DE3941668A1 - Behaelter mit verformbarer behaelterwand und bodenseitigem spenderventil - Google Patents

Description

Hermetisch abgeschlossene Behälter, die Flüssigkeiten, Gase oder beides enthalten, erfahren bei einem Temperaturanstieg eine Erhöhung des im Behälter herrschenden Druckes. Dadurch können formelastische Behälter deformiert werden. Handelt es sich bei dem Behälter um einen sogenannten Kopfstehbe­ hälter mit einem bodenseitig eingebauten Spenderventil, so führt ein zu hoher Innendruck im allgemeinen zu einem unge­ wollten Inhaltsaustritt (Leckage). Flüssige oder pastöse Produkte tropfen dann aus der Ventilöffnung. Man kann dies verhindern, indem man den Kopfstehbehälter stets mit der Abgabeöffnung nach oben positioniert, das Ventil stets mit einem Sicherungsverschluß versieht oder stärkere Federele­ mente als Ventilbauteile benutzt.

All diese Möglichkeiten enthalten Nachteile. Lagerung und Transport in umgedrehter Position sind mit einem gewissen Aufwand verbunden und lassen sich auch durch entsprechende Hinweise auf dem Packmaterial nicht garantieren. Außerdem widerspricht zum Beispiel ein derartiger Hinweis den allge­ meinen Anforderungen an eine Kopfstehpackung und erzeugt Skepsis.

Wird der Transport von einem Erzeuger, der bei kühlem Klima abpackt, zu einem Abnehmer in einem Land mit relativ hohen Temperaturen durchgeführt, so erhöht sich auf dem Transport dahin der Druck im Behälter und das Risiko des ungewollten Produktaustritts steigt. Dies ist auch der Fall bei Flug­ zeugtransporten, bei denen Temperaturunterschiede und äußere Druckunterschiede zusammenkommen.

Temperaturunterschiede, die während der kopfständigen Auf­ bewahrung des Behälters beim Endverbraucher vorkommen, ver­ ursachen ebenfalls das genannte Problem. Ein Behälter, der zum Beispiel ein kosmetisches Produkt enthält und im Bad aufbewahrt wird, erfährt im allgemeinen Temperaturschwan­ kungen bis zu 10 Kelvin. Dieser Wert kommt zustande durch die nächtliche Temperaturabsenkung in der Heizungsanlage und dem Temperaturspitzenwert am Tag, zu dessen Höhe auch weitere Wärmequellen beitragen, zum Beispiel beim Duschen oder Fönen.

Die Abhilfe gegen ungewollten Produktaustritt durch Ver­ wendung stärkerer Federelemente am Abgabeventil führt dazu, daß höhere Kräfte vom Anwender aufgebracht werden müssen um das Produkt aus dem Behälter zu drücken.

Zusätzliche Sicherungsverschlüsse sind in jedem Fall für den Transport, bei dem auch starke mechanische Beanspru­ chungen der Behälter vorkommen können, recht sinnvoll, wer­ den aber vom Endverbraucher nach einer Erstbenutzung im allgemeinen als störend empfunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungs­ gleichen Behälter zu schaffen, der trotz eines gering aus­ zuübenden manuellen Drucks auf die Behälterwand zum Öffnen des Bodenventils zwecks Entnahme einer Teilmenge keine Ven­ tilleckage bei äußerer Temperaturerhöhung aufweist. Der Behälter soll auch die Ausbildung von Unterdruck im Be­ hälter, und somit das an leicht betätigbaren Abgabeventilen im allgemeinen auftretende Einsaugen von Luft, was bei an­ schließender Erhöhung der Umgebungstemperatur zu besonders großen Innendrücken führt, verhindern.

Gelöst ist diese Aufgabe durch einen Behälter gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Danach ist im Behäl­ ter eine Einrichtung eingesetzt, die den im Inneren des Behälters herrschenden Druck ausgleicht.

Der erfindungsgemäße Behälter ist vorzugsweise für die Auf­ nahme kosmetischer Produkte vorgesehen und hat den Vorteil, daß sein Innendruck durch sehr einfach herstellbare Bau­ teile ausgeglichen werden kann. Die im Inneren des Behäl­ ters eingesetzte Einrichtung ist bei nicht durchsichtigen Behältern von Anwendern nicht erkennbar und kann hinsicht­ lich seines Volumens den erwarteten Anforderungen und dem Rauminhalt des Behälters angepaßt werden.

Das gerade bei den Behältern mit bodenseitigen Spenderven­ tilen relativ häufig auftretende Problem eines ungewollten Produktaustritts kommt bei Verwendung der Erfindung nicht mehr vor.

Die Feder am Spenderventil kann durch die Verwendung der Einrichtung relativ schwach dimensioniert werden, wodurch eine besonders leichte Ventilbetätigung möglich ist. Somit wird die vom Anwender aufzubringende Kraft zum Produktaus­ drücken reduziert.

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Behälters sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß Anspruch 2 wird ein komprimierbarer und/oder expan­ dierbarer Hohlkörper, der über eine Öffnung in der Behäl­ terwand mit der äußeren Atmosphäre verbunden ist, in den Behälter eingesetzt.

Die größte Expansion und die größte Komprimierung dieses Hohlkörpers stellt sich ein, wenn extreme Temperaturunter­ schiede bei einem nahezu vollständig entleerten Behälter auftreten, da sich ein Gas oder ein Gasgemisch (z. B. Luft) pro Grad Temperaturunterschied stärker ausdehnt oder kom­ primiert als eine Flüssigkeit (z. B. Wasser).

Aus dem erwarteten Temperaturunterschied und dem Rauminhalt des Behälters läßt sich in einfacher Weise nach den Gasge­ setzen die benötigte Differenz der extremalen Volumina des Hohlkörpers berechnen. Die Rückstellkraft des Hohlkörpers kann durch Materialauswahl und -stärke so gewählt werden, daß der hydrostatische Druck bei maximalem Füllgrad den Hohlkörper nicht zusammendrückt.

Die Verwendung eines Faltenbalges als Hohlkörper (Anspruch 3) hat den Vorteil, daß die Rückstellkraft des Faltenbalges als Funktion seiner Auslenkung einfach ermittelt werden kann. Dadurch eignet er sich besonders zur Verwendung an solchen Stellen im Behälter, die einem relativ großen hy­ drostatischen Druck ausgesetzt sind.

Ein Hohlkörper in Form eines Sackes (Anspruch 4) ist beson­ ders einfach und preiswert herstellbar. Er kann auf ein vernachlässigbares Volumen zusammengedrückt werden, so daß eine verhältnismäßig große Differenz seiner extremalen Vo­ lumina erreichbar ist.

Eine unproblematische Herstellung des erfindungsgemäßen Be­ hälters läßt sich durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 erreichen. Hier wird eine Verschlußkappe verwendet, deren Durchtritt mit dem Hohlkörper verbunden ist, und die an dem Ende des Behälters angebracht ist, das der Produktausgabe­ öffnung gegenüberliegt. Die räumliche Trennung von Produkt­ ausgabeöffnung und Durchtritt hat auch den Vorteil, daß ge­ spendetes Produkt nicht den Durchtritt zusetzen kann.

Gemäß Anspruch 6 kann der Hohlkörper über ein Röhrchen und eine Öffnung mit der Umgebungsluft des Behälters verbunden werden. Die Verwendung des Röhrchens hat den Vorteil, daß der Hohlkörper in einer vorgegebenen Position im Behälter angebracht werden kann. Dadurch sind Funktionsbeeinträchti­ gungen, wie sie durch einen Kontakt zwischen dem Hohlkörper und der Produktspendevorrichtung des Behälters vorkommen können, vermeidbar.

Durch eine besonders enge Ausgestaltung des Röhrchens und/oder eines im Röhrchen eingesetzten Kanalelementes (An­ sprüche 7 und 8) läßt sich auf einfache Weise erreichen, daß kurzzeitig ein gewünschter erhöhter Druck im Inneren des Behälters zum Zwecke der Produktausbringung aufgebaut werden kann, ohne daß der Hohlkörper diesen Druck nennens­ wert ausgleicht. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn man durch Druckausübung mit der Hand aus dem Behälter Pro­ dukt herausdrückt. Dabei wird infolge des hohen Ausström­ widerstandes im teilweise oder gänzlich verengten Röhrchen bzw. Kanalelement der aufgebrachte Druck für eine zum Aus­ drücken genügend lange Zeit entsprechend dem physikalischen Gesetz von Hagen-Poiseuille in etwa aufrechterhalten. Der Hohlkörper wird durch die geringe Luftabgabe während dieser Zeitdauer kaum stärker zusammengedrückt als das übrige Luftvolumen im Behälter.

Im Gegensatz zu diesem spontanen Druckaufbau wird jedoch die ungewollte, verhältnismäßig langsame Druckerhöhung im Inneren des Behälters infolge einer Temperaturerhöhung aus­ geglichen.

Das Hagen-Poiseuillesche Gesetz lautet

mit dem Hohlkörpervolumen V, der Druckdifferenz Δp zwischen Hohlkörper und äußerer Atmosphäre, der Zeit t, dem Innenradius R, der dynamischen Viskosität η von Luft

und der Kanallänge 1.

Wenn man zum Beispiel ein Röhrchen auf einer Strecke von 1 = 2 cm derart eng ausgestalten möchte, daß eine Druckdifferenz von 0,1 zu einem 20 cm³ großen Hohlkörper hin erst nach einer Minute ausgeglichen werden soll, wobei man hinsichtlich der im allgemeinen verhältnismäßig kurzen Zeitdauer, während der etwas Produkt aus dem Behälter ge­ drückt wird, in erster Näherung eine nahezu unveränderte Druckdifferenz annehmen kann, erhält man aufgrund des Hagen-Poiseuilleschen Gesetzes einen Innenradius von 0,132 mm.

Für 1 = 10 cm und V = 30 cm³ ergibt sich bei unveränderten weiteren Parametern ein Wert von R = 0,218 mm.

Durch den Einsatz verschiedenartiger Kanalelemente in den Röhrchen ist es möglich, baugleiche Röhrchen zu verwenden und die gewünschten Ausströmwiderstände durch die unter­ schiedlichen Abmessungen der Kanalelemente zu erzeugen. Kanalinnendurchmesser und Kanallänge bestimmen die Gas­ durchlaßeigenschaften des Kanals. Ein Kanalelement wird hinsichtlich der Größe des Behälters, der Größe des in ihm eingesetzten Hohlkörpers und den Anforderungen an den Be­ hälter ausgewählt. Im Röhrchen kann das Kanalelement in­ folge der Elastizität des Röhrchens und den auftretenden Reibungskräften festgeklemmt werden.

Werden gemäß Anspruch 9 das Röhrchen, der Hohlkörper und das Spenderventil des Behälters in einer einzigen Bauein­ heit ausgestaltet, so ergibt sich eine besonders einfache und damit preisgünstige Montage.

Ist der Faltenbalg lediglich von Gas, z. B. Luft, umgeben (Anspruch 10), so genügt die Einhaltung der Forderung, daß das Wandmaterial des Faltenbalges elastischer als das des Behälters sein muß. Dadurch werden Druckänderungen im Inne­ ren des Behälters durch Veränderung des Faltenbalgvolumens und nicht durch Deformation des Behälters ausgeglichen. Ist der Faltenbalg von Flüssigkeit umgeben, so muß er den hydrostatischen Druck ausgleichen und ausreichend elastisch sein.

Wird das Spenderventil mit einem im Innenraum des Behälters angebrachten hohlen, elastischen Dosierkörper verbunden (Anspruch 11), so ist es auf einfache Art möglich, durch Druck auf die Behälterwand eine genau dosierte Produktmenge zu spenden. Eine besonders zuverlässige Ausführungsform ist erreicht, wenn der Dosierkörper über ein Produkteinström­ ventil mit dem übrigen Innenraum des Behälters sowie über ein Produktauslaßventil mit der äußeren Umgebung des Be­ hälters verbunden ist und sich zwischen dem Innenraum und der äußeren Umgebung des Behälters ein Lufteinlaßventil be­ findet (Anspruch 12).

Der Behälter kann vorzugsweise für ein kosmetisches Pro­ dukt, welches im Badbereich Anwendung findet, benutzt wer­ den (Anspruch 13). Bei Flüssigseife und Shampoo (Anspruch 14) dient eine genaue Portionsentnahme nicht nur dem spar­ samen Produktverbrauch, sondern auch dem Komfort für den Anwender. Ein Nachspenden als Folge einer zu geringen Pro­ duktmengenabgabe entfällt genauso wie ein intensives Ab­ spülen des Produktes als Folge einer zu großen Portionsab­ gabe.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 im Vertikalschnitt ein Ausführungsbeispiel des er­ findungsgemäßen Behälters mit einem Faltenbalg als expandierbarer/komprimierbarer Hohlkörper und einem Röhrchen, das den Faltenbalg mit einer Öffnung im Bereich eines Spenderventils verbindet,

Fig. 2 im Vertikalschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Behälters mit einem Sack als expandierbarer/komprimierbarer Hohlkörper, der über ein Röhrchen mit eingesetztem Kanalelement mit einer aufgesteckten Kappe verbunden ist, und

Fig. 3 im Vertikalschnitt ein Ausführungsbeispiel des er­ findungsgemäßen Behälters mit einem Hohlkörper entsprechend Fig. 2 und einem Spenderventil mit Dosierkörper.

Im Inneren eines Behälters 1 befindet sich eine Einrichtung 2 zum Ausgleich des dort herrschenden Druckes (Fig. 1). Diese besteht aus einem Hohlkörper 3 in Form eines Falten­ balges 4, der über ein Röhrchen 5 mit einer Öffnung 6 ver­ bunden ist. Somit steht die im Faltenbalg 4 enthaltene Luft unter dem gleichen Atmosphärendruck wie die Luft, die den Behälter 1 umgibt. Der Behälter 1 ist ein Kopfstehbehälter la, in dessen Bodenbereich 7 ein Spenderventil 8 eingebaut ist. Das Spenderventil 8 enthält eine Feder 9, die eine Rückschlagkugel 10 in einem Raum 11 einschließt und einen mit einem Ring 12 verbundenen Bolzen 13 rückstellen kann. Die Öffnung 6 ist durch einen Sicherungsverschluß 14 abge­ dichtet.

Vor einer ersten Produktentnahme wird der Sicherungsver­ schluß 14 von der Produktausgabeöffnung 15 entfernt. Durch Druck auf die Behälterwand 16 zwecks Produktentnahme wird zuerst der Faltenbalg 4 komprimiert. Dabei bleibt der Druck im Behälterinneren nahezu konstant. Anschließend erhöht sich der Innendruck, wodurch der Ring 12 an den Ventilman­ tel 17 gepreßt wird. Der mit dem Ring 12 verbundene Bolzen 13 wird nach unten bewegt und gibt eine (zeichnerisch nicht dargestellte), durch einen breiten Längsschlitz im Bolzen 13 erzeugte, seitliche Auslaßöffnung im Bolzen 13 frei, wo­ durch Produkt 18 gespendet wird. Die Rückschlagkugel 10 be­ findet sich dabei in unterster, abdichtender Position.

Durch Loslassen der Behälterwand 16 entsteht ein momentaner Unterdruck im Behälterinneren. Dieser erzeugt ein Einsaugen von Luft durch den von der Rückschlagkugel 10 geöffneten Raum 11 in den Innenraum des Behälters 1 und durch das Röhrchen 5 in den expandierenden Faltenbalg 4. Wird der Be­ hälter 1 nun Temperaturschwankungen ausgesetzt, so werden die damit verbundenen Druckschwankungen im Behälterinnen­ raum ausgeglichen. Ein Unterdruck kann durch den Faltenbalg 4 nur solange ausgeglichen werden, bis der Faltenbalg 4 maximal ausgedehnt ist. Das kommt bei der in Fig. 1 darge­ stellten Kopfstehflasche 1a schon nach relativ geringem Temperaturabfall vor, da der Faltenbalg 4 im entspannten Zustand nahezu sein größtes Volumen einnimmt. Bei einem weiteren Temperaturabfall kann man, je nach Masse der ein­ gesetzten Rückschlagkugel 10, eine bestimmte Menge Luft in den Behälter 1 saugen lassen.

Bei einer Ausstattung des Spenderventils 8 mit einer durch die Rückschlagkugel 10 im Raum 11 gebildeten Rückstromregu­ lierung kann auch darauf verzichtet werden, daß der Falten­ balg 4 bei Druckgleichgewicht expandierbar sein soll.

In keinem Fall wäre ein Unterdruck im Behälter 1 von Nach­ teil für die Funktionstüchtigkeit des Spenderventils 8. Ein Überdruck, der das Spenderventil 8 undicht werden ließe, wird durch Komprimierung des Faltenbalgs 4 ausge­ glichen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 2) ist ein als Sack 19 ausgebildeter Hohlkörper 3 über ein Röhrchen 5, in dem ein Kanalelement 5a eingesetzt ist, mit der Öffnung 6 in einer Kappe 20 verbunden, welche an dem Ende des Behäl­ ters 1 angebracht ist, das der Produktausgabeöffnung 15 gegenüberliegt. Dadurch wird vermieden, daß abgegebenes Produkt die Funktionstüchtigkeit des Hohlkörpers 3 beein­ trächtigt. Die Kappe 20 ist mittels eines Klemmringes 21 auf einen Schnappwulst 22 am oberen Ende der Behälterwand 16 gesteckt. Die besonders enge Ausgestaltung des Kanals im Kanalelement 5a erzeugt einen sehr hohen Strömungswider­ stand für die durchtretende Luft. Dadurch ist es möglich, den Innendruck im Behälter 1 spontan über die Behälterwand 16 ohne nennenswerte Luftabgabe des Sackes 19 zu erhöhen. Die Wirkungsweise des Sackes 19 bei Temperaturschwankungen ist in keinem Fall beeinträchtigt, da diese im Gegensatz zu einem momentanen Pressen und Loslassen der Behälterwand 16 nur sehr langsame Druckschwankungen erzeugen, die auch bei einem hohen Strömungswiderstand im Kanalelement 5a sehr gut ausgeglichen werden können.

Statt ein Kanalelement 5a zur Erhöhung des Strömungswider­ standes in einem Röhrchen 5 einzusetzen, kann auch das Röhrchen 5 gänzlich oder entlang einer gewissen Wegstrecke mit einem verringerten Innendurchmesser ausgestaltet sein.

Durch den Einsatz eines hohlen, elastischen Dosierkörpers 23 im Inneren des Behälters 1 (Fig. 3) kann portionsweise Produkt 18 durch Druck auf die Behälterwand 16 gespendet werden. Dabei bestimmt das Volumen des Dosierkörpers 23 die pro Ausgabevorgang gespendete Produktmenge.

Infolge einer Durckerhöhung im Inneren des Behälters 1 durch manuelle Kraftaufbringung auf die Behälterwand 16 wird das im Dosierkörper 23 enthaltene Produkt 18 über ein Produktauslaßventil 24 abgegeben. Läßt der manuell aufge­ brachte Druck wieder nach, so wird durch die Rückstellkraft des komprimierten Dosierkörpers 23 Produkt 18 durch ein Produkteinströmventil 25 in den Dosierkörper 23 gesaugt. Das im Inneren des Behälters 1 durch die Produktabgabe ver­ ringerte Produktvolumen wird durch Luft, die durch das Lufteinlaßventil 26 einströmt, ersetzt.

 1 Behälter
 1a Kopfstehbehälter
 2 Einrichtung
 3 Hohlkörper
 4 Faltenbalg
 5 Röhrchen
 5a Kanalelement
 6 Öffnung
 7 Bodenbereich
 8 Spenderventil
 9 Feder
10 Rückschlagkugel
11 Raum
12 Ring
13 Bolzen
14 Sicherungsverschluß
15 Produktausgabeöffnung
16 Behälterwand
17 Ventilmantel
18 Produkt
19 Sack
20 Kappe
21 Klemmring
22 Schnappwulst
23 Dosierkörper
24 Produktauslaßventil
25 Produkteinströmventil
26 Lufteinlaßventil

Claims (14)

1. Behälter zum Entnehmen von flüssigen Teilmengen über ein bei manuellem Druck auf eine verformbare Behälter­ wand sich öffnendes bodenseitiges Spenderventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) mit einer Einrichtung (2) zum Ausgleich des im Inneren des Behälters (1) herrschenden Druckes versehen ist.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung (2) einen im Behälter (1) eingesetzten, über eine Öffnung (6) mit der äußeren Atmosphäre verbundenen, komprimierbaren und/oder expandierbaren Hohlkörper (3) aufweist.

3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hohlkörper (3) als Faltenbalg (4) ausgestaltet ist.

4. Behälter nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hohlkörper (3) als Sack (19) ausgestaltet ist.

5. Behälter nach mindestens einem der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hohlkörper (3) mit der Öffnung (6) in einer Kappe (20) verbunden ist, welche an dem Ende des Behälters angebracht ist, das der Produktausgabeöffnung (15) gegenüberliegt.

6. Behälter nach mindestens einem der vorgenannten An­ sprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hohlkörper (3) über ein Röhrchen (5) und eine Öffnung (6) mit der äußeren Atmosphäre verbun­ den ist.

7. Behälter nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Röhrchen (5) minde­ stens ein Kanalelement (5a) eingesetzt ist.

8. Behälter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Quer­ schnitt des Röhrchens (5) und/oder des Kanalelementes (5a) zumindest streckenweise nach dem Hagen- Poiseuilleschen Gesetz ausgelegt ist.

9. Behälter nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhrchen (5) mit dem Hohlkörper (3) und dem Spenderventil (8) des Behäl­ ters (1) eine Baueinheit bildet.

10. Behälter nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hohlkörper (3) gänzlich im Leerraumbereich des Be­ hälters (1) befindet.

11. Behälter nach mindestens einem der vorgenannten An­ spruche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spenderventil (8) mit einem im Innenraum des Behälters (1) angebrachten hohlen, elastischen Dosier­ körper (23) verbunden ist.

12. Behälter nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Dosierkörper (23) über ein Produkteinströmventil (25) mit dem übrigen Innenraum des Behälters (1) sowie über ein Produktaus­ laßventil (24) mit der äußeren Umgebung des Behälters (1) verbunden ist und daß sich zwischen dem Innenraum und der äußeren Umgebung des Behälters (1) ein Luftein­ laßventil (26) befindet.

13. Verwendung des Vorratsbehälters nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (1) für ein kosmetisches Produkt verwendet wird.

14. Verwendung des Vorratsbehälters nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Produkt Flüssigseife oder Shampoo verwendet wird.