EP2393730B1 - Abgabevorrichtung für die dosierte abgabe einer flüssiggasformulierung und verfahren zur herstellung der abgabevorrichtung - Google Patents

Abgabevorrichtung für die dosierte abgabe einer flüssiggasformulierung und verfahren zur herstellung der abgabevorrichtung Download PDF

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EP2393730B1
EP2393730B1 EP10704420.8A EP10704420A EP2393730B1 EP 2393730 B1 EP2393730 B1 EP 2393730B1 EP 10704420 A EP10704420 A EP 10704420A EP 2393730 B1 EP2393730 B1 EP 2393730B1
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EP
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container
piston
liquid gas
gas formulation
valve
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Illinois Tool Works Inc
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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • F02B1/06—Methods of operating

Definitions

  • the invention relates to a dispensing device for the metered dispensing of a liquid gas formulation according to the preamble of independent claim 1 and to a method for producing such a dispensing device according to the preamble of independent claim 7.
  • injection systems are generally used in the form of two-chamber aerosol dispensers.
  • These two-chamber aerosol packages are filled in a first chamber with a standing under pressure combustible liquefied gas formulation as Nutzinhalt.
  • a second chamber of the aerosol packs also standing under overpressure propellant gas or propellant mixture, which ensures that the liquid gas formulation remains until the complete emptying under sufficiently high Kochduck.
  • the aerosol dispensers are equipped with a metering valve, with a precisely metered amount of the liquid gas formulation being dispensed per actuation thereof.
  • the essence of the dispensing device consists in the following:
  • the device for the metered dispensing of a liquefied gas formulation comprises a pressure-stable container with a flanged rim on which a valve cover containing a dispensing valve is tightly fastened.
  • the container is provided with two separate chambers, one receiving the liquid gas formulation and communicating with the dispensing valve and the other containing pressurized propellant.
  • a substantially sealingly movable piston is provided which divides the container into the two chambers.
  • the driving medium (L) is compressed air in combination with a comparatively small amount (F ü ) of liquefied gas formulation.
  • the beaded edge (2) of the container (1) is formed as an inner crimp.
  • the piston is adapted to permit overflow of liquefied gas formulation between the chambers in the direction from the chamber containing the liquefied gas formulation into the chamber containing the propellant medium. Due to the possibility of transfer between the chambers, the liquid gas formulation can be introduced into the propellant chamber in a simple and cost-effective manner.
  • the upper side of the piston facing the valve cover is adapted in shape to the valve cover with the dispensing valve inserted therein.
  • the piston is equipped with a one-way valve arrangement which allows an overflow of liquefied gas formulation from the chamber containing the liquefied gas formulation into the chamber containing the propellant medium of the container.
  • the one-way valve arrangement is preferably by an elastic applied to the container inner wall Cylinder lip of the piston or formed by a piston provided in the check valve.
  • valve cover is sealed with the beaded edge by a sealant made of a cured plastic material.
  • the essence of the method according to the invention lies in the following: For the production of a dispensing device for a liquefied gas formulation, which dispenser comprises a pressure-stable container with a flanged edge on which a valve cover containing a dispensing valve is tightly fastened, the container being provided with two separate chambers, the one receives the liquefied gas formulation and communicates with the dispensing valve and the other contains a pressurized propellant medium, the piston is introduced into the first still open and not yet provided with the crimp rim container just below its opening edge, whereby the air in the container is compressed , Then the opening edge is crimped inwards, thus creating the bead.
  • the valve cover is then fastened tightly with the dispensing valve inserted in it on the bead and thus closed the container.
  • the container is filled through the dispensing valve with a predetermined amount of liquid gas formulation, wherein the piston is displaced towards the container bottom and thereby the compressed air between it and the container bottom compressed air is further compressed.
  • the container is temporarily heated with the liquid gas formulation in it, whereby the liquid gas formulation expands and a small amount of the liquid gas formulation flows into the chamber containing the compressed air between the piston and the container bottom.
  • the piston is initially introduced only to the extent that it closes the container in the initially open and not yet provided with the flanged edge container. Then compressed air with a predetermined pressure is introduced into the container. Subsequently, the piston is further inserted just below the opening edge of the container in the container.
  • the in the FIG. 21 illustrated dispensing device comprises a substantially cup-shaped, cylindrical container 1, which is closed at its (in the drawing) upper end in a conventional manner by a tightly attached to a bead 2 valve cover 3 with dispensing valve 4 inserted therein.
  • the dispensing valve 4 may also be designed as a metering valve, as it is used by default in aerosol dispensers.
  • a piston 5 which divides the interior of the container 1 and the dispenser into two chambers 6 and 7 and can slide in the container coaxially sealing.
  • the piston 5 consists for example of polyamide and comprises an inner cylinder part 5a, an annular ridge 5b and an outer cylinder lip 5c, which bears elastically on the inner wall of the container 1 and is formed so that it forms a one-way valve arrangement, which with sufficient pressure difference between them and the inner wall of the container 1 allows the flow from the upper, the valve cover lid side chamber 6 in the lower, bottom-side chamber 7, the flow in the reverse direction, however, blocks. Further details will be explained below in connection with the assembly of the dispenser.
  • the piston 5 can also be equipped with a one-way valve, which allows an overflow from the chamber 6 into the chamber 7.
  • the piston 5 is adapted at its top side facing the valve cover 3 to the shape of the valve cover 3 with the dispensing valve 4 inserted therein, as is particularly clear Fig. 14 is recognizable. As a result, a virtually complete emptying of the upper chamber 6 is achieved - see explanations below.
  • a combustible liquid gas formulation F for example, about a butane-propane mixture.
  • liquefied gas formulation F is understood in a conventional manner, a substance or mixture of substances which (s) is present in normal conditions in the gaseous phase, but at elevated pressure and / or correspondingly low temperature goes into the liquid phase.
  • the liquid gas formulation F has, for example, at a temperature of 20 ° C, a partial pressure of 3.7 bar, at 50 ° C, a partial pressure of 7.0 bar.
  • bottom-side chamber 7 of the container 1 is located as a driving medium, an air cushion L with an overpressure of about 4.5 bar. Overpressure is the difference between the absolute pressure and the external air pressure. Further, located in the chamber 7, a small amount F ü of the liquid gas formulation whose partial pressure is superimposed on the pressure of the air cushion.
  • the container 1 is, of course, designed to be so resistant to pressure that it withstands the internal pressure generated by the liquid gas formulation and the air cushion and the partial pressure of the liquid gas formulation within the temperature range specified for the storage and use of the dispenser (usually a maximum of 12 bar overpressure).
  • the inventive dispensing device is structurally inexpensive and can be prepared and filled according to a further aspect of the invention in a particularly simple manner.
  • the production method according to the invention will be described below with reference to FIGS Figures 1-20 explained.
  • cup-shaped cylindrical container 1 is inserted into a support frame 100.
  • the container 1 is not yet flanged at its opening edge ( Fig. 1 ).
  • annular centering tool 110 is positioned coaxially over the support frame 100 so that a relatively small gap a remains between the centering tool and the support frame ( Fig. 2 and enlarged detail Fig. 3 ).
  • the centering tool 110 engages with its lower part the container 1.
  • the centering tool includes in its lower part an annular groove 111 and therein a sealing ring 112. Furthermore, it is with a radially outside the sealing ring 112 into the annular groove 111 opening first air supply passage 113 and with a equipped above and radially within the sealing ring 112 into the annular groove 111 opening second air supply channel 114. It can be provided over the circumference of the centering tool 110 and a plurality of first or second air supply channels.
  • the piston 5 is inserted into the centering tool 110 so far that the lower edge of its cylinder lip 5 c is at the level of the opening edge of the container 1.
  • compressed air may optionally be introduced through the air supply channel 114 into the interior of the container 1 located below the piston 5 in a pre-gasification step.
  • the piston 5 is displaced axially into the container 1 by means of a punch 120 until the upper edge of its cylinder lip 5c lies slightly below the opening edge of the container 1.
  • the air in the container 1 is already slightly (further) compressed ( Fig. 6 ).
  • the centering tool 110 is placed completely on the support frame 100 ( Fig. 7 and enlarged detail of the Fig. 8 ).
  • the opening edge of the container 1 is deformed inwardly by a conical chamfer 115 of the centering tool 110, so that a slight inner flanging 2a is formed.
  • a measured quantity of a self-curing sealing compound E for example an epoxy resin, is introduced into the intermediate space between the inner cylinder part 5a and the cylinder lip 5c of the piston 5 ( Fig. 10 ).
  • this step can also be carried out before the piston 5 is inserted into the container 1.
  • a crimping tool 140 is placed on the container edge and pressed down to the support frame 100 ( Fig. 11 and enlarged detail of the Fig. 12 ).
  • the piston is slightly shifted down into the container 1 and the already slightly flared opening edge of the container 1 to a complete inner flange (rolled edge) 2 deformed.
  • the crimping tool 140 is then removed again.
  • valve cover 3 is placed with a sealing therein discharge valve 4 on the beaded edge 2 of the container 1 ( Fig. 13 ).
  • a sealing ring can also be provided in a manner known per se between the valve cover 3 and the flanged edge 2.
  • the valve cover 3 is then firmly connected by means of a clinch tool 150 in a conventional manner with the container 1 (enlarged detail of the Fig. 14 ).
  • the transport package 160 is formed in practice for receiving a plurality of containers 1.
  • the first still flowable sealant E flows to the bead 2 and seals it after a curing of, for example, about 24 hours against the valve cover 3 from.
  • the container 1 is brought to the bottling, which is usually carried out by another company than the production of the ready-to-fill container. If the filling is to take place temporally immediately after the production of the container itself, the seal by means of the self-curing sealant E can also be omitted.
  • the following steps concern the filling of the dispenser with the liquefied gas formulation F.
  • the container 1 provided with the valve cover 3 and the discharge valve 4 enclosed therein is placed in a receiving device 170 (FIG. Fig. 17 ). Then a per se known filling tool 180 is brought into sealing engagement with the valve cover 2 and a measured amount of liquid gas formulation F is introduced into the container 1 through the dispensing valve 4 in a manner known per se ( Fig. 18 ).
  • the filling amount for example, 43.5 g corresponding to about 81 ml (in normal conditions).
  • the piston 5 is moved downward until it finally rests on the container bottom ( Fig. 19 ).
  • the air under the piston is thereby further compressed to typically about 5-6, in particular about 4.5 bar.
  • the container 1 is divided by the piston 5 into two chambers 6 and 7, of which the upper chamber 6 connected to the dispensing valve contains the liquid gas formulation F and the chamber 7 located below the piston initially contains only the compressed air L acting as propellant.
  • the volume of the lower chamber 7 is typically about 25 ml with the piston standing on the container bottom.
  • the finished container is subjected to a statutory safety test.
  • the filled container is placed in a bath 190 with warm water of a temperature of typically 50 ° C ( Fig. 20 ).
  • the partial pressure of the typically used butane-propane liquefied petroleum gas formulation F is about 3.7 bar at 20 ° C, about 7 bar at 50 ° C.
  • the liquefied gas formulation F expands by about 7% due to the heating, with a relatively small part F u of typically about 3.5 g from the chamber 6 between the inner wall of the container 1 and the cylinder lip 5c of the piston 5 in the lower, the compressed Air L containing chamber 7 flows over. In this case, the overpressure of the air L is superimposed on the partial pressure of the liquid gas formulation F ü in the lower chamber 7. In the upper chamber 6 still remain about 40 g of liquid gas formulation F.
  • the small amount of liquid gas formulation F ü in the propellant chamber 7 ensures that there is always a sufficiently high overpressure and the dispenser can be completely emptied in this way.
  • the introduction of this small amount of liquefied gas formulation F ü in the propellant chamber is made according to the invention in connection with the already required safety inspection of the dispenser, so that no separate process steps are needed.
  • the dispensing device according to the invention is distinguished by a particularly simple and cost-effective method of production. In addition, it has a virtually unlimited shelf life, since the propellant is tightly enclosed and can not diffuse through any leaks between the valve cover and container edge away. The functionality of the dispenser is therefore subject to virtually no time limit. Diffusion losses can arise at most in the liquefied gas formulation, but this does not affect the functionality itself.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgabevorrichtung für die dosierte Abgabe einer Flüssiggasformulierung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Abgabevorrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 7.
  • Für Nageltreibgeräte mit linearem Verbrennungsmotor werden im allgemeinen Einspritzsysteme in Form von Zweikammer-Aerosolpackungen eingesetzt. Diese Zweikammer-Aerosolpackungen sind in einer ersten Kammer mit einer unter Überdruck stehenden brennbaren Flüssiggasformulierung als Nutzinhalt befüllt. Durch flexible oder bewegliche Trennwände vom Nutzinhalt getrennt befindet sich in einer zweiten Kammer der Aerosolpackungen ein ebenfalls unter Überdruck stehendes Treibgas bzw. Treibgasgemisch, welches gewährleistet, dass die Flüssiggasformulierung bis zur vollständigen Entleerung unter ausreichend hohem Überduck bleibt. Die Aerosolpackungen sind mit einem Dosierventil ausgestattet, wobei pro Betätigung desselben eine exakt dosierte Menge der Flüssiggasformulierung abgegeben wird.
  • Ein Problem bei solchen als Einspritzsystem verwendeten Aerosolpackungen besteht in der Lagerhaltung. Bei längerer Lagerung sinkt der erforderliche Arbeitsdruck der Flüssiggasformulierung aufgrund von Diffusionseffekten ab, so dass die Funktion der Aerosolpackung bzw. des dann mit ihr ausgerüsteten Nageltreibgeräts beeinträchtigt wird. Dieses Problem liesse sich im Prinzip durch aufwendigere Konstruktion und entsprechende Wahl der Konstruktionsmaterialien beheben. Dem steht aber entgegen, dass solche Aerosolpackungen in sehr grossen Stückzahlen benötigt werden und der Konstruktions- und Materialaufwand deshalb aus wirtschaftlichen Gründen extrem niedrig gehalten werden muss. Ausserdem muss auch die Befüllung der Aerosolpackungen mit Flüssiggasformulierung und Treibgas mit möglichst geringem Aufwand erfolgen können.
  • Aus US 6345 739 B1 ist eine Doppelkammervorrichtung bekannt, deren Herstellung jedoch nur nicht mischbare Ausgabe- und Treibmedien zulässt.
  • Durch die vorliegende Erfindung soll nun diese Problematik behoben und eine Abgabevorrichtung der gattungsgemässen Art dahingehend verbessert werden, dass sie mit extrem geringem konstruktiven Aufwand herstellbar und befüllbar ist und trotzdem ohne Druckverlust lange gelagert werden kann.
  • Die Lösung dieser der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in der Ausbildung der Abgabevorrichtung gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung der Abgabevorrichtung ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7.
  • Weitere zweckmässige und besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Das Wesen der erfindungsgemässen Abgabevorrichtung besteht in Folgendem: Die Vorrichtung zur dosierten Abgabe einer Flüssiggasformulierung umfasst einen druckstabilen Behälter mit einem Bördelrand, auf dem ein ein Abgabeventil enthaltender Ventildeckel dicht befestigt ist. Der Behälter ist mit zwei getrennten Kammern ausgestattet, deren eine die Flüssiggasformulierung aufnimmt und mit dem Abgabeventil kommuniziert und deren andere ein unter Überdruck stehendes Treibmedium enthält. Im Behälter ist ein im Wesentlichen dichtend beweglicher Kolben vorgesehen, der den Behälter in die beiden Kammern unterteilt. Das Treibmedium (L) ist Druckluft in Kombination mit einer vergleichsweise geringen Menge (Fü) von Flüssiggasformulierung. Der Bördelrand (2) des Behälters (1) ist als Innenbördelung ausgebildet. Der Kolben ist so ausgebildet ist, dass er ein Überströmen von Flüssiggasformulierung zwischen den Kammern in Richtung von der die Flüssiggasformulierung enthaltenden Kammer in die das Treibmedium enthaltende Kammer ermöglicht. Durch die Überströmmöglichkeit zwischen den Kammern kann die Flüssiggasformulierung auf einfache und kostengünstige Weise in die Treibmittelkammer eingebracht werden.
  • Bevorzugt ist die dem Ventildeckel zugewandte Oberseite des Kolbens formlich an den Ventildeckel mit dem darin eingesetzten Abgabeventil angepasst. Dadurch wird eine praktisch restlose Entleerung der Vorrichtung erreicht.
  • Vorteilhafterweise ist der Kolben mit einer Einwegventilanordnung ausgestattet, welche ein Überströmen von Flüssiggasformulierung von der die Flüssiggasformulierung enthaltenden Kammer in die das Treibmedium enthaltende Kammer des Behälters ermöglicht. Die Einwegventilanordnung ist dabei vorzugsweise durch eine elastisch an der Behälterinnenwand anliegende Zylinderlippe des Kolbens oder durch ein im Kolben vorgesehenes Rückschlagventil gebildet.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Ventildeckel mit dem Bördelrand durch eine Dichtmasse aus einem ausgehärteten Kunststoffmaterial abgedichtet ist.
  • Das Wesen des erfindungsgemässen Verfahrens liegt in Folgendem: Für die Herstellung einer Abgabevorrichtung für eine Flüssiggasformulierung, welche Abgabevorrichtung einen druckstabilen Behälter aufweist mit einem Bördelrand, auf dem ein ein Abgabeventil enthaltender Ventildeckel dicht befestigt ist, wobei der Behälter mit zwei getrennten Kammern ausgestattet ist, deren eine die Flüssiggasformulierung aufnimmt und mit dem Abgabeventil kommuniziert und deren andere ein unter Überdruck stehendes Treibmedium enthält, wird der Kolben in den zunächst noch offenen und noch nicht mit dem Bördelrand versehenen Behälter bis knapp unter dessen Öffnungsrand eingeführt, wodurch die im Behälter befindliche Luft komprimiert wird. Dann wird der Öffnungsrand nach innen umgebördelt und so der Bördelrand erzeugt. Der Ventildeckel wird dann mit dem in ihm eingesetzten Abgabeventil dicht auf dem Bördelrand befestigt und so der Behälter verschlossen. Der Behälter wird durch das Abgabeventil hindurch mit einer vorgegebenen Menge Flüssiggasformulierung befüllt, wobei der Kolben zum Behälterboden hin verschoben und dadurch die zwischen ihm und dem Behälterboden eingeschlossene Druckluft weiter komprimiert wird. Dann wird der Behälter mit der in ihm befindlichen Flüssiggasformulierung vorübergehend erwärmt, wobei sich die Flüssiggasformulierung ausdehnt und eine kleine Menge der Flüssiggasformulierung in die die Druckluft enthaltende Kammer zwischen dem Kolben und dem Behälterboden überströmt.
  • Vorteilhafterweise wird der Kolben in den zunächst noch offenen und noch nicht mit dem Bördelrand versehenen Behälter zunächst nur soweit eingeführt wird, dass er den Behälter schliesst. Dann wird in den Behälter Druckluft mit einem vorgegebenen Überdruck eingebracht. Anschliessend wird der Kolben bis knapp unter den Öffnungsrand des Behälters weiter in den Behälter eingeführt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1-20
    Axialschnitte durch die erfindungsgemässe Abgabevorrichtung in verschiedenen Phasen während ihrer Herstellung nach dem erfindungsgemässen Verfahren und
    Fig.21
    einen Axialschnitt durch die erfindungsgemässe Abgabevorrichtung in fertig hergestelltem und befülltem Zustand.
  • Die in der Figur 21 dargestellte erfindungsgemässe Abgabevorrichtung umfasst einen im wesentlichen etwa becherförmigen, zylindrischen Behälter 1, der an seinem (in der Zeichnung) oberen Ende in an sich bekannter Weise durch einen dicht an einem Bördelrand 2 befestigten Ventildeckel 3 mit darin eingesetztem Abgabeventil 4 abgeschlossen ist. Das Abgabeventil 4 kann auch als Dosierventil ausgebildet sein, wie es in Aerosolpackungen standardmässig eingesetzt wird. Im Behälter 1 befindet sich am Boden des Behälters 1 aufstehend ein Kolben 5, der den Innenraum des Behälters 1 bzw. der Abgabevorrichtung in zwei Kammern 6 und 7 aufteilt und im Behälter koaxial dichtend gleiten kann. Der Kolben 5 besteht z.B. aus Polyamid und umfasst eine inneren Zylinderteil 5a, einen ringförmigen Steg 5b und eine äussere Zylinderlippe 5c, welche elastisch an der Innenwand des Behälters 1 anliegt und so ausgebildet ist, dass sie eine Einwegventilanordnung bildet, welche bei ausreichender Druckdifferenz zwischen sich und der Innenwand des Behälters 1 den Durchfluss von der oberen, ventildeckeldeckelseitigen Kammer 6 in die untere, bodenseitige Kammer 7 ermöglicht, den Durchfluss in umgekehrter Richtung jedoch sperrt. Näheres dazu ist weiter unten im Zusammenhang mit dem Zusammenbau der Abgabevorrichtung erläutert. Alternativ kann der Kolben 5 auch mit einem Einwegventil ausgestattet sein, das ein Überströmen von der Kammer 6 in die Kammer 7 ermöglicht. Ferner ist der Kolben 5 an seiner dem Ventildeckel 3 zugewandten Oberseite an die Form des Ventildeckels 3 mit dem darin eingesetzten Abgabeventil 4 angepasst, wie dies besonders deutlich aus Fig. 14 erkennbar ist. Dadurch wird eine praktisch restlose Entleerung der oberen Kammer 6 erreicht - siehe Erläuterungen weiter unten.
  • In der ventildeckelseitigen oberen Kammer 6 des Behälters 1 bzw. der Abgabevorrichtung befindet sich als Nutzinhalt eine brennbare Flüssiggasformulierung F, beispielsweise etwa ein Butan-Propan-Gemisch. Unter Flüssiggasformulierung F wird in an sich bekannter Weise ein Stoff oder eine Stoffgemisch verstanden, welcher(s) bei Normalverhältnissen in der gasförmigen Phase vorliegt, bei erhöhtem Druck und/oder entsprechend tiefer Temperatur jedoch in die flüssige Phase übergeht. Die Flüssiggasformulierung F hat beispielsweise bei einer Temperatur von 20° C einen Partialdruck von 3.7 bar, bei 50° C einen Partialdruck von 7.0 bar.
  • In der durch den Kolben 5 abgetrennten unteren, bodenseitigen Kammer 7 des Behälters 1 befindet sich als Treibmedium ein Luftpolster L mit einem Überdruck von ca. 4.5 bar. Unter Überdruck wird die Differenz zwischen absolutem Druck und dem äusseren Luftdruck verstanden. Ferner befindet sich in der Kammer 7 eine kleine Menge Fü der Flüssiggasformulierung, deren Partialdruck sich dem Druck des Luftpolsters überlagert.
  • Wenn der Abgabevorrichtung während des Einsatzes durch Öffnen des Dosierventils 4 portionenweise Flüssiggasformulierung F entnommen wird, bewegt sich der Kolben 5 aufgrund des Überdrucks des Luftpolsters L nach und nach auf den Ventildeckel 3 zu. Dadurch vergrössert sich die untere Kammer 7 und der Druck des Luftpolsters L sinkt entsprechend. Die Volumina der beiden Kammern 6 und 7 bzw. des Behälters 1 sind so bemessen, dass das Luftpolster immer noch einen Rest-Überdruck von ca. 0.5-0.8 bar aufweist, wenn der Kolben 5 am Ventildeckel 3 ansteht. Dadurch ist während der gesamten Entleerung der Kammer 6 ein ausreichender Arbeitsdruck gewährleistet. Durch die formmässige Anpassung des Kolbens 5 an den Ventildeckel 3 mit dem eingesetzten Abgabeventil 4 ist ferner eine praktisch restlose Entleerung gewährleistet.
  • Der Behälter 1 ist selbstverständlich so druckfest ausgebildet, dass er dem durch die Flüssiggasformulierung und das Luftpolster und den Partialdruck der Flüssiggasformulierung erzeugten Innendruck innerhalb des für die Lagerung und den Einsatz der Abgabevorrichtung spezifizierten Temperaturbereichs standhält (üblicherweise max. 12 bar Überdruck).
  • Die erfindungsgemässe Abgabevorrichtung ist konstruktiv wenig aufwendig und kann gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung auf besonders einfache Weise hergestellt und befüllt werden. Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren wird im Folgenden anhand der Figuren 1-20 erläutert.
  • Zuerst wird der becherförmige, zylindrische Behälter 1 in eine Stützfassung 100 eingesetzt. Der Behälter 1 ist dabei an seinem Öffnungsrand noch nicht umgebördelt (Fig. 1).
  • Dann wird ein ringförmiges Zentrierwerkzeug 110 koaxial über der Stützfassung 100 positioniert, so dass zwischen dem Zentrierwerkzeug und der Stützfassung ein relativ kleiner Spalt a frei bleibt (Fig. 2 und vergrösserte Detaildarstellung Fig. 3). Das Zentrierwerkzeug 110 übergreift dabei mit seinem unteren Teil den Behälter 1. Das Zentrierwerkzeug enthält in seinem unteren Teil eine Ringnut 111 und darin einen Dichtungsring 112. Ferner ist es mit einer radial ausserhalb des Dichtungsrings 112 in die Ringnut 111 mündenden ersten Luftzufuhrkanal 113 und mit einem ober- und radial innerhalb des Dichtungsrings 112 in die Ringnut 111 mündenden zweiten Luftzufuhrkanal 114 ausgestattet. Es können über den Umfang des Zentrierwerkzeugs 110 auch mehrere erste bzw. zweite Luftzufuhrkanäle vorgesehen sein. Der Kolben 5 wird soweit in das Zentrierwerkzeug 110 eingeführt, dass der untere Rand seiner Zylinderlippe 5c auf der Höhe des Öffnungsrands des Behälters 1 liegt.
  • Daraufhin wird durch den Luftzufuhrkanal 113 Druckluft appliziert, wodurch der Dichtungsring 112 radial einwärts gedrückt wird und mit der Aussenwand des Behälters 1 abdichtet (Fig. 4 und vergrösserte Detaildarstellung der Fig. 5). Danach kann optional in einem Vorbegasungsschritt Druckluft durch den Luftzufuhrkanal 114 in den unter dem Kolben 5 befindlichen Innenraum des Behälters 1 eingebracht werden.
  • Anschliessend wird der Kolben 5 mittels eines Stempels 120 axial in den Behälter 1 hinein verschoben, bis der obere Rand seiner Zylinderlippe 5c etwas unterhalb des Öffnungsrands des Behälters 1 liegt. Dabei wird die im Behälter 1 befindliche Luft bereits etwas (weiter) komprimiert (Fig. 6).
  • Im nächsten Schritt wird das Zentrierwerkzeug 110 vollständig auf die Stützfassung 100 aufgesetzt (Fig. 7 und vergrösserte Detaildarstellung der Fig. 8). Dabei wird der Öffnungsrand des Behälters 1 von einer konischen Abfasung 115 des Zentrierwerkzeugs 110 nach innen verformt, so dass eine leichte Innenbördelung 2a entsteht.
  • Dann wird das Zentrierwerkzeug 110 abgenommen. Aufgrund des Überdrucks im Behälter 1 bewegt sich dabei der Kolben 5 nach oben, bis der obere Rand seiner Zylinderlippe 5c an der Innenbördelung 2a ansteht (Fig. 9). Der Kolben 5 wird durch die leichte Innenbördelung 2a im Behälter 1 zurückgehalten. Im Behälter 1 befindet sich in dieser Herstellungsphase nur die Druckluft mit einem Überdruck von ca. 0.5-0.8 bar.
  • Anschliessend wird mittels einer Dosiernadel 130 eine abgemessene Menge einer selbstaushärtenden Dichtungsmasse E, z.B. ein Epoxidharz, in den Zwischenraum zwischen dem inneren Zylinderteil 5a und der Zylinderlippe 5c des Kolbens 5 eingebracht (Fig. 10). Dieser Schritt kann alternativ auch schon vorher erfolgen, bevor der Kolben 5 in den Behälter 1 eingesetzt wird.
  • Daraufhin wird ein Bördelwerkzeug 140 auf den Behälterrand aufgesetzt und nach unten bis zur Stützfassung 100 gedrückt (Fig. 11 und vergrösserte Detaildarstellung der Fig. 12). Dabei wird der Kolben leicht nach unten in den Behälter 1 hinein verschoben und der bereits leicht angebördelte Öffnungsrand des Behälters 1 zu einer vollständigen Innenbördelung (Rollrand) 2 verformt. Das Bördelwerkzeug 140 wird dann wieder entfernt.
  • Danach wird ein Ventildeckel 3 mit einem dichtend darin gefassten Abgabeventil 4 auf den Bördelrand 2 des Behälters 1 aufgesetzt (Fig. 13). Zur Verbesserung der Dichtigkeit kann auch in an sich bekannter Weise zwischen Ventildeckel 3 und Bördelrand 2 ein Dichtring vorgesehen sein. Der Ventildeckel 3 wird dann mittels eines Clinch-Werkzeugs 150 in an sich konventioneller Weise fest mit dem Behälter 1 verbunden (vergrösserte Detaildarstellung der Fig. 14).
  • Daraufhin wird der mit dem Ventildeckel 3 und dem darin gefassten Abgabeventil 4 versehene Behälter 1 kopfüber in einer Transportpackung 160 positioniert (Fig. 15 und vergrösserte Detaildarstellung der Fig. 16). Die Transportpackung 160 ist in der Praxis für die Aufnahme einer Vielzahl von Behältern 1 ausgebildet. Die zunächst noch fliessfähige Dichtungsmasse E fliesst zum Bördelrand 2 und dichtet diesen nach einer Aushärtungszeit von z.B. etwa 24 Stunden gegen den Ventildeckel 3 ab. In der Transportpackung 160 wird der Behälter 1 zur Abfüllung gebracht, die üblicherweise von einem anderen Unternehmen durchgeführt wird als die Herstellung des abfüllfertigen Behälters. Falls die Abfüllung zeitlich unmittelbar nach der Herstellung des Behälters selbst erfolgen soll, kann die Abdichtung mittels der selbstaushärtenden Dichtungsmasse E auch entfallen.
  • Die folgenden Schritte betreffen die Befüllung der Abgabevorrichtung mit der Flüssiggasformulierung F.
  • Der mit dem Ventildeckel 3 und dem darin gefassten Abgabeventil 4 versehene Behälter 1 wird in eine Aufnahmevorrichtung 170 gestellt (Fig. 17). Dann wird ein an sich bekanntes Abfüllwerkzeug 180 mit dem Ventildeckel 2 in dichtende Anlage gebracht und durch das Abgabeventil 4 hindurch in an sich bekannter Weise eine abgemessene Menge von Flüssiggasformulierung F in den Behälter 1 eingebracht (Fig. 18). Bei einer üblichen Behältergrösse (typisch 105 ml abzüglich Volumen des Kolbens 5) kann die Füllmenge beispielsweise 43.5 g entsprechend rund 81 ml (bei Normalverhältnissen) betragen. Dabei wird der Kolben 5 nach unten verschoben, bis er schliesslich am Behälterboden aufsteht (Fig. 19). Die unter dem Kolben befindliche Luft wird dabei entsprechend weiter auf typisch etwa 5-6, insbesondere ca. 4.5 bar komprimiert. Der Behälter 1 ist durch den Kolben 5 in zwei Kammern 6 und 7 unterteilt, von denen die obere, mit dem Abgabeventil verbundene Kammer 6 die Flüssiggasformulierung F enthält und die unter dem Kolben befindliche Kammer 7 zunächst nur die als Treibmittel wirkende komprimierte Luft L enthält. Das Volumen der unteren Kammer 7 beträgt bei auf dem Behälterboden aufstehendem Kolben typisch etwa 25 ml.
  • In einem letzten Schritt wird der fertig abgefüllte Behälter einer gesetzlich vorgeschriebenen Sicherheitsprüfung unterzogen. Der befüllte Behälter wird dazu in ein Bad 190 mit warmen Wasser einer Temperatur von typisch 50° C gestellt (Fig. 20). Der Partialdruck der typischerweise verwendeten Butan-Propan-Flüssiggas-formulierung F beträgt bei 20° C rund 3.7 bar, bei 50° C rund 7 bar. Die Flüssiggasformulierung F dehnt sich durch die Erwärmung um ca. 7% aus, wobei ein relativ kleiner Teil Fü von typisch etwa 3.5 g von der Kammer 6 zwischen der Innenwand des Behälters 1 und der Zylinderlippe 5c des Kolbens 5 in die untere, die komprimierte Luft L enthaltende Kammer 7 überströmt. Dabei wird in der unteren Kammer 7 der Überdruck der Luft L vom Partialdruck der Flüssiggasformulierung Fü überlagert. In der oberen Kammer 6 verbleiben noch ca. 40 g Flüssiggasformulierung F.
  • Wenn schliesslich der abgefüllte Behälter aus dem Wasserbad entnommen wird, kühlt er sich ab und das Volumen der in der oberen Kammer 6 befindlichen Flüssiggasformulierung F schrumpft wieder. Der Kolben 5 bewegt sich dabei entsprechend etwas nach oben. Die Abgabevorrichtung ist nun gebrauchsfertig (Fig. 21).
  • Die geringe Menge Flüssiggasformulierung Fü in der Treibmittelkammer 7 sorgt dafür, dass stets ein ausreichend hoher Überdruck vorhanden ist und die Abgabevorrichtung auf diese Weise restlos geleert werden kann. Die Einbringung dieser kleinen Menge Flüssiggasformulierung Fü in die Treibmittelkammer wird erfindungsgemäss im Zusammenhang mit der ohnehin erforderlichen Sicherheitsprüfung der Abgabevorrichtung vorgenommen, so dass dazu keine gesonderten Verfahrensschritte benötigt werden.
  • Die erfindungsgemässe Abgabevorrichtung zeichnet sich durch eine besonders einfache und kostengünstige Herstellungsweise aus. Ausserdem hat sie eine praktisch unbegrenzte Lagerfähigkeit, da das Treibmittel dicht eingeschlossen ist und nicht durch etwaige Lecks zwischen Ventildeckel und Behälterrand wegdiffundieren kann. Die Funktionsfähigkeit der Abgabevorrichtung ist daher praktisch keiner zeitlichen Beschränkung unterworfen. Diffusionsverluste können höchstens bei der Flüssiggasformulierung entstehen, was aber die Funktionsfähigkeit selbst nicht beeinträchtigt.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur dosierten Abgabe einer Flüssiggasformulierung mit einem druckstabilen Behälter (1) mit einem Bördelrand (2), auf dem ein ein Abgabeventil (4) enthaltender Ventildeckel (3) dicht befestigt ist, wobei der Behälter (1) mit zwei getrennten Kammern (6,7) ausgestattet ist, deren eine die Flüssiggasformulierung (F) aufnimmt und mit dem Abgabeventil (4) kommuniziert und deren andere ein unter Überdruck stehendes Treibmedium (L) enthält, wobei im Behälter (1) ein im Wesentlichen dichtend beweglicher Kolben (5) vorgesehen ist, der den Behälter in die beiden Kammern (6,7) unterteilt, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmedium (L) Druckluft in Kombination mit einer vergleichsweise geringen Menge (Fü) von Flüssiggasformulierung ist, dass der Bördelrand (2) des Behälters (1) als Innenbördelung ausgebildet ist, und dass der Kolben (5) so ausgebildet ist, dass er ein Überströmen von Flüssiggasformulierung (F) zwischen den Kammern (6,7) in Richtung von der die Flüssiggasformulierung (F) enthaltenden Kammer (6) in die das Treibmedium (L, Fü) enthaltende Kammer (7) ermöglicht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Ventildeckel (3) zugewandte Oberseite des Kolbens (5) formlich an den Ventildeckel (3) mit dem darin eingesetzten Abgabeventil (4) angepasst ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) mit einer Einwegventilanordnung (5c) ausgestattet ist, welche ein Überströmen von Flüssiggasformulierung (F) von der die Flüssiggasformulierung (F) enthaltenden Kammer (6) in die das Treibmedium (L, Fü) enthaltende Kammer (7) des Behälters (1) ermöglicht.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwegventilanordnung durch eine elastisch an der Behälterinnenwand anliegende Zylinderlippe (5c) des Kolbens (5) gebildet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwegventilanordnung durch ein im Kolben (5) vorgesehenes Rückschlagventil gebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventildeckel (3) mit dem Bördelrand (2) durch eine Dichtmasse (E) aus einem ausgehärteten Kunststoffmaterial abgedichtet ist.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Abgabevorrichtung für eine Flüssiggasformulierung, welche Abgabevorrichtung einen druckstabilen Behälter (1) aufweist mit einem Bördelrand (2), auf dem ein ein Abgabeventil (4) enthaltender Ventildeckel (3) dicht befestigt ist, wobei der Behälter (1) mit zwei getrennten Kammern (6,7) ausgestattet ist, deren eine die Flüssiggasformulierung (F) aufnimmt und mit dem Abgabeventil (4) kommuniziert und deren andere ein unter Überdruck stehendes Treibmedium (L) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) in den zunächst noch offenen und noch nicht mit dem Bördelrand versehenen Behälter (1) bis knapp unter dessen Öffnungsrand eingeführt wird, wodurch die im Behälter (1) befindliche Luft komprimiert wird, dass der Öffnungsrand nach innen umgebördelt und so der Bördelrand (2) erzeugt wird, dass der Ventildeckel (3) mit dem in ihm eingesetzten Abgabeventil (4) dicht auf dem Bördelrand (2) befestigt und so der Behälter (1) verschlossen wird, dass der Behälter (1) durch das Abgabeventil (4) hindurch mit einer vorgegebenen Menge Flüssiggasformulierung (F) befüllt wird, wobei der Kolben (5) zum Behälterboden hin verschoben und dadurch die zwischen ihm und dem Behälterboden eingeschlossene Druckluft weiter komprimiert wird, und dass der Behälter (1) mit der in ihm befindlichen Flüssiggasformulierung (F) vorübergehend erwärmt wird, wobei sich die Flüssiggasformulierung (F) ausdehnt und eine kleine Menge (Fü) der Flüssiggasformulierung in die die Druckluft (L) enthaltende Kammer (7) zwischen dem Kolben (5) und dem Behälterboden überströmt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) in den zunächst noch offenen und noch nicht mit dem Bördelrand versehenen Behälter (1) zunächst nur soweit eingeführt wird, dass er den Behälter schliesst, dass in den Behälter (1) Druckluft (L) mit einem vorgegebenen Überdruck eingebracht wird und dass dann der Kolben (5) bis knapp unter den Öffnungsrand des Behälters (1) weiter in den Behälter eingeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bördelrand (2) und der auf ihm befestigte Ventildeckel (3) mittels einer fliessfähigen und selbstaushärtenden Dichtungsmasse (E) abgedichtet werden.
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