten Dosierventil ist weiter gemeinsam, daß sie ausschließlich zur Abgabe von flüssigen Produkten bestimmt sind, die mit einem Treibgas in eine sogenannte Einkammerdose eingeschlossen und aus dieser über ein Tauchrohr entnommen werden.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Dosierventil zu schaffen, mit dem das Produkt dem Behälter nur in einer abgemessenen konstanten Menge entnommen werden kann. Dabei soll das Dosierventil sowohl bei Ein- als auch bei Zweikammerdosen verwendbar sein. Die Lösung für diese Aufgabe ergibt sich bei einem Dosierventil der eingangs genannten Gattung nach der Erfindung dadurch, daß die Kammer eine gegenüber dem Druckraum konvexe Form mit einer kontinuierlich verlaufenden Wand aufweist die Verbindung zum Verbindungskanal vom gegenüber dem Druckraum tiefsten Punkt der Kammer ausgeht und daß die Kammer ihren Querschnitt von ihrer zum Druckraum weisenden größten Seite ausgehend in Richtung auf ihren Anschluß an den Verbindungskanal kontinuierlich verringert.

Mit dieser Form der Kammer und der Anordnung des Verbindungskanals wird sichergestellt, daß die Membrane in ihren beiden Endlagen immer die gleiche Form aufweist und das von ihr in der Kammer eingeschlossene Produktvolumen konstant ist. In ihrer einen Endlage, in der sie das maximale Volumen einschließt, hat die

Membrane die Form einer ebenen Wand In dieser Form ist die elastische Membrane auf ein Minimum zusammengezogen bzw. gespannt In dieser Form weist sie auch ein Minimum an potentieller Energie auf. Daher ist diese Form allein schon aus energetischen Oberlegungen eindeutig definiert. In ihrer anderen Endlage schmiegt sich die Membrane vollständig an die kontinuierlich verlaufende Wand an. Dieses vollständige Anschmiegen ergibt sich aus der Kontinuität des Verlaufs der Wand, die keinerlei Einbuchtungen, Erhebungen oder tote Räume einschließt In dieser Endlage schließt die Membrane mit der Wand das Volumen Null ein. Damit wird sichergestellt, daß bei jeder Betätigung des Dosierventils das gleiche Volumen und damit eine abgemessene Menge Produkt ausgege- is ben werden.

Zur Arbeitsweise des erfinduiigsgemäßen Dosierventils sei noch ausgeführt, daß die Kammer bei sich in Schließlage befindendem Ventil durch den dann geöffneten Verbindungskanal mit dem Druckraum verbunden ist Die Kammer füllt sich mit Produkt und bei Einkammerdosen mit dem Gemisch aus Produkt und Treibgas. Die Membrane befindet sich in Airer durch ihre Eigenspannung bedingten Ruhelage. Sofern sie sich vorher in ihrer gespannten Lage befunden hat bewegt sie sich während des Füllvorganges aufgrund ihrer Rückstellkraft in diese Ruhelage. Die Kammer, die ein Volumen in der Größenordnung von etwa 1 bis 5 cm³ hat wird während dieses Füllvorganges schnell gefüllt

Beim öffnen des Dosierventils wird die Ventilanordnung zwischen Druckraum und Kammer betätigt Sie schließt und sperrt die Verbindung zwischen Druckraum und Kammer. Mit dem öffnen des Dosierventils wird die Kammer jedoch zur Atmosphäre hin geöffnet Das in der Kammer befindliche und unter Druck stehende Produkt tritt in den Verbindungskanal und wird über das Dosierventil nach außen abgegeben. Hierbei wird das Produkt aus der Kammer ausgetrieben, weil die zwischen Kammer und Druckraum befindliche Membrane durch den auf der Druckraumseite auf ihr lastenden Druck beaufschlagt und in die Kammer hineingepreßt wird. Damit wird das in der Kammer befindliche Produkt infolge des Druckunterschiedes pneumatisch ausgetrieben. Wegen der kurzen Weglänge zwischen Kammer und Atmosphäre, die sich aus der geringen Bauhöhe des Ventilkörpers ergibt wird das Produkt bei Drücken des Dosierventils augenblicklich ohne Verzögerung ausgetrieben. Die ausgetriebene Menge beschränkt sich auf das Kammervolumen. Eine sparsame Verwendung des Produktes wird damit gewährleistet Eine erhöhte Produktabgabe bedingt ein erneutes bewußtes Drücken des Ventils. Dieses Enordernis eines bewußten Drückens kann nicht unbeabsichtigt erfolgen. Auch aus diesem Grund ist damit sichergestellt daß das Produkt nicht unbeabsichtigt in unnützen Mengen abgegeben wird.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Kammer einen halbelliptischen oder halbkreisförmigen Querschnitt aufweist Die Kammer kann auch an verschiedenen Stellen des Ventilkörpers ausgebildet werden, Eine erfindungsgemäße Möglichkeit sieht vor, daß die Kammer in einem Bodenabschnitt des Ventilkörpers in einer planen Fläche in dessen Boden ausgebildet ist und praktisch eine Einwölbung in diesem Boden darstellt. Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit liegt dann, daß die Kammer bei einem zylindrisch ausgebildeten Ventilkörper als eine rotationssymmetrische Einschnürung in dessen Mantel ausgebildet ist

Am Beispiel der beiden in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist

F i g. t ein Längsschnitt durch den Ventilkörper der einen Ausführungsform in der Ruhelage bzw. beim Füllen der Kammer,

F i g. 2 ein Längsschnitt durch den gleichen Ventilkörper bei Betätigung des Ventils bzw. beim Entleeren der Kammer,

Fig.3 ein Längsschnitt durch den Ventilkörper der zweiten Ausführungsform in Ruhelage bzw. beim Füllen der Kammer,

F i g. 4 ein Längsschnitt durch den gleichen Ventilkörper bei Betätigung des Ventils bzw. beim Entleeren der Kammer und

Fig.5 eine Seitenansicht einer Zweikammerdose, teilweise aufgebrochen, mit der Darstellung der Anordnung des erfindungsgemäßen Dosierventils.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Ventilkörper 12 mit einem schaftartigen Abschnitt 14 vnd einem in seinem Durchmesser erweiterten Bodenabsrhnitt 16.

Der Ventilkörper 12 befindet sich in dem Druckraum 18 eines in diesen Figuren nicht dargestellten Behälters. Die Füllung dieses Behälters ist durch gestrichelte Linien angedeutet In dem schaftartigen Abschnitt befindet sich eine zylinderförmige Ausnehmung 20. In ihrem oberen Ende befindet sich der Ventilsitz 22. Er wird durch eine Dichtscheibe dargestellt Der Ventilstößel 24 tritt durch die Ausnehmung 20 durch und trägt das Ventilschließglied 26. An seinem Umfang weist es Nuten 28 auf. Das Ventilschließglied 26 liegt mit einem Vorsprang 30 von unten am Ventilsitz 22 an. Es steht unter dem Druck einer Feder 32. An seinem unteren Ende trägt der Ventilstößel 24 einen Kolben 34. In das Ventilschließglied 26 ist von oben ein Röhrchen 36 eingesteckt Es weist eine Längsöffnung 38 und eine Queröffnung 40 auf. Der Kolben 34 sitzt in einem Zylinder 42 und ist in diesem verschiebbar. Vom Zylinder 42 geht eine öffnung 44 in den Druckraum 18. Im Zylinderboden 46 befindet sich eine Öffnung 48. Sie fü'-jt in die im Bodenabschnitt 16 vorgesehene Kammer 50. Ein Kanal 52, der aus zwei senkrecht zueinander verlaufenden Bohrungen besteht führt von der Kammer 50 zum Zylinder 42. Eine Membrane 54 ist auf den Bodenabschnitt 16 aufgespannt und schließt die Kammer 50 gegenüber dem Druckraum 18 ab. Soweit die Einzelbeschreibung der ersten Ausführungsform.

Unter Bezug auf die F i g. 1 und 2 wird nun ein Betriebsablauf geschildert Bei der in F i g. 1 gezeigten Ruhelage drückt die Feder 32 die beweglichen Teile nach oben. Das Ventil im oberen Ende des Ventilkörpers 12 ist geschlossen. Der Kolben 34 gibt die öffnung 44 fry. Dagegen schließt er den Kanal 52. Über die Öffnung 44, den Zylinder 42 und die öffnung 48 findet ein voller Druckausgleich zwischen dem Druckraum 18 und der Kammer 50 statt bzw. hat bereits stattgefunden. Die Kammer 50 ist mit Produkt gefüllt Zur Produktabgabe wird das Röhrchen 36 gedrückt Der Kolben 34 verschließt die öffnung 44. Den Kanal 52 gibt er frei. Gleichzeitig hat sich das Ventilschließglied 26 vom Ventilsitz 22 entfernt. Damit steht die Kammer 50 über den Kanal 52, am Ventilstößel 24 vorbei, über die Ausnehmung 20, die freien Räume zwischen den Nuten 28, die Oueröffnung 40 und die Längsöffnung 38 mit der Atmosphäre in Verbindung. Der in der Kammer 50 herrschende Druck kann sich abbauen. Die Kammer 50 entleert sich. Dabei wird die Membrane 54 in Richtung

der eingezeichneten Pfeile einseitig mit dem Druck der Druckkammer 18 beaufschlagt. Sie bewegt sich so lange in die Kammer 50 hinein, bis sie an deren Innenwand anliegt Das gesamte Produkt ist dann ausgetrieben. Nach Abgabe des in der Kammer 50 enthaltenen Produktvolumens wird das Röhrchen 36 freigegeben. Die Feder 20 drückt die beweglichen Teile wieder in die in F i g. 1 gezeigte Ruhelage. Die Kammer 50 füllt sich erneut und kann anschließend wieder entleert werden.

Während bei der Ausführungsform nach den Fig. t |₀ und 2 die Kammer 50 halbkreisförmig im Bodenabschnitt 16 angeordnet war, befindet sie sich bei der Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4 im Mantel des zylinderförmig ausgebildeten Ventilkörpers. Bei dieser Ausführungsform ist die Kammer 50 unmittelbar Ober n Kanäle 52 mit dem Zylinder 42 verbunden. Dieser erstreckt sich über fast die gesamte Länge des Ventilstößels 24. An seinem unteren Ende weist er einen Ventilsitz 56 auf. Auf diesem liegt ein Dichtring 58. Dieser wirkt mit der unteren Stirnseite 60 des außen bis in ihre strichpunktierte Linie gedrückt Dam ist voller Druckausgleich gegeben, und die Kammer Ä ist gefüllt Zum Entleeren wird der Ventilstößel 2· gedrückt. Die das Ventilschließglied bildende Stirnseiti 60 des Ventilstößels 24 legt sich auf den Dithtring 58 aul Die Verbindung zwischen Druckraum 18 und Kamme 50 wird unterbrochen. Gleichzeitig wird das Ventil in oberen Bereich des Ventilkörpers geöffnet, und dii Kammer 50 kann sich entleeren. Das Produkt tritt ii Richtung der in F i g. 4 eingezeichneten Pfeile aus. V01 außen wird die Membrane 54 mit dem Druck de: Druckraumes 18 beaufschlagt und zieht sich zusammen Schließlich nimmt sie ihre in strichpunktierten Liniei eingezeichnete fndlage ein. Die Kammer 50 is vollständig entleert. Bei Freigabe des Ventilstößels 2' wird die Feder 32 wirksam und schiebt die beweglicher Teile in die in F i g. 3 gezeigte Ruhelage. Die Kammer 5( kann sich erneut füllen.

In F i g. 5 wird ein Behälter 64 in aufgeschnittenen Zustand gezeigt. Er enthält einen Innenbeutel 66 au:

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Ventilschließglied. Ein Stift 62 ist auf die Stirnseite 60 aufgesetzt und tritt durch die öffnung 44 durch. Diese Ausführungsform arbeitet wie folgt:

In der in F i g. 3 gezeigten Ruhelage hat die Feder 32 ₂s die beweglichen Teile nach oben geschoben. Die Stirnseite 60 des Ventilstößels 24 ist vom Dichtring 58 entfernt In Richtung der eingezeichneten Pfeile tritt das Produkt in den Zylinder 42 ein und läuft über die Kanäle 52 in die Kammer 50. Die Membrane 54 wird nach cificin ciniuSCiicM mnicf~iäi. ν.ΐ ist mit ΓΓυνιϋκΐ gciüiii Der Zwischenraum zwischen Behälter 64 und Innenbeu tel 66 ist dagegen mit einem Treibgas, z. B. Druckluft gefüllt Im Deckel 68 des Behälters 64 befindet sich da: erfindungsgemäße Dosierventil. Der Behälter 64 mi dem Innenbeutel 66 stellen eine Zweikammerdose dar Wie eingangs ausgeführt, kann das erfindungsgemäß« Dosierventil auch bei einer Einkammerdose verwende werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dosierventil zur Abgabe eines flüssigen oder pastösen Produktes aus einem einen Druckraum umschließenden Behälter mit einem Ventilkörper in dem Behälter mit einem Ventil, des in Ruhestellung in Schließlage durch eine Feder gehalten und gegen deren Druck in Öffnungslage bewegbar ist, mit einem zwischen Druckraum und Ventil im Venülkörper verlaufenden Verbindungskanal und einer am Ventilkörper vorgesehenen und gegenüber dem Druckraum durch eine elastische Membrane verschlossenen Kammer, die mit dem Verbindungskanal verbindbar und mit dem Druckraum über eine Ventilanordnung verbunden ist, die bei sich in Schließlage befindendem Ventil geöffnet ist und umgekehrt, wobei die Membrane bei offenem Verbindungskanal ganz an die Wand der Kammer anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) eine gegenüber dem Druckraum (18) konvex·; Form mit einer kontinuierlich verlaufenden Wand aufweist, die Verbindung zum Verbindungskanal vom gegenüber dem Druckraum (18) tiefsten Punkt der Kammer (50) ausgeht und daß die Kammer (50) ihren Querschnitt von ihrer zum Druckraum (18) weisenden größten Seite ausgehend in Richtung auf ihren Anschluß an den Verbindungskanal kontinuierlich verringert.

2. Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (5C) einen halbelliptischen oder halbkreisförmigen Querschnitt aufweist

3. Dosierventil nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) in einem Bodenabschnitt (16) dts Vent.ikörpers (12) in einer planen Räche ausgebildet ία.

4. Dosierventil nach Anspniv.i 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) bei einem zylindrisch ausgebildeten Ventilkörper (12) als eine rotationssymmetrische Einschnürung in dessen Mantel ausgebildet ist.