DE69823855T2

DE69823855T2 - Verunreinigungsfreier mehrfachdosierspender für flüssige materialen

Info

Publication number: DE69823855T2
Application number: DE69823855T
Authority: DE
Inventors: R. Bernard GERBER
Original assignee: Waterfall Co Inc Santa Cruz; Waterfall Co Inc
Current assignee: Waterfall Co Inc Santa Cruz; Waterfall Co Inc
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2018-09-11
Also published as: JP2002510372A; WO1999015759A3; EP1023524B1; CA2302748A1; CN1274329A; KR100566775B1; BR9812244A; DE69823855D1; AU734538B2; IL134957A; ATE266799T1; KR20010030616A; AU9311998A; WO1999015759A2; HK1031412A1; IL134957A0; US6286725B1; TW459110B; EP1023524A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Das Gebiet der Erfindung betrifft im Allgemeinen Abgabesysteme und -vorrichtungen zum Abgeben von fließfähigen Materialien wie z. B. Flüssigkeiten, Lösungen, Dispersionen, Suspensionen, Gelen, Pasten und anderen Fluiden. Insbesondere betrifft das Gebiet der Erfindung ein Einwegventil für ein Mehrfachdosis-Abgabesystem zum Abgeben von Dosen von fließfähigen Materialien und zum Verhindern des Einströmens von externen Verunreinigungen während und zwischen den Abgaben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Ausgabe von fließfähigen Materialien in einer verunreinigungssicheren Weise, insbesondere über verlängerte Zeiträume oder in einer wiederholten Weise, z. B. in mehreren Dosen, weist viele Schwierigkeiten auf. Die Hauptprobleme betreffen eine genaue Strömungssteuerung und die Verhinderung einer Rückströmung oder eines Rückflusses. In einem herkömmlichen Abgabesystem können externe Verunreinigungen leicht mit der Rückströmung am Ende des Abgabezyklus in den Behälter eintreten.
Die meisten zusammenfaltbaren Behälter für fließfähige Materialien weisen eine Auslassöffnung wie z. B. ein Loch, eine Düse, einen Schnabel oder eine andere Art Öffnung auf. Der Inhalt des Behälters, wie z. B. Pasten, Flüssigkeiten oder andere Fluide, treten durch die Auslassöffnung durch inneren Druck angetrieben aus. Dieses Verfahren zum Abgeben des fließfähigen Materials ist häufig ungenau und verhindert nicht den Eintritt von externen Verunreinigungen in den Behälter. Daher müssen zusätzliche Gieß- oder Abgabevorrichtungen an oder in der Auslassöffnung montiert werden, wenn eine genaue Steuerung der Abgabeeigenschaften erwünscht ist. Diese Vorrichtungen müssen einfach, wirksam und kostengünstig sein, insbesondere wenn sie zur weitverbreiteten kommerziellen und Heimverwendung vorgesehen sind.
Eine Anzahl von Patenten wurden für Durchflussregelventile und Vorrichtungen für die Schwerindustrie ausgegeben. Colvard, US-Patent 5 411 049, offenbart beispielsweise ein Durchflussregelventil für eine Zementieranlage, die bei Bohrlochbohrvorgängen verwendet wird. Das Ventil lässt Fluid in beiden Richtungen fließen. Swearingen, US-Patent 5 392 862 lehrt eine Durchflussregel-Untereinrichtung für Hydraulikwerkzeuge, die bei Schlammdurchfluss-Bohrvorgängen in Ölfeldern verwendet werden. Müller et al., US-Patent 5181571, lehren eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bohrlochbohren und Einsetzen von Verkleidungen für Öl, Gas und andere Verrohrungen. Die US-Patente 4 067 358 und 3 957 114, herausgegeben an Streich, beschreiben zusätzliche Ventile für Zementiervorgänge.
Alle vorangehenden Durchflussregelventile sind für Schwermaschinen unter Anwendungsbedingungen ausgelegt und können nicht zum Aufrechterhalten der Sterilität von Systemen, in denen sie verwendet werden, angepasst werden. Insbesondere sind solche Durchflussregelventile nicht dazu ausgelegt, eine Strömung in einer Richtung sicherzustellen (einige der Vorrichtungen ermöglichen tatsächlich einen freien Rückfluss), und können nicht an zusammenfaltbaren Behältern angebracht werden. Ferner enthalten diese Vorrichtungen viele Teile und sind typischerweise teuer, wobei jede Hunderte oder Tausende von US-Dollar kostet.
Typischerweise weist eine Abgabevorrichtung einen Ventilmechanismus auf, um eine genaue Abgabe sicherzustellen. Das US-Patent 5 033 655 lehrt, wie Fluidprodukte aus einem nicht-zusammenfaltbaren Behälter abzugeben sind, indem ein System mit einem Schlitzventil verwendet wird. Das System lässt Luft ein, um das Zusammenfalten des Behälters zu verhindern, wenn Fluid an den Benutzer abgegeben wird. Dies hat insofern einen Nachteil, als in der Luft schwebende externe Verunreinigungen in die im Behälter verbleibende Lösung gebracht werden. Eine solche Abgabevorrichtung eignet sich natürlich nicht für die verunreinigungssichere Mehrfachdosis-Abgabe aus einem zusammenfaltbaren Behälter.
Eine einfache Lösung in Form eines Quetschventils mit gesteigerter Abdichtung wird vom US-Patent 5 265 847 präsentiert. Diese Vorrichtung ist für einen Behälter ausgelegt, dessen Inhalt unter der Schwerkraft ausgestoßen wird. Das US-Patent 5 099 885 offenbart ein Klappenventil, das viskose Fluide mittels einer Pumpe abgibt. Diese Lösung ist nicht auf alle Arten von Flüssigkeiten und Fluiden anwendbar. Ein Klappenventil ist beispielsweise nicht für ein hochviskoses Material geeignet und ist für Suspensionen oder Dispersionen nicht brauchbar.
Ebenso offenbart Pasinski im US-Patent 5 346 108 eine Vorrichtung zur dosierten Abgabe, um eine vorbestimmte Menge eines im Allgemeinen viskosen Fluids abzugeben. Die Vorrichtung weist ein Gelenk mit einer bistabilen Orientierung, konkav zu konvex, auf. In der Luft schwebende Verunreinigungen können in die Vorrichtung eintreten, wenn das Gelenk in seine ursprüngliche Position zurückkehrt. In den Vorrichtungen von Vorhis, Nilsson und Pasinski dringen Luft und ihre Verunreinigungen ein, um das Volumen der ausgegebenen Lösung zu ersetzen. Diese Vorrichtungen werden nicht als verunreinigungssicher beansprucht.
Zusätzlich zu den bereits erwähnten Mängeln sind die obigen Lösungen des Standes der Technik nicht insbesondere dazu ausgelegt, einen Rückfluss zu verhindern. Haviv lehrt in seinem US-Patent 5 080 138 eine Ventilanordnung, die auf einem Hülsenventil beruht und aus mehreren Komponenten besteht. Der Rückfluss wird durch eine Hülle verhindert, die ermöglicht, dass das fließfähige Material aus dem Ventil fließt, aber jeglichen Rückfluss in den Behälter verhindert. Lider ist diese Vorrichtung kompliziert, kostspielig herzustellen und schwierig zu montieren.
Eine einfache Ausgabedüse wird von Latham im US-Patent 5 398 853 präsentiert. Die Düse ist für die Abgabe von Pasten, z. B. Zahnpasta, ausgelegt. Obwohl Latham versucht, die Übertragung von Keimen zwischen der Auslassöffnung und der sekundären Oberfläche, auf die die Paste aufgebracht wird, zu beseitigen, stoppt seine Düse die Einströmung von Bakterien nicht. Bakterien können beispielsweise eintreten, wenn die Düse in eine Lösung eingetaucht wird.
Wirksamere Verfahren für die verunreinigungsfreie Abgabe sind in den US-Patenten 5 305 786 und 5 092 855, herausgegeben an Debush bzw. Pardes, offenbart. Debush offenbart eine Modifikation an der früheren US-Neuerteilung 34 243 des Anmelders, die auf einer aufweitbaren elastomeren Hülse beruht, die eng um einen Ventilkörper mit Eintritts- und Austrittsöffnungen angefügt ist. Die Verbesserung von Debush zielt auf die Vereinfachung der Anordnung ab. Seine Lösung erfordert leider mehr Material und erhöht die Herstellungskosten des Ventils beträchtlich. Außerdem ist es schwierig, ein scheibenförmiges Ventil herzustellen, während gleichzeitig die Vorrichtung an zusammenfaltbare Behälter angepasst wird. Pardes offenbart eine steife Umhüllungshülse, um die elastomere Hülle am Ventilkörper zu halten, wobei somit eine Dichtung zwischen der Hülle und dem Ventilkörper bereitgestellt wird. Dies steht mit den Lehren des Anmelders in der US-Neuerteilung 34 243 eng in Zusammenhang. Das Ventil von Pardes arbeitet durch zwei Sätze von Öffnungen innerhalb eines Ventilkörpers, wobei somit die Vorrichtung und ihre Herstellung unnötig komplex gemacht werden.
Die vorangehenden Lösungen weisen insofern Nachteile auf, als sie nicht für kleine Behälter verkleinert werden können. Das Verhältnis der Länge zum Durchmesser ist groß und begrenzt folglich das Strömungsvolumen für kleine Behälter.
Keine der Abgabevorrichtungen des Standes der Technik ist kostengünstig, weist eine einfache Konstruktion auf und ist in der Lage, ein fließfähiges Material im Bereich von niedriger bis hoher Viskosität in mehreren Dosen in einer verunreinigungssicheren Weise abzugeben.
GB2048827 beschreibt ein Einwegventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Dieses Ventil weist einen Ventilkörper auf, der sich im Hals des Behälters befindet, welcher durch die innewohnende Elastizität des Ventilkörpers verschlossen ist.
Angesichts des vorangehenden ist es ersichtlich, dass das, was erforderlich ist, ein Einwegventil ist, das ein Mehrfachdosis-Abgabesystem für fließfähige Materialien bereitstellt, wobei die Sterilität oder Reinheit des fließfähigen Materials bewahrt wird, insbesondere um zu verhindern, dass Verunreinigungen durch das Ventil zurück in den Behälter des fließfähigen Materials gelangen.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 beanspruchte Erfindung erfüllt.
Der Stopfen kann mit einem ringförmigen Ring versehen sein, der in eine ringförmige Rille an der Innenseite des Gehäuses hineinpasst. In dieser Weise legt das Gehäuse den Bewegungsbereich des Stopfens fest.
Vorzugsweise besteht das Ventil aus formbaren Kunststoffmaterialien, wie z. B. Styrol-Butadien-Styrol, Silikon, Urethan, Kautschuk, Polyethylen, Polymethylmethacrylat und dergleichen.
Der Fluidbehälter (Behälter), der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, muss von einer Art sein, die kein wesentliches internes Vakuum erzeugt, wenn Fluid ausgetrieben wird. Mit anderen Worten, der Behälter muss zusammenfaltbar oder verkleinerbar sein und darf nicht ausgetriebenes Fluid mit Außenluft ersetzen. Beispiele von geeigneten Behältern umfassen Taschen, Beutel, Spritzen, Kolben, Faltenbalgbehälter und zusammenfaltbare Tuben.
Der Ventilstopfen kann viele verschiedene Formen mit nützlichen Merkmalen aufweisen. Durchgangsöffnungen, Rillen, Schlitze oder unregelmäßige Strukturen können in den Ventilstopfen geschnitten werden, um einen Weg für die Fluidströmung vorzusehen, wenn sich der Ventilstopfen in der offenen Position befindet. Dies ist günstig, da die Oberseite des Ventilstopfens die Auslassöffnung schließen kann, wenn der Fluiddruck an der Einlassöffnung zu hoch ist, was die Fluidströmung blockiert. Geschnittene oder geformte Strukturen in der Oberseite des Ventilstopfens verhindern eine Blockierung der Auslassöffnung in solchen Fällen.
Der Ventilstopfen kann auch einen langgestreckten Schwanz aufweisen. Dieser Schwanz verhindert, dass der Ventilstopfen bezüglich des Gehäuses hinsichtlich Drehung fehlausgerichtet wird.
Die Drehausrichtung ist eine notwendige Erwägung in den Fällen, in denen der Ventilstopfen Löcher oder geschnittene Strukturen aufweist, um die Fluidströmung zu leiten. Der Schwanz kann auch zum Abdichten der Einlassöffnung des Ventils dienen.
Das Ventil kann am Fluidbehälter unter Verwendung von verschiedenen gut bekannten Techniken, wie z. B. einer Schraubbefestigung, eines Schnappverschlusses, einer Heißversiegelung oder Klebeversiegelung, befestigt werden. Das Ventil kann permanent am Fluidbehälter befestigt werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Integration des Ventils zum Verhindern von Luft oder einer in der Luft schwebenden Verunreinigung mit einem biegsamen Behälter für ein fließfähiges Medium. Dies sieht ein integriertes System für die dosierte Abgabe oder Ausgabe eines fließfähigen Produkts ohne Verunreinigung durch Luft oder in der Luft schwebende Materialien vor. Dies hat den Vorteil, dass ermöglicht wird, dass ein Fluidmaterial ohne den Bedarf für Konservierungsmittel, hygroskopische Mittel oder Antioxidantien erneut formuliert wird. Somit hat ein solches System eine besondere Anwendung auf die Abgabe von Medikamenten, Getränken oder irgendeines fließfähigen Materials, in dem es wichtig ist, eine Verunreinigung aus der Luft zu verhindern.
Die Einfachheit des Stopfens ermöglicht, dass ein Ventil in seiner Geometrie, seinem Ort, seinen Abmessungen und seiner Härte optimiert wird, um einen optimierten und erwünschten Reißdruck zur Abgabe des fließfähigen Mediums zu erreichen. Ein solcher optimierter Reißdruck ist beispielsweise bei der Abgabe eines mit CO₂ gesättigten Getränks wichtig. Ein höherer Reißdruck wäre erforderlich, um den durch die Sättigung mit CO₂ verursachten Druck zu kompensieren.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A–1C sind Querschnitts-Seitenansichten eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Verwendung einer Anbindung und eines kugelförmigen Ventilstopfens.
2A–2B sind Querschnitts-Seitenansichten eines Ausführungsbeispiels, in dem der Stopfen einen ringförmigen Ring aufweist, der mit einer ringförmigen Rille im Gehäuse in Eingriff steht.
3A–3D sind Querschnitts-Seitenansichten von Ausführungsbeispielen, in denen der Ventilstopfen einen Schwanz aufweist.
4A–4C sind Querschnitts-Seitenansichten, die darstellen, wie die vorliegende Erfindung mit verschiedenen Arten von zusammenfaltbaren oder verkleinerbaren Behältern verwendet werden kann.
5 ist eine Querschnitts-Seitenansicht eines Ventilausführungsbeispiels, das kein Einwegventil an der Auslassöffnung umfasst.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Querschnitts-Seitenansichten von 1A und 1B stellen die allgemeinen Funktionsprinzipien eines ersten Ausführungsbeispiels eines Ventils 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. 1A zeigt einen Stopfen 2 in einer geschlossenen Position und 1B zeigt den Stopfen 2 in einer offenen Position. Die Einlassöffnung 4 befindet sich an der Unterseite und die Auslassöffnung 6 befindet sich an der Oberseite. Der Stopfen 2 kann in Abhängigkeit von dem Ausführungsbeispiel entweder aus elastomeren oder steifen Materialien wie z. B. formbaren Kunststoffen bestehen. Ein oberer Teil 8 des Gehäuses besteht aus einer elastomeren Hülle und bildet ein Einweg-Auslassventil 10 wie z. B. ein Schlitzventil. Ein unterer Gehäusekörper 12 (schattierter Teil) besteht aus einem steifen Material. Die Linien und Pfeile in 1B geben den Weg an, den das fließfähige Material (Fluid) nimmt, wenn es von der Einlassöffnung 4 zur Auslassöffnung 6 fließt.
Es wird angemerkt, dass alle Teile des Ventils, die mit elastomeren Materialien hergestellt werden, elastisch sind und in ihre ursprüngliche Form zurückkehren, wenn sie verformt werden.
Schlitzventile 10 umfassen zwei dünne Klappen aus elastomerem Material, die in Kontakt stehen, wenn kein Fluid zwischen ihnen fließt. Die Klappen weisen eine integrierte Tendenz auf, sich zusammenzupressen, was durch die Aspekte der Innenfläche des Gehäuses ergänzt wird. Der Fluiddruck schiebt die Klappen auseinander, was eine Öffnung für die Fluidströmung erzeugt. Ähnliche Vorrichtungen, wie z. B. Entenschnabelventile und Klappenventile, können auch als Einweg- Auslassventil 10 verwendet werden. Klappenventile, Schlitzventile und Entenschnabelventile sind auf dem Fachgebiet gut bekannt.
Der Stopfen 2 muss in der Richtung des Pfeils 14 (nach oben) verschoben werden, damit das Fluid durch das Ventil strömt. Die für die Verschiebung des Stopfens 2 erforderliche Kraft wird durch den Fluiddruck an der Einlassöffnung 4 bereitgestellt. Eine Rückstellkraft wird bereitgestellt, die den Stopfen 2 am Ende jedes Abgabezyklus in die geschlossene Position zurückbringt. Diese Rückstellkraft wird durch eine elastomere Anbindung 16 bereitgestellt, die zwischen dem Gehäusekörper 12 und dem Stopfen 2 befestigt ist. Die elastomere Anbindung 16 weist das vorteilhafte Merkmal auf, dass sie verhindert, dass sich der Stopfen 2 dreht (um eine zur Ebene des Papiers senkrechte Achse). Für Stopfen 2, die Kanäle wie z. B. Durchgangsöffnungen 18 oder Rillen aufweisen, kann dies erforderlich sein.
1C stellt einen Ventilstopfen mit Durchgangsöffnungen 18 dar, die die Fluidströmung leiten. Die Durchgangsöffnungen 18 verhindern, dass der Kontakt zwischen der oberen Gehäuseoberfläche 20 und dem Stopfen 2 die Strömung des Fluids behindert. Linien mit Pfeilen geben den Strömungsweg durch das Ventil 1 an. Bei der normalen Betätigung kann das Fluid sowohl durch die Öffnungen 18 als auch um den Stopfen 2 strömen, wie in 1B. Es wird angemerkt, dass der Stopfen 2 (insbesondere die Öffnungen 18) in diesem Ausführungsbeispiel eine korrekte Drehausrichtung mit dem Gehäuse 8, 12 aufrechterhalten muss. Dies wird durch die Anbindung 16 bereitgestellt. Alternativ kann der Stopfen 2 Rillen oder unregelmäßige geschnittene oder hervorragende Strukturen aufweisen, um dieselbe Funktion wie die Öffnungen 18 zu erfüllen, d. h. einen Strömungskanal zwischen dem Stopfen 2 und der oberen Gehäuseoberfläche 20 aufrechtzuerhalten. Alle Durchgangsöffnungen 18, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, leiten eine Fluidströmung und erstrecken sich als solche durch den Stopfen 2.
In allen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird der Stopfen 2 durch die Rückstellkraft (elastomere Anbindung 16) zwangsweise in einer geschlossenen Position gehalten, wenn nicht durch erhöhten Fluiddruck an der Einlassöffnung 4 auf diesen eingewirkt wird. Der Stopfen 2 steht mit der Innenfläche des Gehäuses 12 in Kontakt, wenn er sich in der geschlossenen Position befindet. Der erhöhte Druck verursacht, dass sich der Stopfen 2 in Richtung der Auslassöffnung 4 bewegt, was einen Weg für die Fluidströmung öffnet. Die Anbindung 16 dehnt sich, wenn sich der Stopfen 2 in die offene Position bewegt. Der Stopfen 2 kann die obere Gehäuseoberfläche 20 berühren, in welchem Fall die Öffnungen 18 die Fluidströmung leiten. Nach dem Strömen um den Ventilstopfen 2 oder durch die Öffnungen 18 tritt das Fluid durch das Schlitzventil 10 aus dem Ventil 1 aus. Wenn der Abgabezyklus beendet ist und der Fluiddruck an der Einlassöffnung 4 auf Umgebungsdruck zurückkehrt, zieht die Anbindung 16 den Stopfen 2 in die geschlossene Position. Da der Stopfen 2 und das Schlitzventil 10 Einwegvorrichtungen sind, weist das Ventil 1 zwei Einwegmechanismen auf, die gemeinsam wirken, um eine verunreinigungssichere Abgabe von Fluiden sicherzustellen.
2A und 2B sind Querschnittsansichten, die ein alternatives Verfahren zum Montieren des Stopfens 2 im Gehäusekörper 12 darstellen. 2A zeigt die geschlossene Position und 2B zeigt die offene Position. Ein oder mehrere Löcher 18 im Ventilstopfen 2 leiten die Fluidströmung. Eine Linie mit Pfeilen zeigt den Fluidströmungsweg durch das Ventil. Der Stopfen 2 ist mit einem ringförmigen Ring 22 versehen, der locker in eine ringförmige Rille 24 an der Innenfläche des Gehäusekörpers 12 passt. Die mechanische Beziehung zwischen dem ringförmigen Ring 22 und der ringförmigen Rille 24 schränkt die Bewegung des Ventilstopfens 2 ein, ermöglicht jedoch die deutliche offene und geschlossene Position des Ventilstopfens 2. Die Rückstellkraft wird von einer Anbindung 16 bereitgestellt. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet auch ein zweites Einwegventil wie z. B. ein Entenschnabelventil 10 an der Auslassöffnung.
3A und 3B stellen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar, in dem der Stopfen einen Schwanz 26 aufweist. Der Schwanz 26 verhindert eine Drehfehlausrichtung des Stopfens 2. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Anbindung 16 an der Unterseite des Schwanzes 26 befestigt werden. Der obere Teil des Gehäuses 8 besteht aus einem Elastomer und bildet ein Entenschnabel- oder Klappenventil; der Gehäusekörper 12 besteht aus einem steifen Material. Da eine korrekte Drehausrichtung des Ventilstopfens 2 sichergestellt ist, kann der Ventilstopfen 2 wirksam Kanäle wie z. B. Löcher oder Rillen zum Leiten der Fluidströmung verwenden. 3A zeigt ein Ventil unter Verwendung eines Stopfens 2 mit Löchern 18 in der geschlossenen Position. 3B zeigt ein Ventil unter Verwendung eines Stopfens 2 mit Löchern 18 in der offenen Position. Die Linien und Pfeile von 3A und 3B geben den Fluidströmungsweg an.
Das Ventil kann hinsichtlich seiner Abmessungen, Geometrie oder elastomeren Reaktion kalibriert werden, um einen optimierten oder erwünschten Reißdruck für ein spezielles fließfähiges Medium vorzusehen. Im Fall eines mit CO₂ gesättigten Getränks ist es beispielsweise erwünscht, einen angemessen hohen Reißdruck vorzusehen, um den Druck aufgrund von Sättigung mit CO₂ zu kompensieren. In diesem Fall ist es eine einfache Angelegenheit, die Geometrie oder elastomere Reaktion der Ansätze oder der Anbindung und des Stopfens zu ändern, um einen gewünschten Reißdruck vorzusehen.
Der Reißdruck ist hierin als der Druck definiert, der erforderlich ist, um den Behälter für das fließfähige Material zu öffnen. Es ist eine einfache Angelegenheit, die Geometrie der Anbindung oder die Geometrie und Position des Stopfens zu verändern, um einen optimierten Reißdruck für ein gegebenes fließfähiges Medium vorzusehen.
4A zeigt das Ventil 1 innerhalb des Ausgabeschnabels einer Spritze oder eines Kolbens montiert. Das Ventilgehäuse 12 kann mit Klebstoff an die Spritze geklebt werden oder unter Verwendung einer Lüerschen Verriegelungsarmatur befestigt werden. 4B zeigt das Stopfenventil 1 im Auslassschnabel eines Faltenbalgbehälters montiert. Alternativ kann das Ventil 1 innerhalb des Halses einer Tube montiert werden. 4C zeigt ein Stopfenventil 1 mit einer Schraubverbindung 36, die am Auslassschnabel eines zusammenfaltbaren oder verkleinerbaren tubenartigen Behälters befestigt ist. Diese Anwendungen sorgen für eine verunreinigungssichere Abgabe des Fluidinhalts 38 der Behälter.
Eine weitere Alternative besteht darin, den Behälterhals und das Ventilgehäuse zu einem einzigen Teil zu kombinieren. Mit anderen Worten, das Gehäuse wird zu einem Teil des Behälters.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet nur den Ventilstopfen 2 als Einwegventil-Mechanismus. Mit anderen Worten, das Einweg-Auslassventil 10 (Klappen-, Schlitz- oder Entenschnabelventil) wird beseitigt. Das Auslassventil 10 wird gegen eine einfache Öffnung ausgetauscht. Alle vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können ohne Auslassventil 10 konstruiert werden. Ein Beispiel eines solchen Ventils, das nur einen Ventilstopfen 2 mit einer elastomeren Anbindung 16 verwendet, ist in 5 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das gesamte Gehäuse 12 aus einem steifen Material und daher tritt keine Einwegventil-Wirkung an der Auslassöffnung 6 auf. Es ist vorteilhaft, das Ventil mit einer so kleinen Auslasskammer 27 wie möglich zu konstruieren, um die Menge an abgegebenem Fluid zu minimieren, das im Ventil nach einem Abgabezyklus zurückbleibt. Dies liegt daran, dass restliches Fluid in der Auslasskammer 27 aufgrund der Abwesenheit des Auslassventils 10 nicht vor einer Verunreinigung geschützt wird.
Die vorangehenden Ventile können für die Abgabe von voluminösen Mengen eines fließfähigen Materials verwendet werden. Voluminöse Mengen eines fließfähigen Materials werden üblicherweise durch eine Auslassöffnung abgegeben. Die vorliegende Erfindung beseitigt den Bedarf für eine peristaltische Pumpe.
Vielmehr kann ein erfindungsgemäßes Ventil, wie vorher beschrieben, intern innerhalb eines zusammenfaltbaren Behälters eingebaut werden.
Wenn sich die Düse in der offenen Position befindet, sieht das Ventil eine Schwerkraftzuführung des fließfähigen Materials durch die Düse vor. Gleichzeitig fällt der Behälter in direktem Verhältnis zur Menge an abgegebenem Fluid zusammen. In diesem Ausführungsbeispiel sieht der hydrostatische Druck des Fluids im zusammenfaltbaren Behälter den Druck zum Abgeben von Produkt durch die Patrone vor. Das Ventil verhindert eine Verunreinigung aus der Luft aufgrund der Rückströmung, wie vorher erläutert.
Das Ventil ermöglicht, dass der hydrostatische Druck des Fluids selbst eine Treibkraft bereitstellt. Bei herkömmlichen Verfahren zum Abgeben von voluminösem Material muss eine peristaltische Pumpe oder eine andere mechanische Vorrichtung zum aktiven Ausgeben des Materials bereitgestellt werden. Diese Verwendung der Erfindung erfordert, dass der Fluidhaltebehälter volumetrisch reduzierbar oder zusammenfaltbar ist. Der Behälter muss kein übermäßiges inneres Vakuum erzeugen, wenn der Inhalt abgegeben wird.
Die Befestigungseinrichtung, die Ventilmaterialien und die spezielle Ventilart hängen von dem abgegebenen Fluid, von der in Betracht gezogenen Behälterart und anderen Variablen ab. Für einen Fachmann ist es offensichtlich, wie die vorliegende Erfindung an verschiedene Anwendungen anzupassen ist.
In vielen Anwendungen ist es bevorzugt, dass das Ventil permanent an den Behälter gebunden ist, was ein integriertes Abgabe- oder Ausgabesystem bildet. Ein solches System ist bei der Abgabe von Fluiden, die zur Heimverwendung, industriellen Verwendung oder Institutsverwendung vorgesehen sind, von großem Wert. Dies liegt daran, dass dem Verbraucher ein verwendungsbereites Produkt zum Abgeben von mehreren Dosen in einer verunreinigungssicheren Weise angeboten werden kann.
Es ist zu erkennen, dass die Erfindung ein System zum Ausgeben und Abgeben eines breiten Bereichs von fließfähigen Medien, einschließlich Flüssigkeiten, Lösungen, Gemischen, Suspensionen und Dispersionen, bereitstellt. Diese Fluide können entweder flüchtig oder nicht-flüchtig, wässerig oder nicht-wässerig sein und als anorganische oder organische Fluide sowie als Kombinationen von diesen klassifiziert werden. Bei geeigneter Auswahl von Materialien für die in jeder speziellen Anwendung zu verwendenden Komponententeile hat die vorliegende Erfindung Anwendung als Ausgabe- und Abgabesystem für Fluide in jeglicher Industrie.
Das Abgabesystem schützt das Fluid vorteilhafterweise vor den nachteiligen Effekten von Verdampfung, Oxidation und Hydrolyse und verhindert vorteilhafterweise den Eintritt von Mikroorganismen; Luft und ihren Bestandteilsgasen; Staub, Pollen und anderen Teilchen in das Fluid innerhalb des Abgabesystems. Das Abgabesystem verhindert auch die Verdampfung des Fluids. Daher sind Filter, antimikrobielle Konservierungsmittel, Antioxidantien und hygroskopische Mittel nicht erforderlich, was für die wesentlichen Vorteile in erhöhter Reinheit, erhöhter leichter Formulierung und Kostenverringerung sorgt. Indem die Fluidreinheit während der Abgabe kontinuierlich aufrechterhalten wird, ermöglicht das System die Verteilung von Behältern mit größerer Größe, wodurch eine Kostenverringerung pro Einheitsvolumen des Fluids ermöglicht wird.
Beispiele von Fluiden, die von der vorliegenden Erfindung profitieren können, umfassen pharmazeutische Zubereitungen wie z. B. Augen- und Linsenpflegelösungen; in vitro und in vivo Diagnosemittel; biologische Mittel; Körperpflegezubereitungen wie z. B. Kosmetika und Düfte; Nahrungsmittel, Getränke; Nahrungsergänzungen und Vitamine; Industrie- und Laborchemikalien; photographische Lösungen; Waschmittel; Anstrichstoffe, Lacke, Klebstoffe und Dichtungen und Dichtungsmittel.
Die Verwendung der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass abgegebene Fluide ohne chemische Additive wie z. B. Konservierungsmittel verpackt werden. Dies ist vorteilhaft, da Konservierungsmittel in einigen Situationen schädliche Nebenwirkungen haben können. Konservierungsmittel, die derzeit in Augen- und Linsenpflegelösungen in Gebrauch sind, verursachen beispielsweise Toxizitätsreaktionen und/oder allergische Reaktionen in Augengeweben. Von Konservierungsmitteln in Verordnungs-Augenpflegeprodukten ist bekannt, dass sie sich auf die postoperative Heilungsrate von Augengeweben nachteilig auswirken.
Die vorliegende Erfindung stellt auch erhöhte Reinheit und Schutz vor Verunreinigung für Laborchemikalien und -reagenzien wie z. B. photographische Chemikalien bereit. Einem Fachmann ist klar, dass das obige Ausführungsbeispiel in vielen Weisen verändert werden kann, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Folglich sollte der Schutzbereich der Erfindung durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden.

Claims

Einwegventil zur Abgabe von fließfähigem Material aus einem volumetrisch reduzierbaren Behälter und zur Vermeidung des Eintritts von externen Verunreinigungen in den Behälter, wobei das Einwegventil folgendes umfasst: (a) ein Gehäuse (12), das eine Einlassöffnung (4), die mit dem volumetrisch reduzierbaren Behälter verbunden werden kann, und eine Auslassöffnung (6) umfasst, wobei das Gehäuse einen Strömungsweg für das fließfähige Material zwischen der Einlass- und der Auslassöffnung abgrenzt; (b) einen Stopfen (2), der sich in dem Gehäuse, zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position in bezug auf den Strömungsweg bewegen kann; und (c) ein Mittel (16) zum Anwenden einer Rückstellkraft, um den Stopfen (2) in die geschlossene Position zurück zu bewegen, so dass der Stopfen durch Ausüben eines ausreichenden inneren Drucks auf die Einlassöffnung zur Überwindung der Rückstellkraft von der geschlossenen Position in die offene Position bewegt wird; dadurch gekennzeichnet, dass: (d) das Mittel zum Anwenden einer Rückstellkraft die Verformung einer elastomeren Anbindung (6) [(16)] umfasst, die mit dem Stopfen (2) verbunden ist.
Ventil nach Anspruch 1, wobei das Ventil eine ringförmige Rille (24) an der Innenfläche des Gehäuses (12) umfasst und der Stopfen (2) einen ringförmigen Ring (22) umfasst, der in die ringförmige Rille hineinpasst.
Ventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Auslassventil (6) ein elastomeres Material umfasst, das zur Bereitstellung einer unidirektionalen Strömung des fließfähigen Materials nach außen entlang des Strömungsweges angeordnet ist.
Ventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Stopfen (2) mindestens eine Durchgangsöffnung (18) umfasst, damit das fließfähige Material den Strömungsweg entlang strömen kann.
Ventil nach Anspruch 1, wobei der Stopfen (2) ein steifes Material umfasst und sich in dem Gehäuse (12) bewegt, um den Strömungsweg zu blockieren oder zu öffnen.
Ventil nach Anspruch 1, wobei die Auslassöffnung (6) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Entenschnabelventilen, Schlitzventilen und Klappenventilen besteht.
Kombination des Ventils nach Anspruch 1, angebracht an einem volumetrisch reduzierbaren Behälter.
Kombination nach Anspruch 7, wobei der Behälter aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Tuben, Taschen, Infusionsbehältern, Spritzen, Kolben, Beuteln, zusammenfaltbaren Behältern und Faltenbalgbehältern besteht.
Kombination nach Anspruch 7, wobei das fließfähige Material mittels Anwendung eines externen Drucks auf den Behälter gezwungen wird, aus dem Behälter auszutreten.
Kombination nach Anspruch 7, wobei das Gehäuse (12) mit Hilfe einer Verbindung an dem Behälter angebracht ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Klebeversiegelung, einem Schraubhals, einem Presssitzhals, einem Schnappverschlusshals, einer Lüerschen Verriegelungsanordnung, einem Gewindehals, einer Bindungsversiegelung und einer Heißversiegelung besteht.
Kombination nach Anspruch 7, wobei das Gehäuse (12) permanent mit dem Behälter verbunden ist.
Kombination nach Anspruch 7, wobei das Ventil den Eintritt von externen Verunreinigungen verhindert, die zu der Gruppe gehören, die aus Luft, Luftbestandteilen, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserdampf, atmosphärischen Gasen, in der Luft schwebenden Verunreinigungen, Rauch, Staub, Filamenten, Fasern, Pollen und Mikroorganismen besteht.