DE60119542T2

DE60119542T2 - Entlüftungsventilaggregat

Info

Publication number: DE60119542T2
Application number: DE60119542T
Authority: DE
Inventors: C. Richard Oxford O'BRIEN
Original assignee: BIC Corp
Current assignee: BIC Corp
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2001-08-13
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2021-08-14
Also published as: CN100416147C; EP1311780B1; EP1311780A4; BR0113396A; WO2002016812A1; US6446658B1; CN1498322A; DE60119542D1; TW512212B; AU2001283335A1; AR034412A1; MY118115A; EP1311780A1; HK1066044A1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Ablassventilanordnung, die eine einfache und kompakte Konstruktion bzw. Struktur hat, nicht teuer, leicht herstellbar und leicht auf ein Balg-Element zu montieren ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Ablassventilanordnung und ein Balg-Element, das eine solche Ablassventilanordnung zwecks Entlüften eines Übermaßes an Fluid aus dem Balg-Element verwendet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ablassventile oder Ausstoßventile werden im Allgemeinen in Verbindung mit Pumpvorrichtungen zum Aufpumpen verschiedener Produkte auf ein gewünschtes Druckniveau verwendet. Wenn ein Übermaß an Fluid in das Produkt gepumpt wird, können die Ablassventile oder Ausstoßventile dafür eingesetzt werden, Fluid aus der Fluidkammer des Produktes zu entlüften. Somit kann im Inneren der Fluidkammer des Produktes ein gewünschter Druck erzielt werden. Die Kombination von Ablassventilanordnungen und Pumpvorrichtungen ist insbesondere in Verbindung mit aufblasbaren Kissenstrukturen nützlich, die in verschiedenen Anwendungen unterschiedliche innere Drücke benötigen.
Das Patent US 5.144.708 , gewährt an Pekar, verwendet ein typisches Ablass- oder Ausstoßventil. Im Fall Pekar beinhaltet das Ventil eine Basis und einen beweglichen Stab, der in die Basis eingeschlossen ist. Die Basis und der Stab besitzen Durchflussöffnungen für das Fluid, durch welche das Fluid ausströmen kann. In einer normalen Position ist der Stab in Bezug auf die Basis infolge einer Feder vorgespannt, um die Fluiddurchführungen zu schließen, so dass das eingeführte Fluid im Inneren der Ventilkammer abgedichtet ist. Wenn der Stab gegen die Basis gepresst wird, kommunizieren die Fluiddurchführungen aus der Basis und dem Stab miteinander, so dass das Fluid aus der Ventilkammer entlüftet wird.
Die konventionellen Ablassventile haben in der Regel komplexe und voluminöse Strukturen. Infolge ihrer voluminösen Strukturen sind die konventionellen Ablassventile für kompakte Produkte, wie etwa handgetragene Produkte, ungeeignet. Insbesondere erfüllen die voluminösen Ablassventile die ästhetischen Anforderungen für die Gestaltung verschiedener Produkte nicht. Außerdem ist infolge der komplexen Strukturen der konventionellen Ablassventile deren Herstellung teuer.
Es ist also wünschenswert, ein neues Ablassventilteil zu schaffen, das eine einfache und kompakte Struktur aufweist und das einfach und billig hergestellt werden kann. Ferner ist es wünschenswert, eine neue Ablassventilanordnung mit einer stromlinienförmigen Konfiguration zu schaffen, die ihre ästhetischen Qualitäten aufbessert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ablassventilanordnung, wie in Anspruch 1 definiert.
Alternativ oder zusätzlich können das Wandelement und das Dichtungselement aus Materialien hergestellt werden, die dem Dichtungselement eine enge Anpassung an den entsprechenden Abschnitt des Wandelements ermöglichen und diesen dadurch abzudichten, wodurch die Öffnung in einem Vorbelastungszustand bedeckt und abgedichtet wird. Derartige Materialien müssen das Dichtungselement auch befähigen, beim Auftreten einer Entsatzkraft selektiv die Öffnung freizugeben, um im Entlüftungszustand Fluid aus der Fluidkammer zu entlüften. In einer bevorzugten Ausführungsform der Ablassventilanordnung ist das Dichtungselement aus einem Material gefertigt, das sowohl flexibel als auch anpassungsfähig an und abdichtungsfähig für das die Fluidkammer definierende Wandelement ist.
Ein elastisches Stützelement kann im Inneren der Fluidkammer angeordnet werden, um das Vorspannen des Dichtungselements gegen die Öffnung in einer Abdichtungsposition zu unterstützen. Das Dichtungselement kann ein Schaumelement sein, das geformt ist, um in die Fluidkammer aufgenommen zu werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Stützelement, das Dichtungselement und das Wandelement zusammen versiegelt, um eine luftdichte Fluidkammer zu erzielen.
In einer Ausführungsform der Ablassventilanordnung wirkt das Ventil als Dichtungselement, womit die Notwendigkeit eines separaten Dichtungselements entfällt.
Die Ablassventilanordnung der vorliegenden Erfindung kann in Verbindung mit einer Fluidkammer angewendet werden, die innerhalb eines oder in fluider Kommunikation mit einem Kissenelement angeordnet ist. Der Benutzer kann das Kissenelement bis zu einem gewünschten Druck durch Einpumpen der Luft in die Fluidkammer mittels eines integrierten oder separaten Pumpelements auffüllen und somit die Ablassventilanordnung aufladen. Wenn die Fluidkammer oder das Kissenelement überfüllt sind, kann der Benutzer das Ablasselement benutzen, um daraus einen Überschuss an Fluid zu entlüften. Um einen Überschuss an Fluid zu entlüften, kann der Benutzer das Dichtungselement von der Öffnung entfernen, entweder durch Wegstoßen des Dichtungselements vom Wandelement, das die Öffnung umgibt, oder durch Wegziehen des Wandelements, das die Öffnung umgibt, vom Dichtungselement. Die Ablassventilanordnung kann ferner gemäß der vorliegenden Erfindung in ein Balg-Element eingebaut werden, um daraus einen Überschuss an Fluid zu entlüften, wenn das Balg-Element überfüllt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung kann in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden werden, wobei ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen, wie folgt:
1 ist eine Vorderansicht eines Balg-Elements, das eine Ablassventilanordnung, aufgebaut gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung, beinhaltet;
2 ist eine Seitenansicht eines Balg-Elements, wie in 1 dargestellt, das an einem Produkt montiert ist;
3 ist eine Ansicht eines Balg-Elements, teilweise im Querschnitt, wobei eine Ablassventilanordnung der vorliegenden Erfindung zu sehen ist;
4 ist eine Ansicht, teilweise im Querschnitt, eines Balg-Elements, wobei eine alternative Ablassventilanordnung der vorliegenden Erfindung zu sehen ist;
5 zeigt die Betätigung der Ablassventilanordnung, nachdem das Balg-Element an einem handgetragenen Produkt montiert wurde; und
6 zeigt eine alternative Betätigung der Ablassventilanordnung, nachdem das Balg-Element an ein handgetragenes Produkt montiert wurde.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt ein beispielhaftes Balg-Element 10, das eine Ablassventilanordnung 20 oder ein Ablasselement 30 verwendet, welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpern. Das Ablasselement 30 ist zur Verwendung gemeinsam mit einer Fluidkammer 24 angepasst, um daraus ein Übermaß an Fluid zu entlüften.
Das beispielhafte Balg-Element 10 hat drei integrierte Abteile, nämlich eine Ablassventilanordnung 20, ausgebildet gemäß der vorliegenden Erfindung, ein optionales Pumpelement 60 und ein aufblasbares Kissenelement 80. Die Fluidkammer 24 kann in der Ablassventilanordnung 20 gesondert vom Kissenelement 80 ausgebildet sein oder koextensiv mit einer Kissenkammer 84 aus dem Inneren des Kissenelements 80 sein. Das Balg-Element 10 kann derart gestaltet werden, um an verschiedene Produkte angepasst und montiert zu werden, insbesondere handgetragene Produkte, wie Schreibgeräte, Rasierapparate, Werkzeuge und Handgriffe von Sportgeräten. Auf diese Art angepasst und montiert kann das Balg-Element 10 dem Benutzer eine effektive Absorption der Stöße und/oder ein komfortables Griffgefühl vermitteln. Die Ablassventilanordnung 20 der vorliegenden Erfindung ist so gestaltet, dass sie in fluider Verbindung mit dem Kissenelement 80 ist, um das Entlüften des Fluids aus dem Kissenelement 80 nach Wunsch auszuführen. Das Pumpelement 60 ist fähig, mindestens eine der Ablassventilanordnung 20 oder des Kissenelements 80 mit einem Fluid, einem Gas oder einer Flüssigkeit, zu füllen.
2 zeigt ein beispielhaftes Balg-Element 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, das für einen Abschnitt eines Hauptkörpers 103 eines Produkts 100 angepasst und auf diesem montiert ist. Insbesondere wird das aufblasbare Kissenelement 80 vorzugsweise auf mindestens einen Griffabschnitt 103a des Produkts 100 montiert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kissenelement 80 um die Grifffläche 103a des Produkts 100 gewunden und auf dieser montiert, um dem Benutzer entweder eine Absorption der Stöße oder einen komfortablen Griff zu vermitteln. Das Pumpelement 60 kann an jeder günstigen Stelle montiert werden, wie eben auf dem Griffabschnitt 103a oder genau so gut auf den Abschnitten 103b und 103c, benachbart dem Griffabschnit 103a.
Es sei betont, dass, obwohl die Ablassventilanordnung 20, das Pumpelement 60 und das Kissenelement 80 als gesonderte Elemente dargestellt sind, statt dessen jedwelche zwei oder alle drei Elemente in einem Element integriert werden können. Insbesondere kann die Ablassventilanordnung 20 einstückig mit und als Teil des Kissenelements 80 ausgebildet oder ein separates Element in fluider Verbindung mit dem Kissenelement 80 sein, so wie es im Folgenden ausführlich beschrieben wird. Weiterhin kann das Pumpelement 60 ein separat ausgebildetes Element sein, das für eine selektive fluide Verbindung mit der Ablassventilanordnung 20 einerseits oder diesem und dem Kissenelement 80 andererseits befähigt ist. Alternativ kann das Pumpelement 60 permanent mit der Ablassventilanordnung 20 und/oder dem Kissenelement 80 verbunden sein oder sogar einstückig ausgebildet sein mit der Ablassventilanordnung 20 oder diesem und dem Kissenelement 80, wenn alle drei Abteile in einem Element integriert sind.
Die 3 und 4 zeigen verschiedene Details einer Ablassventilanordnung 20, gestaltet gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. In den Ausführungsformen der 3 und 4 ist die Ablassventilanordnung 20 separat vom Kissenelement 80 ausgeführt und besitzt ein umschließendes Wandelement 22, worin eine Fluidkammer 24 zum darin Zurückhalten eines Fluids definiert ist. Es soll trotzdem bedacht werden, so wie im Vorigen angedeutet, dass das Wandelement 22 und die Fluidkammer 24 koextensiv sein können mit einem Kissenwandelement 82 und mit einer Kissenkammer 84 des Kissenelements 80. Das Wandelement 22 dichtet das Fluid darin fluid-hermetisch ab und verhindert das fehlerhafte Austreten des Fluids aus der Fluidkammer 24. Es ist zu betonen, dass der Bezug auf ein „Wandelement" nicht einschränkend verstanden werden soll und nur aus Gründen der Einfachheit für das die Fluidkammer 24 begrenzende Element gewählt wurde.
Das Wandelement 22 kann aus einem flexiblen Material angefertigt sein, das unter dem Einfluss einer Kraft, die das Dichtungselement 36 abheben soll, verformt werden kann, so wie es im Weiteren beschrieben wird. Vorzugsweise kann das Wandelement 22 aus einem elastischen Material gefertigt sein, so dass es fähig ist, nach dem Aussetzen der Kraft seine Form wiederzugewinnen. Die Elastizität des Wandelements 22 ist zugleich von Vorteil (wenn auch nicht kritisch) für das Erleichtern des Entlüftens des Fluids durch die Ablassventilanordnung 20, wie es in der ausführlichen Beschreibung bezüglich des Entlüftens des Fluids im Weiteren noch betont wird.
Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft des Wandelements 22, die nicht unbedingt mit der genannten Elastizität zusammenhängt, besteht darin, dass das Wandelement 22 aus einem Material angefertigt werden kann, das leicht abgedichtet werden kann, um eine luftdichte Fluidkammer 24 zu erzielen. Das Wandelement 22 kann zum Beispiel aus einem Material wie z. B. einem thermoplastischen Material gebildet sein, das für jeden Abdichtungsprozess, der einem Fachmann bekannt ist, geeignet ist, wie etwa das thermische Abdichten, das Abdichten mit Hochfrequenzenergie oder andere konventionelle Verfahren. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Wandelement 22 der Ablassventilanordnung 20 aus demselben Material gefertigt wie dasjenige des Wandelements 62 des Pumpelements 60 und/oder des Wandelements 82 des Kissenelements 80, wobei das Wandelement 22 einstückig mit einem oder beiden der Wandelemente 62, 82 ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Wandelement 22 aus einem Paar Folien 22a und 22b bestehen, die gemeinsam und vorzugsweise entlang der Ränder abgedichtet sind, um zwischen ihnen die Fluidkammer 24 zu bilden.
Die Fluidkammer 24 aus der Ablassventilanordnung 20 steht in fluider Verbindung mit der Kissenkammer 84 aus dem Inneren des Kissenelements 80, so dass der Druck des Fluids aus der Fluidkammer 24 und aus der Kissenkammer 84 im Wesentlichen gleich sind. Alternativ kann die Fluidkammer 24 integriert mit und als Teil der Kissenkammer 84 im Wesentlichen koextensiv mit dieser ausgebildet sein. Ferner steht die Fluidkammer 24 in fluider Verbindung mit dem Pumpelement 60, mit dem Zweck, das Kissenelement 80 aufzublasen.
In der Ablassventilanordnung 20 ist ein Ablasselement 30 enthalten, um ein Übermaß an Fluid aus der Fluidkammer 24 zu entlüften. Das Ablasselement 30 umfasst eine Öffnung 32, die im Wandelement 22 definiert ist, so dass das Fluid aus der Fluidkammer 24 durch diese entlüftet werden kann. Weiterhin umfasst das Ablasselement 30 ein Dichtungselement 36, angeordnet im Inneren der Fluidkammer 24, um die Öffnung 32 selektiv abzudichten, wie es durch Abdecken der Öffnung 32 geschehen kann. Das Dichtungselement 36 ist ein Klappenelement 37. Das Dichtungselement 36 ist teilweise an dem Wandelement 22 befestigt, um die relative Position des Dichtungselements 36 gegenüber der Öffnung 32 aus dem Wandelement 22 zu sichern.
Verschiedene Merkmale und/oder Eigenschaften des Dichtungselements 36 sind so gewählt, dass das Dichtungselement 36 eine fluid-hermetische Abdichtung der Öffnung 32 im Vorbelastungszustand erzielt, aber gleichzeitig trotzdem im Entlüftungszustand unter der Einwirkung einer Entfernungskraft abgehoben werden kann, um das Entlüften des Fluids aus der Fluidkammer 24 durch das Ablasselement 30 zu gestatten. Es können zum Beispiel das Material, die Größe und die Dicke des Dichtungselements 36 so gewählt werden, dass die genannten Zustände der Vorbelastung und der Entlüftung des Fluids auf die am meisten praktische und effiziente Art durchgeführt werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Wandelement 22 und das Dichtungselement 36 aus der Ablassventilanordnung 20 aus Materialien gefertigt, die es dem Dichtungselement 36 und dem Wandelement 22 erlauben, sich genau einander anzupassen und/oder sich anzuziehen, um miteinander beim Kontakt eine im Wesentlichen fluid-hermetische Abdichtung zu erzielen. Insbesondere ist das Dichtungselement 36 aus einem flexiblen oder weichen Material angefertigt, welches das Dichtungselement 36 dazu befähigt, eine strenge Abdichtung mit Verdrängung des Fluids, mindestens aus dem Abschnitt des Wandelements 22, das die Öffnung 32 umgibt, zu erreichen. Im Ergebnis bedeckt und dichtet das Dichtungselement 36 die Öffnung 32 in einem Vorbelastungszustand fluid-hermetisch ab, um das Ausströmen des Fluids aus der Fluidkammer 24 zu verhindern. Eine solche Eigenschaft des Wandelements 22 und/oder des Dichtungselements 36 ist aus Gründen der Bequemlichkeit unter „selbstabdichtend" oder „Dichtheit" gemeint. Das Material des Dichtungselements 36 befähigt trotzdem das Dichtungselement 36, von der Öffnung 32 abgehoben und entfernt zu werden, um das Entweichen des Fluids aus der Fluidkammer 24 im Entlüftungszustand des Fluids zu erlauben, wie es im Weiteren mit zusätzlichen Details beschrieben wird.
Das Dichtungselement 36 ist ein flexibles Klappenelement, welches fähig ist, sich dem Abschnitt des Wandelements 22 anzupassen, in dem die Öffnung 32 ausgebildet ist. Es muss betont werden, dass Flexibilität und Dichtheit gesonderte und unabhängige Aspekte der vorliegenden Erfindung sind, wobei auch jeder dieser Aspekte für sich allein genommen wünschenswerte, wenn auch nicht entscheidende, Vorteile für die vorliegende Erfindung bringt.
Das in der Fluidkammer 24 enthaltene Fluid kann ein Vorspannen des Dichtungselements 36 gegen einen entsprechenden Abschnitt des Wandelements 22, der die Öffnung 32 umgibt, unterstützen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Stützelement 40 innerhalb der Fluidkammer 24 angeordnet werden, um ein Vorspannen des Dichtungselements 36 gegen die Öffnung 32 in einem Vorbelastungszustand zu unterstützen. Das optionale Stützelement 40 ist im Inneren der Fluidkammer 24 in einer für das Vorspannen des Dichtungselements 36 gegen einen entsprechenden Abschnitt des Wandelements 22, der die Öffnung 32 umgibt, günstigen Position im Vorbelastungszustand angeordnet. Vorzugsweise ist das Stützelement 40 aus einem elastischen und flexiblen Material angefertigt, so dass es im Entlüftungszustand des Fluids nachgeben kann und seine Form im Vorbelastungszustand wieder herstellen kann. Dadurch kann das Stützelement 40 das Vorspannen des Dichtungselements 36 gegen einen entsprechenden Abschnitt des Wandelements 22, der die Öffnung 32 umgibt, unterstützen, um die Öffnung 32 abzudichten und das Fluid in einem Vorbelastungszustand im Inneren der Fluidkammer 24 zu halten. Das Stützelement 40 ist insbesondere dann nützlich, wenn das Dichtungselement 36 und das Wandelement 22 nicht selbstabdichtend sind.
Das Stützelement 40 wird vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das mit dem Wandelement 22 kompatibel ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stützelement 40 ein Schaumelement, wie etwa Polyurethanschaum 41 mit offenen Zellen. Zusätzlich kann das Stützelement 40 aus einem Material wie einem thermoplastischen Material gefertigt sein, so dass das Schaumelement 41 mit dem Wandelement 22 durch thermisches Abdichten, durch Abdichten mit Hochfrequenzenergie oder mittels anderer konventionellen Verfahren verbunden werden kann.
Das Stützelement 40 und das Dichtungselement 36 können zusätzlich oder alternativ aus selbstabdichtenden Materialien gefertigt werden, wobei das Dichtungselement 36 am Stützelement 40 zu haften strebt. Die Dichtheit zwischen dem Stützelement 40 und dem Dichtungselement 36 ist nützlich in der Beibehaltung der relativen Positionen des Stützelements 40 und des Dichtungselements 36. Dadurch wird das Dichtungselement 36 nicht zufällig vom Stützelement 40 wegbewegt, so dass die möglichen Probleme des Verlustes durch Ausfließen vermieden oder mindestens auf ein Minimum reduziert werden. Die Erstellung des Stützelements 40 und des Dichtungselements 36 aus selbstabdichtenden Materialien ist insbesondere günstig für das Unterstützen beim Wiederherstellen der Abdichtungsposition des Dichtungselements 36, nachdem es einer Verformung im Laufe des Entlüftungsprozesses unterworfen war. Im Ergebnis kann das Stützelement 40 eine geeignete Verbindung zwischen dem Dichtungselement 36 und einem ihm entsprechenden Abschnitt des Wandelements 22 herstellen und somit die Abdichtung zwischen dem Dichtungselement 36 und der Öffnung 32 im Vorbelastungszustand sicherstellen.
Das Stützelement 40 wird vorzugsweise so geformt und dimensioniert, dass es in das Innere der Fluidkammer 24 passt. Insbesondere wird das Stützelement 40 so gestaltet und dimensioniert, dass es fähig ist, eine geeignete Position in Bezug auf das Dichtungselement 36 zu behalten, auch nachdem es im Entlüftungszustand des Fluids einer Verformung ausgesetzt war, um somit das Dichtungselement 36 in einem Vorbelastungszustand vorzuspannen und die Öffnung 32 abzudichten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stützelement 40 so gestaltet und dimensioniert, dass es im Wesentlichen die gesamte Fluidkammer 24 ausfüllt. Im Ergebnis ist es unwahrscheinlich, dass das Stützelement 40 sich im Inneren der Fluidkammer 40 verlagert, so dass es einen geeigneten Halt für das Dichtungselement 36 darstellt. In einer alternativen Ausführungsform ist das Stützelement 40 teilweise an dem Wandelement 22 der Ablassventilanordnung 20 befestigt, um die relative Position des Stutzelements 40 gegenüber der Öffnung 32 zu gewährleisten und alternativ die relative Position des Dichtungselements 36 gegenüber der Öffnung 32.
Das Balg-Element 10 ist mit einem Eingangselement 50 versehen, das in den Ausführungsformen aus den 3 und 4 teilweise im Wandelement 22 der Ablassventilanordnung 20 definiert ist, durch welches ein Fluid beim Aufblasen in die Fluidkammer 24 eindringen kann. Wenn eine ausreichende Menge an Fluid in die Fluidkammer 24 eingeführt wurde, ist das Dichtungselement 36 fähig, die Öffnung 32 zu bedecken und abzudichten, so dass ein Entweichen des Fluids aus der Fluidkammer nach außen verhindert wird, auch dann, wenn das Dichtungselement 36 und das Wandelement 22 nicht selbstabdichtend sind. Diese Anordnung kann auch einen Vorbelastungszustand der Ablassventilanordnung 20 herstellen, wobei das Dichtungselement 36 die Öffnung 32 bedeckt und fluid-hermetisch abdichtet.
Ein Einwegventil, wie es ein „Entenschnabel"-Ventil 51 wäre, ist im Eingangselement 50 angeordnet, um einem Aufblasfluid das Eindringen in die Ablassventilanordnung 20 oder in das Kissenelement 80 zu ermöglichen, während es das eingeblasene Fluid daran hindert, versehentlich durch das Eingangselement 50 zu entweichen. Aus Gründen der Einfachheit wird Bezug genommen auf eine Ausführungsform mit Entenschnabelventil, obwohl auch andere Ventilarten im Eingangselement 50 Anwendung finden können. Der Hauptkörper 56 des Entenschnabelventils 51 ist im Inneren der Fluidkammer 24 angeordnet. Das Eintrittsende 52 des Entenschnabelventils 51 ist vorzugsweise durch Abdichten angeschlossen an den Abschnitt des Wandelements 22, der das Eingangselement 50 umgibt, so dass nur der Eingangstubus 54 die Verbindung zwischen einer Fluidquelle, wie etwa einem Pumpelement 60, und der Fluidkammer 24 herstellt. Das Entenschnabelventil 51 ist vorzugsweise aus einem mit dem Wandelement 22 kompatiblen Material gefertigt, um ein Abdichten zwischen ihnen zu erleichtern.
In einer bevorzugten Ausführungsform, so wie in der 4 dargestellt, hat das Entenschnabelventil 51 eine zweifache Funktion. Einerseits funktioniert das Eintrittsende 53 des Entenschnabelventils 51 wie ein Eingangselement 50, so wie im Vorigen erwähnt. Andererseits funktioniert der Hauptkörper 56 des Entenschnabelventils 51 auch als Dichtungselement 36. In dieser Ausführungsform sollten die Eigenschaften des Entenschnabelventils 51, wie Material, Größe und Dicke, vorzugsweise ähnlich zu denen des Klappenelements 37 sein, so wie im Vorigen erwähnt. Wenn das Entenschnabelventil 51 auch dazu verwendet wird, um die Öffnung 32 abzudecken und abzudichten, ist ein zusätzliches Dichtungselement 36 nicht mehr notwendig. Folglich wird die Struktur der Ablassventilanordnung 20 weiter vereinfacht. Es wird betont, dass auch jede andere Ventilart, nicht nur das Entenschnabelventil, eine derartige Doppelfunktion erfüllen kann.
Das Balg-Element 10 kann durch das Füllen der Fluidkammer 24 und der Kissenkammer 84 mit einem Fluid über ein Eingangselement 50 aufgeblasen werden, und zwar in jeder gewünschten, dem Fachmann vertrauten Weise. So können zum Beispiel verschiedene Pumpelemente 60 verwendet werden, um die Fluidkammer 24 und die Kissenkammer 84 zu füllen. In Abhängigkeit von der speziellen Funktion des Balg-Elements 10 kann der Druck des Fluids aus dem Inneren der Fluidkammer 24 und der Kissenkammer 84 entsprechend unterschiedliche Werte annehmen.
Die 3 und 4 zeigen ein beispielhaftes Pumpelement 60, das verwendet werden kann, um die Fluidkammer 24 zu füllen, so wie es im Patent US 5.144.708. von Pekar beschrieben wird, welches hier in seiner Gesamtheit als Referenz genommen wurde. Das Pumpelement 60 besitzt ein Pumpwandelement 62, das darin eine Pumpkammer 64 definiert. Das Pumpwandelement 62 kann aus jedem Material und in jeder Art gefertigt sein, die eine effektive Abdichtung des Fluids, etwa eines Gases oder einer Flüssigkeit, im Inneren der Pumpkammer 64 gewährleistet. Vorzugsweise ist das Pumpwandelement 62 aus einem flexiblen Material gefertigt, das sich verformen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Wandelement 62 aus einem Material gefertigt, das leicht gegen ein ähnliches Material, etwa durch thermisches Abdichten mit Hochfrequenzenergie oder durch andere konventionelle Verfahren abgedichtet werden kann.
Das Pumpelement 60 kann ebenfalls eine Einlassöffnung 66 haben, definiert im Pumpwandelement 62, um mit einer Fluidquelle zu kommunizieren, wie etwa der Außenluft (siehe 1). Die Einlassöffnung 66 ist vorgesehen, um eine gewünschte Menge des Aufblasfluids aus einer Fluidquelle aufzunehmen.
Das Pumpelement 60 kann einstückig ausgebildet sein mit der Ablassventilanordnung 20 und/oder mit dem Kissenelement 80, insbesondere dann, wenn das Pumpwandelement 62 einstückig gebildet ist mit dem Ventilwandelement 22 und/oder mit dem Kissenwandelement 82. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann das Pumpelement 60 eine physisch unabhängige Einheit sein, die selektiv mit der Ablassventilanordnung 20 gekoppelt wird, um die Fluidkammer 24 auf Wunsch zu füllen, und die danach physisch von dieser getrennt wird. Wenn das Pumpelement 60 entweder getrennt von der Ablassventilanordnung 20 oder von dem Kissenelement 80 ausgebildet ist, kann das Pumpelement 60 eine Ablassdurchführung 68 haben, die mit der Fluidkammer 24 oder mit der Kissenkammer 84 aus dem Kissenelement 80 kommuniziert. Trotzdem und unabhängig davon, ob das Pumpwandelement 62 und das Wandelement 22 der Ablassventilanordnung 20 koextensiv sind, kann die Pumpkammer 64 trotzdem von der Fluidkammer 24 isoliert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Stützelement 70, wie etwa ein Schaumelement 71 oder ein anderes Füllelement, im Inneren des und umgeben von dem Pumpwandelement 62 angeordnet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das Schaumelement 71 aus der Pumpkammer 60 und das Schaumelement 41 aus dem Inneren der Fluidkammer 24 ein einstückig gestaltetes Stützelement. Die Gestaltung der Stützelemente 40 und 70 aus einem einheitlichen Element vereinfacht die Struktur und die Herstellung des Balg-Elements 10. Man muss betonen, dass eine Abdichtung, welche die Fluidkammer 24 von der Pumpkammer 64 trennt, genau so gut oberhalb und quer zu den Stützelementen 40 und 70 erzielt werden kann.
So wie im Vorigen besprochen wird das Fluid, welches das Innere der Fluidkammer 24 etwa mittels des Pumpelements 60 füllt, die Füllung des Kissenelements 80 bewirkt. Das Kissenelement 80 beinhaltet ein Kissenwandelement 82, das darin eine Kissenkammer 84 für das Zurückhalten eines Aufblasfluids definiert. Die Kissenkammer 84 kann getrennt von, aber in fluider Verbindung mit, der Fluidkammer 24 ausgebildet sein, so dass das Auffüllen der Fluidkammer 24 indirekt das Auffüllen der Kissenkammer 84 bewirkt. Alternativ kann die Ablassventilanordnung 20 im Kissenelement 80 angeordnet sein, so dass die Fluidkammer 24 und die Kissenkammer 84 im Wesentlichen koextensiv sind und das Auffüllen der Fluidkammer 24 direkt das Auffüllen der Kissenkammer 84 bewirkt.
Das Kissenelement 80 kann in verschiedenen Formen gestaltet werden oder aus verschiedenen Materialien gefertigt werden, um den spezifischen Anwendungen gerecht zu werden. So wie im Weiteren besprochen wird, kann der Druck aus dem Inneren des Kissenelements 80 ebenfalls in Abhängigkeit von den spezifischen Anwendungen unterschiedlich sein. Aus Gründen, die mit der Absorption der Stöße und einem komfortablen Griff zusammenhängen, wird das Kissenwandelement 82 bevorzugt aus einem flexiblen Material angefertigt, so dass es sich unter Krafteinwirkung verformen kann. Noch besser kann das Wandelement 82 aus einem elastischen Material gefertigt sein, so dass es nach dem Aussetzen der Kraft seine ursprüngliche Form wiedererhält.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kissenwandelement 82 aus einem Material ähnlich jenem des Ventilwandelements 22 und des Pumpwandelements 62 gefertigt. Darüber hinaus können jedwelche zwei von dem Ventilwandelement 22, dem Pumpwandelement 62 und dem Kissenwandelement 82 zumindest teilweise integriert werden, indem sie aus einem einheitlichen Element einstückig gestaltet werden. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform bilden die drei Wandelemente 22, 62 und 82 des Balg-Elements 10 ein einheitliches einstückiges Element. Das einstückige einheitliche Element kann eine gemeinsame Kammer definieren oder an ausgesuchten Stellen abgedichtet werden, um jeweils eine separate Kammer für die Ablassventilanordnung 20, das Pumpelement 60 und das Kissenelement 80 zu definieren. Somit hat das einheitliche Balg-Element 10 eine einfachere Struktur und ist leichter herzustellen.
Die Materialien, die für die Herstellung der Wandelemente 22, 62 und 82 und des Dichtungselements 36 verwendet werden können, sind vorzugsweise fluid-hermetische Materialien. Ferner können die Wandelemente 22, 62 und 82, das Dichtungselement 36 und die Stützelemente 40 und 70 aus Materialien gebildet werden, die eine Abdichtung dieser Materialien untereinander begünstigen. Beispielhafte Materialien sind natürliche oder synthetische Elastomere, die vernetzt oder nichtvernetzt sind, thermoplastische Elastomere, halogenierte Elastomere, thermoplastische Materialien, Vinyle, Polyurethan, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid oder Polyvinylidenfluorid oder jedwelches andere Material, das den mit der Technologie Vertrauten als für diese Zwecke geeignet bekannt ist. Zusätzlich ist das Entenschnabelventil 51 vorzugsweise aus demselben Material wie das Wandelement 22 oder aus einem mit diesem kompatiblen Material gestaltet, wie etwa einem Material, das die Abdichtung des Entenschnabelventils 51 gegen das Wandelement 22 ermöglicht.
Die Anwendung und die Funktion der Ablassventilanordnung 20 der vorliegenden Erfindung wird im Weiteren im Zusammenhang mit dem Kissenelement 80, in welches die Ablassventilanordnung 20 eingebaut ist, beschrieben. Die Ablassventilanordnung 20 ist fähig, ein Übermaß an Fluid aus der Kissenkammer 84 des Kissenelements 80 zu entlüften und demnach das Regeln des Drucks im Inneren der Kissenkammer 84 zu erleichtern.
Das Kissenelement 80 kann auf verschiedene Arten aufgeblasen werden, wie etwa mittels einer industriellen Aufblasvorrichtung während der Herstellung des Balg-Elements 10, oder als Alternative mittels eines gesondert oder als Teil des Balg-Element 10 vorgesehenen Pumpelements, nachdem das Balg-Element 10 an das Produkt 100 montiert wurde. Weiterhin wird das Auffüllen bis zu einem gewünschten Druck durchgeführt, so dass das Kissenelement 80 entweder eine ausreichende Absorption der Stöße gewährleisten kann, wie etwa bei der Verwendung an Stoßwerkzeugen oder Vibrationselementen, oder einfach nur einen komfortablen Griff, wie etwa bei der Verwendung in Verbindung mit handgetragenen Produkten, je nach der gewünschten spezifischen Anwendung. Im Allgemeinen, wenn auch nicht notwendigerweise, ist der Druck im Inneren des Kissenelements 80 größer, wenn das Kissenelement zur Absorption der Stöße verwendet wird als für einen komfortablen Griff.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird das Kissenelement 80 durch Verwendung eines Pumpelements 60 aufgeblasen, wie es die Pumpe aus dem US-Patent 5.144.708 von Pekar ist. Das Balg-Element 10 wird zuerst an das Produkt 100 angepasst und montiert, insbesondere an eine seiner Griffstellen. Insbesondere kann der Benutzer die Einlassöffnung 66, definiert im Pumpwandelement 62, abdichten und dann auf das Pumpwandelement 62 drücken. Im Ergebnis wird ein Fluid in die Ablassventilanordnung 20 und in das Kissenelement 80 eindringen. Der Benutzer kann danach die Einlassöffnung 66 freigeben, so dass das Pumpelement 60 eine weitere Menge an Fluid aufnehmen kann. Nachdem die vorhin genannten Schritte in gewünschter Zahl wiederholt wurden, wird das Kissenelement 80 auf den gewünschten Druck aufgeblasen, um sowohl eine Absorption der Stöße als auch einen komfortablen Griff für den Benutzer zu gewährleisten. Bei jeder verwendeten Aufblasmethode kann das Kissenelement 80 bis zu einem gewünschten Druck aufgeblasen werden.
Da die Ablassventilanordnung 20 in fluider Verbindung mit dem Kissenelement 80 steht, ist der Druck in der Ablassventilanordnung 20 und im Kissenelement 80 im Wesentlichen derselbe. Wenn die Ablassventilanordnung 20 ausreichend aufgeblasen ist, dann ist das Dichtungselement 36 gegen einen Abschnitt des Wandelements 22, der die Öffnung 32 umgibt, vorgespannt und dichtet sie ab, was in der vorliegenden Erfindung als Vorbelastungszustand bezeichnet wird.
Dennoch kann der Vorbelastungszustand gemäß der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Arten erreicht werden. In einer ersten Ausführungsform wird die Fluidkammer 24 so aufgeblasen, dass der Druck des Fluids darin den Außendruck von außerhalb des Wandelements 22 übersteigt. Im Ergebnis ist das Dichtungselement 36 gegen einen Abschnitt des Wandelements 22, der die Öffnung 32 umgibt, vorgespannt und dichtet diese ab. In einer zweiten Ausführungsform kann das Stützelement 40 in einer gefüllten Fluidkammer 24 angeordnet sein, um das Abdichten der Öffnung 32 zu unterstützen. Gemäß der zweiten Ausführungsform kann ein Vorbelastungszustand mit einem kleineren Druck im Inneren der gefüllten Fluidkammer 24 erzielt werden. In einer dritten Ausführungsform kann das Stützelement 40 allein dazu verwendet werden, das Dichtungselement 36 vorzuspannen, um die Öffnung 32 abzudichten, ohne dass ein Aufblasen der Fluidkammer 24 nötig wäre.
Wenn das Kissenelement 80 übermäßig aufgeblasen ist, kann die Ablassventilanordnung 20 dazu verwendet werden, ein Übermaß an Fluid aus dem Kissenelement 80 zu entlüften, bis dass ein gewünschter Druck im Inneren des Kissenelements 80 erreicht wird. Die 5 und 6 zeigen beispielhafte Arten der Anwendung der Ablassventilanordnung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung, um Fluid aus dem Kissenelement 80 zu entlüften.
Um ein Übermaß an Fluid aus dem Inneren der Fluidkammer 24 oder der Kissenkammer 84 zu entlüften, kann der Benutzer mit einer Kraft auf die Ablassventilanordnung 20 in der Nähe der Öffnung 32 einwirken. Die Verformung von mindestens einem der beiden, dem Wandelement 22 und dem Dichtungselement, 36 kann das Dichtungselement 36 von der Öffnung 32 entfernen oder abheben, um somit Fluid aus der Fluidkammer 24 durch die Öffnung 32 herauszulassen. Der Benutzer kann direkt auf die Öffnung 32 drücken, um das Dichtungselement 36 zu verformen und/oder von der Öffnung 32 abzuheben. Alternativ kann der Benutzer das Wandelement 22 von der Ablassventilanordnung 20 wegziehen. Die Verformung des Wandelements 22 kam das Dichtungselement 36 effektiv entfernen oder abheben.
In einer anderen Ausführungsform, wie in der 6 ersichtlich, kann ein Druckknopf 90 vorgesehen werden, um das Dichtungselement 36 zu entfernen. Der Druckknopf 90 hat ein kurzes Ende 92, das sich durch die Öffnung 32 erstrecken kann, um auf das Dichtungselement 36 einzuwirken, wenn der Benutzer den Druckknopf 90 in Richtung der Fluidkammer 24 drückt. Für die Bequemlichkeit des Benutzers kann der Druckknopf 90 ein verbreitertes Ende 94 haben, so dass der Benutzer die Spitze des Fingers darauf legen kann. Zusätzlich kann der Druckknopf 90 auf dem Produkt 100 an einer günstigen Stelle montiert sein, so dass der Benutzer den Druckknopf 90 leicht erreichen kann, um den Druck aus dem Inneren der Kissenkammer 80 zu regeln. Durch Wiederholen der Aufblas- und Entlüftungsverfahren kann der Druck aus dem Kissenelement 80 so geregelt werden, dass er einen gewünschten Wert erreicht. Dadurch ist das Kissenelement 80 vom Balg-Element 10 fähig, entweder eine ausreichende Absorption der Stöße oder einen komfortablen Griff für den Benutzer zu gewährleisten. Weiterhin kann das Einstellen wiederholt während der Verwendung des Balg-Elements 10 durchgeführt werden.
Es sei betont, dass die verschiedenen hier beschriebenen Merkmale einzeln oder in jedwelcher ihrer Kombinationen angewendet werden können. Die vorliegende Erfindung ist demnach nicht auf die hier beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt. Während die vorige Beschreibung und die Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, muss verstanden werden, dass verschiedene Ergänzungen, Änderungen und Ersatzlösungen erbracht werden können, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung, wie er in den zugehörigen Patentansprüchen definiert wurde, zu verlassen. Insbesondere dem Fachmann wird klar sein, dass die Ablassventilanordnung der vorliegenden Erfindung in jeder Art fluidgefüllter Kammer verwendet werden kann und dass die Anwendung beim hier beschriebenen Balg-Element nur Beispielcharakter hat und nicht einschränkend ist. Die hier dargestellte Ausführungsform muss also unter allen Gesichtspunkten als illustrativ und nicht als restriktiv angesehen werden, wobei der Bereich der Erfindung in den zugehörigen Patentansprüchen angegeben und nicht auf die vorige Beschreibung beschränkt ist.

Claims

Ablassventilanordnung (20), mit: einer Fluidkammer (24), die durch ein umschließendes Wandelement (22) ausgebildet ist, zum Zurückhalten eines Fluids darin, und einem Ablasselement zum Entlüften von einem Übermaß an Fluid aus der Fluidkammer (24), wobei das Ablasselement eine Öffnung (32), die in dem Wandelement (22) definiert ist, und ein Dichtungselement (36) aufweist, das sich im Innern der Fluidkammer (24) zum selektiven Bedecken und Abdichten der Öffnung (32) befindet, wobei das Dichtungselement ein flexibles Klappenelement ist, das teilweise an dem Wandelement der Fluidkammer befestigt ist und sich an das Wandelement, in dem die Öffnung ausgebildet ist, anpassen kann, und wobei die Ablassventilanordnung ferner ein Einwegventil aufweist, das in einem Einlasselement (50) vorgesehen ist, das zumindest teilweise in dem Wandelement definiert ist, zum Einführen eines Fluids in die Fluidkammer (24), wobei in einem Vorbelastungszustand ein Fluiddruck im Innern der Fluidkammer höher als ein Druck außerhalb der Fluidkammer ist, und das Dichtungselement (36) gegen einen entsprechenden Abschnitt des Wandelements vorgespannt wird, um die Öffnung zu bedecken und abzudichten, und in einem Entlüftungszustand das Dichtungselement (36) gezwungen wird, dass es nicht auf der Öffnung sitzt, um Fluid aus der Fluidkammer zu entlüften.
Ablassventilanordnung nach Anspruch 1, ferner mit einem elastischen Stützelement (40), das sich im Innern der Fluidkammer zum Vorspannen des Dichtungselements gegen einen entsprechenden Abschnitt an dem Wandelement befindet, um die Öffnung abzudichten.
Ablassventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Stützelement (40) ein Schaumelement ist, das geformt ist, um in der Fluidkammer aufgenommen zu werden.
Ablassventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Einwegventil als das Dichtungselement (36) funktioniert.
Ablassventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Wandelement aus einem flexiblen Material hergestellt ist, derart, dass das flexible Dichtungselement und das Wandelement in Form und Konfiguration angepasst sind.
Ablassventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Dichtungselement aus einem Material hergestellt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: natürliche oder synthetische Elastomere, die entweder vernetzt oder nicht-vernetzt sind, thermoplastische Elastomere, Vinyle, Polyurethan, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylidenfluorid, und halogenierte Elastomere.
Verfahren des Betriebs einer Ablassventilanordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Vorsehen einer Ablassventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in Fluidverbindung mit einer Fluidkammer, wobei die Ablassventilanordnung ein Dichtungselement (36) aufweist, das eine Öffnung (32) in einem Wandelement (22) der Fluidkammer bedeckt, wobei das Dichtungselement ein flexibles Klappenelement ist, das teilweise an dem Wandelement der Fluidkammer angebracht ist und an das Wandelement, in dem die Öffnung ausgebildet ist, anpassbar ist, so dass das Dichtungselement die Öffnung in dem Wandelement bedeckt und abdichtet, und Aufheben des Sitzens des Dichtungselements an dem Wandelement, um zuzulassen, dass ein Übermaß an Fluid aus der Fluidkammer entlüftet wird.
Verfahren des Betriebs einer Ablassventilanordnung nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Vorsehen eines Stützelements im Innern der Fluidkammer, um das Dichtungselement gegen einen entsprechenden Abschnitt des Wandelements, der die Öffnung umgibt, vorzuspannen.
Verfahren des Betriebs einer Ablassventilanordnung nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Füllen der Fluidkammer mit einem Fluid, um das Dichtungselement gegen einen entsprechenden Abschnitt des Wandelements, der die Öffnung umgibt, vorzuspannen.
Verfahren des Betriebs einer Ablassventilanordnung nach Anspruch 7, bei dem das Aufheben des Sitzens ein Drücken des Dichtungselements in die Fluidkammer, durch die Öffnung in dem Wandelement, umfasst.
Verfahren des Betriebs einer Ablassventilanordnung nach Anspruch 10, bei dem das Drücken das Verwenden eines Knopfes umfasst, der sich durch die Öffnung in dem Wandelement erstrecken kann.
Verfahren des Betriebs einer Ablassventilanordnung nach Anspruch 7, bei dem das Aufheben des Sitzens ein Wegziehen des entsprechenden Wandelements von dem Dichtungselement umfasst.
Verfahren des Betriebs einer Ablassventilanordnung nach Anspruch 7, ferner umfassend ein wiederholtes Füllen der Fluidkammer und Aufheben des Sitzens des Dichtungselements, um einen gewünschten Druck in der Fluidkammer zu erreichen.
Balg-Element (10), mit: einer Ablassventilanordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, einem Pumpelement (60) zum Füllen der Ablassventilanordnung (20) mit einem Fluid; und einem aufblasbaren Kissenelement (80), wobei in einem Vorbelastungszustand das Dichtungselement (36) die Öffnung (32) abdichtet, und in einem Entlüftungszustand das Dichtungselement (36) gezwungen wird, dass es nicht auf der Öffnung (32) sitzt, um Fluid aus der Fluidkammer (24) durch die Öffnung (32) zu entlüften.
Balg-Element nach Anspruch 14, ferner ein Stützelement umfassend, das sich im Innern der Fluidkammer befindet, zum Assistieren des Dichtungselements beim Abdichten der Öffnung.
Balg-Element nach Anspruch 15, bei dem das Stützelement ein Schaumelement ist, das teilweise an der Fluidkammer befestigt ist.
Balg-Element nach Anspruch 15, bei dem das Pumpelement eine Pumpkammer, die durch ein umschließendes Pumpwandelement definiert ist, und ein Stützelement umfasst, das in der Pumpkammer vorgesehen ist, und wobei die Stützelemente in dem Pumpelement und in der Fluidkammer einstückig ausgebildet sind.