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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei Ventilen für unter
Druck stehende Ausgabebehälter.
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Unter
Druck stehende Ausgabebehälter
werden zum Ausgeben einer großen
Vielzahl von Produkten verwendet. Der unter Druck stehende Ausgabebehälter ist
mit einem Ventil zum Steuern der Betätigung des Behälters versehen.
Das Ventil kann ein Dauerflussventil oder alternativ ein Dosierventil
sein, bei welchem nach jeder Betätigung
des Ventils eine dosierte Menge des Produkts ausgegeben wird.
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Das
in der unter Druck stehenden Dosierkammer enthaltene Produkt umfasst
typischerweise ein Treibmittel und einen Wirkstoff sowie andere
Zusatzstoffe, wie beispielsweise Lösungsmittel, Lösungsmittelzusätze und
andere in dem Bereich bekannte Bestandteile. Das Treibmittel ist
typischerweise ein verflüssigtes
Treibmittel mit einem ausreichend hohen Dampfdruck bei normalen
Umgebungstemperaturen, um das Produkt durch das Ventil bei der Betätigung durch
Verflüchtigung
des Treibmittels auszustoßen.
Zu geeigneten Treibmitteln zählen
beispielsweise Kohlenwasserstoff- oder Fluorkohlenwasserstoff-Treibmittel.
Insbesondere zählen
zu den derzeit bevorzugten Treibmitteln HFA134a und HFA227. Der
Wirkstoff kann jeder Bestandteil sein, welcher eine Ausgabe erforderlich
macht. Unter Druck stehende Ausgabebehälter ermöglichen eine Vielzahl von Anwendungen
zum Ausgeben von Wirkstoffen in der Form pharmazeutischer Medikamente, bei
welchen das Medikament in dem Behälter beispielsweise in der
Form einer Lösung
oder einer Suspension in dem verflüssigten Treibmittel enthalten
ist.
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Herkömmliche
Dosierventile zur Verwendung mit unter Druck stehenden Ausgabebehältern umfassen
typischerweise einen Ventilschaft, welcher koaxial in einem Ventilkörper verschiebbar
ist und eine Dosierkammer begrenzt. Eine „innere" und eine „äußere" ringförmige Dichtung sind betriebsmäßig zwischen
dem Ventilschaft und dem Kammerkörper vorgesehen,
um die Dosierkammer dazwischen abzudichten. Der Ventilschaft ist
im Allgemeinen gegen die Wirkung einer Feder von einer nicht-ausgebenden
Position, in welcher die Dosierkammer mit einem in dem Behälter vorhandenen
Produktvorrat in Verbindung steht, zu einer ausgebenden Position,
in welcher die Dosierkammer von dem Produktvorrat isoliert ist und
stattdessen zu der Atmosphäre
belüftet ist,
um die dosierte Menge des in der Dosierkammer gehaltenen Produkts
auszugeben, beweglich.
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Um
einen unter Druck stehenden Ausgabebehälter mit einem wie oben beschriebenen
Dosierventil zu verwenden, dreht ein Benutzer den unter Druck stehenden
Ausgabebehälter
zunächst
auf den Kopf, so dass das Dosierventil ganz unten (in der Betätigungsposition)
ist und schüttelt
die Vorrichtung, um das Produkt zu schütteln. Das Schütteln trägt dazu
bei, das Produkt vor der Betätigung
zu homogenisieren. Dies ist besonders wichtig, wenn das Produkt
eine Suspension umfasst, da solche Suspensionen dazu neigen können, sich
mit der Zeit „abzusetzen", was zu Unterschieden
in der Konzentration des Medikaments im Gesamtvolumen des unter
Druck stehenden Ausgabebehälters
führt.
Der unter Druck stehende Ausgabebehälter wird dann durch Hinunterdrücken des
Ventilschafts bezüglich
des unter Druck stehenden Ausgabebehälters in die Ausgabeposition
betätigt.
Das Produkt in der Dosierkammer wird dann in die Atmosphäre gesprüht, wo es
beispielsweise von einem Anwender inhaliert wird. Nach dem Freigeben
des Ventilschafts führt
die Feder den Ventilschaft in die nicht-ausgebende Position zurück, wodurch
die Dosierkammer erneut mit dem Produkt aus dem Produktvorrat in
dem unter Druck stehenden Ausgabebehälter gefüllt wird.
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Ein
Problem bei solchen unter Druck stehenden Ausgabebehältern, insbesondere,
wenn sie verwendet werden, um pharmazeutische Medikamente auszugeben,
ist die Genauigkeit der ausgegebenen Dosis.
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Abweichungen
in der Dosis können
dazu führen,
dass ein Anwender zu wenig oder zu viel des Medikaments erhält. Die
Genauigkeit der ausgegebenen Dosierung wird unter anderem durch
das Volumen der Dosierkammer beeinflusst. Eine Abweichung im Volumen
der Dosierkammer führt
zu einer Abweichung im Volumen der dosierten Menge. Bei typischen
Dosierventilen ist die Dosierkammer teilweise durch die inneren
und/oder die äußeren Dichtungen
verbunden. Beispielsweise kann die obere oder die untere Seite der
Dosierkammer teilweise oder als Ganzes durch die Dichtungsfläche gebildet sein.
Es hat sich gezeigt, dass das Volumen der Dosierkammer durch die
Verformung und/oder Verdrehung und/oder Aufquellen dieser Dichtungen
verändert
werden kann. Zu einer Verformung und Verdrehung der Dichtungen kann
es aufgrund der Bewegung des Ventilschafts kommen, wenn dieser sich bezüglich der
Dichtungen vor und zurück
bewegt. Ein Beispiel ist das Dosierventil
GB 2361229 A , bei welchem
eine erste und eine zweite elastomere Dichtung zum Abdichten einer
Dosierkammer vorgesehen sind. Während
ein fester Einschub
52 in der Kammer vorgesehen ist, begrenzt
dieser die Konstruktion der Dosierkammer nicht vollständig und
verhindert nicht die Flexur und das Verdrehen der Dichtungen bei
der Bewegung des Ventilschafts, insbesondere in Richtungen, welche
von dem Mittelpunkt der Kammer weg zeigen, d.h. wenn die äußere erste Dichtung
durch Niederdrücken
des Ventilschafts nach unten gebogen wird.
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Zu
einem Aufquellen der Dichtungen kann es potenziell kommen, wenn
Dichtungsmaterial mit einem der Bestandteile des in dem unter Druck
stehenden Ausgabebehälter
befindlichen Produkts reagiert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Dosierventil vorgesehen, umfassend einen Ventilschaft,
welcher koaxial in einem Ventilkörper
verschiebbar ist, wobei das Dosierventil eine vollständig aus
festen Komponenten gebildete Dosierkammer umfasst (Ventile mit diesen
Merkmalen sind in
FR 1598257 und
FR 2074647 gezeigt), dadurch
gekennzeichnet, dass die Dosierkammer statisch ist.
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Vorteilhafterweise
ermöglicht
die Verwendung fester Komponenten bei der Bildung der Dosierkammer,
ein genaueres Volumen der Dosierkammer zu erzeugen. Die festen Komponenten
unterliegen bei der Anwendung nicht der Verformung oder Verdrehung.
Die Abwesenheit von die Dosierkammer abdichtenden Dichtungsmaterialien
verringert die Wahrscheinlichkeit unerwünschter Reaktionen mit dem
Produkt.
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Vorzugsweise
ist die Dosierkammer vollständig
aus Komponenten gebildet, die aus einem oder mehreren Materialien
geformt sind, welche aus der Gruppe Polyester, Nylon, Acetal, oder Ähnliches, Edelstahl,
Keramik, Glas, oder Ähnliches
gewählt sind.
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Die
Dosierkammer kann ferner eine innere und eine äußere Dichtung außerhalb
der Dosierkammer umfassen.
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Vorteilhafterweise
kann die Dosierkammer aus nur zwei festen Komponenten gebildet sein.
Dies trägt
dazu bei, die Anzahl an Komponenten zu verringern, deren Toleranz
das Volumen der Dosierkammer beeinträchtigt. Auf diese Weise ist
die Veränderlichkeit
des Volumens der Dosierkammer zwischen Ventilen und zwischen Ventilchargen
verringert.
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Vorteilhafterweise
umfassen die Komponenten der Dosierkammer einen oder mehrere Anschläge zum Begrenzen
der axialen Bewegung des Ventilschafts dort hindurch.
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Bei
einer Ausführungsform
umgibt die Dosierkammer den Ventilschaft. Die Dosierkammer kann
ringförmig
sein.
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Der
Ventilkörper
kann eine radial äußerste Fläche der
Dosierkammer definieren.
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Das
Dosierventil kann ferner eine innere Hülle umfassen. Die innere Hülle ist
konzentrisch in dem Ventilkörper
angeordnet. Vorzugsweise umgibt die innere Hülle den Ventilschaft. Vorteilhafterweise trennt
die innere Hülle
die Dosierkammer von dem Ventilschaft.
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Die
Dosierkammer kann zwischen dem Ventilkörper und der inneren Hülle gebildet
sein.
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Die
innere Hülle
kann eine radial innerste Fläche
der Dosierkammer definieren.
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Vorzugsweise
umfasst die innere Hülle
einen zylindrischen Abschnitt.
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Vorzugsweise
umfasst die innere Hülle
eine oder mehrere Öffnungen
für den
Durchlass eines Produkts in die Dosierkammer hinein oder aus ihr
hinaus. Vorzugsweise funktionieren die eine oder die mehreren Öffnungen
bei der Verwendung sowohl als Einlass in als auch als Auslass aus
der Dosierkammer.
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Vorzugsweise
ist die innere Dichtung auf dem Ventilschaft in gleitendem, abdichtendem
Kontakt mit einer radial innersten Fläche der inneren Hülle außerhalb
der Dosierkammer getragen.
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Ein
radial ausgerichteter Flansch der inneren Hülle kann eine äußere Endfläche der
Dosierkammer definieren.
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Ein
radial ausgerichteter Flansch des Ventilkörpers kann eine innere Endfläche der
Dosierkammer definieren.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
ist die Dosierkammer in dem Ventilschaft derart angeordnet, dass
das in der Dosierkammer gehaltene Produkt direkt in den Ventilschaft
ausgegeben werden kann. Vorzugsweise ist die Dosierkammer zylindrisch.
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Vorzugsweise
umfasst die Dosierkammer eine oder mehrere Öffnungen, welche bei der Anwendung
sowohl als Einlass in als auch als Auslass aus der Dosierkammer
funktionieren. Vorzugsweise sind die eine oder die mehreren Öffnungen
statisch.
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Vorzugsweise
sind die eine oder die mehreren Öffnungen
an einem inneren Ende der Dosierkammer angeordnet.
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Das
Dosierventil kann ferner eine Dichtung umfassen, die bezüglich der
Dosierkammer beweglich ist, um die eine oder die mehreren Öffnungen
zu verschließen,
wobei sich die Dichtung außerhalb
der Dosierkammer befindet. Die Dichtung umgibt die Dosierkammer
vorzugsweise.
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Die
Dosierkammer kann aus einem Kammerkörper mit offenem Ende und einem
Stopfen gebildet sein. Vorzugsweise ist der Kammerkörper im Wesentlichen
in dem Ventilschaft angeordnet.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Dosierkammer keine beweglichen Teile darin.
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Die
Dosierkammer kann ein Volumen von bis zu 300 Mikrolitern aufweisen.
Vorzugsweise beträgt das
Volumen bis zu 25 Mikroliter. Vorteilhafterweise kann die Dosierkammer
ein Volumen von 10 bis 25 Mikrolitern umfassen.
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Vorteilhafterweise
ermöglicht
die Abwesenheit beweglicher Teile in der Dosierkammer, dass eine
Kammer mit einem sehr geringen Volumen von weniger als 25 Mikrolitern
produziert werden kann. Die Abwesenheit beweglicher Teile erhöht ferner
die Genauigkeit des Volumens der Dosierkammer, da das Volumen der
Dosierkammer durch weniger Variablen definiert ist.
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In
der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen werden die Begriffe „innere" und „äußere" verwendet, um relative
Positionen von Komponenten des Dosierventils zu beschreiben, welche
jeweils weiter weg von oder näher
an einem äußeren Ende 19 des
Ventilschafts 11 liegen, wie in den Figuren gezeigt.
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Das
Ventil kann für
die Verwendung in einer pharmazeutischen Ausgabevorrichtung, wie
beispielsweise einer pulmonalen, nasalen oder sublingualen Ausgabevorrichtung
gedacht sein. Eine bevorzugte Verwendung des Ventils ist in einer
pharmazeutischen Dosier-Aerosol-Inhaliervorrichtung. Die Bezeichnung
pharmazeutisch, wie sie hierin verwendet wird, soll alle pharmazeutischen
Moleküle,
Zusammensetzungen, Medikamente, Wirkstoffe oder Produkte einschließen, welche
einem Menschen oder einem Tier zugeführt oder verabreicht werden können, beispielsweise
Pharmaka, Medikamente oder biologische und medizinische Produkte.
Zu den Beispielen zählen
Antiallergika, Analgetika, Bronchodilatoren, Antihistaminika, therapeutische
Proteine und Peptide, Hustenmittel, Anginapräparate, Antibiotika, entzündungshemmende
Präparate,
Hormone oder Sulfonamide, wie beispielsweise ein vasokonstriktorisches
Amin, ein Enzym, ein Alkaloid oder ein Steroid, einschließlich Kombinationen
von zwei oder mehr daraus. Insbesondere zählen zu den Beispielen Isoproterenol-[alpha-(isopropylaminomethyl)protocatechuylalkohl],
Phenylephrin, Phenylpropanolamin, Glucagon, Adrenochrom, Trypsin,
Epinephrin, Ephedrin, Narkotin, Codein, Atropin, Heparin, Morphin,
Dihydromorphinon, Ergotamin, Scopolamin, Methapyrilen, Cyanocobalamin,
Terbutalin, Rimiterol, Salbutamol, Flunisolid, Colchicin, Pirbuterol,
Beclomethason, Orciprenalin, Fentanyl und Diamorphin, Streptomycin,
Penicillin, Procainpenicillin, Tetracyclin, Chlorotetracyclin und
Hydroxytetracyclin, Adrenocorticotropisches Hormon und Adrenocortisches
Hormon, wie beispielsweise Cortison, Hydrocortison, Hydrocortisonacetat
und Prednisolon, Insulin, Cromolynnatrium und Mometason, einschließlich Kombinationen von
zwei oder mehreren daraus.
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Das
Pharmakon kann entweder als die freie Base oder als ein oder mehrere übliche Salze
verwendet werden, wie beispielsweise Acetat, Benzensulfonat, Benzoat,
Bicarbonat, Bitartrat, Bromid, Calciumedetat, Camsylat, Carbonat,
Chlorid, Citrat, Dihydrochlorid, Edetat, Edisylat, Estolat, Esylat,
Fumarat, Fluceptat, Gluconat, Glutamat, Glycollylarsanilat, Hexylresorcinat,
Hydrobromid, Hydrochlorid, Hydroxynaphthoat, Iodid, Isethionat,
Lactat, Lactobionat, Malat, Maleat, Mandelat, Mesylat, Methylbromid,
Methylnitrat, Methylsulphat, Mucat, Napsylate, Nitrat, Pamoat, (Embonat),
Pantothenat, Phosphat, Diphosphat, Polygalacturonat, Salicylat,
Stearat, Subacetat, Succinat, Sulfat, Tannat, Tartrat und Triethiodid
einschließlich
Kombinationen von zwei oder mehreren daraus. Kationische Salze können auch
verwendet werden, beispielsweise die Alkalimetalle, z.B. Na und K,
und Ammoniumsalze und Salze von Aminen, von denen bekannt ist, dass
sie pharmazeutisch akzeptabel sind, beispielsweise Glycin, Ethylendiamin,
Cholin, Diethanolamin, Triethanolamin, Octadecylamin, Diethylamin,
Triethylamin, 1-Amino-2-propanol-amino-2-(hydroxymethyl)propan-1,3-diol
und 1-(3,4-Dihydroxyphenyl)-2-isopropylaminoethanol.
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Das
Pharmakon ist typischerweise für
die Inhalation geeignet und kann zu diesem Zweck in jeder geeigneten
Form vorliegen, beispielsweise als eine Lösung oder eine Pulversuspension
in einem Lösungsmittel
oder einer Trägerflüssigkeit,
beispielsweise Ethanol oder Isopropylalkohol. Typische Treibmittel
sind HFA134a, HFA227 und Dimethylether.
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Das
Pharmakon kann beispielsweise für
die Behandlung von Asthma geeignet sein. Zu den Beispielen zählen Salbutamol,
Beclomethason, Salmeterol, Fluticason, Formoterol, Terbutalin, Natriumchromoglycat,
Budesonid und Flunisolid sowie physiologisch akzeptable Salze (beispielsweise
Salbutamolsulfat, Salmeterolxinafoat, Fluticasonpropionat, Beclomethasondiproprionat
und Terbutalinsulfat), Solvate und Ester einschließlich Kombinationen
von zwei oder mehreren daraus. Einzelne Isomere, wie beispielsweise
R-Salbutamol, können
ebenfalls verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass das
Pharmakon einen oder mehrere Wirkstoffe umfassen kann – ein Beispiel
dafür ist
Flutiform – und optional
zusammen mit einem geeigneten Träger, beispielsweise
einem flüssigen
Träger,
vorgesehen sein kann. Ein oder mehrere oberflächenaktive Stoffe können, falls
gewünscht,
enthalten sein.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun ausschließlich beispielhaft und mit Bezug
zu den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines Dosierventils gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer nicht ausgebenden Position;
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2 ist
eine Querschnittsansicht des Dosierventils aus 1 in
einer ausgebenden Position;
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3 ist
eine Querschnittsansicht des Dosierventils aus 1,
welches einer „Druckbefüllung" unterzogen wird;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Ventilschafts des
Dosierventils aus 1;
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5 ist
eine Querschnittsansicht eines Teils einer inneren Dichtung des
Dosierventils aus 1;
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6 ist
eine Querschnittsansicht eines Dosierventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung in einer nicht ausgebenden Position;
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7 ist
eine Querschnittsansicht des Dosierventils aus 6 in
einer ausgebenden Position; und
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8 ist
eine Querschnittsansicht des Dosierventils aus 6,
welches einer „Druckbefüllung" unterzogen wird.
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Wie
in 1 gezeigt ist, umfasst ein Dosierventil 10 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen Ventilschaft 11, welcher
von einem Ventilkörper 14 hervorragt
und in ihm axial verschiebbar ist. Eine innere Hülle 12 ist in dem Ventilkörper 14 angeordnet,
wobei der Ventilschaft 11 in der Hülle 12 gleitet. Die
innere Hülle 12 und
der Ventilkörper 14 definieren
dazwischen eine ringförmige
Dosierkammer 13.
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Das
Dosierventil 10 ist in einem Kanister (nicht gezeigt) angeordnet
und schließt
ein offenes Ende des Kanisters ab, um einen unter Druck stehenden
Ausgabebehälter
zu bilden. Der Ventilkörper 14 und
die innere Hülle 12 sind
bezüglich
des Kanisters mittels einer Klemme 15 in Position gehalten,
welche bei der Montage an die Oberseite des Kanisters geklemmt wird.
Der unter Druck stehende Ausgabebehälter umfasst ein auszugebendes
Produkt. In dem Ventilkörper 14 sind
Schlitze 31 vorgesehen, um den Durchlass eines vorrätigen Produktes
vom Inneren des Kanisters in das Innere des Ventilkörpers 14 zu ermöglichen.
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Die
innere Hülle 12 weist
im Allgemeinen eine zylindrische Form auf und umfasst einen röhrenförmigen Abschnitt 12a und
einen radial nach außen gerichteten
Flansch 12b an ihrem äußeren Ende. Eine
radial äußerste externe
Fläche 40 der
inneren Hülle 12 definiert
eine radial innerste, interne zylindrische Fläche 40 der Dosierkammer 13.
Eine Oberseite 41 der Dosierkammer 13 ist durch
eine innerste Seite des Flanschs 12b definiert. Der Ventilkörper 14 definiert
eine externe zylindrische Fläche 42 und
eine Unterseite 43 der Dosierkammer 13. Die innere
Hülle 12 und
der Ventilkörper 14 sind
beide aus starren Materialien, wie beispielsweise Acetal, Nylon,
Polyester o. Ä.
gebildet.
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Die
innere Hülle 12 ist
mit einer oder mehreren, vorzugsweise zwei radialen Öffnungen 23 versehen,
welche bei der Anwendung den Durchlass des Produkts von einem Inneren
der internen Hülle 12 in die
Dosierkammer 13 und umgekehrt ermöglichen, wie unten beschrieben
wird. Die radialen Öffnungen 23 sind
am innersten Ende der Dosierkammer 13 derart angebracht,
dass, wenn das Ventil für
die Anwendung umgekehrt wird, die radialen Öffnungen 23 ganz oben
sind. Die Größe der Öffnungen 23 ist
dafür ausreichend,
dass sich die Dosierkammer 13 beim Umkehren des Ventils
rasch füllt.
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Das
Anordnen der Öffnungen 23 am
innersten Ende der Kammer 13 verhindert, dass Gasblasen beim
Umkehren des Ventils in der Kammer 13 gefangen sind. Nach
der Betätigung
würde das
Ventil in die in 1 gezeigte Ausrichtung zurückkehren.
Zwischen den Betätigungen
wird kein Produkt in der Dosierkammer 13 gehalten, wodurch
eine Dehomogenisierung des Produkts aufgrund von Absetzen und anderen
Effekten verhindert wird.
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Die
Dosierkammer 13 weist ein vorbestimmtes Volumen für eine einzelne
Dosis des auszugebenden Produkts auf. Vorzugsweise beträgt das Volumen
der Dosierkammer zwischen 10 und 300 Mikrolitern. Stärker bevorzugt
weist die Dosierkammer ein Volumen von 10 bis 25 Mikrolitern auf.
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Eine
Abdichtung zwischen dem Ventilkörper 14 und
dem Kanister ist durch eine ringförmige Dichtung 16 vorgesehen.
Die Klemme 15 weist eine Öffnung 28 auf, durch
welche der Ventilschaft 11 hervorragt.
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Eine äußere Dichtung 17,
typischerweise aus einem elastomeren Material, erstreckt sich radial zwischen
dem Ventilschaft 11 und dem Ventilkörper 14. Die äußere Dichtung 17 ist
zwischen dem Flansch 12b der internen Hülle 12, dem Ventilschaft 11,
dem Ventilkörper 14 und
der Klemme 15 dazu komprimiert, einen positiven Dichtungskontakt
vorzusehen, um ein Ausfließen
der Inhalte aus der Dosierkammer 13 und dem Kanister zwischen
dem Ventilschaft 11 und der Öffnung 28 zu verhindern,
obgleich die Dichtung 17 eine gleitende Bewegung des Ventilschafts 11 bezüglich der
Dichtung 17 ermöglicht.
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Der
Ventilschaft 11 definiert eine hohle Öffnung 4 mit einem
Ausstoß-Auslass 3 an
seinem äußeren Ende.
Das entgegengesetzte Ende ist an einem inneren Ende 26 abgeschlossen.
Eine oder mehrere Ausstoßöffnungen 21 erstrecken
sich radial durch eine Seitenwand des Ventilschafts 11 und
sehen so eine Verbindung zwischen der Öffnung 4 und der Atmosphäre vor,
wenn sich der Ventilschaft 11 in der in 1 gezeigten
nicht-ausgebenden Position befindet. Die Ausstoßöffnung 21 ist außerhalb
des Ventilkörpers 14 in
der nicht-ausgebenden Position aus 1 angeordnet,
ist jedoch in dem Ventilkörper 14 beweglich,
wie nachfolgend beschrieben wird. Das innere Ende 26 des
Ventilschafts 11 ist mit einem konischen Abschnitt 26a versehen.
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Der
Ventilschaft 11 ist mit zwei diametral entgegengesetzten Überständen 8 versehen,
wie am Besten in 4 zu sehen ist. Jeder Überstand 8 verläuft in einem
Längskanal 7,
der an der inneren Fläche
der internen Hülle 12 gebildet
ist. Jeder Überstand 8 umfasst
zwei Höcker 50 mit
einem Spalt 51 dazwischen. Die Höcker 50 erstrecken
sich in den Kanal 7. Der Ventilschaft 11 ist mit
zwei Rillen 53 in Längsrichtung
an seiner externen Fläche
in Ausrichtung mit den Überständen 8 versehen.
Die Rillen 53 erstrecken sich von dem inneren Ende des
Ventilschafts 11 zu einem Punkt, welcher geringfügig oberhalb
der innersten Fläche
der Überstände 8 liegt,
aufwärts.
Folglich bilden die Rillen 53 Hinterschnitte 54 in
den Überständen 8,
deren Zweck nachfolgend beschrieben wird. Ein Anschlag 6 ist
an dem inneren Ende jedes Kanals 7 vorgesehen, um die axiale
Bewegung des Ventilschafts 11 bezüglich der inneren Hülle 12 zu
begrenzen.
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Neben
dem inneren Ende 26 des Ventilschafts 11 ist ferner
eine Schaftkappe 22 vorgesehen. Die Schaftkappe 22 ist
verschiebbar in der inneren Hülle 12 aufgenommen.
Die Schaftkappe 22 umfasst einen Körperabschnitt 22a mit
einer frustokonisch gebildeten Aussparung 55 an seiner
Innenseite und einen Flansch 22b. Die Aussparung 55 passt
zu dem konischen Abschnitt 26a des Ventilschafts 11 in der
nicht-ausgebenden Position in 1. Eine
Feder 25 erstreckt sich zwischen einer Basis des Ventilkörpers 14 und
dem Flansch 22b, um die Schaftkappe 22 und den
Ventilschaft 11 in die nicht-ausgebende Position vorzuspannen,
wie in 1 gezeigt ist.
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Eine
innere Dichtung 18 befindet sich zwischen dem Ventilschaft 11 und
dem Flansch 22b der Schaftkappe 22. Die Konfiguration
der inneren Dichtung 18 ist detaillierter in 5 gezeigt.
Die Dichtung 18 ist ringförmig und ist bei der Anwendung
an dem Ventilschaft 11 getragen, um sich axial damit zu
bewegen. Die Außenseite
ist dazu geformt, zwei Rippen 56, 57 mit einer
Aussparung 58 dazwischen zu umfassen. Die Innenseite umfasst
eine Aussparung 59, welche dazu verwendet werden kann,
während
des Formgebungsprozesses erzeugte unerwünschte Grate aufzunehmen, um
zu verhindern, dass der Grat die innere Dichtungsebene beeinträchtigt.
Alternativ kann die innere Dichtung 18 eine vereinfachte
Konstruktion ohne Rippen aufweisen, um eine im Wesentlichen ununterbrochene
Dichtungsfläche
aufzuweisen.
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Die
Dichtung 18 ist vorzugsweise aus einem elastomeren Material
gefertigt. Die innere Dichtung 18 dichtet in der nicht-ausgebenden
Position in 1 gegen die innere Hülle 12 ab.
Die innere Dichtung 18 ist bezüglich der inneren Hülle 12 verschiebbar,
wie nachfolgend beschrieben wird.
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In
der nicht-ausgebenden Position gibt es keine offene Bahn von der
Dosierkammer 13 zu der Öffnung 4 des
Ventilschafts 11, während
es eine offene Bahn von dem Inneren des Kanisters zu der Dosierkammer 13 über die
Schlitze 31 und die radialen Öffnungen 23 gibt.
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Bei
der Anwendung ist der unter Druck stehende Ausgabebehälter umgedreht,
sodass sich der Ventilschaft 11 ganz unten befindet, sodass
sich verflüssigtes
Treibmittel in dem unter Druck stehenden Ausgabebehälter am
Ende des unter Druck stehenden Ausgabebehälters in der Nähe des Dosierventils 10 sammelt,
um über
die zuvor genannte Bahn in die Dosierkammer 13 zu fließen. Das
Auffüllen
der Dosierkammer 13 erfolgt auf Grund der Größenabmessung
der Schlitze 31 und der radialen Öffnungen 23 sehr rasch.
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Das
Niederdrücken
des Ventilschafts 11 bezüglich der inneren Hülle 12 bewegt
den Ventilschaft 11 nach innen in den Behälter in
die in 2 gezeigte ausgebende Position. In der ausgebenden
Position hat sich die innere Dichtung 18 hinter die radialen Öffnungen 23 der
inneren Hülle 12 bewegt,
um die Verbindung zwischen dem Produktvorrat in dem Kanister und
der Dosierkammer 13 abzuschließen. Eine weitere Bewegung
des Ventilschafts 11 in derselben Richtung zu der ausgebenden
Position, wie in 2 gezeigt, bewirkt, dass sich
die Ausstoßöffnung 21 durch
die äußere Dichtung 17 in
Verbindung mit dem Inneren der inneren Hülle 12 bewegt. An
diesem Punkt ist für
die Ausgabe des Produkts wie folgt ein Weg zur Atmosphäre hergestellt.
Das Produkt in der Dosierkammer 13 kann die Dosierkammer 13 durch die
radialen Öffnungen 23 in
das Innere der inneren Hülle 12 verlassen.
Von hier fließt
das Produkt zwischen der inneren Hülle 12 und dem Ventilschaft 11, teilweise
entlang der Rillen 53 nach oben zu den Überständen 8. In der ausgebenden
Position aus 2 sind die Höcker 50 der Überstände 8 in
Kontakt mit den Anschlägen 6 der
inneren Hülle 12.
Das Produkt gelangt zwischen die Anschläge 6 und die Überstände 8 durch
eine Öffnung,
welche gebildet ist, weil der Unterschnitt 54 die Rillen 53 in
Verbindung mit dem zwischen den Höckern 50 gebildeten Spalt 51 bringt.
Das Produkt gelangt dann durch die Kanäle 7 und über die
Ausstoßöffnungen 21 in
die Öffnung 4.
Das Produkt wird dann über
das äußere Ende 19 des
Ventilschafts 11 in die Atmosphäre abgegeben.
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Wenn
der Ventilschaft 11 gelöst
wird, bewirkt die Vorspannung der Rückholfeder 25, dass
der Ventilschaft 11 in seine ursprüngliche, nicht-ausgebende Position
zurückkehrt.
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Wird
die Ausgabevorrichtung wie in 1 gezeigt
zu ihrer aufrechten Position zurückgeführt, kann
das auszugebende Produkt in den unter Druck stehenden Behälter zurückkehren.
Wird jedoch die Vorrichtung in eine ausgebende Position umgedreht, so
wird die Dosierkammer 13 vor der nächsten Betätigung des Ventils 10 rasch
nachgefüllt.
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Vorteilhafterweise
sind die innere Dichtung 18 und die äußere Dichtung 17 außerhalb
der Dosierkammer 13 angeordnet und als solche keine Komponenten,
die Teil der Konstruktion der Dosierkammer 13 sind. In
der Tat ist die Dosierkammer in der ersten Ausführungsform aus nur zwei Komponenten
gebildet, dem Ventilkörper 14 und
der inneren Hülle 12. Die äußere Dichtung 17 ist
von der Dosierkammer 13 durch den Flansch 12b der
inneren Hülle 12 abgeschirmt.
Die innere Dichtung 18 ist in der inneren Hülle an dem
Ventilschaft 11 angeordnet und nicht in der Dosierkammer 13,
und dichtet die radialen Öffnungen 23 betriebsmäßig ab,
indem sie die radialen Öffnungen 23 an
der inneren, radial innersten Fläche der
inneren Hülle 12 abschließt, welches
keine Grenzfläche
der Dosierkammer 13 bildet. So ist das Volumen in der Dosierkammer
sehr viel genauer definiert, da die Dosierkammer vollständig aus
Materialien gebildet ist, welche einen hohen Widerstand gegenüber Verformung
und/oder Aufquellen aufweisen und welche starr sind. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, dass die Dosierkammer 13 keine beweglichen Teile
umfasst, insbesondere keinen Teil des Ventilschafts 11.
Dies trägt
dazu bei, die Integrität
der Dosierkammer 13 beizubehalten. Zusätzlich ist das Ventil der vorliegenden
Erfindung besonders geeignet für
die Dosierung sehr geringer Mengen, bei welchen eine kleine Dosierkammer
erforderlich ist. Bei typischen Dosierventilen setzen bewegliche
Teile in der Dosierkammer eine niedrigere Grenze für das praktische
Volumen der Dosierkammer voraus, da die beweglichen Teile (an dem
Ventilschaft befestigt) eine minimale Hublänge erfordern, damit das Ventil betätigt werden
kann. Derzeit ist es extrem schwierig, eine Dosierkammer mit einem
Volumen von weniger als 25 Mikrolitern zu erzeugen. Bei dem Ventil
der vorliegenden Erfindung gibt es keine theoretische Untergrenze
für das
Volumen der Dosierkammer, da diese keine beweglichen Teile enthält. Vorzugsweise weist
die Dosierkammer ein Volumen von bis zu 300 Mikrolitern auf. Stärker bevorzugt
weist die Dosierkammer ein Volumen von bis zu 150 Mikrolitern auf. Vorteilhafterweise
kann die Dosierkammer ein Volumen von bis zu 25 Mikrolitern, vorzugsweise
von 10 bis 25 Mikrolitern aufweisen. Sehr geringe Volumina können aufgenommen
werden, indem ein Teil des Rings der Dosierkammer ausgefüllt oder
abgeschlossen wird, um einen minimalen Abstand zwischen der radial
inneren und äußeren Fläche der
Dosierkammer zu erhalten.
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Um
den Kanister vor der ersten Verwendung der Ausgabevorrichtung zu
füllen,
wird eine Druckbefüllungsmethode
verwendet, während
der das Produkt unter Druck in das Ventil 10 durch den
Auslass 3 des Ventilschafts 11 mit dem Dosierventil
in der ausgebende Position geblasen wird. Unter Druck wird die innere
Dichtung 18 zusammen mit der Schaftkappe 22 von
der Berührung
mit dem konischen Abschnitt 26a des Ventilschafts 11 weggedrängt, wie
in 3 gezeigt ist, was ermöglicht, dass das Produkt zwischen
der inneren Dichtung 18 und dem Ventilschaft 11 durch
eine in der Schaftkappe 22 gebildete zentrale Öffnung 46 in
den Ventilkörper 14 und
dann durch die Ventilkörperöffnungen 31 in
den Behälter
gelangt.
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Die 6 bis 8 zeigen
eine zweite Ausführungsform
eines Dosierventils gemäß der vorliegenden
Erfindung. Gleiche Bezugszeichen sind für ähnliche Komponenten der ersten
Ausführungsform verwendet
worden. Das Ventil 10 umfasst einen Ventilschaft 11,
welcher von einem Ventilkörper 14 hervorragt
und in ihm axial verschiebbar ist. Der Ventilschaft 11 begrenzt
eine hohle Öffnung 4 mit
einem Ausstoßauslass 3 an
seinem oberen Ende. Ein Kammerkörper 24 ist
verschiebbar in einem inneren Ende 26 des Ventilschafts 11 aufgenommen,
wobei der Kammerkörper 24 tassenförmig mit
einer Außenwand 28 ist,
welche ein gestuftes Profil aufweist. Die innere Fläche des
Ventilschafts 11 ist mit einer oder mehreren Aussparungen 41 in
Längsrichtung
versehen, was dazu führt,
dass das Innere des Ventilschafts eine gezahnte Oberfläche aufweist.
Die Aussparungen 41 in Längsrichtung bilden Wege oder Leitungen
zwischen dem Ventilschaft 11 und dem Kammerkörper 24.
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Der
Kammerkörper 24 bildet
eine von zwei Komponenten, welche eine Dosierkammer 13 in
dem Ventilschaft 11 bilden. Die andere Komponente ist ein unten
beschriebener Stopfen 45. Die Kammer 13 hat ein
vorbestimmtes Volumen, welches einer einzelnen Dosis des auszugebenden
Produktes entspricht. Der Kammerkörper 24 ist ferner
mit einem oder mehreren Einlässen 30 an
einem inneren Ende des Kammerkörper 24,
d. h. möglichst
weit weg von dem Auslass 3, versehen. Wie bei der ersten
Ausführungsform trägt die Anordnung
der Einlässe 30 am
innersten Ende des Ventils dazu bei, das Einschließen von Gasblasen
in der Dosierkammer bei der Umkehr des Ventils vor der Anwendung
zu verhindern.
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Eine äußere Dichtung 17 ist
zwischen dem Ventilschaft 11 und dem Ventilkörper 14 vorgesehen, wobei
die Dichtung 17 in der Form eines kreisförmigen Rings
vorliegt. Die äußere Dichtung 17 ist
durch einen ringförmigen
Einsatz 29 neben dem Ventilkörper 14 gehalten.
Die äußere Dichtung 17 steht
in gleitendem Kontakt zu dem Ventilschaft 11.
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Eine
Basis 34 des Ventilkörpers 14 ist
mit einer ringförmigen,
röhrenförmigen Verlängerung 40 versehen,
welche sich in das Innere des Ventils 10 erstreckt und
welche geformt ist, um ein inneres Ende 46 des Kammerkörpers 24 aufzunehmen.
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Das
innere Ende 46 ist mit einer Vielzahl von Schlitzen 48a versehen,
welche eine Serie von Beinen 48b des Kammerkörpers 24 definieren.
Wenn der Kammerkörper 24 mit
der röhrenförmigen Verlängerung 40 verbunden
ist, biegen sich die Beine 48b zusammen, um die Verbindung
aufzunehmen. Wenn das innere Ende 46 hinter das innere
Ende der röhrenförmigen Verlängerung 40 gelangt,
schnappen die Beine 48b wieder zurück. Der Kammerkörper 24 ist mit
Arretierungen 47 versehen, um ein Zurückziehen des Kammerkörpers 24 durch
die röhrenförmige Verlängerung 40 zu
verhindern. Die Arretierungen 47 halten ferner den Kammerkörper 24 in
einer festen räumlichen
Beziehung zu dem Ventilkörper 14.
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Der
Stopfen 45 wird dann in das innere Ende 46 des
Kammerkörpers 24 eingeführt. Der
Stopfen 45 umfasst externe Rippen 60, welche in
den Schlitzen 48a aufgenommen sind. Der Stopfen 45 ist
als eine Presspassung gehalten. Ein oberes Ende 61 des
Stopfens definiert das innere Ende der Dosierkammer 13.
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Der
Ventilkörper 14 ist
in einem Kanister (nicht gezeigt) positioniert, welcher das auszugebende
Produkt enthält.
Ein inneres Ende des Ventilkörpers 14 umfasst Öffnungen 31,
welche den Durchlass des Produkts von dem Behälter in das Innere des Ventilkörpers 14 und
umgekehrt ermöglichen. Das
Ventil 10 ist bezüglich
des Kanisters mittels einer Klemme 15 in Position gehalten,
welche an die Oberseite des Kanisters geklemmt ist. Eine Abdichtung zwischen
dem Ventilkörper 14 und
dem Kanister ist durch eine ringförmige Dichtung 16 vorgesehen.
Die Klemme 15 ist ferner mit einer Öffnung 20 versehen, durch
welche ein äußeres Ende 19 des
Ventilschafts 11 hervorragt.
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Eine
ringförmige
innere Dichtung 18, typischerweise aus einem elastomeren
Material, ist um den Kammerkörper 24 herum
in großer
Nähe zu
dem inneren Ende 26 des Ventilschafts 11 angeordnet. Die
innere Dichtung 18 ist über
dem Kammerkörper 24 gleitend
beweglich.
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Eine
Feder 25 erstreckt sich zwischen der Basis 34 des
Ventilkörpers 14 und
einem unter der inneren Dichtung 18 positionierten Dichtungsschlitten 50.
Die Feder 25 spannt den Dichtungsschlitten 50 nach
oben gegen die innere Dichtung 18 vor, um die innere Dichtung 18 in
Kontakt mit dem inneren Ende 26 des Ventilschafts 11 zu halten,
wie in 6 gezeigt ist. Folglich spannt die Feder 25 auch
den Ventilschaft 11 in der nicht-ausgebenden Position vor. Die
Dosierkammer 13 ist in der nicht-ausgebenden Position aus 6 gegen
die Atmosphäre
mittels der inneren Dichtung 18 abgedichtet, welche ein
Ausfließen
zwischen dem Kammerkörper 24 und
dem Ventilschaft 11 verhindert, und mittels der äußeren Dichtung 17,
welche ein Ausfließen
zwischen dem Ventilschaft 11 und dem Ventilkörper 14 oder
der Klemme 15 verhindert.
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Das
Dosierventil 10 und der Kanister bilden zusammen eine Ausgabevorrichtung.
In der nicht-ausgebenden Position in 6 gibt es
keinen offenen Weg von der Dosierkammer 13 zu der Öffnung 4 des
Ventilschafts 11. Ein offener Weg ist von dem Kanister
zu der Dosierkammer 13 durch die Öffnungen 31 in das
innere Ende des Ventilkörpers 14 und
die Einlässe 30 hergestellt.
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Bei
der Anwendung wird die Ausgabevorrichtung umgedreht, sodass sich
der Ventilschaft 11 ganz unten befindet, damit sich das
verflüssigte Treibmittel
in dem unter Druck stehenden Ausgabebehälter am Ende des unter Druck
stehenden Ausgabebehälters
neben dem Dosierventil 10 sammelt, um über den zuvor beschriebenen
offenen Weg in die Dosierkammer 13 zu fließen.
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Das
Dosierventil 10 wird durch Hinunterdrücken des Ventilschafts 11 bezüglich des
Ventilkörpers 14 betätigt. Beim
Hinunterdrücken
bewegt sich der Ventilschaft 11 nach innen in das Ventil
und bewegt sich folglich zu dem Kammerkörper 24. Diese Bewegung
bewirkt, dass die innere Dichtung 18 über die Einlässe 30 gelangt,
wie in 7 gezeigt, die Verbindung mit dem Kanister abschneidet
und einen Auslass-Weg
von der Dosierkammer 13 zu der Öffnung 4 des Ventilschafts 11 über die
Einlässe 30 und die
an der inneren Fläche
des Ventilschafts 11 angebrachten Aussparungen 41 in
Längsrichtung
herstellt. Die Herstellung des Auslass-Weges ermöglicht, dass das Produkt in
der Dosierkammer 13 durch Verflüchtigung des verflüssigten
Treibmittels in die Atmosphäre
abgegeben wird.
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Wenn
der Ventilschaft 11 freigegeben wird, bewirkt die Vorspannung
der Feder 25, dass der Dichtungsschlitten 50,
die innere Dichtung 18 und der Ventilschaft 11 in
ihre ursprünglichen
Positionen zurückkehren.
Daraus resultiert, dass die innere Dichtung 18 in ihre
nicht-ausgebende Position über
dem Einlass 30 zurückkehrt
und ermöglicht,
dass das Produkt in den unter Druck stehenden Ausgabebehälter gelangt
und von dort beim nächsten
Umdrehen der Vorrichtung in die Dosierkammer 13, um die
Kammer für
weitere Ausgabeoperationen vorzubereiten.
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Wird
die Ausgabevorrichtung wieder in ihre aufrechte Position gedreht,
wie in 6 gezeigt, so kann das auszugebende Produkt in
den unter Druck stehenden Ausgabebehälter zurückkehren. Beim Umdrehen der
Vorrichtung in eine ausgebende Position wird die Dosierkammer jedoch
vor der Betätigung
des Ventils 10 sehr rasch aufgefüllt.
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Vorteilhafterweise
sind die innere Dichtung 18 und die äußere Dichtung 17 außerhalb
der Dosierkammer 13 angeordnet und sind selbst keine Komponenten
der Konstruktion der Dosierkammer 13 und bewegen sich auch
nicht in den Grenzen der Dosierkammer. Die äußere Dichtung 17 ist
von der Dosierkammer 13 entfernt. Die innere Dichtung 18 dichtet die Öffnungen 30 durch
Verschließen
der Öffnungen 30 an
der Außenseite
des Kammerkörpers 24 betriebsmäßig ab,
wodurch keine Grenzfläche
der Dosierkammer 13 gebildet wird. So ist das Volumen in der
Dosierkammer sehr viel genauer definiert, da die Dosierkammer durch
Flächen
begrenzt ist, die vollständig
aus Materialien gebildet sind, welche einen hohen Widerstand gegenüber Verformung
und/oder Aufquellen aufweisen. In der Tat ist die Dosierkammer bei
der zweiten Ausführungsform
aus nur zwei Komponenten, dem Kammerkörper 24 und dem Stopfen 45,
gebildet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Dosierkammer 13 keine
beweglichen Teile und insbesondere eher keinen Teil des Ventilschafts 11 umfasst.
[fehlt: Rather]Die Dosierkammer ist in dem Ventilschaft angeordnet.
Dies trägt
dazu bei, die Integrität
der Dosierkammer 13 beizubehalten.
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Um
den Kanister vor der ersten Verwendung der Ausgabevorrichtung zu
füllen,
wird eine Druckbefüllungsmethode
verwendet, wie in 8 gezeigt. Während des Befüllens wird
das Produkt unter Druck in das Ventil 10 durch den Auslass 3 des
Ventilschafts 11 geblasen, wobei der Ventilschaft 11 in
der betätigten
Position aus 7 gehalten wird. Unter Druck
wird die innere Dichtung 18 nach innen in das Ventil gedrückt, um
sich dadurch hinter die Einlässe 30 des
Kammerkörpers 24 zu bewegen,
wie in 8 gezeigt ist. Diese Bewegung wird durch eine
Bewegung des Dichtungsschlittens 50 gegen die Vorspannung
der Feder 25 aufgenommen. Das Produkt kann so durch die
hohle Öffnung 4 des
Ventilschafts 11 entlang den Aussparungen 41 in
Längsrichtung
und durch die Öffnungen 31 in
den inneren Teil des Ventilkörpers 14 gelangen.
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Wie
bei der ersten Ausführungsform
kann das Volumen der Dosierkammer vorteilhafterweise mit einem Grad
an Flexibilität
gewählt
werden. Vorzugsweise hat die Dosierkammer ein Volumen von bis zu
125 Mikrolitern, wenn die Kammer sich in dem Ventilschaft befindet.
Vorteilhafterweise kann die Dosierkammer ein Volumen von bis zu
25 Mikrolitern, vorzugsweise von 10 bis 25 Mikrolitern aufweisen.
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Die
Dichtungen 17 und/oder 18 beider Ausführungsformen
können
aus einem Material mit akzeptablen Leistungsmerkmalen gebildet sein.
Bevorzugte Beispiele umfassen Nitril, EPDM und andere thermoplastische
Elastomere, Butyl und Neopren.
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Andere
starre Komponenten des Dosierventils beider Ausführungsformen, wie beispielsweise der
Ventilkörper 14,
die inneren Hülle 12,
der Kammerkörper 24 und
der Ventilschaft 11 können
beispielsweise aus Polyester, Nylon, Acetal oder Ähnlichem
gebildet werden.
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Zu
alternativen Materialien für
die starren Komponenten zählen
Edelstahl, Keramik und Glas.