DE7314351U - Selbsttätiges Gasaustauschventil - Google Patents

Description

Selbsttätiges Gasaustausohventil

Die Neuerung bezieht sich auf ein selbsttätiges Gasaustauschventil für einen dicht verschließbaren Behälter, insbesondere Kunststoffbehälter für Flüssigkeiten, dessen Wandung bzw. dessen Verschluß in seiner Wandung eine zylindrische Ventilbohrung zur Aufnahme eines Ventilstopfens aus gummielastigchem Material aufweist, der einen die Ventilbohrung abdeckenden Kopf und mit Abstand davon eine bauchige Verdiokung besitzt und derart in die Ventilbohrung eingesetzt ist, daß die Wandung des Behälters bzw. des Verschlusses zwischen Kopf und Verdickung eingespannt ist, wobei der Durchmesser des Halses des Ventilstopfens zwischen Kopf und Verdickung dem Durohmesser der Ventilbohrung entspricht und vom Behälterinneren ein Lüftungekanal zur Unterseite des Kopfes : des Ventilstopfens führt.

Solche Gasaustausohventile sind in der Form bekannt» daß der Ventilstopfen mit wenigstens einer längsverlaufenden Nut versehen ist, die über beide Seiten der Wandung des , Behälters bzw. des Verschlusses hinausragt. .

Diese Nut stellt eine Verbindung zwischen dem Behälterinneren und der Behälteraußenseite dar und ist im Normalfall durch den breiten und flachen Kopf des Ventilstopföns verschlossen. Steigt jedoch dir Druck im Inneren des Behälters an, so wird dieser Druck durch die Nut auf die Unterseite des Kopfes tibertragen. Bei Erreichen eines gewissen Mindestdrucks, dem Ansprechdruck des Gasaustauschventile, hebt sich der Kopf des Ventilstopfons von seiner Unterlage ab und es findet solange ein Abblasen aus dem Behälterinneren statt, bis der Binnendruck unter den Ansprechdruck abgesunken ist.

Derartige Gasaustauschventile werden häufig bei Kunststoffbehältern für Flüssigkeiten verwendet, weil hier infolge Temperaturänderung, z.B. durch Sonneneinstrahlung, »ehr leioht Schwankungen des Binnendrucks auftreten, die die Kunststoffbehälter deformieren und deren Standfestigkeit und Stapelfähigkeit beeinträchtigen. Gewöhnlioh wird das Druckausgleichventil im Versohluß des Behälters, in einer Schraubkappe etwa oder in einem Sohnappdeokol untergebracht, weil es dort «im einfachsten zugänglich 1st.

Die bekannten Gasaustausohventile besitzen eine Reihe von Nachteilen· Ein erster wesentlicher Naohteil besteht darin« daß eine sehr große Streuung im Anspreohdruok Vorhanden ist. Dies liegt daran, daß die Wandstärke

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der ebenfalls zumeist aus Kunststoff bestehenden Verschlüsse herstellungsbedingt starken Schwankungen unterworfen ist. Im gleichen Maße ändert sich demnach die Vorspannung des Ventilstopfens, da dessen Hals zwischen dem Kopf und der bauchigen Verdickung unterschiedlich stark gedehnt wird, wenn der Stopfen in die Ventilbohrung eingesetzt wird. Die Vorspannung des Halses bestimmt aber wesentlich den Ansprechdruck des Ventiles. Ein weiteres für den Ansprechdruck bedeutsames Merkmal ist die Federsteife des Kopfes des Ventilstopfens, die in erster Linie von der Wandstärke des Kopfes abhängt.

Wegen der großen Schwankungsbreite im Ansprechdruck liegt bei diesen Ventilen der mittlere Ansprechdurck zwangsläufig sahr hoch und sind die Ventile, was die Wandstärke des Kopfes und den Durchmesser des Halses anbetrifft, verhältnismäßig stark ausgebildet. Ihre eigentliche Aufgabe, nämlich eine zu große Deformation der Behälter zu verhindern, können sie deshalb nur sehr unvollkommen erfüllen.

Ein weiterer bedeutender Nachteil ist darin zu sehen, daß die Nuten bei den bekannten Ventilen sich leicht zusetzen, insbesondere, wenn die Behälter höherviskose oder klebrige Flüssigkeiten enthalten. Dies liegt einmal daran, daß der Ventilstopfen im Querschnitt nicht beliebig groß gemacht werden darf, da mit steigen«

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dem Querschnitt seine Pedersteife und damit sein Anspreohdruok steigt, andererseits können aber auoh bei vorgegebenen Abmessungen des Ventilstopfens die Nuten niohtbeliebig groß gemacht werden, damit der Stopfen nioht seinen festen Halt in der Ventilbohrung verliert. Sohließlioh kommt nooh hinzu, daß sioh der Hals des Ventilstopfens beim Einsetzen in den Behälterverschluß bzw. in die Behalterv/andung elastisch verformt, etwa in der Art, daß sich die Nut verwindet oder stellenweise verengt. Der enge Lüftungsquerschnitt seinerseits hat wiederum einen relativ langsamen Gasaustausch zur Folge, was sich insbesondere bei intensiver Temperatureinwirkung nachteilig bemerkbar maoht.

Es ist demgegenüber die Aufgabe der vorliegenden Neuerung, ein Gasauatauschventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches nur einer geringen Verstopfungs- : gefahr unterliegt und bei niedrigen Drücken abbläst, wo- _: bei der Ansprechdruck nur geringe Schwankungen aufweist.

Die Neuerung löst diese Aufgabe für ein Gasaustauschventil dadurch, daß die Wandung des Behälters bzw. des Verschlusses neben der Ventilbohrung wenigstens eine 'Lüftungsbohrung aufweist, die vom Kopf des Ventilstopfens ; abgedeckt ist, und daß der Kopf des Ventilstopfens in

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solcher Weise schirmartig ausgebildet ist, daß der Hals sioh an seinem oberen Ende in eine zylindrische Verdickung fortsetzt, die Teil des Kopfes ist und mit ihrer Stirnfläche die Ventilbohrung, nicht aber die LUftungsbohrung abdeckt und bündig an der Außenseite der Wandung des Behälters bzw. Verschlusses anliegt, wenn der Ventilstopfen in die Ventilbohrung eingesetzt ist, und daß der Rand des Kopfes auf der Außenseite der Wandung des Behälters bzw· Verschlusses aufliegt und zwisohen dem Rand und der zylindrischen Verdiokung ein Ringkanal verläuft, in den die Lüftungsbohrung mündet, wobei bei nicht eingesetztem Stopfen die Stirnfläche der zylindrischen Verdickung oberhalb des Randes des Kopfes verläuft und die Länge des Halses kürzer ist als die Wandstärke der Wandung des Behälters bzw. des Verschlusses und wobei die Wandstärke des Kopfes zwischen Ringkanal und Außenfläche des Kopfes so gering ist, daß ihre Federsteife geringer als jene des Halses ist.

Die geringe Verstopfungogefahr ist dadurch gewährleistet, daß die Entlüftung nicht durch eine Nut im Ventilstopfen geschieht, sondern durch wenigstens eine gesondert neben der Ventilbohrung angeordnete LUftungsbohrung. Diese kann in weiten Grenzen mit beliebig großem Durchmesser

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	versehen sein, es ist lediglich erforderlich, daß sie		versohlusses um die Ventilbohrung herum mehrere Lüftungs-
•	vom Kopf des Ventilstopfens abgedeckt wird. Demgegen-		bohrungen aufweisen kann, die sämtlich vom Kopf des
		Ventilstopfens abgedeckt werden . Dadurch ergibt
		sich ein großer Lüftungsquerschnitt, der auch bei inten
		siver Temperatureinwirkung für einen rasohen Druckaus
		gleich sorgt«
über läßt sich der Querschnitt der Nut aus den bereits		Eine geringe Sohwankungsbreite im Ansprechdruck
oben angeführten Gründen nicht beliebig groß gestalten.		des Gasaustauschventils wird durch die besondere Ausge
Die Verstopfungsgefahr wird aber nioht nur dadurch ver		staltung des Ventilstopfens«erzielt. Neuerungsgemäß hängt
mindert, daß die Lüftungsbohrung einen verhältnismäßig		die Schwankungsbreite im Ansprechdruck nicht mehr von den
großen Durchmesser aufweisen kann, sondern auch dadurch,	Dickenschwankungen der Wandung des Behälters bzw. des
	Behälterversohlusses ab, sondern nur noch von den Her-
	stellungstoleranzen des Ventilstopfens selbst, die jedoch
	in engen Grenzen gehalten werden können. Die Di.-'u.n-
	schwankungen in der Behälterwandung bzw. VersctT. ι '.,wan
	dung beeinflussen nämlich nur die Dehnung des Hasses
	des Ventilstopfens, während die den Anspreohdruck be
	stimmende Spannung, unter der der Rand des Kopfes des
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Ventilstopfens an der Behälteraußenseite aufliegt, allein vom Abstand der Ebenen abhängt, in denen im entspannten Zustand der Rand des Kopfes und der Rand des Halses, wo dieser in die Stirnfläche der zylindrischen Verdickung an der Unterseite des Ventilkopfes übergeht, liegen. Um genau diesen Abstand wird nämlich beim Einsetzen des Ventilstopfens in die Ventilbohrung der äußere Rand des Ventilkopfes angehoben, weil beim eingesetzten Ventilkopf die Stirnfläche der zylindrischen Verdickung bündig auf der Außenseite des Behälters bzw. des Verschlusses aufliegt, da ja die Länge des Halses geringer gewählt ist als die Dicke der Behälterwandung. Bei den bekannten genuteten Ventilen hingegen wird der Ansprechdruck entscheidend durch die Vorspannung des Ventilhalses bestimmt·

Die Tatsache, daß nunmehr der Ansprechdruck innerhalb relativ kleiner Toleranzen gehalten werden kann, hat Rückwirkungen auf die Ausgestaltung des Ventilstopfens. Es ist nämlich nunmehr möglich, den mittleren Ansprechdruck niedriger su wählen als bisher, weil wegen der geringeren Toleranzen der Ansprechdruck dichter beim tiefstmöglichen Wert, der durch die Anforderungen an die Dichtheit des Behälters bestimmt ist, liegen kann. Es war deshalb möglich, die Wandstärke des Kopfes des Ventilstopfens gering zv halten und dadurch eine geringe Federsteife zu ermöglichen. Die hiermit verknüpfte Maßnahme, zwischen der zylindrischen Verdickung und dem Rand des Kopfes einen

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Ringkanal vorzusehen, in den die Entlüftungsbohrungen einmünden, hat zudem den Vorteil, daß der Behälterbinnendruck sich auf eine verhältnismäßig große Ringfläche verteilt, so daß selbst bei teilweiser Verstopfung der Lüftungsbohrungen mit geringem Druck eine verhältnismäßig hohe, den Rand des Ventilkopfes anhebende Kraft erzeugt wird.

Um ganz sicher zu sein, daß bei bestehendem Überdurck im Behälter nur der Rand des Kopfes sich hebt, der Hals des Ventilstopfens jedoch nicht zusätzlich gereckt wird, ist der Hals vorzugsweise wesentlich kurzer ausgebildet als die Wandstärke der Wandung des Behälters bzw. des Verschlusses. Dadurch erhält der Hals beim Einsetzen in die Ventilbohrung eine große Vorspannung und damit eine j Pedersteife, die ein Mehrfaches der Federsteife des Ventil- i kopfes beträgt.

Vorteilhafterweise ist die Stirnfläche der zylindrischen Verdickung derart konkav gekrümmt,' daß sie bei nicht eingesetztem Stopfen vom oberen Rand des Halses an nach j außen hin stetig abfällt. Dies wirkt der Tendenz der Stirnfläche entgegen, sich durch die Vorspannung des Halses in die Ventilbohrung hineinziehen zu lassen. Statt dessen gewährleistet diese Ausbildung der Stirnfläche auch unter hoher Vorspannung des Halses ein einwandfreies bündiges Anliegen der Stirnfläche an der Außenseite des Behälters bzw. des Verschlusses.

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Zweckmäßigerweise sind neben der Ventilbohrung zwei Lüftungsbohrungen vorgesehen. Dadurch wird die Punktionsfähigkeit des Ventils auch dann noch gewährleistet» wenn bereits eine Lüftungsbohrung verstopft ist.

Durch das neuerungsgemäße Gasaustauschventil können Behälter sowohl belüftet als auch entlüftet werden. Diese Möglichkeit ist beispielsweise gewünscht, wenn beim Erkalten heiß abgefüllter, gasender Füllgüter zunächst eine Druckverminderung im Inneren des Behälters eintritt, während später, etwa durch Sonneneinstrahlung, wieder eine Erhöhung des Binnendruckes entstehen kann. Die Be- und Entlüftung geschieht zweckmäßigerweise durch ein Grasaustauschventil, bei dem im Verschluß des Behälters zwei Ventilbohrungen mit je wenigstens einer zugehörigen Lüftungsbohrung vorgesehen und die Ventilstopfen in die j eine Ventilbohrung von oben und in die andere Ventilbohrung von unten eingesetzt sind. Einer der Ventilstopfen reagiert dann nur auf erhöhten Binnendr.uck, der zweite nur auf gegenüber dem Außendruok erniedrigten Binnendruok.

Die jeweilige Bemessung des Ventilstopfens im Hinblick auf die Federsteife des Kopfes bzw. auf den Ansprechdruck bereitet keine besonderen Schwierigkeiten und hängt in erster Linie von Art und Größe des Behälters sowie von der Art des Füllgutes ab. Auf jeden Fall muß jjedooh der Anspreohdruok so hooh gewählt sein, daß aus

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j dem Behälter noch keine Flüssigkeit austritt, wenn dieser umstürzt.

Zweckmäßigerweise hat das untere Ende des Ventilstopfens einen etwas kleineren Durchmesser als die Ventilbohrung. Dies erleichtert das Einsetzen des Ventilstopfens.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist zeichnerisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen

■ Fig* 1 den Längsschnitt durch einen neuerungsgemäßen Ventilstopfen,

Fig. 2 im Längssohnitt eine Schraubkappe zur

Aufnahme von einem Ventilstopfen gemäß Fig. 1,

Fig« 3 die Aufsicht auf die Schraubkappe gemäß Fig. ,2, .

Fig* 4^N im Längsschnitt eine Schraubkappe zur ^N Aufnahme von zwei Ventilstopfen gemäß , Fig. 1, und

Fig* 5 die Aufsioht auf die Schraubkappe gemäß Fig« 4.

Die ßasaustausohventile befinden sioh in den Sohraubkappen 1 und 2 Von Behältern, da sie hier am einfachsten

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zugänglich sind. In Pig. 2 und 3 ist eine Schraubkappe dargestellt, die eine zentrale Ventilbohrung 3 und zwei ; zugehörige Lüftungsbohrungen 6 und 7 enthält. Im Fall der

Pig. 4 und 5 befinden sich in der Oberseite der Schraubkappe 2 zwei exzentrisch angeordnete gleichartige Ventilbohr ungen 4 und 5 mit je zwei zugehörigen Lüftungsboh- ;rungen 8 bis 11.

: In die Ventilbohrungen 3 bis' 5 gehören Ventil- \ stopfen 12 der in Pig. 1 gezeigten Art. Diese weisen \ einen schirmartig ausgebildeten Kopf 13 auf, dessen i äußerer Rand 14 bei eingesetztem Stopfen auf der Wandung der Schraubkappe 1 oder 2 aufliegt. Der Ventilstopfen weist eine bauchige Verdickung 19 und eine zylindrische iVerdickung 15 auf, zwischen denen die Wandung der Schraubikappe eingespannt wird.

Zum Einsetzen des Ventilstopfens 12 in eine der ι Ventilbohrungen 3 bis 5 wird zunächst das untere Ende des Ventilstopfens in die Lüftungsbohrung eingefädelt und ist au diesem Zweck mit einem Durchmesser versehen, j der etwas kleiner ist als der der Ventilbohrung. Dann 'wird durch Zug am unteren Ende 20 des Stopfens die bauohige Verdickung 19 duroh die Ventilbohrung hindurchgezogen, so daß schließlich die bauchige Verdickung 19 auf der einen Seite der Wandung der Schraubkappe und die

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Stirnfläche 16 der zylindrischen Verdiclcung bündig auf der anderen Seite der Wandung der Schraubkappe anliegt.

Um zu verhindern, daß sich der Kopf 13 als Ganzes vender Schraubkappe abhebt , ist die Länge des Halses wesentlich kleiner gewählt als die Wandstärke der Schraubkappe, so daß der Hals 18 des eingesetzten Ventilstopfene unter einer kräftigen Vorspannung steht.

Dies führt dazu, daß nur der Randbereich des Kopfes des Ventilstopfens angehoben wird, wenn die Unterseite des Kopfes mit Überdruck beaufschlagt ist.

Die Stirnfläche 16 der zylindrischen Verdickung fällt vom oberen Rand des Halses 18 nach außen hin leicht konisch ab, damit durch die Vorspannung des Halses die Stirnfläche 16 nicht in die Ventilbohrung hineingezogen werden kann.

Die Lüftungsbohrungen 6 bis 11 sind so angeordnet, daß sie direkt in den Ringraum 21 unterhalb des Kopfes des Ventilstopfens einmünden. Dem Gasdruck steht deshalb als Angriffsfläche die relativ große Ringfläche zur Verfügung, die diesen Ringbereich 21 zur Oberseite des Kopfes hin begrenzt. Der Ansprechdruck des Ventils hängt ί im wesentlichen von der Federsteife des Kopfes, d.h. j

vom Material und von der Wandstärke des Kopfes in seinem I

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Randbereioh, sowie von der Vorspannung ab, unter der der Rand 14 auf der Wandung der Schraubkappe aufliegt. Neuerungsgemäß ist diese Vorspannung unabhängig von der Dioke der Wandung der Sohraubkappen und bestimmt sich statt dessen duroh den Abstand 17 des Randes 14 vom oberen Rand des Halses 18 im entspannten Zustand, d.h. bei nioht eingesetztem Stopfen. Dieser Abstand ist aber unbeeinflußt von den Toleranzen der Schraub·» kappen, vielmehr allein eine duroh den Stopfen bestimmte Größe, so daß die Schwankungen im Ansprechdruck bei verschiedenen Ventilen der gleichen Art nur von Herstellungstoleranzen des Ventilstopfens selbst, nioht jedoch von denen der Schraubkappen beeinflußt werden.

Das neue Gasaustausohventil kann sowohl zur Belüftung als auch zur Entlüftung von Behältern dienen, je naohdem, ob der Kopf des Ventilstopfens in das Behälterinnere oder naoh außen weist. Weist der Kopf nach außen, so dient das Ventil zur Entlüftung und spricht auf Überdruok im Behälter an, liegt jedooh der Kopf auf der Innenseite der Behälterwandung, dann spricht das Ventil auf einen Unterdruck im Behälter an und führt zu einer Belüftung des Behälterinneren. Der Deckel gemäß Fig. 4 und ist für eine gleichzeitige Be- und Entlüftung eines Behälters vorgesehen, wozu in eine der Ventilbohrungen bzw. 5 ein Ventilstopfen mit Kopf naoh außen, in die andere der Ventilbohrungen ein Ventiletopfen mit Kopf naoh innen eingesetzt wird. Die Ventilstopfen können aber auch gleiohsinnig eingesetzt werden, so daß man für die Belüftung oder ggfs. die Entlüftung des Behälters die doppelte" Abblasleistung erhält als bei Verwendung nur eines Ve nt ils topfe ns wie in Fig. 2 und 3.

Claims (6)

f * « I - 14 - Sohutzansprüohe

1. Selbsttätiges-Gasaustausohventil für einen dioht ver- !sohließbaren Behälter, insbesondere Kunststoffbehälter für Flüssigkeiten, dessen Wandung bzw. dessen Verschluß in seiner Wandung eine zylindrische Ventilbohrung zur Aufnahme eines Ventilstopfens aus gummielastisohem Material aufweist, der einen die Ventilbohrung abdeckenden Kopf !und mit Abstand davon eine bauchige Verdickung besitzt !und derart in die Ventilbohrung eingesetzt ist, daß die Wandung dee Behälters bzw. des Verschlusses zwischen Kopf und Verdiokurig eingespannt ist, wobei der Durchmesser des Halses des Ventilstopfens zwischen Kopf und Verdickung dem Durohmesser der Ventilbohrung entspricht und vom Behälterinneren ein Lüftungskanal zur Unterseite des Kopfes des Ventilstopfens führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Behälters bzw. des Verschlusses (1,2) neben der Ventilbohrung (3-5) wenigstens eine Lüftungsbohrung (6-11) aufweist, die vom Kopf (13) des Ventilstopfens (12) abgedeckt ist, und daß der Kopf (13) des Vöntilstopfens (12) in solcher Weise schirmartig ausgebildet ist, daß der Hals (18) sich an seinem oberen Ende in eine zylindrische Verdickung (15) fortsetzt, die Teil des Kopfes (13) ist und mit ihrer Stirnf '- ,'ie (16) die Ventilbohrung (3-5), nioht aber die Lüftungsb^ rang (6-11) abdeokt und !bündig an der Außenseite der Wandurg des Behälters bzw. Verschlusses (l,2) anliegt, wenn der Ventilstopfen (12) in die Ventilbohrung (3-5) eingesetzt ist, und daß der Rand (14) des Kopf63(13) auf der Außenseite der Wandung dea Behälters

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bzw. Verschlusses (1,2) aufliegt und zwischen dem Rand (14) und der zylindrischen Verdickung (15) ein Ringkanal (21) verläuft, in den die Lüftungsbohrung (6-11) mündet, wobei bei nicht eingesetztem Stopfen die Stirnfläche (16) der zylindrischen Verdickung (15) oberhalb des Randes (14) des Kopfes (13) verläuft und die länge des Halses (18) kürzer ist als die Wandstärke der Wandung des Behälters bzw. des Verschlusses (1,2) und wobei die Wandstärke des Kopfes (13) zwischen Ringkanal (21) und Außenfläche des Kopfes (13) so gering ist, daß ihre Federsteife geringer als jene des Halses (18) ist.

2. Ventil naoh Aiispruoh 1, dadurch gekennzeichnet« daß der Hals (18) wesentlich kürzer ist als die Wandstärke der Wandung des Behälters bzw. des Verschlusses (1,2).

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (16) de.r zylindrischen Verdickung (15) derart konkav gekrümmt ist, daß sie bei nicht eingesetztem Stopfen vom oberen Rand des Halses (18) nach außen hin stetig abfällt.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Ventilbohrung (3-5) zwei Lüftungsbohrungen (6-11) vorgesehen sind.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ■> daß im Verschluß (2) des Behälters zwei

Ventilbohrungen (4,5) mit je wenigstens einer Lüftungsbohrung (8-Ql) vorgesehen und die Ventilstopfen (12) in die eine Ventilbohrung (5 bzw. 4) von oben und in die andere Ventilbohrung (4 bzw. 5) von unten eingesetzt sind.

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende (20) des Ventilstopfens (12) einen etwas kleineren Durchmesser besitzt als die Ventilbohrung (3-r5).