WO2003068632A1 - Druckbehältnis für viskose substanzen - Google Patents

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WO2003068632A1
WO2003068632A1 PCT/EP2003/001183 EP0301183W WO03068632A1 WO 2003068632 A1 WO2003068632 A1 WO 2003068632A1 EP 0301183 W EP0301183 W EP 0301183W WO 03068632 A1 WO03068632 A1 WO 03068632A1
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pressure container
pressure
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PCT/EP2003/001183
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Ingo Rackwitz
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Thomas Gmbh
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    • Y10T137/86718—Dividing into parallel flow paths with recombining
    • Y10T137/86759—Reciprocating

Definitions

  • the present invention relates to a pressure container for receiving viscous substances with an outlet valve which is adjustable between a closed position and an open position, a movable valve element being movable in the direction of the interior of the container in order to release an opening cross section.
  • a particular problem with highly viscous substances which are to be stored in handy pressure containers similar to known aerosol spray cans is that a relatively large opening cross section must be provided when the outlet valve is open in order to achieve a satisfactory dispensing of the substance after the valve has been actuated .
  • a rotary valve is already known from EP 1 167 842, in which the penetration of part of the valve element into the interior of the container when moving into the open position is avoided. Difficulties exist here in the region of the seal, since the sealing material for Errei ⁇ monitoring a permanent sealing action with a specific Pressure must be applied, the volume of the sealing material can change due to swelling under the influence of the substance stored in the container. This can either damage the seal or increase the actuation forces, which can cause the valve to get stuck. A permanent gas tightness and the fulfillment of, for example, food law regulations for the storage of food in the pressure container are further self-evident requirements.
  • the object of the present invention is to create a pressure container for holding viscous substances even in the deep-frozen state, the outlet valve of which functions reliably in the long term.
  • the object is achieved in that at least two opening cross sections are provided in a pressure container of the type described at the outset, with actuation of the valve firstly a first opening cross section, which is preferably defined by a first sealing element and a first closing element, and subsequently at least one further opening cross section , which is preferably defined by a further sealing element and a further closing element, can be released.
  • the pressure container according to the invention has the advantage that, with correspondingly smaller actuation forces, only a small cross section is initially released, ie. H. only a small volume is displaced by the valve element penetrating into the interior of the container. After opening the first one
  • the viscous mass can flow into the outlet at a comparatively low throughput, so that in the loading Rich in the sealing points, a certain pressure equalization is created and also the structure of the substance is loosened by the outflow movement, so that with a comparatively low actuating force by further actuation of the valve element, the second opening cross section can also be released and subsequently the substance through the large overall cross section can flow.
  • the actuation forces for opening the valve are reduced and, on the other hand, the opening cross-section required to discharge a certain volume per unit of time is nevertheless made possible.
  • the closing process takes place in reverse, the closing movement being supported on the one hand by the internal pressure of the container and on the other hand a return spring for the valve element can also be provided.
  • An embodiment of the invention is particularly preferred in which the opening cross-section that opens first when the valve element is actuated is smaller than the at least one further opening cross-section.
  • the opening cross-section that opens first when the valve element is actuated is smaller than the at least one further opening cross-section.
  • the opening cross section can have the shape of an annular gap, for example, preferably in the area of at least one opening cross section ring-shaped sealing element to release the opening cross-section movable closing element can be raised substantially axially relative to the sealing element.
  • the sealing elements can in principle be provided on one or on both parts which are moved relative to one another in the region of an opening cross section.
  • the closing element i. H. the moving part itself carries the sealing element or can be formed by a coating as a sealing element.
  • the sealing element has a cross-sectional shape with a flat ring contact surface or a defined sealing contour for the closing element, since line-shaped seals may not meet the requirement for permanent gas tightness, since residues of the substance between the sealing element and fix the locking element.
  • the closing element of the first opening cross section is preferably arranged directly at the end of the movable valve element facing the interior of the container.
  • the valve element can be hollow and form the outlet opening or nozzle for the substance stored in the container.
  • Such a valve element can be made in one piece particularly inexpensively, for example from plastic.
  • the valve element can be guided in an axially movable manner in a valve housing, which is pressure-tightly connected to a housing of the pressure container, or rotatably seated in the valve housing via a threaded connection.
  • the return springs already mentioned can be provided in a suitable design. Examples of such spring elements are conventional standard springs or elements made of rubber or elastic plastics.
  • an actuating element can be useful which is connected to the movable valve element via a translation.
  • the actuating forces can be reduced further, the actuating element being designed as a lever in a particularly preferred embodiment, which is articulated on the valve element and on the valve housing.
  • a particularly simple construction is achieved in a further preferred embodiment of the invention. by the fact that the sealing element of the first opening cross section is arranged on the closing element of the second sealing point,
  • the closing element of the second opening cross section forms a movable intermediate element which, in a further preferred embodiment, can be taken along by a driver provided on the valve element to release the second opening cross section after the first opening cross section has been released.
  • a functionally reliable dispensing valve can be constructed with very few components.
  • the formation of the driver is expediently star-shaped with three or more arms, the second closing element having a central opening through which the valve element projects with its first closing element.
  • the driver is, of course, larger than the central opening and, after a certain opening path of the valve element, rests against the second closing element and takes it into a position that releases the second opening cross section.
  • a design of the second closing element as a disk, cone or plate-shaped ring is particularly preferred, the first sealing element being arranged in the region of the central opening.
  • Such a configuration of the second closing element is very space-saving, the first sealing point having the first opening cross section being defined in the region of the central opening of the second closing element and the second sealing point having the second opening cross section being defined on the outer edge of the second closing element.
  • a guide can be provided which axially guides the second closing element and / or secures it against tipping in order to avoid that the relative position Change the sealing elements to the closing elements, which could impair the sealing effect.
  • the valve housing is made of plastic and a hold-down device is provided for the pressure-tight connection to the container, which is flanged over an annular flange of the valve housing and an upper end of the container.
  • the use of the hold-down device makes it possible to connect the plastic body of the valve housing in a pressure-tight manner to the container, which generally consists of sheet metal, or its upper end, the so-called top.
  • the sealing ring is preferably located between the upper end of the top and the underside of the ring flange made of plastic, it being particularly preferred to use a sealing ring designed as an annular disk which, in the initial state, projects radially beyond the ring flange of the valve housing before being attached to the container. It has been shown that a particularly good sealing effect is achieved in this way, in particular if, owing to the flanging, the sealing ring comes directly between the hold-down device and the sheet metal part of the container.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a pressure container in the valve area
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a pressure container 10, which is provided for receiving a viscous substance under pressure, in particular frozen substances, such as. B. ice cream.
  • the walls 12 of the container can consist of sheet metal or aluminum, and an outlet valve 14 is arranged in a pressure-tight manner in an opening in the wall 12, which will be discussed in more detail later in connection with FIG. 2.
  • the outlet valve 14 has a valve housing 16 which is connected to the container wall 12 in a pressure-tight manner and in which a valve element 18 is movably guided against the force of a return spring 20.
  • the valve housing 16 has an inner bore 22, the diameter of which essentially corresponds to the outer diameter of the hollow cylindrical valve element 18.
  • the return spring 20 is arranged between a shoulder 24 on the outer circumference of the valve element 18 and a step 26 in the inner bore 22 of the valve housing 16.
  • a sealing ring 28 in the foot region of the inner bore 22 seals the space between the valve element 18 and the valve housing 16 against the penetration of the viscous substance, with no significant pressurization to be expected in this region.
  • a piston-like first closing element 30 is formed on the end of the valve element 18 facing the interior of the container and forms a first sealing point with a first sealing element 32 arranged on an intermediate element or second closing element 34.
  • An axial gap-shaped, relatively small opening cross section can be released by the axial movement of the piston 30 relative to the intermediate element 34, which will be discussed in more detail later.
  • the piston-shaped first Closing element 30 is rigidly connected to the wall 40 of the valve element 18 via a tappet 36 with an axial alignment and radial webs 38 provided at the end thereof. The spaces between the radial webs allow the material to pass through the hollow valve element 18, which forms a nozzle, it being possible for the free end 42 of the valve element to have a jagged shape.
  • the intermediate element 34 has a plate-like ring shape and at the same time fulfills the function of a second closing element 34 which, in cooperation with a sealing element 44 provided on the end face of the housing interior on the valve housing 16, forms a second sealing point, an annular gap-shaped second opening cross section being releasable when the second closing element 34 moves axially which is considerably larger than the first opening cross section in the area of the first sealing point.
  • the second closing element 34 is carried along with the aid of a star-shaped driver 46, the circumference of its webs being greater than the inner diameter of the bore of the plate-shaped second one
  • Closing element 34 is, so that the latter can be taken along when the valve element 28 is axially displaced by the star-shaped webs of the driver.
  • the spaces between the webs of the driver 46 allow the material to pass through the material flowing out through the first opening cross section.
  • the cross section of the ring-shaped sealing elements 32, 44 in the region of the two sealing points is such that the respective closing elements 30, 34 lie flat against one another in order to achieve a pressure-tight seal that is as permanent as possible when residues of the substance stored in the container 10 sit between the sealing element and the closing element.
  • an actuating lever 48 is provided, which is articulated on the one hand at an articulation point 50 on the valve housing 16 and on the other hand at a second articulation point 52 on the valve element 18. The resulting translation reduces the actuation forces required for the opening movement of the valve element 18.
  • the actuation process is such that when the actuation lever 48 is depressed, the valve element 18 is displaced toward the interior of the container while the return spring 20 is further pretensioned.
  • the inclined circumferential surface of the piston-like, conical first closing element 30 stands out from the sealing element 32, which sits on the edge of an inner bore of the second closing element 34, since the first closing element 30 has only a very small end face, the resistance when depressed relatively low, whereby in addition to the internal pressure of the container, which is usually about 10 bar, the viscosity of the substance and in particular also the formation of ice in the case of deep-frozen substances opposes the movement of the valve element to a considerably higher resistance than is the case with normal aerosols ,
  • the release of the annular gap-shaped first opening cross-section ensures by the raising of the first closing member 30 of the first sealing element 32 to it that a certain pressure is carried balancing on both sides of the second closing element 34 and the structure of the stored substance in particular ⁇ sondere in the frozen state by the incipient currents loosening movement through the first opening cross section.
  • the emerging volume flow is still very small due to the overall very small cross-sectional area in the area of the first sealing point.
  • the driver 46 comes into abutment with the second closing element 34 and axially entrains it when it is depressed further.
  • the actuation force required for this is considerably less than if the valve element 18 were rigidly connected to the second closing element 34 and an opening cross section had not previously been released.
  • the viscous mass can flow out of the interior of the container due to the pressure existing there through the first annular-shaped opening cross-section in the area of the first sealing point and through the larger second annular-shaped opening cross-section in the area of the second sealing point. so that a desired volume flow results with an inflow of mass into the entire nozzle area in the valve element 18.
  • valve element 18 is displaced again in the direction of its closed starting position under the action of the return spring 20, the closing process also being supported by the system pressure.
  • valve housing 16 can be designed as a simple O-ring between the valve housing 16 and the valve element 18.
  • valve element 18 can also be guided movably via a thread in the valve housing 16, in which case an actuating element sets the valve element 18 in rotation and the thread pitch forms the translation in order to increase the initial resistance when the first closing element 30 is lifted off the first sealing element 32 overcome.
  • a torsion spring can be arranged to reset the valve element 18. It is also conceivable not to provide the sealing element 32 directly on the second closing element 34, but rather on the first closing element 30. In the area of the first opening cross section, the second closing element 32 then merely forms a contact surface for the sealing element moved with the first closing element 32.
  • the second closing element 32 can also have the shape of an annular disk or a simple cone, solid closing elements 34 of greater thickness also being conceivable, which can then also be manufactured, for example, as a plastic injection-molded part.
  • the closing element 32 can also hold the second sealing element 44 of the second opening cross-section, only a correspondingly suitable contact surface then having to be provided on the valve housing. It is conceivable, for. B. also a completely or partially covered with sealing material closing element that forms sealing elements for both opening cross sections.
  • FIG. 2 shows a detailed view of the area in which the valve housing 16 is connected to an upper part 51 of the container 12, the so-called top.
  • the valve housing 16 has an annular flange 53 which is designed with its outer end curved slightly downward.
  • a hold-down device 54 seated on the circumferential surface of the valve housing 16 is flanged around the ring flange 53 and around an upper bent end 56 of the top 51, a disk-shaped sealing ring 58 lying between the end 56 and the underside of the ring flange 53 being clamped in such a way that he also fills the gap between the end 56 and the hold-down 54 itself.
  • valve housing 16 made of plastic is connected in a known manner pressure-tightly to a wall of the container 12 with its lower, radially outer end shown in FIG. 2 ,
  • Valve housing 16 and also the sealing ring 58 are arranged on the underside of the flange 52 on the valve housing 16. A catch in the area of the valve housing 16 can provide that the hold-down device 54 is held captively on the valve housing 16 in the initial state.

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Abstract

Ein Druckbehältnis dient zur Aufnahme viskoser Substanzen und besitzt ein Auslassventil (14), das zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten STellung verstellbar ist. Zur Freigabe eines Öffnungsquerschnittes ist ein bewegliches Ventilelement (18) in Richtung des Behältnisinneren bewegbar. Da einerseits ein grosser Öffnungsquerschnitt gewünscht ist und andererseits durch grosse in das Behältnisinnere eindringende Teile ein sehr hoher Anfangswiderstand überwunden werden muss, wird vorgeschlagen, wenigstens zwei Öffnungsquerschnitte vorzusehen, die durch Betätigen des Ventils nacheinander freigebbar sind. Damit erreicht man eine anfängliche geringe Betätigungskraft bei der noch grossen Öffnungsquerschnitt bei vollständig geöffnetem Ventil (14).

Description

Druckbehältnis für viskose Substanzen
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Druckbehältnis zur Aufnahme viskoser Substanzen mit einem Auslaßventil, das zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung verstellbar ist, wobei zur Freigabe eines Öffnungsquerschnittes ein bewegliches Ventilelement in Richtung des Behälterinneren bewegbar ist.
Ein besonderes Problem bei höher viskosen Substanzen, die in handlichen Druckbehältnissen ähnlich bekannten Aerosolsprühdosen aufbewahrt werden sollen, besteht darin, daß ein relativ großer Öffnungsquerschnitt im geöffneten Zustand des Aus- laßventils vorgesehen sein muß, um eine befriedigende Ausgabe der Substanz nach Betätigen des Ventils zu erreichen. Andererseits ergibt sich angesichts des Systemdrucks von beispielsweise 10 bar und der Viskosität der Substanz das Problem, daß das Ventilelement zur Freigabe des Öffnungsquer- Schnittes dann eine entsprechend große Fläche besitzen muß, wodurch sich die Kraft zum Betätigen des Auslaßventils in nicht praktikabler Weise erhöht. Erschwert wird diese Problematik noch bei tiefgekühlten Druckbehältnissen und die dadurch entstehende Eisbildung, die die notwendige Öffnungs- kraft weiter erhöhen kann.
Alternativ ist bereits aus der EP 1 167 842 ein Drehventil bekannt, bei welchem das Eindringen eines Teils des Ventilelements in das Innere des Behältnisses beim Bewegen in die geöffnete Stellung vermieden wird. Schwierigkeiten bestehen hier im Bereich der Dichtung, da das Dichtmaterial zur Errei¬ chung einer dauerhaften Dichtwirkung mit einem bestimmten Druck belastet werden muß, wobei sich das Volumen des Dichtmaterials durch Quellung unter Einwirkung der in dem Behältnis aufbewahrten Substanz verändern kann. Dadurch kann die Dichtung entweder beschädigt werden oder die Betätigungskräfte können sehr stark anwachsen, wodurch das Ventil festgehen kann. Eine dauerhafte Gasdichtheit und die Erfüllung beispielsweise lebensmittelrechtlicher Verordnungen bei der Aufbewahrung von Lebensmitteln in dem Druckbehältnis sind weitere selbstverständliche Anforderungen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Druckbehältnis zur Aufnahme viskoser Substanzen auch im tiefgefrorenen Zustand zu schaffen, dessen Auslaßventil dauerhaft funktionssicher arbeitet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Druckbehältnis der eingangs beschriebenen Art wenigstens zwei Öffnungsquerschnitte vorgesehen sind, wobei durch Betätigen des Ventils zunächst ein erster Öffnungsquerschnitt, der vorzugsweise durch ein erstes Dichtelement und ein erstes Schließelement definiert ist, und nachfolgend wenigstens ein weiterer Öffnungsquerschnitt, der vorzugsweise durch ein weiteres Dichtelement und ein weiteres Schließelement definiert ist, freigebbar sind.
Das erfindungsgemäße Druckbehältnis bietet den Vorteil, daß bei entsprechend kleineren Betätigungskräften zunächst nur ein kleiner Querschnitt freigegeben wird, d. h. es wird ein nur kleines Volumen durch das in das Behältnisinnere eindrin- gende Ventilelement verdrängt. Nach dem Öffnen des ersten
Querschnittes kann die viskose Masse bei vergleichsweise geringem Durchsatz bereits in den Auslaß strömen, so daß im Be- reich der Dichtstellen ein gewisser Druckausgleich geschaffen wird und ferner auch durch die einsetzende Ausströmbewegung das Gefüge der Substanz gelockert wird, so daß bei vergleichsweiser geringer Betätigungskraft durch weiteres Betä- tigen des Ventilelements auch der zweite Öffnungsquerschnitt freigegeben werden kann und nachfolgend die Substanz durch den großen Gesamtquerschnitt strömen kann. Auf diese Weise werden folglich einerseits die Betätigungskräfte zum Öffnen des Ventils reduziert und andererseits wird dennoch der zum Ausbringen eines bestimmten Volumens pro Zeiteinheit erforderliche Öffnungsquerschnitt ermöglicht.
Der Schließvorgang erfolgt sinngemäß umgekehrt, wobei die Schließbewegung zum einen durch den Innendruck des Behältnis- ses unterstützt wird und andererseits auch eine Rückstellfeder für das Ventilelement vorgesehen sein kann.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der sich beim Betätigen des Ventilelements zuerst öffnende Öffnungsquerschnitt kleiner als der wenigstens eine weitere Öffnungsquerschnitt ist. Neben der denkbaren sukzessiven Freigabe mehrerer Öffnungsquerschnitte gleicher oder ähnlicher Größe ist es durch den zuvor erwähnten Druckausgleich und die einsetzende Strömung der viskosen Substanz auch möglich, einen entsprechend vergrößerten zweiten bzw. weiteren Öffnungsquerschnitt vorzusehen, um möglichst schnell einen großen Öffnungsquerschnitt für das Ausbringen der Substanz zur Verfügung zu haben.
Der Öffnungsquerschnitt kann bei geöffnetem Ventil beispielsweise die Form eines Ringspaltes besitzen, wobei vorzugsweise im Bereich wenigstens eines Öffnungsquerschnittes das von dem ringförmig ausgebildeten Dichtelement zur Freigabe des Öffnungsquerschnittes bewegliche Schließelement im wesentlichen axial relativ zu dem Dichtelement anhebbar ist. Eine solche Lösung bietet den Vorteil, daß die Dichtungen nicht mit Gleitbewegungen im Bereich ihrer Dichtfläche beansprucht werden, sondern lediglich auf einen Druck durch das sich anlegende Schließelement. Dies bedeutet, daß die Werkstoffauswahl für das Dichtelement wesentlich unkritischer ist, da eventuell auftretende Quellungen eines bestimmten Werkstoffes nur in geringerem Ausmaß nachteilig für die Dichtwirkung und ohne Einfluß auf die Betätigungskräfte sind. Ein Verschleiß der Dichtflächen durch wiederholte Öffnungsvorgänge ist kaum zu befürchten .
Die Dichtelemente können grundsätzlich an einem oder an beiden relativ zueinander bewegten Teilen im Bereich eines Öffnungsquerschnittes vorgesehen sein. So kann beispielsweise auch das Schließelement, d. h. das bewegte Teil selbst das Dichtelement tragen oder durch eine Beschichtung als Dichte- lement ausgebildet sein. Angesichts der viskosen Substanzen ist es in der Regel zweckmäßig, daß das Dichtelement eine Querschnittsform mit einer flächigen Ringanlagefläche oder einer definierten Dichtkontur für das Schließelement aufweist, da linienförmige Abdichtungen unter Umständen nicht das Erfordernis einer dauerhaften Gasdichtheit erfüllen, da sich Reste der Substanz zwischen dem Dichtelement und dem Schließelement festsetzen können.
Besonders zweckmäßig ist ferner eine Ausführungsform, bei welcher die Öffnungsquerschnitte konzentrisch zueinander liegen . Das Schließelement des ersten Öffnungsquerschnittes ist vorzugsweise unmittelbar an dem dem Behälterinneren zugewandten Ende des beweglichen Ventilelements angeordnet. In bevorzugter Weiterbildung kann das Ventilelement hohl ausgebildet sein und die Austrittsöffnung bzw. Düse für die in dem Behältnis gespeicherte Substanz bilden. Ein derartiges Ventilelement kann einstückig besonders kostengünstig beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein. Um die Axialbewegungen des verbundenen ersten Schließelements auszuführen, kann das Ven- tilelement in einem Ventilgehäuse, das druckdicht mit einem Gehäuse des Druckbehältnisses verbunden ist, axial beweglich geführt sein oder über eine Gewindeverbindung drehbar in dem Ventilgehäuse sitzen. In beiden Fällen können die bereits angesprochenen Rückstellfedern in jeweils geeigneter Ausführung vorgesehen sein. Beispiele für solche Federelemente sind herkömmliche Standardfedern oder auch Elemente aus Gummi oder elastischen Kunststoffen. Die Freigabe der Öffnungsquerschnitte erfolgt dann durch axiales Eindrücken des Ventilelements bzw. Verdrehen des Ventilelements in dem Gewinde rela- tiv zu dem Ventilgehäuse.
Bei axial beweglichem Ventilelement kann ein Betätigungselement sinnvoll sein, das über eine Übersetzung mit dem beweglichen Ventilelement verbunden ist. Hierdurch können die Be- tätigungskräfte weiter reduziert werden, wobei in besonders bevorzugter Ausführungsform das Betätigungselement als ein Hebel ausgebildet ist, der an dem Ventilelement und an dem Ventilgehäuse angelenkt ist.
Einen konstruktiv besonders einfachen Aufbau erreicht man bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung da- durch, daß das Dichtelement des ersten Öffnungsquerschnittes an dem Schließelement der zweiten Dichtstelle angeordnet ist,
Bei dieser Ausführungsform bildet das Schließelement des zweiten Öffnungsquerschnittes ein bewegliches Zwischenelement, das in weiterer bevorzugter Ausführungsform von einem an dem Ventilelement vorgesehenen Mitnehmer zur Freigabe des zweiten Öffnungsquerschnittes nach der Freigabe des ersten Öffnungsquerschnittes mitnehmbar ist. Auf diese Weise läßt sich mit sehr wenigen Bauteilen ein funktionssicheres Ausgabeventil aufbauen.
Zweckmäßig ist die Ausbildung des Mitnehmers sternförmig mit drei oder mehr Armen, wobei das zweite Schließelement eine mittige Öffnung aufweist, durch die das Ventilelement mit seinem ersten Schließelement ragt. Der Mitnehmer ist selbstverständlich größer als die mittige Öffnung ausgebildet und legt sich nach einem bestimmten Öffnungsweg des Ventilelements an das zweite Schließelement an und nimmt dieses in ei- ne den zweiten Öffnungsquerschnitt freigebende Lage mit. Besonders bevorzugt ist eine Ausbildung des zweiten Schließelements als Scheiben-, konus- oder tellerförmiger Ring, wobei das erste Dichtelement im Bereich der mittigen Öffnung angeordnet ist. Eine derartige Ausbildung des zweiten Schließele- ments ist sehr raumsparend, wobei die erste Dichtstelle mit dem ersten Öffnungsquerschnitt im Bereich der mittigen Öffnung des zweiten Schließelements und die zweite Dichtstelle mit dem zweiten Öffnungsquerschnitt am Außenrand des zweiten Schließelements definiert ist. Eine Führung kann vorgesehen sein, die das zweite Schließelement axial führt und/oder gegen Kippen sichert, um zu vermeiden, daß sich die Relativla- gen der Dichtelemente zu den Schließelementen ändern, wodurch die Dichtwirkung beeinträchtigt werden könnte.
In weiterer bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist vorgese- hen, daß das Ventilgehäuse aus Kunststoff besteht und zur druckdichten Verbindung mit dem Behältnis ein Niederhalter vorgesehen ist, der um einen Ringflansch des Ventilgehäuses und einen oberen Abschluß des Behältnisses umgebördelt ist. Die Verwendung des Niederhalters ermöglicht es, den Kunst- stoffkörper des Ventilgehäuses druckdicht mit dem in der Regel aus Blech bestehenden Behältnis bzw. dessen oberen Abschluß, dem sog. Top, zu verbinden. Der Dichtring sitzt vorzugsweise zwischen dem oberen Abschluß des Tops und der Unterseite des Ringflansches aus Kunststoff, wobei es besonders bevorzugt ist, einen als Ringscheibe ausgebildeten Dichtring zu verwenden, der im Ausgangszustand vor dem Befestigen an dem Behältnis radial über den Ringflansch des Ventilgehäuses hervorsteht. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch eine besonders gute Dichtwirkung erreicht wird, insbesondere wenn in- folge des Umbördelns der Dichtring unmittelbar zwischen den Niederhalter und das Blechteil des Behältnisses gelangt.
Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnung näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Druckbehält'- nisses im Ventilbereich;
Fig. 2 eine Detailansicht des Übergangsberei- ches zwischen dem Ventil und dem Behältnis . Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines Druckbehältnisses 10, das zur Aufnahme einer viskosen Substanz unter Druck vorgesehen ist, insbesondere tiefgekühlter Substanzen, wie z. B. Eiscreme. Die Wandungen 12 des Behältnisses können aus Blech oder Aluminium bestehen, und in einer Öffnung in der Wandung 12 ist ein Auslaßventil 14 in druckdichter Art und Weise angeordnet, worauf später im Zusammenhang mit Fig. 2 noch näher eingegangen wird.
Das Auslaßventil 14 besitzt ein Ventilgehäuse 16, das mit der Behältniswandung 12 druckdicht verbunden ist und in welchem ein Ventilelement 18 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 20 beweglich geführt ist. Hierzu weist das Ventilgehäuse 16 eine Innenbohrung 22 auf, deren Durchmesser im wesentlichen dem Außendurchmesser des hohlzylindrisch ausgebildeten Ventilelements 18 entspricht. Die Rückstellfeder 20 ist zwischen einem Absatz 24 am Außenumfang des Ventilelements 18 und einer Stufe 26 in der Innenbohrung 22 des Ventilgehäuses 16 angeordnet. Ein Dichtring 28 im Fußbereich der Innenbohrung 22 dich- tet den Raum zwischen dem Ventilelement 18 und dem Ventilgehäuse 16 gegen das Eindringen der viskosen Substanz ab, wobei in diesem Bereich nicht mit einer wesentlichen Druckbeaufschlagung zu rechnen ist.
An dem dem Behältnisinneren zugewandten Ende des Ventilelements 18 ist ein kolbenähnliches erstes Schließelement 30 angeformt, das mit einem an einem Zwischenelement bzw. zweiten Schließelement 34 angeordneten ersten Dichtelement 32 eine erste Dichtstelle bildet. Durch axiale Bewegung des Kolbens 30 relativ zu dem Zwischenelement 34 ist ein ringspaltförmi- ger, relativ kleiner Öffnungsquerschnitt freigebbar, worauf später noch genauer eingegangen wird. Das kolbenförmige erste Schließelement 30 ist über einen Stößel 36 axialer Ausrichtung und an dessen Ende vorgesehenen radialen Stegen 38 mit Zwischenräumen mit der Wandung 40 des Ventilelements 18 starr verbunden. Die Zwischenräume zwischen den Radialstegen erlau- ben den Materialdurchtritt durch das hohle, eine Düse bildenden Ventilelement 18, wobei das freie Ende 42 des Ventilelements zackenförmig ausgebildet sein kann.
Das Zwischenelement 34 besitzt eine tellerähnliche Ringform und erfüllt gleichzeitig die Funktion eines zweiten Schließelements 34, das im Zusammenwirken mit einem stirnseitig zum Gehäuseinneren an dem Ventilgehäuse 16 vorgesehenen Dichtelement 44 eine zweite Dichtstelle bildet, wobei bei axialer Bewegung des zweiten Schließelements 34 ein ringspaltförmiger zweiter Öffnungsquerschnitt freigebbar ist, der erheblich größer als der erste Öffnungsquerschnitt im Bereich der ersten Dichtstelle ist. Die Mitnahme des zweiten Schließelements 34 erfolgt mit Hilfe eines sternförmigen Mitnehmers 46, wobei der Umkreis von dessen Stegen größer als der Innen- durchmesser der Bohrung des tellerringförmigen zweiten
Schließelements 34 ist, so daß letzteres bei Axialverlagerung des Ventilelements 28 durch die sternförmigen Stege des Mitnehmers mitnehmbar ist. Die Zwischenräume zwischen den Stegen der des Mitnehmers 46 erlauben den Materialdurchtritt des durch den ersten Öffnungsquerschnitt ausströmenden Materials.
Die ringförmig ausgebildeten Dichtelemente 32, 44 im Bereich der beiden Dichtstellen sind jeweils in ihrem Querschnitt derart beschaffen, daß sich eine flächige Anlage der jeweili- gen Schließelemente 30, 34 ergibt, um eine möglichst dauerhafte druckdichte Abdichtung auch dann zu erreichen, wenn sich Reste der in dem Behältnis 10 aufbewahrten Substanz zwischen das Dichtelement und das Schließelement setzen.
Zur Betätigung des Auslaßventils 14 ist ein Betätigungshebel 48 vorgesehen, der einerseits an einer Gelenkstelle 50 an dem Ventilgehäuse 16 und andererseits an einer zweiten Gelenkstelle 52 an dem Ventilelement 18 angelenkt ist. Die dadurch bedingte Übersetzung verringert die für die Öffnungsbewegung des Ventilelements 18 notwendigen Betätigungskräfte.
Der Betätigungsvorgang läuft so ab, daß bei einem Niederdrücken des Betätigungshebels 48 das Ventilelement 18 unter weiterer Vorspannung der Rückstellfeder 20 zum Behältnisinneren hin verlagert wird. Dabei hebt sich die geneigt ausge- richtete Umfangsflache des kolbenartigen, kegelförmigen ersten Schließelements 30 von dem Dichtelement 32 ab, das am Rand einer Innenbohrung des zweiten Schließelements 34 sitzt, Da das erste Schließelement 30 nur eine sehr kleine Stirnfläche besitzt, ist der Widerstand beim Niederdrücken relativ gering, wobei neben dem Innendruck des Behältnisses, der in der Regel ungefähr 10 bar beträgt, auch die Viskosität der Substanz und inbesondere auch die Eisbildung bei tiefgefrorenen Substanzen der Bewegung des Ventilelements einen erheblich höheren Widerstand entgegensetzt, als dies bei normalen Aerosolen der Fall ist.
Die Freigabe des ringspaltförmigen ersten Öffnungsquerschnittes durch das Anheben des ersten Schließelements 30 von dem ersten Dichtelement 32 sorgt dafür, daß ein gewisser Druck- ausgleich auf beiden Seiten des zweiten Schließelements 34 erfolgt und sich das Gefüge der aufbewahrten Substanz insbe¬ sondere im tiefgekühlten Zustand durch die einsetzende Strö- mungsbewegung durch den ersten Öffnungsquerschnitt lockert. Der austretende Volumenstrom ist jedoch aufgrund der insgesamt recht kleinen Querschnittsfläche im Bereich der ersten Dichtstelle noch sehr gering. Bei weiter niedergedrücktem Be- tätigungshebel 48 gelangt der Mitnehmer 46 in Anlage an das zweite Schließelement 34 und nimmt dieses bei weiterem Niederdrücken axial mit. Wie bereits erwähnt, ist durch den bereits eingetretenen Druckausgleich und die einsetzende Strömungsbewegung die hierzu erforderliche Betätigungskraft we- sentlich geringer, als wenn das Ventilelement 18 starr mit dem zweiten Schließelement 34 verbunden und zuvor nicht bereits ein Öffnungsquerschnitt freigegeben worden wäre.
Sobald das Ventilelement 18 seine niedergedrückte Endstellung erreicht hat, kann die viskose Masse aus dem Behälterinneren infolge des dort bestehenden Druckes durch den ersten rings- paltförmigen Öffnungsquerschnitt im Bereich der ersten Dichtstelle und durch den größeren zweiten ringspaltförmigen Öffnungsquerschnitt im Bereich der zweiten Dichtstelle ausströ- en, so daß sich ein gewünschter Volumenstrom mit einem Einströmen der Masse in den gesamten Düsenbereich im Ventilelement 18 ergibt.
Nach dem Loslassen des Betätigungshebels 48 wird das Ventile- lement 18 unter der Wirkung der Rückstellfeder 20 wieder in die Richtung seiner geschlossenen Ausgangsstellung verlagert, wobei der Schließvorgang auch durch den Systemdruck unterstützt wird.
Lediglich die Dichtelemente 32, 44 im Bereich der Dichtstellen müssen druckdicht ausgeführt sein, um dem Systemdruck dauerhaft widerstehen zu können, während der Dichtring 28 - In ¬
zwischen dem Ventilgehäuse 16 und dem Ventilelement 18 als einfacher O-Ring ausgeführt sein kann.
Selbstverständlich sind verschiedene Abwandlungen der gezeig- ten Ausführungsform denkbar. So kann beispielsweise das Ventilelement 18 auch über ein Gewinde in dem Ventilgehäuse 16 beweglich geführt sein, wobei dann ein Betätigungselement das Ventilelement 18 in Rotation versetzt und die Gewindesteigung die Übersetzung bildet, um den Anfangswiderstand beim Abheben des ersten Schließelements 30 von dem ersten Dichtelement 32 zu überwinden. Bei einer derartigen Ausführungsform kann eine Torsionsfeder zur Rückstellung des Ventilelements 18 angeordnet sein. Denkbar ist es auch, das Dichtelement 32 nicht unmittelbar an dem zweiten Schließelement 34, sondern an dem ersten Schließelement 30 vorzusehen. Das zweite Schließelement 32 bildet dann im Bereich des ersten Öffnungsquerschnittes lediglich eine Anlagefläche für das mit dem ersten Schließelement 32 bewegte Dichtelement. Das zweite Schließelement 32 kann auch die Form einer Ringscheibe oder eines einfachen Konus haben, wobei auch massiv ausgeführte Schließelemente 34 größerer Dicke denkbar sind, die dann beispielsweise auch als Kunststoffspritzteil gefertigt sein können. Das Schließelement 32 kann auch das zweite Dichtelement 44 des zweiten Öffnungsquerschnittes halten, wobei an dem Ven- tilgehäuse dann nur eine entsprechend geeignete Anlagefläche vorgesehen sein muß. Denkbar ist z. B. auch ein vollständig oder teilweise mit Dichtmaterial überzogenes Schließelement, das Dichtelemente für beide Öffnungsquerschnitte bildet. Denkbar ist es ferner, im Bereich des ersten Schließelements oder stirnseitig an dem Ventilgehäuse 16 Führungselemente vorzusehen, die für eine sichere axiale Führung des zweiten Schließelements 34 und/oder für eine Sicherung gegen Kippen des zweiten Schließelements 34 sorgen können, um eine exakte Anlage der Schließelemente an den Dichtelementen zu gewährleisten.
In Fig. 2 ist eine Detailansicht des Bereiches gezeigt, in welchem das Ventilgehäuse 16 mit einem Oberteil 51 des Behältnisses 12, dem sog. Top, verbunden ist. Das Ventilgehäuse 16 weist einen Ringflansch 53 auf, der mit seinem äußeren Ende etwas nach unten gekrümmt ausgeführt ist. Ein auf der Um- fangsfläche des Ventilgehäuses 16 sitzender Niederhalter 54 ist um den Ringflansch 53 und um einen oberen umgebogenen Abschluß 56 des Tops 51 umgebördelt, wobei ein zwischen dem Abschluß 56 und der Unterseite der Ringflansches 53 liegender scheibenförmiger Dichtring 58 so verklemmt ist, daß er auch den Spalt zwischen dem Abschluß 56 und dem Niederhalter 54 selbst ausfüllt. Auf diese Art und Weise wird eine druckdichte Verbindung zwischen dem aus Kunststoff bestehenden Ventilgehäuse 16 und dem aus Blech bestehenden Top 51 geschaffen, das mit seinem in Fig. 2 gezeigten unteren, radial äußeren Ende in bekannter Weise mit einer Wandung des Behältnisses 12 druckdicht verbunden ist.
Im Ausgangszustand, d. h. vor der druckdichten Montage des Ventils in der Öffnung des Behältnisses, sitzt der Niederhal- ter 54 mit im wesentlichen L-förmigem Querschnitt auf dem
Ventilgehäuse 16 und auch der Dichtring 58 ist auf der Unterseite des Flansches 52 auf dem Ventilgehäuse 16 angeordnet. Eine Raste im Bereich des Ventilgehäuses 16 kann vorsehen, daß der Niederhalter 54 im Ausgangszustand unverlierbar an dem Ventilgehäuse 16 gehalten ist.

Claims

Patentansprüche
1. Druckbehältnis zur Aufnahme viskoser Substanzen mit einem Auslaßventil (14), das zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung verstellbar ist, wobei zur Freigabe eines Öffnungsquerschnittes ein bewegliches Ventilelement (18, 30) in Richtung des Behältnisinneren bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Öffnungsquerschnitte vorgesehen sind, wobei durch Betätigen des Ventils (14) zunächst ein erster Öffnungsquerschnitt und nachfolgend wenigstens ein weiterer Öffnungsquerschnitt freigebbar sind.
2. Druckbehältnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich beim Betätigen des Ventils (14) zunächst öffnende erste Öffnungsquerschnitt kleiner als der wenigstens eine weitere Öffnungsquerschnitt ist.
3. Druckbehältnis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem Ventil (14) wenigstens ein Öffnungsquerschnitt die Form eines Ringspaltes besitzt.
4. Druckbehältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Öffnungsquerschnitt durch ein erstes Dichtelement (32) und ein erstes Schließelement (30) definiert ist und der zweite Öffnungsquerschnitt durch ein weiteres Dichtelement (44) und ein weiteres Schließelement (34) definiert ist.
5 . Druckbehältnis nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich wenigstens eines Öffnungsquerschnittes das relativ zu dem ringförmig ausgebildeten Dichtelement ( 32 , 44 ) zur Freigabe des Öffnungsquerschnittes bewegliche Schließelement ( 30 , 34 ) im wesentlichen axial relativ zu von dem Dichtelement ( 32 , 44 ) anhebbar ist .
6 . Druckbehältnis nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement ( 32 , 44 ) eine Querschnittsform mit einer flächigen Ringanlagefläche oder eine bestimmte Dichtkontur für das zugehörige Schließelement ( 30 , 34 ) aufweist .
7 . Druckbehältnis nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsquerschnitte konzentrisch zueinander liegen .
8 . Druckbehältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Behältnisinneren zugewandten Ende des beweglichen Ventilelements ( 18 ) das Schließelement ( 30 ) des ersten Öffnungsquerschnittes an- geordnet ist .
9. Druckbehältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (32) des ersten Öffnungsquerschnittes an dem Schließelement (34) des zweiten Öffnungsquerschnittes angeordnet ist.
10. Druckbehältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ventilelement (18) ein Mitnehmer (46) vorgesehen ist, der das zweite Schließele- ment (34) zur Freigabe des zweiten Öffnungsquerschnittes nach der Freigabe des ersten Öffnungsquerschnittes mitnimmt.
11. Druckbehältnis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer sternförmig mit drei oder mehr Armen ausgebildet ist und das zweite Schließelement (34) eine mittige Öffnung aufweist.
12. Druckbehältnis nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schließelement (34) als Scheiben-, konus- oder tellerförmiger Ring ausgebildet ist, wobei das erste Dichtelement (32) auf der dem Inneren des Behältnisses (10) zugewandten Seite des Schließelements (34) um die mittige Öffnung angeordnet ist.
13. Druckbehältnis nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führung vorgesehen ist, die das zweite Schließelement (34) axial führt und/oder gegen Kippen sichert.
14. Druckbehältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (18) hohl ausgebildet ist und die Austrittsöffnung für die in dem Behältnis (10) gespeicherte Substanz bildet.
15. Druckbehältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (18) in einem Ventilgehäuse (16) beweglich geführt ist, das druckdicht mit einem Gehäuse (12) des Druckbehältnisses (10) verbunden ist.
16. Druckbehältnis nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellfeder (20) das Ventilelement (18) in Richtung seiner geschlossenen Stellung vorbelastet.
17. Druckbehältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungselement (48) vorgesehen ist, das über eine Übersetzung (50, 52) mit dem beweglichen Ventilelement (18) verbunden ist.
18. Druckbehältnis nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement als ein Hebel (48) ausgebildet ist, der mit dem Ventilelement (18) und dem Ventilgehäuse (16) über Gelenkstellen (50, 52) verbunden ist.
19. Druckbehältnis nach einem der , Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement über ein Gewinde drehbar in dem Ventilgehäuse gelagert ist und ggf. eine Torsionsfeder als Rückstellfeder vorgesehen ist.
20. Druckbehältnis nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse 16 aus Kunststoff besteht und zur druckdichten Verbindung mit dem Behältnis (12) ein Niederhalter vorgesehen ist, der um einen Ringflansch des Ventilgehäuses (16) und einen oberen Abschluß des Behältnisses (12) umgebördelt ist.
21. Druckbehältnis nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtring zwischen dem oberen Abschluß des Be- hältnisses (12) und der Unterseite des Ringflansches vorgesehen ist.
22. Druckbehältnis nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring als Ringscheibe ausgebildet ist und im Ausgangszustand vor dem Befestigen an dem Behältnis (12) radial über den Ringflansch des Ventilgehäuses hervorsteht .
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