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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein Ventil zum Abgeben eines Produkts aus einem
Behälter.
Das Ventil ist insbesondere zur Verwendung in einem Abgabeverschluß für einen
flexiblen Behälter,
der zusammengedrückt
werden kann, geeignet.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG UND DURCH DEN STAND DER TECHNIK AUFGEWORFENE TECHNISCHE
PROBLEME
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Es
gibt eine große
Anzahl von Verpackungen, die (1) einen Behälter, (2) ein Abgabesystem, das
als einteiliger Bestandteil oder als Aufsatz an dem Behälter aufgebaut
sein kann, und (3) ein Erzeugnis, das in dem Behälter enthalten ist, umfassen. Eine
derartige Verpackungsbauan verwendet ein Abgabeventil zum Abgeben
einer oder mehrerer Ströme eines
Produkts (das eine Flüssigkeit,
eine Creme oder ein festes Produkt sein kann). Es sei beispielsweise
auf das US-Patent Nr. 5,839,614 der AptarGroup, Inc. verwiesen,
das ein Abgabeventil gemäß dem Oberbegriff
des angefügten
Anspruchs 1 offenbart. Die Verpackung umfaßt ein flexibles, elastisches,
selbstdichtendes schlitzartiges Ventil an einem Ende einer im wesentlichen
flexiblen Flasche oder eines im wesentlichen flexiblen Behälters. Das Ventil
ist normalerweise geschlossen und kann dem Gewicht des Produkts
standhalten, wenn der Behälter
ganz umgedreht ist, so daß das
Produkt nicht ausläuft,
es sei denn der Behälter
wird zusammengedrückt.
Wenn der Behälter
zusammengedrückt
wird und das Innere einem ausreichend hohen Druck ausgesetzt ist,
so daß ein
vorbestimmter Druckunterschied quer über dem Ventil vorhanden ist, öffnet sich das
Ventil. In der bevorzugten Ausführung
steht das Ventil offen, zumindest bis der Behälterdruck unter einen vorbestimmten
Wert fällt.
Gemäß den bevorzugten
Ausführungen,
die in dem US-Patent Nr. 5,839,614 offenbart sind, kann das Ventil
zum Zuschnappen ausgebildet sein, wenn der Druckunterschied quer über dem
Ventil unter einen vorbestimmten Wert fällt. Das Ventil kann auch dazu
ausgeführt sein,
sich nach innen zu öffnen,
so daß Luft
in den Behälter
einströmen
kann, wenn der Druck innerhalb des Behälters kleiner ist als der äußere Umgebungsdruck,
was die Rückkehr
der elastischen Behälterwand
von einem nach innen zusammengedrückten Zustand zu dem unbelasteten
Normalzustand unterstützt.
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US 2,758,755 bezieht sich
auf Quetschtuben oder -flaschen, die mit einer Strahldüse ausgestattet sind,
wobei die Tuben mit der Hand zusammengedrückt werden, um deren Inhalt
auszustoßen.
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Es
ist wünschenswert,
ein verbessertes Ventil für
ein Abgabesystem bereitzustellen, das dem Benutzer vorzugsweise
ermöglichen
würde,
das Ventilabgabeende des umgedrehten Behälters über einem Empfangsbehälter oder
einem anderen Zielbereich leicht zu lokalisieren, während die
Verschmutzung bei der Ausgabe des Produkts minimiert ist.
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Ein
derartiges verbessertes Ventil sollte auch die Bequemlichkeit der
Ausgabe des Produkts erleichtern, wenn das Innere des Behälters unter
Druck gesetzt ist (beispielsweise wenn der Behälter zusammengedrückt ist
oder wenn der Behälterinnendruck durch
andere Mittel erhöht
wird).
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Es
wäre auch
vorteilhaft, wenn solch ein verbessertes Ventil auf die Verwendung
mit Flaschen, Behältern
oder Verpackungen, die vielfältige
Formen aufweisen und die aus mehreren Materialien zusammengesetzt
sind, adaptiert werden kann.
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Auch
wäre es
wünschenswert,
wenn solch ein verbessertes Ventil auf effiziente, hochwertige Herstellungsverfahren
großen
Stückzahlvolumens mit
reduziertem Ausschußanteil
für Produkte
herangezogen werden kann, um ein Ventil mit gleichmäßigen Betriebsmerkmalen
zu schaffen.
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Die
Erfindung stellt ein verbessertes Abgabeventil bereit, das zur Bereitstellung
der oben beschriebenen Vorteile und Merkmale ausgeführt ist.
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KURZER ABRISS
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung stellt ein Ventil gemäß dem beigefügten Anspruch
1 zum Abgeben eines Produkts aus einem Behälter bereit, und das Ventil öffnet sich,
sobald der Behälterinnendruck
sich erhöht,
um einen vorbestimmten Druckunterschied quer über dem Ventil zu er zeugen.
Das Ventil kann für
das Ablassen oder Ausgeben von Flüssigkeiten, Cremes oder Feststoffen
einschließlich
Pulver ausgelegt sein.
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Das
Ventil ist zum Abgeben eines Produkts aus einem Behälter mit Öffnung ausgelegt.
Das Ventil kann als einteiliger Bestandteil eines Endes eines derartigen
Behälters
ausgebildet sein oder kann in einer separaten Anordnung, die dauerhaft
oder trennbar an dem Behälter
befestigt ist, angebracht sein.
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Die
bevorzugte Form des Ventils ist dazu geeignet, bezüglich der
Abgabeöffnung
des Behälters dichtend
angeordnet zu werden und das Produkt aus der Abgabeöffnung abzugeben.
Das Ventil umfaßt
einen Randabschnitt, der dazu ausgelegt ist, dichtend in Eingriff
genommen zu werden, wenn das Ventil in Bezug auf die Abgabeöffnung des
Behälters
dichtend angeordnet ist. Das Ventil umfaßt zudem einen Kopfabschnitt,
der einen Kopfabschnitt, der (1) seitlich innen bezüglich des
Randabschnitts liegt, (2) eine der Umgebung zuzuwendende Außenseite
und (3) eine dem Produkt zuzuwendende Innenseite aufweist. Ein Abschnitt
der Ventilkopfinnenseite definiert eine äußere Umfangsfläche oder
Randfläche
des Ventilkopfs, die der Dicke an dem Umfang des Ventilkopfs entspricht.
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Der
Kopfabschnitt umfaßt
zudem eine normalerweise geschlossene Öffnung, die sich öffnet, um
einen Durchfluß durch
sie hindurch auf einen Druckunterschied quer über das Ventil hin zuzulassen.
Bei der bevorzugten Ausführung
ist die Öffnung durch
mehrere Schlitze definiert, die sich (1) durch den Kopfabschnitt
hindurch zwischen der Außenseite und
der Innenseite und die sich (2) lateral von einem gemeinsamen Ausgangspunkt
erstrecken, wobei Klappen durch die Schlitze definiert sind, wobei
jeder Schlitz mit einem Außenende
abschließt.
Die Öffnung öffnet sich
durch eine Verlagerung der Klappen nach außen, wenn der Druck im Inneren
des Behälters
den Druck an der Außenseite
des Ventils um einen vorbestimmten Betrag überschreitet.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführung
kann der Kopfabschnitt des geschlossenen Ventils auch dadurch charakterisiert
sein, daß er
eine, von der Außenseite
des Behälters
betrachtet, im wesentlichen konkave Form aufweist. Die Innenseite
des Kopfabschnitts weist vorzugsweise einen ebenen Zentralbereich
und einen im wesentlichen gekrümmten,
radial außen
liegenden Abschnitt auf, der sich zum ebenen Zentralbereich hin
verjüngt,
so daß die
Au ßenseite und
die Innenseite zum ebenen Zentralbereich hin konvergieren, um einen
konischen Aufbau mit reduzierter Dicke bereitzustellen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung
umfaßt das
Ventil auch eine elastische, flexible Verbindermuffe. Die Verbindermuffe
weist einen im allgemeinen umgedrehten, U-förmigen Querschnitt auf, der (1)
ein erstes Bein, das mit dem Randabschnitt des Ventils verbunden
ist, und (2) ein zweites Bein definiert, das mit dem Kopfabschnitt
des Ventils verbunden ist. Die Verbindermuffe positioniert den Kopfabschnitt
derart, daß er
in einem Abstand seitlich innen von dem ersten Bein angeordnet ist,
um eine Bewegung des Kopfabschnitts zu erleichtern, wenn ein Produkt
aus dem Behälter
abgegeben wird. Die Verbindermuffe positioniert den Kopfabschnitt
zudem derart, daß eine
horizontale Ebene, die durch den Kopfabschnitt hindurch verläuft, sich
im allgemeinen durch den Randabschnitt hindurch oder außerhalb vom
Randabschnitt erstreckt. Das erste und zweite Bein weisen vorzugsweise
eine im wesentlichen gleich bleibende Dicke auf, wobei das erste
Bein dicker als das zweite Bein ist.
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Zahlreiche
weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung der Erfindung, aus den Ansprüchen und
aus den beigefügten
Zeichnungen deutlich sichtbar werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den beigefügten
Zeichnungen, die Teil der Beschreibung sind und in denen identische
Ziffern verwendet werden, um durchweg identische Teile in der Beschreibung
zu kennzeichnen, ist
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1 eine
Querschnittsansicht eines Abgabeverschlusses mit einem erfindungsgemäßen Abgabeventil,
wobei das Ventil in der vollständig
geschlossenen und vollständig
eingezogenen Stellung gezeigt ist;
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2 eine
Querschnittsansicht des Abgabeverschlusses und des Abgabeventils,
wobei das Ventil in der vollständig
geschlossenen und teilweise ausgefahrenen Stellung gezeigt ist;
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3 eine
Querschnittsansicht des Abgabeverschlusses und des Abgabeventils,
wobei das Ventil in der vollständig
geschlossenen und vollständig ausgefahrenen
Stellung gezeigt ist;
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4 eine
Querschnittsansicht des Abgabeverschlusses und des Abgabeventils,
wobei das Ventil in der vollständig
geöffneten
und vollständig
ausgefahrenen Stellung gezeigt ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Während die
Erfindung in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden kann, offenbaren
die Beschreibung und die beigefügten
Zeichnungen nur einige spezielle Ausführungen als Bespiele für die Erfindung.
Die Erfindung soll nicht auf die beschriebenen Ausführungen
beschränkt
sein. Der Schutzbereich der Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert.
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Zur
leichteren Beschreibung ist das Abgabeventil dieser Erfindung in
der typischen Ausrichtung beschrieben, die es am oberen Ende des
Behälters einnimmt,
wenn der Behälter
auf seiner Unterfläche aufrecht
gelagert ist, und es werden in Bezug auf diese Stellung Begriffe,
wie höher,
tiefer (oben, unten), waagerecht (horizontal) usw., verwendet. Es
sei jedoch angemerkt, daß das
Abgabeventil dieser Erfindung in einer anderen Orientierung als
der beschriebenen Stellung hergestellt, gelagert, transportiert, verwendet
und verkauft werden kann.
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Das
Abgabeventil dieser Erfindung kann mit vielen herkömmlichen
oder besonderen Behältern und
Verschlüssen
verschiedener Ausgestaltung verwendet werden, deren Details, obwohl
sie nicht dargestellt oder beschrieben sind, wobei die Fachleute ein
Verständnis
für solche
Behälter
und Verschlüsse besitzen.
Der Behälter
an sich (und der Verschluß, wenn
er verwendet wird) sind nicht Teil der Erfindung.
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Die
bevorzugte Ausführung
des Abgabeventils ist in den Figuren im allgemeinen mit der Bezugsziffer 10 versehen.
Das Ventil 10 ist in einem Abgabeverschluß 12 eines
Behälters
(nicht dargestellt) angebracht, es kann jedoch auch direkt an einen
Behälter,
wie im folgenden erörtert
ist, angebracht sein.
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Wie
aus den 1–4 ersichtlicht
ist, hat der Verschluß 12 einen
Kragen 14, eine sich nach innen erstreckende ringförmige Wand 16 und
eine Unterfläche
oder Basis 18 mit einer Öffnung 20.
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Das
Innere des Kragens 14 kann als Gewinde 15 definiert
werden. Der Kragen 14 ist dazu ausgelegt, das obere Ende
des Halses des Behälters (nicht
dargestellt) aufzunehmen, und das Gewinde des Kragens ist dazu ausgelegt,
mit einem Gegengewinde am Hals eines Behälters in Eingriff zu kommen.
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Alternativ
kann der Verschluß 12 anstelle
des Kragens 14 mit anderen Behälter-Verbindungsmittel versehen sein, wie
einer Schnapp-Wulst (nicht dargestellt) anstelle des Gewindes, um
eine Gegenrille (nicht dargestellt) im Hals des Behälters in
Eingriff zu nehmen. Der Verschluß 12 kann auch dauerhaft
an einem Behälter
durch Induktionsschmelzen, Ultraschallschmelzen, durch Leimung oder
dergleichen befestigt sein, und zwar abhängig von den Materialien, die
für den
Verschluß und
den Behälter
verwendet wurden.
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Der
Verschluß 12 kann
auch als einteiliger Bestandteil oder als Ansatzstück eines
Behälters ausgebildet
sein. In einigen Einsatzmöglichkeiten kann
es vorteilhaft sein, den Verschluß ganz zu entfernen und an
seiner Stelle das Ventil 10 direkt an einem Ausgießteil eines
Behälters
oder an Bestandteilen des Behälters,
die eine Öffnung
definieren, zu befestigen. Das Ventil 10 kann direkt an
einem Behälter mittels
Klebe- oder Zweikomponenten-Spritzgießens befestigt
werden oder als ein mit dem Behälter
einstückiges
Bauteil geformt oder durch andere geeignete Einrichtungen befestigt
sein.
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Der
Verschlußkragen 14 kann
jegliche geeignete oder passende Konfiguration aufweisen. Der Behälter kann
jeglichen geeigneten Aufbau haben, um innerhalb der besonderen Konfiguration
des Verschlusses 12 aufgenommen zu werden, und der Hauptteil
des Behälters
kann eine andere Querschnittsform aufweisen als der Behälterhals
und der Verschlußkragen 14.
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Der
Verschluß 12 ist
dazu ausgelegt, bei einem Behälter
verwendet zu werden, der einen Mund oder eine andere Öffnung aufweist,
um den Zugang zu dem Behälterinneren
und zu einem darin enthaltenden Produkt bereitzustellen. Das Produkt
kann beispielsweise ein flüssiges
Nahrungsmittel sein. Das Produkt kann auch eine beliebige Flüssigkeit,
ein fester oder gasförmiger
Stoff einschließlich,
aber nicht begrenzt auf, Puder, Schwebstoffen, Nahrungsmittel, einem
Körperpflegeprodukt,
einem Industrie- oder Haushaltsreiniger oder anderen chemischen Zusammensetzungen
(beispielsweise Zusammensetzungen zur Verwendung bei Tätigkeiten,
die mit der Herstellung, der gewerblichen oder haushaltlichen Wartung
oder Instandhaltung, dem Baugewerbe, der Landwirtschaft usw. verbunden
sind).
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Der
Behälter
ist typischerweise ein quetschbarer oder zusammendrückbarer
Behälter
mit einer flexiblen Wand oder Wänden,
die von dem Benutzer festgehalten und zusammengedrückt werden
können,
um den Innendruck innerhalb des Behälters zu erhöhen, so
daß das
Produkt aus dem Behälter
und durch den Verschluß hinausgepreßt wird.
Die Behälterwand
weist typischerweise eine ausreichende, inhärente Elastizität auf, so
daß, wenn
die Quetschkräfte
nachlassen, die Behälterwand
zu ihrer normalen, unbelasteten Form zurückkehrt. Eine derartige zusammendrückbare Wandstruktur
ist bei vielen Anwendungen bevorzugt, kann jedoch bei anderen Anwendungen
nicht notwendig oder bevorzugt sein. Beispielsweise kann es für einige
Anwendungen wünschenswert
sein, einen im allgemeinen unelastischen oder starren Behälter zu
verwenden und das Behälterinnere
mit einem Kolben oder einem anderen Drucksystem zu ausgewählten Zeitpunkten
unter Druck zu setzen.
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Eine
herkömmliche,
ringförmige, „Krebs-Greifer"-Dichtung 21 oder
eine andere herkömmliche
oder besondere Dichtungsbauart kann bereitgestellt sein, die von
der Innenseite des Verschlusses nach unten vorspringt, um einen
ringförmigen
oberen Abschnitt eines Behälters
benachbart der Öffnung
des Behälters
dichtend in Eingriff zu nehmen.
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Das
Ventil 10 kann innerhalb des Verschlusses 12 durch
eine geeignete Einrichtung einschließlich beispielsweise eines
oder mehrerer verformter oder geformter Halteflansche (nicht dargestellt)
an dem Verschluß gehalten
werden oder mit einem Haltering 23 gehalten werden, der
innerhalb des Verschlusses in schnappendem Eingriff mit der Wand 16 positioniert
werden kann, oder der auf andere Art in dem Verschluß befestigt
werden kann. Das Ventil 10 könnte auch direkt zwischen dem
oberen Teil des Behälters
und dem Verschluß festgeklemmt
sein.
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Alternativ
kann der obere Teil des Behälters als
mit dem Behälter
einstückiger
Verschluß gegossen
sein, und das Ventil kann in dem Behälterverschlußende durch
Einführen
und Befestigen des Ventils durch ein offenes Bodenende des Verschlusses,
das anschließend
anhand einer anderen geeigneten Einrichtung geschlossen wird, angemessen gesichert
sein.
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Wie
in den 1–4 dargestellt
ist, umfaßt
das Ventil 10 einen Randabschnitt oder Flansch 22,
einen Ventilkopf 24 mit einer darin befindlichen Abgabeöffnung 26 und
eine Verbindermuffe 28, die ein Ende aufweist, das mit
dem Ventilflansch 22 verbunden ist, und das gegenüberliegende
Ende ist mit dem Ventilkopf 24 benachbart einer seiner
Seiten- oder Umfangsfläche
verbunden.
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Die
Verbindermuffe 28 weist einen elastischen, flexiblen Aufbau
auf, so daß,
wenn der Druck innerhalb eines Behälters ausreichend hoch ist,
der Ventilkopf 24 sich nach außen verschiebt hin zu einer vollständig ausgefahrenen
Position, in der das Ventil 10 vollständig geöffnet ist, um die Abgabe des
Behälterinhalts
zu gewährleisten.
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Bezugnehmend
auf die 1–4 weist das
dargestellte Abgabeventil 10 einen einteiligen oder einstückigen Aufbau
auf. Das Ventil 10 hat eine Innenseite, an der das flüssige Produkt
in dem Behälter
anliegt. Das Ventil 10 hat eine entgegengesetzt gerichtete
Außenseite,
die mit der äußeren Umgebung
in Kontakt ist. Das Ventil 10 ist vorzugsweise aus einem
elastischen, flexiblen Material geformt, und das Material umfaßt in dem
dargestellten Beispiel Silikonkautschuk, der im wesentlichen inert
ist, um eine Reaktion mit und/oder eine Verfälschung des verpackten Produkts
zu vermeiden. Bei einem betrachteten Verfahren zum Herstellen des
Ventils 10 der Erfindung wird das Ventil mit bei verhältnismäßig hohen
Geschwindigkeiten durch Spritzgießen eines flüssigen Silikonkautschuks
hergestellt.
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Bei
der dargestellten bevorzugten Ausführung weist der Randflansch 22 des
Ventils 10 eine ringförmigen
Grundform auf, und der Ventilflansch 22 hat eine im wesentlichen
schwalbenschwanzartige Querschnittskonfiguration mit einer äußeren oder ersten
kegelstumpfförmigen
Fläche 30 und
einer inneren oder zweiten kegelstumpfförmigen Fläche 32. Der Randventilflansch 22 weist
eine beträchtliche
Dicke zwischen der äußeren oder
ersten kegelstumpfförmigen
Fläche 30 und
der inneren oder zweiten kegelstumpfförmigen Fläche 32 auf, die durch
den Haltering 23 auf das Anbringen des Ventils in einem
Verschluß oder
zwischen einem Verschluß und
einem Behälter
hin elastisch zusammengedrückt
ist, so daß dazwischen
eine sichere leckbeständige
Dichtung gebildet ist.
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Das
Ventil 10 hat einen Kopfabschnitt 24 (1–4),
der eine ringförmige
Grundform aufweist, und einen im allgemeinen spitz zulaufenden oder
sich verjüngenden
Aufbau, der an dem radial außen
liegenden Abschnitt des Ventilskopfs 24 dicker ist und
an dessen radial innen liegenden Abschnitt dünner ist. Dieser spitz zulaufende
Aufbau unterstützt
das Aufschnappen des Ventils 20, wie nachstehend beschrieben
ist. Insbesondere weist in dem dargestellten Beispiel der Ventilkopf 24 eine
Außenseite
oder -fläche 34 auf,
die mit der äußeren Umgebung
in Berührung
ist. Die Außenfläche 34 hat
eine bogenförmige,
seitliche Querschnittsform, die sich nach außen hin in Richtung Behälteraußenseite öffnet oder
wölbt,
und die Fläche 34 ist
durch einen ersten, vorbestimmten Radius begrenzt. Die Außenfläche des
Ventilkopfs 34 erstreckt sich kontinuierlich hin zu der
inneren Seitenwand der Verbindermuffe 28, die sich von
dem Umfang des Kopfes 24 zu dem Randabschnitt 22 erstreckt.
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Der
Ventilkopf 24 umfaßt
auch eine Innenseite oder -fläche 36 (1–4),
die an dem Produkt in einem Behälter
anliegt. Die Fläche
der Innenseite 36 des Ventilkopfs hat einen Randabschnitt 38 mit
einer bogenförmigen,
seitlichen Querschnittsform, die sich nach außen hin in Richtung Behälteraußenseite öffnet oder
wölbt und
durch einen zweiten, vorbestimmten Radius begrenzt ist. Der Radius
des Randabschnitts 38 ist an der Innenfläche 36 größer als
der Radius der Außenfläche 34,
so daß die
beiden Flächen
in Richtung des Mittelpunkts des Ventilkopfs 24 am Mittelpunkt
der Öffnung 26 konvergieren und
den oben erwähnten,
nach innen spitz zulaufenden Aufbau des Ventilkopfs 24 bereitstellen.
Der Außenflächen-Radius
und der Innenflächen-Radius können beide
als sphärische
Radien festgelegt sein.
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Die
Innenfläche 36 des
Ventilkopfs 24 umfaßt
auch einen zentralen Abschnitt oder einen ebenen, zentralen Bereicht 40,
der eine kreisförmige Grundform
aufweist mit einer im wesentlichen ebenen oder flachen seitlichen
Querschnittsform, die im allgemeinen senkrecht zu der Abgabeöffnung 26 gerichtet
ist. Die Schnittfläche
des Randabschnitts 38 des Ventilkopfs und des ebenen, zentralen
Abschnitts 40 des Ventilkopfs 24 unterstützt das Öffnen des
Ventils 10, wie nachstehend dargelegt ist.
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In
der dargestellten Ausführung
ist der äußere Umfang
des Ventilkopfs 24 vorzugsweise durch eine kegelstumpfförmige Umfangsfläche oder
Randfläche 44 begrenzt,
die an einem peripheren, äußeren Ende 45 des
Kopfrandabschnitts 38 beginnt und sich von dort aus leicht
spitz zulaufend nach außen erstreckt,
wobei sie schließlich
in der Verbindermuffe endet. Der Rand 45 kann als kreisförmiger Umfangsrand
gebildet sein. Der Außendurchmesser
des Ventilkopfs 24, entlang dem Umfangsrand 45 gemessen, ist
im wesentlichen kleiner als der Innendurchmesser des Randflansches 22.
Dieser Abstand zwischen dem Ventilkopf 24 und dem Randflansch 22 erlaubt dem
Ventilkopf 24 unter anderem, sich in axialer Richtung durch
die Mitte des Randflansches 22 frei zu verschieben.
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Bei
der dargestellten bevorzugten Ausführung weist das Ventil 10 einen
im wesentlichen kreisförmigen
Aufbau um eine Längsachse
auf, die sich durch das Ventil 10 erstreckt, und die Öffnung 26 ist durch
mehrere Schlitze 46 definiert, die sich seitlich von der
Längsachse
strahlenförmige
ausbreiten. Vorzugsweise sind vier Schlitze vorgesehen. Eine kleinere
oder größere Anzahl
Schlitze kann verwendet werden. Die Schlitze 46 erstrecken
sich quer durch den Kopfabschnitt 24 von der Außenseite
oder -fläche 34 hin
zu der Innenseite oder -fläche 36.
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Bei
der dargestellten bevorzugten Ausführung erstrecken sich die Schlitze 46 seitlich
ausgehend von einem gemeinsamen Ausgangspunkt an der Längsachse,
um vier Klappen 48 (1–4) zu
definieren, die sich nach außen
hin umbiegen, um den Durchfluß des
Produkts von einem Behälter durch
ein Ventil 10 optional zuzulassen. Jeder Schlitz 46 endet
in einem radial äußeren Ende.
Bei der dargestellten bevorzugten Ausführung sind die Schlitze 46 gleich
lang, obwohl die Schlitze ungleich lang sein können.
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Bei
der dargestellten bevorzugten Ausführung ist jeder Schlitz 46 eben
und parallel zu der zentralen geometrischen Achse des Ventils. Jeder Schlitz 46 begrenzt
vorzugsweise einen linearen Ort entlang der Außenseite 34 des Kopfabschnitts
und entlang der Innenseite 36 des Kopfabschnitts. Vorzugsweise
gehen die Schlitze 34 ausgehend von einem Ausgangspunkt
an der Längsachse
auseinander und definieren Winkel gleicher Größe zwischen jedem Paar benachbarter
Schlitze 46, so daß die Klappen 48 gleich
groß sind.
Vorzugsweise gehen vier Schlitze 46 bei 90°-Winkeln
auseinander, um zwei zueinander rechtwinklige, sich überschneidende
längere
Schlitze zu definieren. Die Schlitze 46 sind vorzugsweise
derart geformt, daß die
gegenüberliegenden
Seitenflächen
benachbarter Ventilklappen 48 nah aneinander abdichten,
wenn sich die Abgabeöffnung 26 in
ihrer normalen, ganz geschlossenen Position befindet. Die Länge und
die Stellung der Schlitze 46 kann geregelt werden, um den
vorbestimmten Öffnungsdruck
des Ventils 10 sowie andere Abgabecharakteristika zu verändern.
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Es
sei klar, daß die Öffnung 26 viele
verschiedene Formen, Größen und/oder
Konfigurationen gemäß den gewünschten
Abgabecharakteristika aufweisen kann. Beispielsweise kann die Öffnung 26 auch
fünf oder
mehr Schlitze umfassen, wenn größere oder
breitere Ströme
gewünscht
sind und/oder das Produkt ein Schwebstoff oder eine Aggregate enthaltende
Flüssigkeit
ist.
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Die
Verbindermuffe 28 ist als Rollmembran ausgebildet mit einem
hohl-kreisförmigen
Planaufbau und einem im allgemeinen U-förmigen Querschnitt, der eine
Innenfläche 50 und
eine Außenfläche 52 abgrenzt.
Die Verbindermuffe 28 hat ein erstes Bein 54 (1),
das mit dem Randabschnitt 22 des Ventils 10 verbunden
ist, und ein zweites Bein 56 (1), das
mit dem Kopfabschnitt 28 des Ventils 10 verbunden
ist. Das zweite Bein 56 ist vorzugsweise kürzer als
das erste Bein 54.
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Die
Dicke jedes Bein kann variieren, und die Dicke des ersten Beins 54 kann
gleich der Dicke des zweiten Beins 56 sein. Bei der dargestellten
bevorzugten Ausführung
sind das erste Bein 54 und das zweite Bein 56 jedoch
jeweils im wesentlichen gleich dick, wobei das erste Bein 54 dicker
als das zweite Bein 56 ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführung beträgt die Dicke
des ersten Beins 54 etwa 3,81 mm (0.015 Inch), und die
Dicke des zweiten Beins etwa 0,178 mm (0.007 Inch). Andere Dicken
könnten
abhängig
von der abzugebenden Produktart und/oder dem Gesamtdurchmesser oder
der Gesamtgröße des Ventils
verwendet werden.
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Bei
der dargestellten bevorzugten Ausführung sind das erste Bein 54 und
das zweite Bein 56 im wesentlichen parallel zueinander, und beide
sind im wesentlichen senkrecht zu einer horizontalen Ebene gerichtet,
die durch den Ventilkopf 24 verläuft. Das erste Bein 54 hat
einen Endabschnitt 58, der sich axial nach außen von
einem Innenabschnitt 60 des Randabschnitts 22 erstreckt.
Das zweite Bein 56 hat einen Endabschnitt 62,
der sich axial nach außen
von einem Randabschnitt 45 des Ventilkopfs 24 erstreckt, um
im allgemeinen an die Seitenfläche 44 des
Ventilkopfs 24 zu grenzen und sich damit zu verbinden.
Die Verbindermuffe 28 positioniert den Ventilkopf 24 derart,
daß eine
horizontale Ebene, die durch den Ventilkopf 24 verläuft, sich
durch den oder außerhalb vom
Randabschnitt 22 erstreckt. Der Begriff „horizontale
Ebene" wird hier
in Bezug auf ein senkrecht ausgerichtetes Abgabeventil 10,
wie in den 1 bis 4 dargestellt,
verwendet. Eine derartige Ebene kann auch als eine im allgemeinen
zu dem Ventilabgabe-Durchflußweg
oder zu der Ventilabgabe-Richtung normale oder senkrechte Ebene
charakterisiert sein.
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Die
Verbindermuffe 28 kann auch derart charakterisiert sein,
daß sie
einen kurzen, bogenförmigen
Verbindungsabschnitt 70 (1) umfaßt, der das
erste lange Bein 54 mit dem kurzen zweiten Bein 56 verbindet,
das parallel zu dem ersten Bein 54 ist, wenn sich das Ventil 10 in
der nicht aktivieren Konfiguration befindet (1).
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Das
Abgabeventil 10 ist vorzugsweise derart konfiguriert, daß es zusammen
mit einem speziellen Behälter
und einer besonderen Produktart verwendet werden kann, so daß die exakten,
gewünschten
Abgabecharakteristika erzielt werden. Beispielsweise sind die Viskosität und die
Dichte des flüssigen
Produkts beide wichtige Faktoren, um den besonderen Aufbau des Ventils 10 für Flüssigkeiten
auszugestalten, wie beispielsweise die Form, die Größe und die Festigkeit
des Behälters.
Die Steifheit und der Härtemesser
des Ventilmaterials und die Größe und Form des
Ventilkopfs 24 sowie der Verbindermuffe 28 sind ebenso
wichtig, um die gewünschten
Abgabecharakteristika zu erzielen und können auf den Behälter sowie
das vom Behälter
abzugebende Material abgestimmt werden.
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Das
Ventil 10 ist zum Abgeben fließfähiger Produkte geeignet, wie
Flüssigkeiten
oder sogar Puder, Schwebstoffe oder Granulat sowie auch Suspensionen
fester Teilchen in einer Flüssigkeit.
Das Ventil 10 ist insbesondere zum Abgeben von Shampoos, flüssiger Zahnpaste,
dünnflüssigen Ölen, Wasser und
dergleichen geeignet.
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Es
sei klar, daß gemäß der Erfindung
das Ventil 10 verschiedene Formen und Größen annehmen
kann, insbesondere abhängig
von der Bauart des Behälters
und dem davon abzugebenden Produkt. Der vorbestimmte Öffnungsdruck
des Ventils 10 kann weitgehend verändert werden gemäß den Abgabecharakteristika,
die für
ein besonderes Produkt gewünscht
werden. Die Durchflußcharakteristika
des abgegebenen Produkts können
auch im wesentlichen geregelt oder angepaßt werden, wie beispielsweise
für relativ
breite Säulen-Ströme, dünne Nadel-Ströme, Mehrfach-Ströme, Variationen
dieser Ströme
oder ähnliches.
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Bei
Betrieb funktioniert der Verschluß 12 folgendermaßen. Das
Ventil 10 nimmt eine anfängliche, vorspringende Ausrichtung
an, die in 1 dargestellt ist, worin das
Ventil 10 im wesentlichen in seiner ursprünglich geformten
Form ohne Verformung verbleibt, wobei die Verbindermuffe 28 im
wesentlichen unbelastet und die Abgabeöffnung 26 ganz geschlossen
ist. Wenn das Ventil 10 am oberen Ende eines Behälter angebracht
ist, wie in 1 gezeigt ist, ist das Ventil 10 derart
konfiguriert, daß die
Abgabeöffnung 26 sicher
ge schlossen bleibt, nachdem der Behälter umgedreht ist, sogar wenn
der hydraulische Kopfdruck durch ein flüssiges Produkt darauf einwirkt,
wenn der Behälter
ganz voll ist.
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Wenn
im Inneren des Behälters
zusätzlicher Druck
aufgebaut ist, wie beispielsweise durch manuelles Biegen der Behälterseitenwände nach
innen, beginnt die Verbindermuffe 28 sich zu verformen
und der Ventilkopf 24 beginnt, sich axial nach außen zu verschieben.
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Da
das Behälterinnere
zusätzlichem
Druck ausgesetzt ist, bewegt sich der Ventilkopf weiter nach außen, bis
die Verbindermuffe 28 im wesentlichen ganz ausgefahren
ist, wie in 2 dargestellt. Wenn der Ventilkopf 24 sich
in der im wesentlichen ganz ausgefahrenen Stellung befindet (2),
ist die Verbindermuffe 28 hochbeansprucht.
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Wenn
das Behälterinnere
einem nochmals höheren
Druck ausgesetzt ist, verschiebt sich der Ventilkopf 24 weiter
nach außen.
Weil die Verbindermuffe 28 bereits vollständig ausgefahren
ist, bewirkt ein weiteres Verschieben des Ventilkopfs 24 nach
außen
ein Spannen und Dehnen der Verbindermuffe 28 in die Länge, wodurch
die nach außen
gerichtete Drehkraft, die dem Ventilkopf 24 mitgeteilt
wird, erhöht
ist. Auch führt
die Abflachungsbewegung dazu, den kreisförmigen Planaufbau des Ventilkopfs 24 leicht
zu vergrößern oder
zu erweitern, welcher Vergrößerung wiederum
durch radial nach innen gerichtete Kräfte, die der Randfläche 44 des
Ventilkopfs 24 durch die Verbindermuffe 28 mitgeteilt
werden entgegengewirkt wird, wodurch ein weiteres komplexes Spannungsmuster
innerhalb des Ventils 10 generiert wird einschließlich Spannungen,
die dazu neigen, den Ventilkopf 24 in eine Richtung radial
nach innen zu pressen. Aufgrund der spitz zulaufenden Form des Ventilkopfs 24 findet
der Hauptanteil der Druckverformung wohl benachbart dem ebenen Zentralabschnitt 40 des
Ventilkopfs 24 statt.
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Wenn
dem Behälterinneren
zusätzlicher Druck
mitgeteilt wird, wie in 3 dargestellt ist, verschiebt
sich der Ventilkopf 24 weiter nach außen durch weitere Längsdehnung
der Verbindermuffe 28 und weitere Vergrößerung der Grundform des Ventilkopfs 24.
In 3 ist der Seitenrand 45 des Ventilkopfs 24 nach
innen verbogen oder elastisch verformt dargestellt als Folge der
erhöhten
Drehkräfte, welche
die Verbindermuffe 28 darauf ausübt. Diese kombinierten Kräfte und
Bewegungen dienen auch dazu, den Ventilkopf 24 weiter in
einen gabelförmigen Zustand
zu pressen oder zu drücken,
in dem die auf den Ventilkopf 24 wirkenden kombinierten
Kräfte
auf das Ausüben
einer zusätzlichen äußeren Kraft
auf die In nenseite 36 des Ventils 10 hin bewirken,
daß das
Ventil 10 sich schnell nach außen hin öffnet durch Trennen der Ventilklappen 48,
so wie in 4 dargestellt, und dabei das
Produkt durch die Abgabeöffnung 26 abgibt.
Das Ventil 10 öffnet
sich weiter bis zur gezeigten, vollständig geöffneten Konfiguration.
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Der
gabelförmige
Zustand des Ventils 10, so wie der Begriff hier verwendet
wird, definiert einen relativ unstabilen Zustand, den das Ventil 10 einnimmt, unmittelbar
bevor sich die Ventilklappen 48 zu öffnen beginnen. Wenn das Ventil 10 den
gabelförmigen
Zustand durchläuft,
befinden sich die auf den Ventilkopf 24 einwirkenden Kräfte in einem
temporären,
unstabilen Gleichgewichtszustand, und sie verändern den Ventilkopf 24 schnell
in eine im allgemeinen konvexe Form, wobei die Ventilklappen gleichzeitig
geöffnet werden,
um die offene Öffnung
zu schaffen. In dem gabelförmigen
Zustand nimmt der Ventilkopf 24 die Form einer nahezu ebenen
Scheibe ein, wobei die Außenfläche 34 jedoch
kappen- oder topfförmig
und die Innenfläche 36 gebogen
ist.
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Der
Beinabschnitt 54 der Verbindermuffe 28 ist derart
bereitgestellt, daß das
Ventil 10 sich außerhalb
des Verschlusses 12 erstreckt, um dem Benutzer eine leichtere
Sichtbarkeit zu ermöglichen.
Zudem minimiert der Aufbau der Verbindermuffe 28 das Auffangen
von abgegebenem Produkt an der Außenseite des Verschlusses 12,
sogar wenn der Behälter in
einem Winkel von dreißig
Grad von der Senkrechten gekippt ist.
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Die
Dicke des Ventilkopfs 24 und die Länge des Ventilschlitzes 46 können derart
ausgewählt
werden, daß das
geöffnete
Ventil entweder zuschnappt, wenn der Druckunterschied bis zu einem
vorbestimmten Wert abnimmt, oder ganz offen bleibt, sogar wenn der
Druckunterschied auf Null fällt.