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Die
Erfindung betrifft eine Verschlussvorrichtung zum Verschließen eines
Flüssigkeitsbehälters gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, d. h. mit: einem Anbringteil zum Befestigen der
Vorrichtung an dem Flüssigkeitsbehälter; einer
Verschlusskappe, die entlang dem Umfang der Kappe an dem Anbringteil
befestigt ist, wobei die Verschlusskappe eine Ausfließöffnung aufweist;
einem Stutzen, der mit dem Anbringteil gekoppelt ist und zum Verschließen der Ausfließöffnung in
einer Schließposition
der Ausfließöffnung der
Verschlusskappe entspricht; wobei die Verschlusskappe unter Einfluss
eines Überdrucks
in dem Flüssigkeitsbehälter in
axialer Richtung des Stutzens zwischen der Schließposition
und einer Ausfließposition,
in der die Ausfließöffnung relativ
zu dem Stutzen offen ist, bewegbar ist.
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Ein
solcher Behälter
ist aus der Europäischen
Patentveröffentlichung
EP700353 bekannt und dient
zum Aufbewahren und Verwenden von Flüssigkeiten, einschließlich viskoser
Substanzen, wie z. B. Seifen und Shampoos und dergleichen.
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Die
bekannte Verschlusskappe ist aus elastischem Material hergestellt
und enthält
eine Anzahl von konzentrischen Einknickungen, damit die Verschlusskappe
eine bessere axiale Bewegung entlang dem Stutzen ausführen kann.
Auf diese Weise wird der Verschluss verbessert und kann sich die
Verschlusskappe wie ein Akkordeon vor- und zurückbewegen.
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Obwohl
in der Veröffentlichung
einige Lösungen
hinsichtlich der Belüftung
zum Neubefüllen
des Behälters
präsentiert
werden, wobei Luft die aus der Ausfließöffnung ausfließende Flüssigkeit
ersetzt, sind diese Belüftungs-Lösungen ziemlich
komplex in ihrer Konstruktion und machen beispielsweise ei ne separate,
der Verschlussvorrichtung gegenüber
angeordnete Ventilanordnung erforderlich.
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Ferner
beschreibt auch das Dokument
JP 09039990 A eine Verschlussvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Ferner
wird in der Deutschen Offenlegungsschrift
DE10109064 eine Belüftungsanordnung
vorgeschlagen. Um ein axial bewegbares Anschlagelement herum ist
eine konzentrische Einfassung angeordnet, die ein Ventilelement
aufnimmt, das an einer Wand der Einfassung anliegt, um eine Ventilanordnung
zum Rückführen eines
Luftstroms in den Behälter
zu bilden.
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Diese
Ventilanordnung hat verschiedene Nachteile und scheint zu groß zu sein,
um zusammen mit der oben beschriebenen Verschlusskappenanordnung
verwendet zu werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass ein
Ventilelement in der Ventilanordnung auf kritische Weise von der
relativen Positionierung zu einer Sitzfläche zum Bewirken einer zuverlässigen Schließwirkung
abhängig
zu sein. Eine solche Positioniergenauigkeit scheint jedoch schwer realisierbar.
Ferner hat sich bei Untersuchungen herausgestellt, dass der Einfluss
des Inhalts (der normalerweise ein flüchtiges Element enthält, das
den für diese
Zwecke verwendeten Kunststoff beeinträchtigt) das dynamische Verhalten
des Ventils verändern kann,
beispielsweise da er die Dicke und Flexibilität der Ventilanordnung verändern kann.
Dies kann zu einem Steckenbleiben oder Lecken des Ventilelements
führen,
wodurch die Zuverlässigkeit
des Produkts und die Kundenzufriedenheit mit dem Produkt beeinträchtigt werden.
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Ein
weiterer Nachteil der bekannten Verschlusskappe liegt darin, dass
die Dosierrate in starkem Maße
von der Art der in dem Behälter
befindlichen Flüssigkeit
abhängig
ist. Folglich kann bei einer relativ weniger viskosen Flüssigkeit
eine unerwünscht
große
Menge Flüssigkeit
aus dem Behälter strömen, und
bei einer relativ stärker
viskosen Flüssigkeit
kann weniger Flüssigkeit
aus dem Behälter strömen, oder
es kann ein beträchtlich
größerer Druck
zum Do sieren der benötigten
Flüssigkeitsmenge
erforderlich sein. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde,
diesen Nachteil zu eliminieren und einen Flüssigkeitsbehälter bereitzustellen,
der kostengünstiger
in der Herstellung ist, weniger Komponenten aufweist und eine sehr
zuverlässige Schließwirkung
bietet, wobei der Verschluss praktisch unabhängig ist von der Art der in
dem Behälter befindlichen
Flüssigkeit
oder dem in dem Behälter herrschenden
Druck.
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Somit
besteht eine der Aufgaben der Erfindung darin, eine Verschlussvorrichtung
bereitzustellen, durch die die bekannten Verschließ- und Belüftungslösungen verbessert
werden, und die eine kompakte Belüftungsanordnung bereitstellt,
die ebenfalls dazu beiträgt,
dass eine zuverlässige
Schließwirkung erreicht
wird.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt mit einer Verschlussvorrichtung des oben
beschriebenen Typs, die ferner die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.
Insbesondere weist bei einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung das
Anbringteil eine um die Verschlusskappe herum angeordnete Einfassung auf,
die ein Ventilelement enthält,
das an einer Wand der Einfassung anliegt, um eine Ventilanordnung zum
Rückführen eines
Luftstroms in den Behälter
zu bilden. Ferner weist die Einfassung insbesondere eine Mikroperforation
auf, die einen Luftstrom in den Behälter ermöglicht und das Ventilelement
gegen die Flüssigkeit
in dem Behälter
abschirmt.
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Bei
einer solchen Ventilanordnung wird das Ventilelement generell gegen
die in dem Behälter enthaltene
Flüssigkeit
trockengehalten, insbesondere, da die Flüssigkeit bei einem Belüftungsvorgang aus
der Umfassung austreten kann. Im Ruhezustand ist der Flüssigkeitsstrom
in die Einfassung aufgrund des Vorhandenseins der Mikroperforation
und eines relativ geringen, ständig
um die Einfassung herum herrschenden Drucks der Flüssigkeitssäule eingeschränkt. Die
Einfassung kann derart ausgeführt sein,
dass spezifische, am Umfang angeordnete Teile zu Belüftungszwecken
vorgesehene Mikroperforationen aufweisen. Bei Druckbeaufschlagung
blockiert das Ventilelement, so dass die Luft in der Ventileinfassung
gehalten wird. Beim Freigeben entlüftet das Ventilelement, so
dass Luft in die Einfassung strömen kann,
wodurch der Behälter
belüftet
wird und Flüssigkeit
aus der Umfassung gedrückt
wird. Somit bleibt bei der vorgeschlagenen Lösung das Ventilelement generell
trocken und zuverlässig
funktionstüchtig.
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Zum
Realisieren einer kompakten und einfachen Konstruktion ist die Kappe
vorzugsweise an einer Innenwand der Einfassung festgeklemmt und
ist das Ventilelement monolithisch mit der Kappe ausgebildet. Ferner
ist zum Reduzieren einer Interferenz des verschließbaren Kappenteils
und des Ventilelements das Ventilelement vorzugsweise über eine Verschwächung von
dem bewegbaren Teil der Kappe getrennt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung verläuft bei einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
das Ventilelement konisch nach außen, um an einer zylindrischen
Außenwand
der Einfassung anzuliegen. Ferner weist die Einfassung vorzugsweise
einen U-förmigen
Querschnitt auf. Bei einer solchen Ausführungsform sind die einander
gegenüberliegenden
Wände monolithisch
aus einer Form gebildet, wodurch die Fertigungsgenauigkeit des Ventilelements
relativ zu einer Anliegewand der Einfassung optimiert wird. Unter
einer "U"-Form versteht ein
Fachmann, dass diese Form eine beliebige Konfiguration mit einander
gegenüberliegenden Wänden, die über eine
Verbindungswand miteinander verbunden sind, umfasst, welche nicht
notwendigerweise relativ zu einer Mittelachse symmetrisch ist.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
verläuft
die Einfassung unterhalb der Kappe und verläuft das Ventilelement gekrümmt nach
innen, um an einem unterhalb der Kappe in der Einfassung ausgebildeten
Sitz anzuliegen. Diese Ausführungsform
bietet den Vorteil, dass bei der Produktion das Ventilelement von
dem Außenumfang
und den Anbringteilen der Verschlusskappe abgeschirmt ist, wodurch
die Fertigungssicherheit verbessert wird. Ferner können beim
Zusammenbau die (vorzugsweise monolithisch ausgebildete) Verschlusskappe
und das Ventilelement axial in das Anbringteil ge drückt werden,
bis das Ventilelement an dem kreisförmigen Sitz positioniert ist.
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Ferner
ist die Verschlusskappe vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie
einen Fuß für den Flüssigkeitsbehälter bildet.
Hierbei wird die Einfassung vorzugsweise über eine von einer Grundebene des
Fußes
beabstandete Luftzuführung
belüftet.
Eine solche Konfiguration verhindert, dass die Verschlussvorrichtung
auf nassem Untergrund unbeabsichtigt Wasser statt Luft in die Ventilanordnung
einsaugt.
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Bei
einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Verschlussvorrichtung
einen Schnappbereich auf, der eine relativ plötzliche Verformung erfährt und
sich unter Einfluss eines ersten Überdrucks in die Ausfließposition
bewegt und unter Einfluss eines zweiten Überdrucks in der Ausfließposition
gehalten wird.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
schematische perspektivische Ansicht einer quergeschnittenen Verschlusskappe aus 1;
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3 eine
schematische perspektivische Ansicht einer quergeschnittenen Verschlussvorrichtung
mit der Verschlusskappe aus 2;
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4 eine
schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
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5 eine
Produktionskonfiguration einer flexibel befestigten Stutzenanordnung;
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6 eine
Arbeitskonfiguration der Anordnung aus 5;
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7 eine
perspektivische quergeschnittene Ansicht einer weiteren flexibel
befestigten Stutzenanordnung;
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8 eine
weitere perspektivische quergeschnittene Ansicht einer flexibel
befestigten Stutzenanordnung;
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9 eine
schematische Seitenansicht einer Anbringkonfiguration zum Anbringen
der Verschlusskappe an einem Anbringteil;
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10 eine
detaillierte Ansicht einer weiteren Anbringkonfiguration zum Anbringen
der Verschlusskappe an einem Anbringteil;
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11 eine
schematische Seitenansicht des Flüssigkeitsbehälters mit
Darstellung von Aspekten der Erfindung;
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12 eine
schematische Seitenansicht des Flüssigkeitsbehälters mit
Darstellung von Aspekten der Erfindung, wobei sich die Verschlusskappe
in der Schließposition
befindet;
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13 eine
schematische Seitenansicht eines Flüssigkeitsbehälters, wobei
sich die Verschlusskappe in der Ausfließposition befindet;
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14 eine
schematische Seitenansicht eines Flüssigkeitsbehälters, wobei
Luft in der Ausfließposition
eingesaugt wird;
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15 eine
schematische Seitenansicht eines Flüssigkeitsbehälters, wobei
Luft über
ein Rückschlagventil
eingesaugt wird;
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16 eine
schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Flüssigkeitsbehälters;
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17 eine
schematische Seitenansicht des Flüssigkeitsbehälters aus 6;
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18 eine
Querschnittansicht einer Verschlusskappe gemäß der bevorzugten Ausführungsform;
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19a eine schematische Darstellung des Schnappverhaltens
der Verschlusskappe aus 18;
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19b ein Kraft-Distanz-Diagramm mit Darstellung
des Schnappverhaltens an einer Position A-A aus 19a.
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In
den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen gleiche Teile mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verschlussvorrichtung 1. Die
Verschlussvorrichtung 1 weist ein Anbringteil 2 zum
Befestigen der Vorrichtung an einem Flüssigkeitsbehälter 3 auf
(aus Gründen
der Klarheit ist die Kontur des Behälters 3 nur schematisch
gezeigt, siehe auch Behälter 39 aus 12).
In der in 1 dargestellten Position ist
die Verschlusskappe 4 nach unten gerichtet. Die Verschlusskappe 4 ist
entlang dem Umfang an dem Anbringteil 2 befestigt und weist eine
Ausfließöffnung 5 auf
(siehe gestrichelt dargestellte Offen-Konfiguration der Kappe 4),
die von einem mit dem Anbringteil 2 verbundenen Stutzen 6 verschlossen
ist. Der Stutzen 6 stimmt in der Schließposition der Kappe 4 mit
der Ausfließöffnung 5 der Verschlusskappe 4 überein,
um die Ausfließöffnung 5 zu
verschließen.
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Wie
anhand von 10 ff. weiter erläutert wird,
ist die Verschlusskappe 4 unter Einfluss von Überdruck
in dem Flüssigkeitsbehälter bewegbar. Das
Anbringteil 2 weist eine um die Verschlusskappe 4 herum
angeordnete Einfassung 7 auf. Die Einfassung ist entsprechend
konzentrischer zylindrischer Wände 8, 9,
die über
ein U-Profil 10 voneinander beabstandet sind, ausgebildet.
Die Einfassung nimmt ein Ventilelement 11 auf, das an einer
Wand 9 der Einfassung anliegt, um eine Ventilanordnung
zum Rückführen eines
Luftstroms 12 in den Behälter zu bilden. Zum Einschränken eines
Flüssigkeitsstroms in
die Einfassung weist die Einfassung vorzugsweise nur eine winzige
Mikroperforation 13 auf, die den Luftstrom 12 in
den Behälter
ermöglicht
und das Ventilelement 11 gegen die Flüssigkeit in dem Behälter abschirmt.
Da nur eine Perforation 13 vorhanden ist, kann in der Einfassung 7 festgehaltene
Luft bei Austausch von Flüssigkeit
nur über
die eine Mikroperforation entweichen. Da die Strömungsdrosselung durch die Mikroperforation
für den
Flüssigkeitsstrom hoch
ist, läuft
dieser Prozess nur langsam ab, und bei jeder Belüftung der Einfassung 7 wird
der Luftstrom 12 durch die Einfassung 7 gedrückt, wodurch
Flüssigkeit
aus der Einfassung entfernt wird. Auf diese Weise wird die Ventilwirkung
wesentlich verbessert, da sich das Ventilelement frei bewegen kann
und keine Restflüssigkeit
das freie Bewegen behindern kann. Ferner wird das Ventilelement 11 trockengehalten,
und es ist in geringerem Maße
dem Einfluss von flüchtigen
Elementen der Flüssigkeit
ausgesetzt, welche das dynamische Verhalten der Flüssigkeit
beeinträchtigen.
Ferner bleibt das Ventilelement 11 nicht aufgrund des Trocknens
von Flüssigkeit,
die in die Einfassung 7 eintritt, stecken. 1 zeigt
ferner, dass die Kappe 4 an der Innenwand 8 der
Einfassung 7 festgeklemmt ist, wobei das Ventilelement 11 konzentrisch
mit der Kappe 4 monolithisch ausgebildet ist.
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Insbesondere
zeigt 2 die Kappe 4 in einer perspektivischen
quergeschnittenen Ansicht. In diesem Zusammenhang bezieht sich "Kappe" auf eine monolithische
Baueinheit mit drei Bereichen. Erstens: einem konisch nach außen verlaufenden Ventilelement 11,
das an einer zylindrischen Außenwand 9 der
Einfassung 7 anliegt. Zweitens: einem um die Innenwand
der Einfassung 7 festzuklemmenden relativ starren und dicken
ringförmigen
Anbringteil 14. Zum Erhöhen
der Festklemmwirkung und Verhindern, dass Flüssigkeit zwischen der Wand 8 und
dem Anbringteil 14 nach außen gedrückt wird, sind zusammenpassende
Rippen 15 an dem Anbringteil und der Wand 8 ausgebildet.
Drittens: der Kappe 4, die den eigentlichen Verschlusskappenteil
in Form einer Membran 16 aufweist, wobei eine vorteilhafte Schnapp-Ausführungsform
spezifisch in den Abschnitten, in denen 11 ff.
beschrieben werden, dargestellt sind. 2 zeigt
das Ventilelement 11 mit einer Dicke, die in Richtung auf
den Umfang abnimmt und über
eine Verschwächung 17 mechanisch
von dem Anbringteil 14 und der Membran 16 getrennt
ist. Das Ventilelement 11 ist derart dimensioniert, dass es
in Linienberührung
an der Außenwand 8 anliegt und
somit einen optimalen Verschluss bildet, wenn Druck auf den Behälter ausgeübt wird;
und sich von der Wand 8 zurückzieht, wenn Luft in den Behälter gesaugt
wird.
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3 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht einer quergeschnittenen
Verschlussvorrichtung mit der Verschlusskappe 4 aus 2.
Zum besseren Verständnis
sind Linien 18 gezogen worden, um schematisch die Grenze
zu dem Behälter darzustellen,
wodurch das Innere 19 des Behälters von dem Umgebungsbereich 20,
aus dem Umgebungsluft 12 angesaugt werden kann, getrennt
wird (siehe auch 1). Die flache Grundebene 21 der Verschlussvorrichtung 1 ermöglicht es,
dass der Behälter
auf dem Kopf steht (das heißt,
mit der Ausfließöffnung nach
unten). Auf nassem Untergrund oder in nasser Umgebung kann jedoch
die Gefahr der Wasseransaugung über
den Ventileinlass 22 bestehen. Daher wird die Einfassung 7 über ein
Luftzuführventil 23 belüftet, das
von der Basisebene 21 beabstandet ist.
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4 zeigt
eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, bei der eine Einfassung 7 ausgebildet ist,
die unterhalb (in der Zeichnung oberhalb) der Kappe 4 verläuft, und das
Ventilelement 11 gekrümmt
nach innen verläuft, um
an einem unterhalb der Kappe 4 in der Einfassung 7 ausgebildeten
kreisförmigen
Sitz 24 anzuliegen. Diese Variante bietet einen zuverlässigen Schließkontakt,
wenn die Flüssigkeit
in dem Behälter Druck
ausübt,
und es wird auf einfache Weise Luft in den Behälter eingetragen, wenn ein
Unterdruck besteht, selbst bei einer Einfassung, bei der keine Abschirmung
gegen die Flüssigkeit
vorgesehen ist. Ferner ist diese Ausführungsform mit großen Auslegungstoleranzen
leicht zusammenbaubar durch einfaches axiales Drücken der Kappe 4 (einschließlich des
Ventilelements 11) nach unten auf, wobei das Ventilelement
an den Sitz 24 angelegt wird. Ferner sind die anfälligen dünnen Teile
des Ventilelements 11 bei der Produktion durch das Anbringteil 14 abgeschirmt,
wodurch Produktionsverluste minimiert werden.
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5 und 6 zeigen
eine Produktionskonfiguration 25A bzw. eine Arbeitskonfiguration 25B einer
flexibel befestigten Stutzenanordnung 25. Das flexible
Einhängen
des Stutzens 6 hat den Vorteil, dass dadurch eine Schlagfestigkeit
gegen Stöße (plötzliche
kurze Bewegungen) des Behälters
geboten ist. Zum Minimieren der Möglichkeit eines unerwünschten
Ausfließens
von Flüssigkeit
aus der Ausfließöffnung im
Falle eines Stoßes
geht der Stutzen 6 anfangs mit der Bewegung des Anbringteils 2 und
der (nicht dargestellten) Kappe 4 bei Beschleunigung mit,
wodurch die Kappe geschlossen bleibt. Diese Schlagfestigkeit wird
anhand von 16 näher erläutert. Die in 6 gezeigte
Ausführungsform
funktioniert höchst
zuverlässig
und ist aufgrund der tangentialen Blattfederelemente 26 auf
optimale Weise flexibel. Die Federelemente 26 sind zwischen
axialen starren Elementen 27 des Stutzens 6 und
der Innenwand 8 des Anbringteils 2 angebracht.
Somit definieren die starren Elemente 27 eine axiale Bewegung des
Stutzens 6 in dem Anbringteil 2. Die Produktionskonfiguration
ist derart ausgeführt,
dass sie aus einer Form entnehmbar ist. Bei dieser Produktionskonfiguration
sind die Blattfederelemente 26 in axialer Richtung entlang
dem Stutzen konisch ausgerichtet. Die Innenwand 8 des Anbringteils 2 weist
Anschlagelement 28 zum Einfassen der starren Elemente 27 auf, so
dass diese nur eine begrenzte axiale Bewegung ausführen können. Diese
Begrenzung kann derart ausgelegt sein, dass einem normalen Stoß standgehalten
wird, der Stutzen 6 jedoch fest genug ist, um bei normalem
Gebrauch eine einfache Trennung von der Kappe zu ermöglichen.
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In 6 sind
die Blattfederelemente 26 im Vergleich zu der Produktionskonfiguration
in eine umgekehrte konische Form gebracht. Dabei werden die starren
Elemente 27 relativ zu den Anschlagelementen 28 gedreht.
Die umgekehrte Drehrichtung ist in 6 durch
Pfeil P dargestellt. Somit werden durch Drehen der starren Elemente 27 diese
von den Anschlagelementen 28 in einer Arbeitskonfiguration "festgehalten".
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7 zeigt
eine perspektivische quergeschnittene Ansicht einer weiteren Verschlussvorrichtung 29,
bei der eine Kupplung zwischen einem Anbringteil 2 und
einem Stutzen 6 in Form von mehreren sternförmig angeordneten
radialen Blattfederelementen 30 vorgesehen ist, die den
Stutzen mit dem Anbringteil koppeln, hierbei sind die radialen Federelemente
aus starren Elementen 31 gebildet, welche über Klappscharniere 32 verbunden
sind. Die Blattfederelemente 30 mit hammerförmigen Anschlagelementen 33 sind
zum Anliegen an der Innenwand 8 des Anbringteils 2 vorgesehen. 8 zeigt
eine weitere perspektivische quergeschnittene Ansicht einer Verschlussvorrichtungsanordnung 34 mit
einer weiteren flexiblen Kupplung zwischen dem Stutzen 6 und dem
Anbringteil 2. Bei dieser Anordnung weisen die Blattfederelemente 35 eine
gebogene Form auf und sind flexibel.
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9 und 10 zeigen
alternative Ausführungsformen
zum Anbringen der Kappe 4 an dem Anbringteil 2.
Gemäß 9 ist
ein Anbringteil 14 vorgesehen, das einen flexiblen Rand 36 aufweist,
welcher mit einem feststehenden Randteil 37 an dem Anbringteil 2 in
Klickkontakt gebracht ist. Alternativ ist gemäß 10 die
Kappe 4 von einem konischen Randteil 38 umgeben,
der (siehe Pfeil P) beim Falten des Rands in eine umgekehrte konische
Form gebracht wird. Bei dieser umgekehrten Konfiguration ist die
Kappe durch den Randteil fixiert.
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In
den übrigen 11–19 sind Aspekte des Schnappverhaltens der
Verschlusskappe erläutert.
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In 11 und 12 ist
schematisch (ein Teil eines) Flüssigkeitsbehälters 39 gezeigt. 11 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Verschlussvorrichtung 40; 12 zeigt
eine Querschnittansicht. Der Flüssigkeitsbehälter 39 ist
vorzugsweise aus einem kostengünstigen
Kunststoff hergestellt, beispielsweise LEP oder LLDPE, und kann
ferner zahlreiche Arten von (nicht ge zeigten) Flüssigkeiten enthalten, wobei
das Material der Auskleidung der Art der umschlossenen Flüssigkeit
angepasst sein kann. Im Folgenden versteht man unter Flüssigkeit
auch unterschiedliche viskose Substanzen und Halbflüssigkeiten,
wie z. B. Seifen, Shampoos und dergleichen. Der Behälter 39 ist
mit einer Verschlussvorrichtung 40 verschlossen. Aus Gründen der
Klarheit sind der Behälter
und die Verschlussvorrichtung nicht in korrektem Verhältnis zueinander
dargestellt. Die Verschlussvorrichtung 40 weist ein Anbringteil 41 aus
einem relativ starren Material auf. Das Anbringteil ist entlang
dem Umfang 42 mit einer flexiblen Verschlusskappe 43 gekoppelt,
die eine zentrale Ausfließöffnung 44 aufweist.
Gemäß 12 bildet
die Wand 45 einen Teil des Flüssigkeitsbehälters 39. Diese
Wand 45 ist normalerweise etwas verstärkt oder zumindest aus starrem
Material hergestellt, und gemäß dem in 12 gezeigten
Ausführungsbeispiel
bildet sie einen zylindrischen Hohlraum, in dem das Anbringteil 41 und
die Verschlusskappe 43 festgeklemmt werden können, wobei
die Verschlusskappe zwischen dem Anbringteil 41 und der
Wand 45 gehalten wird. Obwohl in der Seitenansicht aus 12 das
Anbringteil 41 und die Verschlusskappe 43 scheinbar
separate Komponenten sind, sind diese Komponenten außerhalb
der Zeichnungsebene miteinander verbunden, und beide Teils sind
vorzugsweise als Einheit ausgebildet. Durch Kombination eines relativ
starren Anbringteils und eines relativ flexibleren Materials der
Verschlusskappe 43 mittels der dargestellten Konstruktion
kann eine gute Schließwirkung
nahe dem Umfang 42 erreicht werden. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
weist die Verschlusskappe ferner eine Lippe 46 auf, die
zusammen mit einem Schlitz 47 in dem Anbringteil 41 ein
Rückschlagventil 48 bildet,
dessen Funktion anhand von 15 näher erläutert wird.
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In
dem Anbringteil 41 ist eine Öffnung 49 ausgebildet,
das heißt,
Flüssigkeit
kann durch eine Öffnung 49 in
dem Anbringteil strömen,
und der Umfang des Anbringteils grenzt zumindest im Wesentlichen
an die Wand 45 des Flüssigkeitsbehälters 39. Zusätzlich zu
einem Strömungsdurchgang 49 für die Flüssigkeit
weist das Anbringteil 41 ferner einen Stutzen 50 auf,
der über
mindestens ein querverlaufendes Teil 51 mit dem Umfang
des Anbringteils 41 verbunden ist, um den Stutzen 50 zu
positionieren. Bei diesem Ausführungs beispiel
ist der Stutzen zentral in der Öffnung 49 positioniert,
und Flüssigkeit
kann rundherum durch eine sternförmige
Konfiguration des querverlaufenden Teils 51 strömen, welches
den Stutzen 50 berührt.
Andere Konfigurationen sind ebenfalls möglich, beispielsweise eine
Konfiguration, bei der der Stutzen 12 näher am Umfang positioniert ist
und einen Durchgang für
das Durchfließen
von Flüssigkeit
nur auf einer Seite aufweist.
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Wie
anhand von 13–15 näher erläutert wird,
ist die Verschlusskappe 43 axial bewegbar über dem
Stutzen 50 angeordnet. 2 zeigt
die Verschlusskappe in einer Schließposition. In dieser Position
verschließt
die Verschlusskappe 43 den Flüssigkeitsbehälter 39,
und die Flüssigkeit
kann nicht aus diesem ausfließen,
da die Verschlusskappe 43 passend schließend um
den Stutzen 50 herum angeordnet ist. Diese Position ist
die Ruheposition; d. h. nur durch Erzeugen eines Überdrucks
in dem Behälter 39,
beispielsweise durch Zusammendrücken
des Behälters,
kann die Verschlusskappe aus dieser Position bewegt werden.
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13 zeigt,
wie die Verschlusskappe 43 in die Ausfließposition
gebracht wird. In diesem Fall wird in der Flasche durch temporäres festes
Zusammendrücken
ein relativ großer Überdruck
erzeugt. Folglich erfährt
die Verschlusskappe 43 eine Verformung und bewegt sich
aus der in 12 gezeigten Schließposition
in die in 13 gezeigte Ausfließposition.
Die Verschlusskappe 43 hat sich nun in axialer Richtung
entlang dem Stutzen 50 bewegt und bewegt sich dadurch von
dem Stutzen 50 weg. Folglich entsteht ein Zwischenraum 52 um
den Stutzen herum, so dass Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsbehälter 39 strömen kann.
Die Verschlusskappe 43 ist derart ausgeführt, dass
sie beim Zusammendrücken
des Flüssigkeitsbehälters 39 eine
relativ plötzliche
Verformung erfährt,
und sie bewegt sich in die dargestellte zweite Ausfließposition.
In dieser Position kann die Verschlusskappe 43 unter Einfluss
eines relativ kleinen zweiten Überdrucks
in der Ausfließposition
gehalten werden. Ein Verbraucher braucht daher den Behälter nicht
weiterhin fest zusammenzudrücken.
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14 und 15 zeigen
ferner die Rückbewegung
der Verschlusskappe, wenn nach dem Drücken der Flüssigkeit aus dem Behälter der
Druck derart reduziert wird, dass die Verschlusskappe in die in 12 gezeigte
Ruheposition zurückspringt,
in der sich die Verschlusskappe 43 in der Schließposition
befindet. Bevor sie in diese Position gelangt, kann jedoch eine
Luftmenge durch die Ausfließöffnung 44 in
die Flasche strömen,
wie durch Pfeile P angezeigt. Bei der in 15 gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
ist ein Rückschlagventil 48 in
dem Anbringteil vorgesehen, so dass Luft in den Flüssigkeitsbehälter 39 eingesaugt
werden kann. Obwohl andere Ausführungsformen
möglich
sind, kann ein solches Rückschlagventil 48 auf
einfache Weise von einer Lippe 46 gebildet sein, die Teil
der Verschlusskappe 43 ist. Die Lippe 46 wird
in einen Schlitz 47 bewegt und verschließt auf einer
Seite 53 den Behälter gegen
Umgebungsluft. In der Ruheposition oder beim Erzeugen eines bestimmten Überdrucks
oder bei Druckbeaufschlagung durch die Flüssigkeit wird die Lippe derart
gegen die Seite 53 gedrückt,
dass die Lippe den Behälter
verschließt.
Wie in 15 gezeigt, kann sich jedoch
bei Vorhandensein eines Unterdrucks in dem Behälter die Lippe 46 zu
der der Seite 53 abgewandten Seite 54 bewegen,
so dass die Luft über
den Schlitz 47 in den Behälter strömt, wie durch Pfeil Q angezeigt.
Da die Luft bereits bei einem relativ kleinen Unterdruck in den
Behälter 39 gesaugt
werden kann, kann der Behälter
aus einem weniger starren Material hergestellt sein, wodurch sich die
Produktionskosten verringern.
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16 und 17 zeigen
schließlich
eine Modifikation des in 15 dargestellten
Konzepts, bei der sich der Stutzen 50 ebenfalls flexibel
bewegen kann, da er an einem flexiblen querverlaufenden Teil 55 angebracht
ist. Das flexible querverlaufende Teil 55 kann eine leicht
gekrümmte,
beispielsweise sternförmige
Aufhängung
aufweisen, so dass der starre, in der Mitte angebrachte Stutzen 50 unter
Einfluss beispielsweise einer plötzlichen
Beschleunigung, zum Beispiel durch einen Stoß, der dadurch verursacht wird,
dass die Flasche zu Boden fällt
oder die Flasche plötzlich
zusammengedrückt
wird, eine leichte axiale Bewegung ausführen kann. Bei dieser Ausführungsform
wird anfangs verhindert, dass sich die Ausfließöffnung 44 öffnet, da
sich in diesem Fall der Stutzen derart zusammen mit der Verschlusskappe 43 bewegt,
dass die Ausfließöffnung 44 verschlossen
bleibt. Erst nachdem sich der Stutzen zurückbewegt hat oder wenn sich
die Verschlusskappe weiter in axialer Richtung bewegt als sich der
Stutzen 50 bewegen kann, wird eine Ausfließöffnung 44 gebildet.
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Gemäß 16 und 17 hat
der Stutzen eine konische Form. Die Ausfließöffnung der Verschlusskappe
kann einen aufrechten Rand 56 aufweisen, der in einer Schließposition
passend über eine
Länge um
den Stutzen herum schließend
angeordnet ist. An dem Stutzen kann ferner eine (nicht gezeigte)
konzentrische Verdickung zum Erhalten eines Leitungsverschlusses
vorgesehen sein.
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18 zeigt
eine weitere perspektivische Ansicht eines Querschnitts der Verschlusskappe 43. Die
Verschlusskappe 43 weist einen Schnappbereich 57 auf,
um eine relativ plötzlich
Verformung zu erfahren und sich unter Einfluss eines relativ hohen
ersten Überdrucks
in eine Ausfließposition
zu bewegen und unter Einfluss eines relativ niedrigen zweiten Überdrucks
in der Ausfließposition
gehalten zu werden. Der Schnappbereich 57 ist in der Figur
als ringförmiger
Mittelteil dargestellt, der eine Krümmung aufweist, in der bei
Erzeugen eines Überdrucks
in dem Behälter
ein Druckaufbau erfolgen kann. Obwohl die Figur einen im Wesentlichen
gleichförmigen
ringförmigen
Schnappbereich 57 zeigt, kann mit anderen Geometrien, wie
sternförmigen
Bereichen oder dergleichen, ein im Wesentlichen gleicher Effekt
erzielt werden. Untersuchungen zeigen, dass unter anderem die Krümmung, die
Dicke und die Geometrie des Schnappbereichs 57 den Schnappeffekt
bei der Erfindung beeinflussen, so dass ein Fachmann in der Praxis
unter anderem mittels der Finite-Elemente-Analyse in der Lage ist,
die genannten Umfänge einzustellen,
um das optimale Schnappverhalten der Verschlusskappe 43 zu
steuern. Gemäß der Figur
hat der Schnappbereich 57 ferner eine relativ kleinere
Dicke als der Teil 58, der näher am Umfang der Verschlusskappe 43 angeordnet
ist. Folglich können sich
die Druckkräfte
in dem Schnappbereich konzentrieren, was zu einem steuerbaren und
reproduzierbaren Schnappeffekt führt. 19a und 19b zeigen
schließlich
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
der Verschlusskappe 43. Der aufrechte Rand ist hier verkürzt.
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Durch
diese Verkürzung
wird der Flüssigkeitsstrahl
bei der Schließbewegung
besser abgeschnitten, so dass ein Tropfen oder das Auftreten von Flüssigkeitsfäden verhindert
wird. Der aufrechte Rand 56 grenzt in der Ruheposition
im Wesentlichen an der Wand des (nicht gezeigten) Stutzens an. Der verkürzte Teil 59 weist
eine obere Fläche 60 auf,
die im Wesentlichen quer zu der aufrechten Wand ausgerichtet ist.
Zwischen der oberen Fläche 60 und dem
aufrechten Rand 56 ist ein scharfer Übergang 61 vorhanden.
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In
der Figur ist die Verschlusskappe 43 in der Ruheposition 62 (Schließposition)
dargestellt, in der die Verschlusskappe eine konkave konische Form aufweist.
In derselben Figur ist die Ausfließposition 63 gezeigt.
In dieser Position ist ein Schnappen 64 derart erfolgt,
dass die Verschlusskappe durch Aufrechterhalten eines relativ leichten Überdrucks
in dem Behälter
in stabilem Zustand gehalten werden kann. 19b zeigt
das bei der Finite-Elemente-Analyse ermittelte Kraft-Distanz-Diagramm
für die in 19a gezeigte Konfiguration. Hierbei erfolgte in der
von Linie A-A angezeigten Position eine Dickenvariation. Generell
folgt aus 19b, dass eine Bewegung anfangs
eine relativ große
Kraft erfordert (durch den Buchstaben F angezeigt), bis ein Schnapppunkt
passiert ist, wonach die aufgebrachte Kraft relativ plötzlich viel
kleiner wird. Durch Variieren der Dicke kann die erforderliche Höchstkraft
eingestellt werden, wobei die obere Linie 65 eine Kraft-Distanz-Kurve
mit einer relativ großen
Dicke der Verschlusskappe zeigt und die untere Linie 66 die Kraft-Distanz-Kurve
mit einer relativ kleineren Dicke der Verschlusskappe an der von
der Linie A-A bezeichneten Stelle zeigt. Auf im Wesentlichen gleiche Weise
kann ein Kraft-Distanz-Diagramm durch Verwenden einer Verschwächung 67 beeinflusst
werden, die an einer bestimmten Position entlang der Linie R in
dem Schnappbereich angeordnet sein kann. Ein Variieren der Dicke
der Verschlusskappe 43 an der Stelle der Umfangsteile B
und C scheint ebenfalls das Schnappverhalten zu beeinflussen.
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Obwohl
die Erfindung anhand der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen
offenbart worden ist, können
diese Modifikationen aufweisen, ohne dass dadurch vom Geist und
Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird. Es ist möglich, dass
das Anbringteil 41 und die Verschlusskappe 43 durch Formen
aus einem Material hergestellt werden. Es ist ferner möglich, dass
mehrere Stutzen vorgesehen sind. Diese Modifikationen werden als
in den Schutzumfang der Erfindung fallend betrachtet, wie er in
den beiliegenden Patentansprüchen
beansprucht wird.
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Weitere Überlegungen
hinsichtlich (Teilen) der Erfindung lauten wie folgt: Ein "Sprung" effekt ist auf dem
Sachgebiet per se bekannt und bewirkt eine ziemlich abrupte Verformung
bei Verwendung spezifischer Materialien und Formen, wobei die Verschlusskappe
zwei relativ stabile, voneinander verschiedene Formen annehmen kann.
Dieses Verhalten ist mit dem Schnappen in geraden zylindrischen dünnwandigen
Objekten vergleichbar, bei die mit Druck beaufschlagt werden und
plötzlich
kollabieren, wenn eine Last ohne vorhergehende sichtbare Verformung überschritten
wird. Im Schließzustand
wird die Verschlusskappe unter einer leichten Vorspannung gegen
den Stutzen gedrückt.
Der Vorteil eines solchen Verschlusses besteht darin, dass eine
relativ große
Kraft zum Öffnen
des Behälters
erforderlich ist, so dass eine leichte Druckerhöhung nicht direkt zu einer
Leckage des Behälters
führt.
Wenn jedoch die Flasche unter Anwendung dieser Technik geöffnet wird,
kann eine kleinere Kraft, die für
den Benutzer angenehmer ist, aufgebracht werden, um die Öffnung offen
zu halten und die Flüssigkeit
leichter zu dosieren. Ferner bietet ein solcher Schnappeffekt den
Vorteil, dass die Verschlussvorrichtung sozusagen zuschnappt und
somit relativ schnell geschlossen ist, so dass kaum, wenn überhaupt
einmal, das lästige Tropfen
oder die lästige
Fadenbildung auftritt, da der Flüssigkeitsstrahl
sozusagen abgeschnitten wird.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die Verschlusskappe aus der Patentveröffentlichung
EP700353 keinen Schnappbereich
aufweist, da sich diese Verschlusskappe nicht zwischen einem Nichtschnapp-
und einen Schnapp-Zustand bewegt, sondern eine Anzahl von permanenten
Einknickungen aufweist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist
der Schnappbereich einen ringförmigen
Mittelteil mit einer Krümmung
auf, in der bei Erzeugung ei nes Überdrucks
in dem Behälter
ein Druckaufbau erfolgen kann. Der Schnappbereich kann eine Verschwächung aufweisen.
Eine solche Verschwächung bietet
die Möglichkeit,
eine zuverlässigere
und reproduzierbarere Schnappwirkung zu erzielen, die immer unter
ungefähr
den gleichen Bedingungen an praktisch immer derselben Stelle auftritt.
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Untersuchungen
haben gezeigt, dass eine Konzentration von Druckkräften auftritt,
so dass sich die Verschlusskappe aufgrund eines Druckanstiegs spontan
verformen kann, und zwar praktisch ohne dass vorher eine graduelle
Veränderung
aufgetreten ist. Vorzugsweise hat der Schnappbereich eine kleinere
Dicke als ein Teil der Verschlusskappe, der näher am Umfang angeordnet ist.
Die Verschlusskappe weist vorzugsweise in der Schließposition
eine nach innen konisch verlaufende Form und in der Ausfließposition
eine nach außen
konisch verlaufende Form auf. Aufgrund einer solchen nach innen
konisch verlaufenden Form wird bei einer axialen Bewegung die Verschlusskappe
leicht derart zusammengedrückt, dass
der Druckaufbau erhöht
werden kann.
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Dadurch
wird es möglich,
dass die Verschlussvorrichtung ein Rückschlagventil aufweist, so dass
Luft zum Kompensieren der ausgeströmten Flüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter gesaugt
werden kann. Bei den herkömmlichen
Verschlüssen
war es normalerweise erforderlich, relativ starre Behälterwände zu haben,
um diesen Rückstrom
zu fördern. Durch
Verwendung des oben genannten Rückschlagventils
kann der Behälter
dünner
und daher kostengünstiger
ausgeführt
sein, da das Rückschlagventil
leichter zu konfigurieren ist, ohne dass die Gefahr einer Leckage
besteht. In diesem Zusammenhang dient das Rückschlagventil zur sogenannten "Doppelbelüftung", wobei Luft durch
die Ausfließöffnung einströmt, wenn
kein Überdruck
in der Flasche herrscht, weil der Benutzer diese nicht mehr zusammendrückt. Aufgrund
der semistabilen Öffnungsposition
der Verschlusskappe kann die Luft anfangs durch die Ausfließöffnung zurückströmen, so
dass der Flüssigkeitsstrahl
unterbrochen ist. Die Belüftung erfolgt
dann durch Öffnen
des Rückschlagventils,
so dass sich der Druck normalisiert. Dadurch kann die Luft in den
Behälter
strömen,
und der Flüssigkeitsstrahl
wird mit einer abrupten Bewegung ohne lästiges Tropfen oder Bilden
von Flüssigkeitsfäden unterbrochen.
Das Rückschlagventil
kann mit einem Schlitz in einem Anbringteil ausgebildet sein, das eine
Verbindung mit dem Umfang der Verschlusskappe bildet, wobei der
Schlitz mittels eines mit der flexiblen Verschlusskappe verbundenen
Streifens verschlossen werden kann.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
weist der Stutzen eine Einrichtung zum Durchführen einer leichten axialen
Bewegung auf. Eine solche Einrichtung kann ein flexibles querverlaufendes
Teil aufweisen, an dem der Stutzen angeordnet ist. Solch ein flexibel
ausgeführter
Stutzen kann dahingehend als Rückschlagventil
fungieren, dass beim Rückströmen von
Luft und bei Unterdruck in dem Behälter der Stutzen eine leichte
einwärts
gerichtete Bewegung ausführt.
Ferner kann mit einem solchen flexiblen Stutzen verhindert werden,
dass sich bei zu großen Druckanstiegen
oder Beschleunigungen die Verschlussvorrichtung unerwünscht öffnen kann
und Flüssigkeit
in zu großer
Dosis ausströmen
kann. Durch Verwendung der flexiblen Einhängung in einem solchen Fall
bewegt sich der Stutzen anfangs zusammen mit der Verschlusskappe,
und es erfolgt eine Verzögerung
oder Verlangsamung dieser Phänomene,
so dass die Verschlussvorrichtung einen leichten Verzögerungseffekt
auf die auf die Verschlussvorrichtung aufgebrachten Kräfte ausübt. Dadurch
wird die Benutzung vereinfacht und verhindert, dass sich der Behälter unerwünscht entleert.
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Zum
Verbessern der Schließ-
und Dosiermöglichkeiten
kann der Stutzen konisch ausgeführt sein.
Hierbei kann die Ausfließöffnung der
Verschlusskappe einen aufrechten Rand aufweisen, der in der Schließposition
passend über
eine Länge
um den Stutzen herum schließend
angeordnet ist. Vorzugsweise ist der aufrechte Rand verkürzt, um
den Flüssigkeitsstrahl
bei der Schließbewegung
abzuschneiden und somit einen sauberen Verschluss, der weder tropft
noch Flüssigkeitsfäden zieht,
zu realisieren.
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Obwohl
die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten
Ausführungsformen
beschrieben worden ist, können
diese Modifikationen aufweisen, ohne dass dadurch vom Geist und
Schutzumfang der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise ist es
möglich,
dass das Anbringteil 3 und die Verschlusskappe 5 durch
Spritzgießen
aus einem Material hergestellt werden. Es ist ferner möglich, dass
mehrere Stutzen verwendet werden. Diese Modifikationen werden als
in den Schutzumfang der Erfindung fallend betrachtet, wie er in
den beiliegenden Patentansprüchen
definiert ist.