ES2306661T3 - Vastago para la valvula de aerosol con junta mejorada. - Google Patents
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Abstract
Una válvula (10) de aerosol que tiene un vástago (16) de válvula hueco, un cuerpo (20) de vástago de la válvula, un alojamiento (26) de válvula que rodea al cuerpo (20) de vástago de la válvula, una porción intermedia (22) entre el vástago (16) de la válvula y el cuerpo (20) de vástago de la válvula que tiene al menos un orificio (24) que comunica el interior del vástago (16) hueco de la válvula y el interior del alojamiento (26) de la válvula y una junta (40, 50) de vástago de válvula que tiene una abertura central (52) que rodea y cierra herméticamente todos los orificios (24) en la porción intermedia (22), siendo capaz la porción intermedia (22) de moverse para exponer al menos un orificio (24) de la porción intermedia (22) del contacto con la junta (40, 50) del vástago de válvula y, por lo tanto, de abrir la válvula, caracterizada porque la junta (40, 50) del vástago de válvula tiene zonas múltiples de durómetro variable, teniendo la zona (A), más cercana a la abertura central (52) y que cierra herméticamente el orificio (24) en la porción intermedia (22), un durómetro menor con respecto al durómetro de la zona (B, C) que se aleja hacia el exterior en sentido radial desde la abertura (52).
Description
Vástago para la válvula de aerosol con junta
mejorada.
Esta invención versa grosso modo sobre
una junta para cerrar herméticamente los orificios del vástago para
válvula de una válvula de aerosol.
Los recipientes de aerosoles son muy utilizados
para envasar distintos materiales fluidos, tanto productos líquidos
como particulados en polvo. Normalmente, dentro del recipiente están
confinados el producto y un propulsor a una presión superior a la
de la atmósfera, y el producto se libera del recipiente abriendo una
válvula dispensadora manualmente para hacer que la presión dentro
del recipiente dispense el producto a través de la válvula y de
conductos que desembocan en un orificio de descarga.
La válvula dispensadora, embutida en una copa de
montaje dotada de una junta hermética, está montada normalmente en
una abertura superior del recipiente, abertura que se define
mediante un componente llamado normalmente el "reborde" de la
abertura del recipiente. La copa de montaje incluye una porción
central de zócalo para sujetar la válvula dispensadora, una porción
de perfil que se extiende hacia el exterior desde la porción del
zócalo, porción de perfil que confluye hacia una porción del armazón
que se extiende verticalmente, emergiendo la porción del armazón en
una porción con forma de canal semiesférico que termina en una
porción de faldilla, porción de canal que está configurada para
recibir la porción del reborde de la abertura del recipiente. La
junta hermética normalmente está colocada dentro de la porción de
canal y, en muchas configuraciones de junta, se extiende hacia
abajo a lo largo de una parte de la porción del armazón. Después de
que la junta hermética se coloca en la copa de montaje, la copa se
sitúa en el recipiente y se fija la copa al recipiente. La operación
de fijación resulta perfectamente conocida para las personas
versadas en la técnica de los recipientes de aerosoles.
La válvula dispensadora del aerosol normalmente
comprende un vástago hueco para la válvula que tiene una porción
solidaria de base más amplia, normalmente llamada cuerpo del vástago
de la válvula. Ubicada en un lugar central entre el vástago de la
válvula y el cuerpo del vástago de la válvula se encuentra una
ranura en el vástago de la válvula. Un alojamiento de válvula rodea
el cuerpo del vástago de la válvula, y está embutido y sujeto
dentro de la porción del zócalo de la copa de montaje. Se coloca un
muelle entre la porción inferior del alojamiento de la válvula y la
porción inferior del cuerpo del vástago de la válvula, y, en muchos
casos, se extiende un tubo hueco (tubo inmersor) desde la base
exterior del alojamiento de la válvula hasta la porción inferior de
un recipiente asociado de aerosol.
La ranura del vástago de la válvula tiene una o
más aberturas u orificios que se extienden a través del tabique de
la ranura del vástago de la válvula. Se coloca una junta hermética
anular de válvula con una abertura central para recibir el vástago
de la válvula en la ranura anular del vástago de la válvula, con el
orificio u orificios dentro de la ranura que está siendo colocada
por encima de la superficie inferior de la junta de la válvula
cuando la válvula se encuentra en su posición cerrada. Cuando la
válvula se abre mediante la pulsación o la inclinación del vástago
de la válvula, el vástago de la válvula se mueve hacia abajo en
sentido axial, o se inclina desde su posición vertical para hacer
que el orificio u orificios presentes en la ranura anular del
vástago de la válvula dejen de hacer contacto con la junta o de
mantener su cierre hermético con la misma. Entonces, el producto
presente en el recipiente del aerosol, bajo la influencia de la
presión generada por el propulsor, sube a través del tubo inmersor
hasta el alojamiento de la válvula; luego pasa a través del
orificio u orificios presentes en la ranura anular del vástago de la
válvula hasta el vástago hueco de la válvula, y sale al exterior
por la boquilla de salida formada en un botón, una copa o un eyector
de accionamiento montado encima del vástago de la válvula.
En el documento FR 1 283 703 A se menciona una
válvula de un aerosol como la descrita anteriormente.
En una válvula de aerosol resulta crítico que
haya una hermeticidad efectiva entre la ranura del vástago de la
válvula y la junta anular que rodea la ranura. Además, en una
válvula de aerosol, una hermeticidad crítica adicional es la
estanqueidad que se da entre el mismo cierre hermético del vástago
de la válvula con la junta anular y la parte inferior de la porción
superior del zócalo de la copa de montaje y el terminal superior
anular del alojamiento de la válvula.
Hasta este momento, aunque han tenido un éxito
comercial significativo, las juntas anulares para cerrar
herméticamente el vástago de la válvula han comprendido un anillo
de caucho que tiene una abertura central y una porción radial plana
con forma de disco que se extiende de manera circunferencial desde
la abertura central, juntas que están troqueladas a partir de una
lámina plana o que han sido cortadas de tubos de caucho. Las juntas
mencionadas anteriormente, correspondientes a la técnica anterior,
han sido juntas que tienen un durómetro uniforme, siendo las
composiciones más populares las de neopreno y de caucho buna nitrilo
de durómetro 72 y 55 (Shore A). Aunque reconocemos el éxito de las
juntas de vástago de válvula de la técnica anterior, aún hay un
número significativo de válvulas rechazadas debido a un cierre
hermético defectuoso entre la junta del vástago de la válvula y las
superficies duales de cierre hermético de dicha junta, o sea, el
cierre hermético entre la porción interna, que incluye la
superficie que define la abertura central que hay en la junta, y la
ranura del vástago de la válvula y las porciones superior e inferior
externas de la junta con respecto a la parte inferior de la
superficie superior de la porción del zócalo de la copa de montaje y
la porción terminal del tabique superior del alojamiento de la
válvula, respectivamente.
Ahora se sabe que la naturaleza de una junta de
durómetro único contribuye a que se produzca un problema de escape.
Con una junta de durómetro único, existe un término medio en la
selección de la junta de durómetro único para satisfacer las
distintas necesidades de la dureza de durómetro en las dos zonas de
cierre hermético mencionadas anteriormente, siendo la consecuencia
de esto que no se esté utilizando el durómetro de la junta con las
máximas propiedades de cierre hermético en cada zona.
El documento US 4 240 467 describe un conjunto
de válvula mejorado con una junta que tiene zonas de distinto
durómetro.
Un objeto de esta invención es suministrar una
válvula de aerosol con una junta de vástago de válvula con unas
mejores características de cierre hermético.
La junta mejorada de vástago de la válvula de
esta invención comprende una junta plana con forma de disco con una
abertura central en la que el durómetro de la junta varía desde un
valor relativamente bajo de dureza en la porción interna de la
junta, que se extiende de manera radial hacia fuera desde la
abertura central, hasta un valor relativamente mayor de dureza en
la porción externa de la junta en sentido radial, en la que la
junta entra en contacto con una porción del tabique superior del
alojamiento de la válvula. En una forma preferida de la junta, la
modificación en el valor del durómetro variará desde la porción
interna de la junta hasta la porción externa de la junta en sentido
radial. En una forma aún más preferida, y donde la invención de la
junta será utilizada con un alojamiento de válvula que tenga un
tabique superior externo almenado, la porción perimetral de la
junta -más allá de la porción de la junta donde la parte inferior de
la junta es presionada por un tabique del alojamiento que se
extiende hacia arriba dispuesto hacia el interior desde el tabique
externo almenado del alojamiento- tiene un valor de durómetro menor
que la junta en el punto de contacto del tabique que se extiende
hacia arriba y que la parte inferior de la junta.
En los dibujos:
La Fig. 1 es una vista de corte transversal de
una válvula de aerosol convencional de la técnica anterior en la
posición cerrada.
La Fig. 2 es una vista de corte transversal de
una válvula de aerosol convencional de la técnica anterior en una
posición abierta.
La Fig. 3 es un corte transversal ampliado de la
junta del vástago de la válvula de esta invención.
La Fig. 1 ilustra un conjunto de válvula de
aerosol mostrado normalmente como 10. Más específicamente, el
conjunto de válvula incluye un vástago de válvula/cuerpo del vástago
de la válvula, normalmente designado como 14, teniendo dicho
vástago de válvula/cuerpo del vástago de la válvula una porción de
vástago de válvula superior 16 que es atravesada por el conducto
18; una porción del cuerpo del vástago de válvula 20 y una porción
de la ranura anular 22 en una posición intermedia entre la porción
del vástago de la válvula superior 16 y la porción del cuerpo del
vástago de la válvula 20; teniendo dicha porción de ranura orificios
24 a través del tabique de la porción de la ranura y que se
interconectan con el conducto 18. Rodeando el cuerpo del vástago de
la válvula 20 hay un alojamiento de la válvula 26. Dicho alojamiento
de la válvula tiene un racor de cierta longitud 28 atravesado por
un conducto 30, estando el racor 28 diseñado para acoger un tubo
inmersor 29 (mostrado en un corte parcial). El alojamiento de la
válvula 26 está embutido dentro de la porción del zócalo 32 de una
copa de montaje 34 (mostrado en un corte parcial). Colocada encima
del tabique superior 36 del alojamiento de la válvula 26 y en la
parte inferior 38 de la porción del zócalo 32 hay una junta anular
40 que está situada dentro de la porción de ranura 22 que mantiene
el cierre hermético del orificio u orificios 24 cuando la válvula
está en su posición cerrada, como se muestra en la Fig. 2. Situado
entre el cuerpo del vástago de la válvula 20 y la base 27 del
alojamiento de la válvula 26 hay un muelle 31.
La Fig. 2 ilustra el conjunto de la válvula del
aerosol en una posición abierta. Con la válvula en la posición
abierta, debido a la fuerza aplicada hacia abajo sobre el
accionador, el producto y el propulsor contenidos en el recipiente
del aerosol recorrerán el tubo inmersor 29 hasta el interior del
alojamiento para la válvula 25, pasando por los orificios 24,
adentrándose por el conducto 18 del vástago de la válvula y pasando
luego a través del conducto que hay en el accionador 44 y, en
última instancia, saliendo por la boquilla de descarga 46. Dejar de
aplicar la fuerza descendente sobre el accionador 44 hará que el
vástago de la válvula/cuerpo del vástago de la válvula 14 vuelva a
su posición de cierre hermético gracias a la fuerza del muelle 31,
dirigida hacia arriba. Todo lo anterior es convencional en la
técnica de las válvulas de aerosoles.
La invención se ocupa de sustituir la junta del
vástago de la válvula de la técnica anterior por una junta mejorada
50, de la que podemos ver un ejemplo de realización en la Fig.
3.
En la Fig. 3, la junta, genericamente designada
en su conjunto como 50, tiene una abertura central 52 y tres zonas
de durómetro variable, concretamente las zonas A, B y C. La zona
interna A (zona más cercana a la abertura 52) tiene el menor
durómetro. Contigua a la zona interna A se encuentra la zona B, que
tiene un mayor durómetro. La zona C, porción externa de la junta
50, tiene el mayor durómetro.
Una junta de un aerosol convencional típico
tiene:
- (a)
- un diámetro externo de 9,017 mm (0,355'');
- (b)
- una abertura central con un diámetro de 2,54 mm (0,100'');
- (c)
- un grosor de 1,143 mm (0,045'').
\vskip1.000000\baselineskip
La junta puede estar formada de cualquier
material elastomérico, ejemplos de los cuales se muestran en la
Tabla 1 más abajo. Las zonas de durómetro variable pueden estar
todas compuestas del mismo material o pueden estar compuestas cada
una de un material elastomérico de distinto tipo, o de cualquier
combinación de los mismos. En las juntas de aerosoles se utiliza
mucho un tipo de caucho nitrilo denominado comúnmente Buna N. Puede
hacerse una junta mejorada formando la junta de caucho Buna N con
durómetros de 50-60, 63-73 y
75-85, Shore A, en las zonas A, B y C,
respectivamente. Sin embargo, la construcción preferida de una junta
mejorada utiliza un TPR de la categoría TPV. En este caso, se
utiliza un material TPV que tenga un caucho EPDM finamente
disgregado para la fase elastomérica, dispersado en una matriz de
polipropileno continua. El durómetro de este material debería ser
50-60, 63-73 y
75-85, Shore A, en las zonas A, B y C,
respectivamente.
Los cauchos termoestables indicados arriba deben
estar todos curados mediante el añadido de azufre o agua oxigenada,
o curados mediante irradiación; estos procedimientos resultan
perfectamente conocidos para las personas versadas en la técnica de
preparar material de juntas.
La junta de durómetro variable de esta invención
puede estar fabricada mediante equipos de coextrusión
convencionales. Por ejemplo, para preparar el durómetro variable de
la Fig. 3, se coextrude simultáneamente una pieza tubular hecha de
tres materiales de durómetro variable. Subsiguientemente, las juntas
individuales se forman troquelando la pieza tubular al grosor
deseado.
A lo largo de la especificación y
reivindicaciones, la referencia al Shore A es también al protocolo
de prueba establecido como Designación ASTM:
D-2240-91.
Se cree que la mejora de esta invención será tal
si el durómetro varía entre 45 y 85 Shore A. Debe entenderse que,
aunque la forma de la junta preferida es la de tres zonas de
durómetro variable, la presente invención también contempla juntas
de dos y de cuatro o más zonas. Es vital para la invención que la
zona más cercana a la abertura central de la junta sea de un
durómetro inferior que la zona que se extiende de manera radial
hacia fuera, donde tiene lugar el contacto del tabique superior del
alojamiento de la válvula y la parte inferior de la junta.
En otra realización de la junta de la presente
invención, la porción de durómetro bajo de la junta se puede
extender desde la abertura central hasta la porción de la junta
donde el alojamiento de la válvula presiona en la parte inferior de
la junta y contacta con ella, donde la dureza del durómetro se ha
incrementado para parte o la totalidad de la zona de contacto entre
el tabique del alojamiento de la válvula y la parte inferior de la
junta.
Como se ha señalado anteriormente, en el caso de
que el tabique externo del alojamiento de la válvula tenga forma
almenada, es un ejemplo de realización preferido utilizar una junta
que tenga un durómetro menor en la zona interna de la junta, o un
durómetro aún más bajo. Dicho alojamiento de válvula se muestra y se
describe en las patentes estadounidenses con números 4.015.752
('752) -en la Figura 2 y el texto relacionado de la patente '752- y
4.015.757 ('757) -en la Figura 3 y el texto relacionado de la
patente '757-, porciones de las patentes estadounidenses que se
incorporan aquí por referencia.
Se ha descubierto que, en general, las juntas de
menor durómetro proporcionan una hermeticidad mejor en los
orificios que hay en la ranura anular del vástago de la válvula,
pero que dicha junta de menor durómetro tiene peores propiedades
mecánicas (por ejemplo, resistencia a la tracción, deformación
remanente por compresión, deformación por fluencia y mayor
engrosamiento). En general, las juntas de mayor durómetro del mismo
material tienen peores cualidades de hermeticidad (con respecto a
las juntas de menor durómetro), pero tienen mejores propiedades
mecánicas y menor engrosamiento. Las juntas de mayor durómetro
forman un conjunto más estable en el área en la que se embute la
válvula con la copa de montaje. Las juntas de durómetro reducido
pueden desarrollar vías de escape en el área de contacto debido a
la deformación remanente por compresión y a la deformación por
fluencia. Además, un mayor engrosamiento en las juntas de durómetro
menor puede dar como resultado un peor rendimiento de la válvula
desde el punto de vista de la cantidad de fuerza necesaria para
accionar la válvula, o, en los casos más extremos, que no llegue a
accionarse. Finalmente, incrementar el durómetro en toda la
superficie de la junta que se extiende de manera radial reduce la
permeabilidad de la junta al propulsor.
Aunque es evidente que la invención desvelada en
el presente documento está calculada para satisfacer los objetivos
mencionados anteriormente, se apreciará que se pueden llevar a cabo
numerosas modificaciones, y los expertos en la técnica pueden
concebir otras realizaciones.
Claims (9)
1. Una válvula (10) de aerosol que tiene un
vástago (16) de válvula hueco, un cuerpo (20) de vástago de la
válvula, un alojamiento (26) de válvula que rodea al cuerpo (20) de
vástago de la válvula, una porción intermedia (22) entre el vástago
(16) de la válvula y el cuerpo (20) de vástago de la válvula que
tiene al menos un orificio (24) que comunica el interior del
vástago (16) hueco de la válvula y el interior del alojamiento (26)
de la válvula y una junta (40, 50) de vástago de válvula que tiene
una abertura central (52) que rodea y cierra herméticamente todos
los orificios (24) en la porción intermedia (22), siendo capaz la
porción intermedia (22) de moverse para exponer al menos un
orificio (24) de la porción intermedia (22) del contacto con la
junta (40, 50) del vástago de válvula y, por lo tanto, de abrir la
válvula, caracterizada porque
la junta (40, 50) del vástago de válvula tiene
zonas múltiples de durómetro variable, teniendo la zona (A), más
cercana a la abertura central (52) y que cierra herméticamente el
orificio (24) en la porción intermedia (22), un durómetro menor con
respecto al durómetro de la zona (B, C) que se aleja hacia el
exterior en sentido radial desde la abertura (52).
2. La válvula (10) de aerosol de la
reivindicación 1, en la que las zonas múltiples de la junta (40, 50)
del vástago de la válvula comprenden una primera zona (A), más
cercana a la abertura central (52), que tiene un durómetro
relativamente bajo; una zona intermedia (B), que se extiende hacia
fuera de manera radial desde la primera zona (A), que tiene un
durómetro relativamente mayor que el durómetro de la primera zona
(A); y una zona externa (C), hacia fuera de manera radial desde la
zona intermedia (B), que tiene un durómetro relativamente mayor que
el de la zona intermedia (B).
3. La válvula (10) de aerosol de la
reivindicación 2, en la que la primera zona (A) de la junta (40, 50)
de zonas múltiples tiene un durómetro de entre 45 a 65 Shore A, la
zona intermedia (B) tiene un durómetro de entre 60 y 75 Shore A, y
la zona externa (C) tiene un durómetro de entre 70 y 85 Shore A, a
condición de, además, de que cada zona sucesiva que se extiende de
manera radial hacia fuera tenga un durómetro mayor.
4. La válvula (10) de aerosol de la
reivindicación 1, en la que la junta (40, 50) de zonas múltiples
tiene un durómetro variable de cuatro o más zonas, siendo la
primera zona la más cercana a la abertura central (52), que tiene
un durómetro relativamente bajo, y cada zona sucesiva que se
extiende hacia fuera de manera radial tiene un durómetro
relativamente mayor.
5. La válvula (10) de aerosol de la
reivindicación 4, en la que el durómetro variable de las zonas se
encuentra entre 45 y 85 Shore A.
6. La válvula (10) de aerosol de la
reivindicación 1, en la que la zona más cercana a la abertura
central (52) de la junta (40, 50) de zonas múltiples tiene un
durómetro de entre 45 y 65 Shore A, y una zona más hacia fuera de
manera radial desde la zona más cercana a la abertura central (52)
tiene un durómetro de entre 70 y 85 Shore A.
7. La válvula (10) de aerosol de una de las
reivindicaciones de la 1 a la 6 en la que el alojamiento (26) de la
válvula tiene un tabique superior (36) y un saliente, teniendo la
junta (40, 50) del vástago de válvula una parte superior e
inferior, y teniendo la válvula (10) de aerosol una copa (34) de
montaje que tiene una porción de zócalo (32) en la que está
embutido el alojamiento (26) de la válvula para así crear un cierre
hermético entre la parte inferior de la junta y el saliente del
alojamiento (26) de la válvula.
8. La válvula (10) de aerosol de la
reivindicación 7, en la que el alojamiento (26) de la válvula tiene
un tabique externo anular almenado y una pieza anular vertical
colocada hacia dentro de manera radial desde el tabique externo que
está embutido en la parte inferior de la junta (40, 50) del vástago
de válvula, y la porción de la junta del contacto que se extiende
perimetralmente entre el saliente del alojamiento y la parte
inferior de la junta tiene un valor de durómetro inferior al valor
de durómetro en la embutición.
9. La válvula (10) de aerosol de la
reivindicación 8, en la que el valor de durómetro de la junta que se
extiende perimetralmente en la embutición tiene el mismo valor de
durómetro o uno menor que el valor de durómetro en la porción de la
junta más cercana a la abertura central de la junta.
Applications Claiming Priority (2)
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