DE4308068A1 - Ventileinrichtung für Druckgasverpackungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für Druckgasverpackungen, mit einem Ventilkörper, welcher aus einem hohlen Stem und einem damit verbundenen Stemkörper besteht, mit einem Ventilgehäuse, in dem der Stemkörper mit dem Stem aus dem Ventilgehäuse hinausragend untergebracht ist und welches sich in der Druckgasverpackung öffnet, mit einer Feder, auf der der Stemkörper aufgeordnet ist und die sich in dem Ventilgehäuse abstützt und mit einem Ventilteller, welcher die Druckgasverpackung verschließt und eine Öffnung aufweist, durch die sich der hohle Stem erstreckt, wobei das Ventilgehäuse durch eine den Stem umgebende Dichtung gegen den Ventilteller abgedichtet ist und der Stem eine seitliche Bohrung enthält, die bei entspannter oder nahezu entspannter Feder, wenn also der Stem sich in seiner oberen Ruhestellung befindet, durch die Dichtung verschlossen ist.

Eine derartige Ventileinrichtung wird heutzutage in den meisten Sprühdo­ sen bzw. Aerosol-Behältern verwendet. Auf den Stem ist ein Sprühkopf aufgesetzt, durch den das Füllgut, im allgemeinen eine Flüssigkeit vernebelt oder durch den eine Paste, eine Emulsion oder ein Schaum gefördert wird. Unter bestimmten Bedingungen, in Abhängigkeit vom Füll­ gut, kann es durch eintrocknende Rückstände sowohl in der Ventileinrich­ tung als auch im oder am Sprühkopf zu einem Verkleben, insbesondere der Düse, kommen, oder es besteht die Gefahr des Nachkleckerns, wenn die Betätigung der Ventileinrichtung beendet wird. Das Verkleben der Düse führt im Extremfall zu einem Ausfall der gesamten Einrichtung.

Die Problematik wird durch die derzeit breite Entwicklung von Sprühstof­ fen auf der Basis wäßriger Formulierungen mit komprimierten Treibmitteln, beispielsweise im Kosmetikbereich, einschließlich Haarstyling, aber auch in der Lackindustrie, oder bei der Entwicklung treibmittelarmer Aerosole, noch verstärkt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Ventileinrichtung zu schaffen, bei der ein Verkleben mit auszutreibender Flüssigkeit vermieden und/oder ein Nachkleckern verhindert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Ventileinrichtung der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist beabstandet von der Dichtung eine weitere, den Stem umgebende Dichtung vorgesehen, welche mit dem Ventilgehäuse abschließt, so daß zwischen den Dichtungen ein im wesentlichen gasdichter Raum gebildet ist, welcher über eine zwischen den Dichtungen vorgesehene Öffnung im dem Ventilgehäuse mit dem Treibmittel enthaltenden Bereich der Druckgasverpackung kommuniziert.

Eine weitere Ausgestaltung, bei der in dem Stem eine weitere seitliche Bohrung angebracht ist, die durch die untere Dichtung verschlossen wird, wenn sich der Stem in seiner oberen Ruhestellung befindet, ermöglicht eine etwas verringerte Hubhöhe für den Stem bei der Betätigung, da die durch die am Ventilteller liegende Dichtung verschließbare Öffnung zur Produktförderung nicht mehr an der zusätzlichen unteren Dichtung vorbei­ geführt werden muß, denn bei dieser Ausführungsform wird das Produkt durch die weitere Stembohrung gefördert.

Bei der Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Ende der Betätigung eine geringe Menge an Treibmittel gasförmig aus dem Kopfraum der Druckgasverpackung durch Stem und Sprühkopf geblasen. Es werden dadurch der Inhalt von Stem und Sprühkopf mit hohem Druck entleert und somit Stem und Sprühkopf ständig gereinigt. Dadurch werden Verklebun­ gen vermieden und/oder das Nachkleckern zumindest weitgehend vermieden.

Das Prinzip der Erfindung ist für alle Aerosol-Ventile geeignet, wobei die Anwendung für Ventile mit Stem besonders vorteilhaft ist. Es sind aber auch Einsatzmöglichkeiten für Ventile wie Teller- und Kapselventile in den verschiedensten Größen gegeben. Bei der Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch eine zusätzliche Dichtung, gegebe­ nenfalls einen Abstandhalter, und eine weitere seitliche Bohrung im Stem im Kopfraum des Ventilgehäuses sowie durch Abstimmung des Hubweges des Sprühkopfes bzw. des Stems bei Betätigung der Ventileinrichtung auf die Abstände der in dem Stem vorgesehenen Bohrungen und die Lage der Dichtun­ gen, insbesondere zum Ende der Betätigung, erreicht, daß kurzfristig gasförmiges Treibmittel aus dem Kopfraum der Druckgasverpackung nachge­ sprüht wird, ohne dabei Wirkstofflösung zu fördern.

Die Erfindung ist auch anwendbar bei Gasbeimengung zur Wirkstofflösung im unteren Bereich des Ventilgehäuses, das heißt wenn eine Gasphasenöffnung vorgesehen ist.

Als Treibmittel verwendbar sind alle üblichen verflüssigbaren oder komprimierbaren Treibmittel, beispielsweise Propan, Butan oder Dimethyl­ ether als erste Gruppe oder Kohlendioxid, Luft, Stickstoff usw. als zweite Gruppe.

Die Erfindung ist für alle kosmetischen und technischen Aerosole, ein­ schließlich Emulsionen, Schäume und Pasten einsetzbar.

Bevorzugt sind die lichte Weite zwischen den Dichtungen und die Dimensio­ nierung der zusätzlichen Dichtung so gewählt, daß sich wenigstens eine der seitlichen Bohrungen des Stems bei komprimierter Feder in dem Bereich des Ventilgehäuses befindet, in welchem das zu fördernde Produkt ansteht.

Vorteilhaft ist zwischen den Dichtungen ein Abstandhalter vorgesehen. Dieser Abstandhalter muß für das Treibmittel zumindest in einem gewissen Maße durchlässig sein. Es ist daher denkbar, daß der Abstandhalter aus porösem Material besteht.

Besonders bevorzugt ist aber, daß der Abstandhalter einen radialen, sich bis zu einer Mittelöffnung erstreckenden Ausschnitt aufweist oder eine entsprechende radiale Bohrung enthält.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt die zusätzliche Dichtung auf einem - beispielsweise an den Wänden des Ventil­ gehäuses vorgesehenen - Absatz auf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ventileinrichtung in einer Längsschnittansicht gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Ventileinrichtung in einer Längsschnittansicht gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen ringförmigen Abstandhalter zur Verwen­ dung in einer der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 oder Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Ventileinrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Sie besteht aus einem Ventilgehäuse (10) von im wesentlichen hohlzylindrischer Form, das an einem ersten Ende offen ist und im Bereich dieses ersten Endes einen Absatz (36) im Inneren des Ventilgehäuses (10) aufweist. Das zweite Ende ist durch einen Boden (14) verschlossen, welcher mittig eine Öffnung (16) enthält, die außerhalb des Ventilgehäu­ ses (10) von einem ringförmigen Steigrohr-Ansatz (12) umgeben ist. Auf diesen Ansatz (12) ist ein Steigrohr (50) aufgesetzt, das sich von dem Ventilgehäuse (10) weg in das Innere einer Druckgasverpackung erstreckt.

Ein Ventilteller (52) ist vorgesehen, welcher die nicht gezeigte Druck­ gasverpackung verschließt, wobei das Ventilgehäuse (10) vom Inneren der Druckgasverpackung her mit seinem offenen ersten Ende über eine scheiben­ förmige Dichtung (34) an der Unterseite des Ventiltellers (52) anliegt. In vielen praktischen Ausführungsformen bildet der Ventilteller (52), wie auch hier dargestellt, im Anschlußbereich des Ventilgehäuses (10) einen zylindrischen Dom (54), welcher das Ventilgehäuse (10) umgibt, während er mit der Druckgasverpackung mittels eines Kragens (56) durch Clinchen, Rollieren oder Crimpen verbunden ist.

Im Inneren des Ventilgehäuses (10) ist ein Ventilkörper untergebracht, der aus einem hohlen Stem (20) und einem integral damit ausgebildeten massiven Stemkörper (26) besteht. Der Stem (20) erstreckt sich durch die Dichtung (34) und den Ventilteller (52) aus der Druckgasverpackung heraus, wobei die Dichtung (34), als Ringdichtung ausgebildet, den Stem (20) gasdicht umschließt. In dem Stem (20) ist eine seitliche Bohrung (22) vorgesehen, im folgenden auch als Stembohrung bezeichnet, und zwar in einer solchen Höhe, daß die Dichtung (34) diese Öffnung (22) ver­ schließt, wenn sich der Stem (20) in seiner oberen Ruhestellung befindet, wenn also der auf dem Stem (20) aufsitzende Sprühkopf nicht gedrückt wird, um Wirkflüssigkeit zu fördern.

An der Unterseite des Stemkörpers (26), also an der Stelle, die zum Boden (14) des Ventilgehäuses (10) gerichtet ist, ist ein zylindrischer Vor­ sprung (38) ausgebildet, um den ein Ende einer schraubenförmigen Feder (28) so gelegt ist, daß der Stemkörper (26) auf ihr aufliegt. Das entge­ gengesetzte Ende der Feder (28) liegt auf dem Boden (14) des Ventilgehäu­ ses (10) auf und umgibt die Öffnung (16) zum Steigrohr (50).

Auf einem Absatz (36) des Ventilgehäuses (10) liegt eine weitere schei­ benförmige Dichtung (30) auf, beabstandet von der Dichtung (34), wobei der Abstand mittels eines ringförmigen Abstandhalters (32) eingehalten wird. Die besondere Ausbildung des Abstandhalters (32) besteht darin, daß er für das verwendete Treibmittel zumindest partiell permeabel ist, wie es in dem Beispiel anhand der Fig. 3 erläutert wird.

Im Bereich des Abstandhalters (32) ist in dem Ventilgehäuse (10) eine seitliche Öffnung (18) angebracht, die also in den Dom (54) mündet, also in den Teil der Druckgasverpackung, in dem sich gasförmiges Treibmittel befindet.

Wenn der (nicht dargestellte) Sprühkopf betätigt wird, wird der Stem (20) mitsamt dem Stemkörper (26) nach unten gedrückt, wobei die Feder (28) komprimiert wird. Die seitliche Bohrung (22) im Stem (20) wird von der Dichtung (34) weg am Abstandhalter (32) und an der Dichtung (30) vorbei­ geführt, so daß sie sich in den produkthaltigen Bereich den Ventilgehäu­ ses (10) öffnet, wo sich Wirkstofflösung und gegebenenfalls flüssiges Treibmittel befinden. Durch diesen Betätigungsweg ist die Hubhöhe _H des Stems (20) definiert. Dann strömt Wirkstofflösung durch das Steigrohr (50) vorbei an der Feder (28) in den Innenraum des Ventilgehäuses (10), passiert den Stemkörper (26) und läuft durch die seitliche Bohrung (22) in den hohlen Stem (20) und somit zum Sprühkopf.

Wenn die Betätigung des Sprühkopfes beendet wird, fährt der Stem (20) unter Federdruck in Richtung auf seine obere Ruheposition. Sobald die Bohrung (22) an der unteren Dichtung (30) vorbeigeführt ist, ist der Produktfluß unterbrochen.

Die Bohrung (22) durchläuft dann den Bereich zwischen den Dichtungen (30 und 34). Hier befindet sich gasförmiges Treibmittel aus dem Kopfraum der Druckgasverpackung, das durch eine in der Seitenwand des Ventilgehäuses (10) angebrachten Bohrung oder Öffnung (18) in den Bereich zwischen den beiden Dichtungen (30 und 34) eintreten kann. Durch angepaßte Wahl der Größe dieser Öffnung (18) und der Bohrung (22) im Stem (20) und des gegenseitigen Abstandes der Dichtungen (30 und 34) kann die Menge des in den Stem (20) eintretenden gasförmigen Treibmittels eingestellt werden. Das Treibmittel strömt durch den Stem (20) und durch den Sprühkopf und nimmt eventuell dort noch verbliebene Produktreste mit. In der oberen Ruheposition des Stems ist dessen Bohrung (22) durch die obere scheiben­ förmige Dichtung (34) verschlossen.

Der Aufbau der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist weitgehend derselbe wie der in Fig. 1. Wieder ist ein Ventilgehäuse (10) von im wesentlichen hohlzylindrischer Form vorgesehen, das an einem ersten Ende offen ist und im Bereich dieses ersten Endes einen Absatz (36) im Inneren des Ventilgehäuses (10) aufweist. Das zweite Ende ist durch einen Boden (14) mit Öffnung (16) verschlossen, die wiederum außerhalb des Ventilgehäuses (10) von einem ringförmigen Steigrohr-Ansatz (12) umgeben ist, auf dem ein Steigrohr (50) sitzt. Ein Ventilteller (52) verschließt die Druckgasverpackung, wobei das Ventilgehäuse (10) mit dem offenen ersten Ende über eine Dichtung (34) an der Unterseite des Ventil­ tellers (52) anliegt und von dem zylindrischen Dom (54) umgeben ist. Die Verbindung mit der Druckgasverpackung ist wieder durch einen Kragen (56) vorgenommen. Im Inneren des Ventilgehäuses (10) ist wie zuvor ein Ventil­ körper aus einem hohlen Stem (20) und einem integral damit ausgebildeten Stemkörper (26) untergebracht. Der Stem (20) erstreckt sich durch die Dichtung (34) und den Ventilteller (52) aus der Druckgasverpackung heraus. In dem Stem (20) ist eine erste seitliche Bohrung (22) in einer solchen Höhe angebracht, daß die Dichtung (34) diese Öffnung (22) ver­ schließt, wenn der auf dem Stem (20) aufsitzende Sprühkopf nicht gedrückt wird. An der Unterseite des Stemkörpers (26) ist um einen zylindrischen Vorsprung (38) ein Ende einer schraubenförmigen Feder (28) gelegt. Das entgegengesetzte Ende der Feder (28) liegt auf dem Boden (14) des Ventil­ gehäuses (10) auf und umgibt die Öffnung (16) zum Steigrohr (50).

Auf dem Absatz (36) des Ventilgehäuses (10) liegt eine weitere Dichtung (30) - beabstandet von der ersten Dichtung (34) - auf, wobei der Abstand zwischen den beiden scheibenförmigen Dichtungen (30 und 34) mittels eines ringförmigen Abstandhalters (32) eingehalten wird, der ebenso ausgebildet ist wie zuvor, wie dann in dem Beispiel anhand der Fig. 3 erläutert wird.

Im Bereich des Abstandhalters (32) ist in dem Ventilgehäuse (10) eine seitliche Öffnung (18) angebracht, die in den zylindrischen Dom (54) mündet.

Der Stem (20) weist eine weitere seitliche Bohrung (24) auf, die in der oberen Ruheposition des Stems (20) von der unteren Dichtung (30) ver­ schlossen ist.

Wenn der Sprühkopf betätigt wird, wird der Stem (20) in Richtung auf das Innere der Druckgasverpackung verlagert, wobei sich die Bohrungen (22, 24) des Stems (20) an den Dichtungen (30 bzw. 34) vorbeibewegen. Die obere Bohrung (22) wird dabei bis in den Bereich der unteren Dichtung (30) geführt und von dieser abgedichtet. Die untere Bohrung (24) gelangt in den produkthaltigen Bereich des Ventilgehäuses (10). Das Produkt strömt durch das Steigrohr (50) und die Öffnung (16) im Boden (14) des Ventilgehäuses (10) in das Ventilgehäuse (10), vorbei an der Feder (28) und dem Stemkörper (26), tritt dann durch die Bohrung (24) in den hohlen Stem (20) ein und schließlich durch den Sprühkopf aus. Die hier notwendi­ ge Hubhöhe H des Stems (20) ist wegen des Produktflusses durch die zweite Stembohrung (24) etwas geringer als beim ersten Ausführungsbei­ spiel.

Wird der Sprühkopf nicht mehr betätigt, bewegt sich der Stemkörper unter Einwirkung der Feder (28) wieder nach oben. Sobald die untere Bohrung (24) des Stems in den Bereich der unteren Dichtung (30) gelangt, wird sie durch diese verschlossen und der Produktfluß wird beendet. Die oberen Bohrung (22) des Stems durchläuft währenddessen den Bereich zwischen den beiden Dichtungen (30, 34). Hier befindet sich gasförmiges Treibmittel aus dem Kopfraum der Druckgasverpackung, das durch eine in der Seitenwand des Ventilgehäuses (10) angebrachten Bohrung (18) in den Bereich zwischen den beiden Dichtungen (30, 34) eintreten kann. Durch angepaßte Wahl der Öffnungsgröße dieser Bohrung (18) und der Bohrung des Stems (22), sowie des Abstandes zwischen den beiden Dichtungen (30, 34), kann wie beim ersten Ausführungsbeispiels die Menge des in den Stem (20) eintretenden gasförmigen Treibmittels eingestellt werden, das nun durch den Stem (20) und durch den Sprühkopf strömt, und eventuell noch verbliebene Produktre­ ste mitnimmt. In der oberen Ruheposition des Stems ist seine Bohrung (22) durch die obere Dichtung (34) verschlossen und die andere Bohrung (24), wie gesagt, durch die untere Dichtung (30).

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eine mögliche Ausgestaltung des ringförmi­ gen Abstandhalters. Er ist als Ring geeigneter Dicke ausgebildet, um den geforderten Abstand zwischen den Dichtungen einzuhalten und für Stabili­ tät zu sorgen. Die Wand (40) des Ringes ist radial und axial bis zur Mittelöffnung (42) des Ringes geschlitzt. Dieser Schlitz (44) ermöglicht den Durchlaß des gasförmigen Treibmittels zu der oder den Bohrungen des Stems. Dieselbe Wirkung kann erreicht werden, wenn der Abstandhalter aus porösem Material hergestellt ist. Auch eine Kombination beider Maßnahmen ist denkbar. Als Materialien für den Abstandhalter kommen Kunststoffe, Metalle, Glas oder Keramiken in Frage.

Obwohl die Erfindung vorstehend anhand von Aerosol-Behältern mit Steig­ rohr beschrieben wurde, ist sie auch bei anderen Aerosol-Behältern anwendbar, beispielsweise bei Zwei-Kammer-Aerosol-Behältern.

Claims (9)

1. Ventileinrichtung für Druckgasverpackungen, mit

• - einem Ventilkörper, welcher aus einem hohlen Stem und einem damit verbundenen Stemkörper besteht,
• - einem Ventilgehäuse, in dem der Stemkörper mit dem Stem aus dem Ventilgehäuse hinausragend untergebracht ist und welches sich in die Druckgasverpackung öffnet,
• - einer Feder, auf der der Stemkörper angeordnet ist und die sich im Ventilgehäuse abstützt, und
• - einem Ventilteller, welcher die Druckgasverpackung verschließt und eine Öffnung aufweist, durch die sich der hohle Stem erstreckt,

wobei das Ventilgehäuse durch eine den Stem umgebende Dichtung gegen den Ventilteller abgedichtet ist und der Stem eine seitliche Öffnung enthält, die bei entspannter oder nahezu entspannter Feder, wenn also der Stem in seiner oberen Ruhestellung ist, durch die Dichtung verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß beabstandet von der Dichtung (34) eine weitere, den Stem (20) umgebende Dichtung (30) vorgesehen ist, welche mit dem Ventilgehäuse (10) abschließt, so daß zwischen den Dichtungen (30, 34) ein im wesentlichen gasdichter Raum gebildet ist, welcher über eine zwi­ schen den Dichtungen vorgesehene Öffnung (18) in dem Ventilgehäuse (10) mit dem Treibmittel enthaltenden Bereich der Druckgasverpackung kommuniziert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stem (20) eine weitere seitliche Öffnung (24) angebracht ist, die durch die Dichtung (30) verschlossen ist, wenn sich der Stem (20) in seiner oberen Ruhestellung befindet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite zwischen den Dichtungen (30, 34) und die Dimensionierung der zusätzlichen Dichtung (30) so gewählt sind, daß sich wenigstens eine der Öffnungen (22 oder 24) im Stem (20) bei komprimierter Feder (28) in dem Bereich des Ventilgehäuses (10) befindet, in welchem das zu fördernde Produkt ansteht.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den beiden Dichtungen (30, 34) ein Abstandhalter (32) vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­ standhalter (32) aus porösem Material besteht.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (32) einen radialen, sich bis zu seiner Mittelöffnung (42) erstreckenden Ausschnitt (44), oder eine radiale Öffnung aufweist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die zusätzliche Dichtung (30) auf einem an der Wand des Ventilgehäuses (10) vorgesehenen Absatz (36) aufliegt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß sich im Stem (20) in einer oder mehreren Ebenen jeweils mehrere Öffnungen (22 oder 24) auf den Umfang des Stems befinden.