WO2017148754A1 - Entlastungsventil für eine lebensmittelverpackung sowie lebensmittelverpackung - Google Patents

Entlastungsventil für eine lebensmittelverpackung sowie lebensmittelverpackung Download PDF

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WO2017148754A1
WO2017148754A1 PCT/EP2017/053975 EP2017053975W WO2017148754A1 WO 2017148754 A1 WO2017148754 A1 WO 2017148754A1 EP 2017053975 W EP2017053975 W EP 2017053975W WO 2017148754 A1 WO2017148754 A1 WO 2017148754A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
relief
relief valve
valve
valve body
opening
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/053975
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias BRINKE
Original Assignee
BRINKE, Volker
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BRINKE, Volker filed Critical BRINKE, Volker
Publication of WO2017148754A1 publication Critical patent/WO2017148754A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D77/00—Packages formed by enclosing articles or materials in preformed containers, e.g. boxes, cartons, sacks or bags
    • B65D77/22—Details
    • B65D77/225—Pressure relief-valves incorporated in a container wall, e.g. valves comprising at least one elastic element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/14—Check valves with flexible valve members
    • F16K15/141—Check valves with flexible valve members the closure elements not being fixed to the valve body

Definitions

  • the invention relates to a relief valve for a food packaging, and a food packaging, in particular coffee packaging with a relief valve according to the preamble of the independent
  • a prominent example of this problem is the packaging of coffee.
  • coffee or the coffee beans are packed in a package immediately after roasting while still warm and the
  • Relief valve is provided, which opens automatically from a certain overpressure (limiting pressure) in the packaging, so that the evolving CO2 can be discharged via the relief valve to the outside. If the overpressure within the packaging is below the limit pressure, the valve remains closed.
  • the limit pressure is actually the pressure difference between the pressure inside the packaging and the external ambient pressure. In coffee packaging, it is usually the case that at an overpressure of a few millibars (mbar) in the package, e.g. from a limiting pressure of e.g. approx. 10 - 15mbar the relief valve opens, so that CO2 formed in the packaging over the
  • Exhaust valve can vent to the outside. If the overpressure in the packaging is smaller than the limiting pressure defined by the relief valve, ie, for example, less than 10 mbar, or if the external air pressure is greater than the pressure in the packaging, the valve remains closed, so that gases or other substances penetrate into the interior of the
  • Packaging is prevented by the relief valve.
  • the relief valve is thus a type of one-way valve that allows gas flow out of the package only and prevents reverse gas flow from the outside into the interior of the package.
  • the known relief valves fulfill their task with respect to the venting of the packaging inside thoroughly. But still have the following significant design disadvantages.
  • Coffee packaging is often used as a sealant, namely liquid silicone oil.
  • liquid silicone oil tends to "creep,” which in the prior art relief valves causes silicone oil to gradually enter the coffee package and contaminate the packaged coffee accordingly, to clarify this problem and to facilitate understanding of the invention FIG. 1 a to FIG. 1 c will simplify, as an example, a relief valve known from the prior art
  • Fig. 1a shows a schematic representation of a known relief valve V of a coffee packaging VP 'in a blocking state in which the pressure within the package is smaller than the limit pressure, so that, as already described in detail above, the relief valve V is closed, so no CO2 can flow out of the coffee packaging to the outside.
  • 1 b shows the relief valve V of FIG. 1 a in the opened state while FIG. 1 c illustrates the phenomenon of "creeping" of silicone oil into the coffee pack.
  • the relief valve 1 ' according to FIG. 1 a to FIG. 1 c known from the prior art is provided on a coffee packaging VP' for discharging CO2 evacuating from the packed coffee beans.
  • Relief valve V consists of a valve body 2 'with a leading into the external environment outlet opening 21' and in the valve body 2 'provided relief opening 22', so that in the operating state of the
  • the valve body 2 ' is in the form of a pot with valve bottom 20' executed in which the
  • Relief openings 22 ' are provided.
  • the valve bottom 20 'and the discharge openings 22' are coated with a thin silicone oil layer 4 'of liquid silicone oil.
  • the silicone layer is covered with a thin, flexible cover layer 5 'made of plastic, preferably a PET, which in turn is supported on a retaining film 7' fixed on the valve body 2 ', likewise usually made of a plastic.
  • Relief openings 22 ' closes.
  • the silicone oil layer 4 'thus acts as a sealant for sealing the relief openings 22'.
  • the silicone oil layer 4 'thus interacts with the valve body 2' in such a way that in each operating state of the relief valve 1 'there is a flow of an ambient fluid UF', in this case air, from the outlet opening 21 '
  • Relief opening 22 ' is suppressed except for unavoidable diffusion phenomena.
  • a differential pressure ⁇ ' which is greater than the predetermined negative limit differential pressure acts, as explained, by Adhesive forces on the valve bottom 20 'bonded silicone oil layer 4' in a blocking state of the relief valve 1 'sealingly with the valve body 2' cooperates, so that a relief flow ES 'of the
  • Relief opening 22 'waiting operating fluid BF' here CO2 from the discharge opening 22 'to the outlet opening 21' of the valve body 2 'is prevented.
  • a differential pressure ⁇ ' which is smaller than the negative limit differential pressure
  • the actual sealant is thus here a fluid sealant, namely liquid silicone oil 4 '.
  • Relief openings 22 gradually “creeps” into the interior of the package and thus the packaged medium is gradually contaminated with silicone oil.
  • FIGS. 1 a to 1 c Another disadvantage is that the solutions of the prior art shown by way of example in FIGS. 1 a to 1 c are structurally complex, if only because of the relatively large number of different components. But even the production of the valve itself requires complicated operations, which is particularly difficult because the relief valve and thus of course its components are very small usually in the range of a few millimeters, whereby the valve is also unnecessarily expensive, which of course above all in such a case of a mass product is a very significant disadvantage.
  • Another technical problem rather subordinate problem in the prior art, especially in coffee packaging is that the known relief valves open only at a relatively high pressure within the package, so that the packaging or the material from which the packaging made is, due to the inside of the packaging build up more and more pressure builds up. If the overpressure is released from the packaging when the limit differential pressure is reached, the packaging collapses again and the
  • the relief valve according to PCT / EP2015 / 073829 differs from the known from the prior art relief valve V according to Fig. 1 a to Fig. 1 c substantially in that this relief valve does not include a fluid sealant.
  • this valve recently proposed by the present applicant, avoids the problems of the prior art well, it has been shown that there is further potential for improvement, in particular as regards the further simplification of the design and the even more reliable adjustment of the limit differential pressure.
  • the object of the invention is therefore to provide a new relief valve for a food packaging and food packaging with such a relief valve available, which is structurally much simpler, so easier and cheaper to produce and in addition, a contamination of the packaged food by part of the valve is reliably prevented.
  • the invention thus relates to a relief valve for a
  • the relief valve has a valve body with an outlet opening and one provided in the valve body
  • Relief opening includes, so that in the operating state of the
  • Relief valve a directed from the outlet opening to the discharge opening differential pressure is adjustable, and a fixing so on
  • Valve body is provided and by means of a sealant with the
  • Valve body cooperates such that in each intended operating condition of the relief valve, a flow of a
  • Relief valve sealingly with the valve body together, so that a relief flow of a prepared at the discharge opening operating fluid from the discharge opening to the outlet opening of the
  • the sealing means is designed as a sealing plate and made of a plastic and / or elastic material, that a sealing surface of the sealing plate by means of a predeterminable
  • Valve body cooperates, that the negative limit differential pressure has a value between -0.5mbar and -20mbar, wherein the sealant does not include a fluid sealant.
  • the invention solves significant disadvantages of known from the prior art relief valves in a very simple and economical way reliable, in which a structurally very simple relief valve is provided which contains no fluid sealant, especially silicone oil as a sealant and in practice in most
  • the inventive relief valve contains no silicone oil, at least not as a sealant, so that when using a relief valve according to the invention contamination of the packaged food by silicone oil or by another fluid sealant or another fluid component of the
  • the relief valve according to the invention is constructively much simpler and is in particular made of only a very few individual
  • Closing the valve at a predetermined limit pressure e.g. by means of a spring element, deleted.
  • a spring element can be provided, which essentially provides the closing force, which reliably closes the relief valve again below a predefinable gas pressure within the packaging, ie at the correct value of the differential pressure between inside and outside the packaging. This is enormously high
  • inventive relief valves are usually of the same or similar size as the known from the prior art relief valves.
  • Relief sizes typical sizes of only a few millimeters, for example, a typical height between relief opening and
  • Outlet opening of at most 10mm in practice usually about 4mm to 5mm and a diameter in the size of a maximum of about 50mm, in practice about 10mm to 25mm.
  • Relief valves are precisely tuned because at typical, relatively small differential pressures of the order of magnitude to e.g. maximum 20mbar, in practice usually approx. 3mbar - 4mbar, a safe opening and closing of the relief valves must be ensured.
  • relief valve according to the invention opens or closes can be much more precise and reproducible very accurately, even in mass production, and even pretend and adjust for very small pressure differences.
  • Boundary differential pressure is the very simple structure according to the invention relief valves with only a very few parts and the absence of fluid valve components a very decisive advantage compared to the known relief valves.
  • the small design requires filigree
  • the negative limit differential pressure is between 0 mbar and -10 mbar, preferably between 1 mbar and -5 mbar, in particular at -2 mbar.
  • the limit differential pressure is chosen so that the relief valve with a small overpressure within opens the package, so that it can not lead to a puffing of the packaging, so the above-described effect of "crumpling" the
  • Packaging also can not occur.
  • the spacer may be a Abstandspin, a spacer knobs, a spacer web or other suitable or suitably geometrically formed spacer, so that the sealing plate supported on the spacer in the direction of the fixing element as already explained above is deformed out.
  • predetermined vertical distance to be either fixed to the valve body, or the fixing member may be arranged with respect to the valve bottom surface over a predetermined range, preferably perpendicularly with respect to the valve bottom surface movable on the valve body.
  • the concrete embodiment may ultimately be determined by the necessary limit differential pressure or other constraints imposed by the particular application.
  • the fixing element is an
  • Valve body arranged provided with at least one recess and / or opening flat fixing element, in particular a one- or multi-arm Fixiernch or a one- or multi-arm Fixiernch with a segmented surface, in particular annular surface, so that the operating fluid in the region of the fixing element or through the fixing element can flow through from the discharge opening to the outlet opening, as will be demonstrated later with reference to the schematic drawing for particularly preferred embodiments.
  • the fixing element may also be formed in the form of a closed surface, so that the discharge flow of the operating fluid is not affected by the
  • Fixing element can be done, but is passed by it in a suitable manner, wherein, for example. in the valve body a discharge channel
  • a relief channel can be provided in order to optimize, for example, in special cases, the relief flow.
  • the sealing plate of a relief valve according to the invention is particularly advantageously made of a thermoplastic elastomer TPE, the elastic or plastic or more or all of the above
  • An inventive relief valve thus functions by an interaction of geometry with the property profile of the TPE.
  • TPE Thernnoplastic Elastomers
  • Thernnoplastic Elastomers refers to materials that combine the properties of rubber with those of thermoplastics. TPE is therefore usually soft as rubber, but can be plastically deformed eg by heat, which is a processing by
  • Thermoplastic elastomers usually contain at least two phases, of which the hard phase is responsible for the melting and the soft phase for the elastomeric character. If these two phases or constituents exist within a molecule, this is called
  • TPE can also be made by blending thermoplastics (e.g., styrenes) with elastomers.
  • the fixing element, the valve body, or any further components of a relief valve according to the invention preferably comprise a food-grade metal or a food-safe one
  • Metal alloy in particular stainless steel, or a food grade plastic, preferably a PET or in particular a compostable
  • Material or is composed of one or more other skilled in the art suitable materials.
  • the invention relates to a food packaging
  • Fig. 1a is a known from the prior art relief valve for a
  • Fig. 1 b the relief valve of Figure 1 a in the open state.
  • Fig. 1 c is a schematic representation of the creep of silicone at
  • Section line B-B acc. Fig. 2b; 2b shows a view of the relief valve of Fig. 2a from the direction of view
  • Fig. 5 is another relief valve with spacer. 1 a to 1c show, in a schematic representation, partly in section, a relief valve V known from the prior art in various operating states, which have already been explained in detail at the beginning and therefore need not be discussed here.
  • the inventive relief valve 1 of the present invention differs from that known from the prior art
  • Relief valve V according to FIG. 1 a to FIG. 1 c substantially in that a relief valve 1 according to the invention does not comprise a fluid sealant.
  • a relief valve 1 according to the invention does not comprise a fluid sealant.
  • a relief valve 1 according to the invention which has a silicone layer 4 'as a fluid sealant.
  • the invention shown in Fig. 2a and Fig. 2 schematically
  • Relief valve 1 for a food packaging VP is preferably used in coffee packaging, wherein the relief valve 1 comprises a valve body 2 with an outlet opening 21 and a discharge opening 22 provided in the valve body 2, so that in the operating state of Relief valve 1 a directed from the outlet opening 21 to the discharge opening 22 differential pressure ⁇ is adjustable.
  • a fixing element 3, 31 is provided on the valve body 2 and acts by means of a sealant with the
  • Valve body 2 together such that in any intended operating condition of the relief valve 1, a flow of a
  • sealing means is designed as a sealing plate 4 and made of a plastic and / or elastic material such that a sealing surface 41 of the sealing plate 4 mediating a predetermined adhesive force so with a valve bottom surface 201 of
  • Valve bottom 20 of the valve body 2 cooperates, that the negative
  • Limit differential pressure has a value between -0.5 mbar and -20 mbar, wherein the sealant does not include a fluid sealant.
  • Inventive relief valve 1 substantially from other known from the prior art relief valves, for example, pressure-loaded rooms to protect against a very high pressure, so that such a pressure chamber can not burst, for example, at the very high pressure.
  • Such known from completely different areas of technology relief valves are as I said at much higher pressures above 50 mbar, usually at Pressures that are higher or much higher than the atmospheric pressure of about 1 bar, so used for example at pressures of several bar up to many hundreds or thousands of bar or even higher pressures. This kind of
  • Relief valves basically differ in function, structure and purpose and must not be confused with the relief valves of the present invention.
  • the inventive relief valve 1 of Fig. 2a and Fig. 2b comprises a arranged on a cup-shaped valve body 2 with at least one opening or recess provided planar fixing element 3, 31, which in the present example is a four-armed Fixier Regen 31, so that the
  • Operating fluid BF in the operating state by the fixing element 3, 31 can flow through from the discharge port 22 to the outlet opening 21.
  • valve body 2 and the fixing element 3, 31 are e.g. from a
  • TPE thermoplastic elastomer
  • FIG. 3 shows another exemplary embodiment of a fixing element 3, 31 according to FIG. 2b, which here is configured as a multi-arm fixing cross 31 with a segmented surface in the form of a plurality of annular surfaces, so that here also the operating fluid BF passes through the fixing element 3, 31 from the discharge opening 22 to the outlet opening 21 can flow.
  • the relief valve 1 of FIG. 4 differs from
  • the fixing element 3, 31 is designed in the form of a closed surface and in the valve body 2 a discharge channel ESK is formed, via which in the operating state the relief flow ES from the discharge opening 22 to the outlet opening 21 can flow.
  • FIG. 5 schematically shows a further embodiment of an inventive device which is particularly important for practice
  • Sealing plate 4 supported on the spacer 6 in the direction of the fixing 3.31 is deformed out, so that thereby the way for the discharge flow ES through the discharge opening 22 between the valve bottom 20 and sealing plate 4 to the outlet opening 21 is released.
  • the sealing plate 4 is in the blocking state by the spacer 6 from the fixing element 3, 31 completely, so complained about the entire surface of the sealing plate 4.
  • the spacer element 6 can be a spacer pin, a spacer knobs, a spacer web or another spacer element, so that the sealing plate 4, supported on the spacer element 6, can be deformed in the direction of the fixing element 3, 31 as described above.
  • the fixing element 3, 31 may be fixed with respect to the sealing plate 4 at a predeterminable vertical distance on the valve body 2, or it is of course also possible for the fixing element 3, 31 to be predeterminable with respect to the valve bottom surface 201 Area, preferably perpendicular to the valve body 201 is arranged on the valve body 2 movable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Entlastungsventil (1) für eine Lebensmittelverpackung (VP), wobei das Entlastungsventil (1) einen Ventilkörper (2) mit einer Austrittsöffnung (21) und einer im Ventilkörper (2) vorgesehen Entlastungsöffnung (22) umfasst, so dass im Betriebszustand des Entlastungsventils (1 ) ein von der Austrittsöffnung (21) zur Entlastungsöffnung (22) gerichteter Differenzdruck (ΔΡ) einstellbar ist, und ein Fixierelement (3, 31) so am Ventilkörper (2) vorgesehen ist und mittels eines Dichtmittels mit dem Ventilkörper (2) derart zusammenwirkt, dass in jedem bestimmungsgemässen Betriebszustand des Entlastungsventils eine Strömung eines Umgebungsfluids (UF) von der Austrittsöffnung (21) zur Entlastungsöffnung (22) bis auf unvermeidliche Diffusionsphänomene unterbunden ist. Bei einem Differenzdruck (ΔΡ), der grösser ist als ein vorgebbarer negativer Grenzdifferenzdruck, wirkt das Dichtmittel in einem Sperrzustand des Entlastungsventils (1) dichtend mit dem Ventilkörper (2) zusammen, so dass eine Entlastungsströmung (ES) eines an der Entlastungsöffnung (22) bereitstehenden Betriebsfluids (BF) von der Entlastungsöffnung (22) zur Austrittsöffnung (21) des Ventilkörpers (2) unterbunden ist, und bei einem Differenzdruck (ΔΡ), der kleiner ist als der negative Grenzdifferenzdruck, die Entlastungsströmung (ES) des Betriebsfluids (BF) von der Entlastungsöffnung (22) zur Austrittsöffnung (21) ermöglicht ist. Erfindungsgemäss ist das Dichtmittel derart als Dichtplatte (4) ausgestaltet und aus einem plastischen und / oder elastischen Material gefertigt, dass eine Dichtfläche (41) der Dichtplatte (4) unter Vermittlung einer vorgebbaren Adhäsionskraft so mit einer Ventilbodenfläche (201) eines Ventilbodens (20) des Ventilkörpers (2) zusammenwirkt, dass der negative Grenzdifferenzdruck einen Wert zwischen -0.5mbar und -20mbar hat, wobei das Dichtmittel kein fluides Dichtmittel umfasst. Ausserdem betrifft die Erfindung eine Lebensmittelverpackung (VP) mit einem Entlastungsventil (1).

Description

Entlastungsventil für eine Lebensmittelverpackung sowie
Lebensmittelverpackung
Die Erfindung betrifft ein Entlastungsventil für eine Lebensmittelverpackung, sowie eine Lebensmittelverpackung, insbesondere Kaffeeverpackung mit einem Entlastungsventil gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen
Ansprüche 1 und 13. Bestimmte Lebensmittel setzen auch nachdem sie in einer Verpackung verpackt wurden noch bestimmte Gase frei, die natürlich aus der Verpackung abgeführt werden müssen, da die Verpackung ansonsten im schlimmsten Fall unter einem sich durch die ausdünstenden Gase nach und nach aufbauenden Überdruck bersten könnte. Dabei muss in vielen Fällen nicht nur sichergestellt werden, dass die Gase zuverlässig aus der Verpackung abgeführt werden. Es muss oft gleichzeitig auch verhindert werden, dass Luft oder andere Stoffe von aussen in die Verpackung eindringen, weil dies die enthaltenden
Lebensmittel kontaminieren oder schädigen könnte.
Ein prominentes Beispiel für diese Problematik ist die Verpackung von Kaffee. Heutzutage wird Kaffee bzw. werden die Kaffeebohnen direkt nach dem Rösten im noch warmen Zustand in eine Verpackung verpackt und die
Verpackung verschlossen. Von geröstetem Kaffee ist dabei bekannt, dass er noch über beträchtliche Zeiträume Kohlendioxid (CO2) nach dem Rösten frei setzt, das somit aus der geschlossenen Verpackung zuverlässig abgeführt werden muss. Dies wird dadurch erreicht, dass an der Kaffeeverpackung ein
Entlastungsventil vorgesehen wird, das sich ab einem gewissen Überdruck (Grenzdruck) in der Verpackung selbsttätig öffnet, so dass das ausdünstende CO2 über das Entlastungsventil nach aussen abgeführt werden kann. Liegt der Überdruck innerhalb der Verpackung unterhalb des Grenzdrucks bleibt das Ventil geschlossen. Der Grenzdruck ist dabei genau genommen die Druckdifferenz zwischen dem Druck innerhalb der Verpackung und dem äusseren Umgebungsdruck. Bei Kaffeeverpackungen ist es dabei gewöhnlich so, dass bei einem Überdruck von wenigen Millibar (mbar) in der Verpackung, z.B. ab einem Grenzdruck von z.B. ca. 10 - 15mbar das Entlastungsventil öffnet, so dass sich in der Verpackung gebildetes CO2 über das
Entlastungsventil nach aussen abgasen kann. Ist der Überdruck in der Verpackung kleiner als der durch das Entlastungventil definierte Grenzdruck, also zum Beispiel kleiner als 10mbar oder ist gar der äussere Luftdruck grösser als der Druck in der Verpackung bleibt das Ventil geschlossen, so dass ein Eindringen von Gasen oder anderen Stoffen ins Innere der
Verpackung durch das Entlastungsventil verhindert wird.
Genaugenommen kommt es zwar selbstverständlich zu einer unvermeidlichen kleinen Diffusionsströmung von aussen in die Verpackung hinein während das Entlastungsventil geöffnet ist und CO2 nach aussen strömt. Diese
„unvermeidlichen Diffusionsphänomene" sind technisch jedoch
vernachlässigbar klein und haben daher keine merklichen negativen Einflüsse auf die in der Verpackung verpackten Lebensmittel, also hier auf den verpackten Kaffee, der an der Umgebungsluft zum Oxidieren neigt, so dass das Eindringen wesentlicher Mengen von Sauerstoff in die Kaffeeverpackung verhindert werden muss, was das Entlastungsventil auch gewährleistet. Das Entlastungsventil ist somit eine Art von Einwegventil, das einen Gasfluss nur aus der Verpackung hinaus erlaubt und einen umgekehrten Gasfluss von aussen ins Innere der Verpackung verhindert. Die bekannten Entlastungsventile erfüllen dabei bezüglich der Entlüftung des Verpackungsinneren ihre Aufgabe durchaus. Haben aber dennoch die folgenden wesentlichen konstruktiven Nachteile.
In den bekannten Entlastungsventilen, insbesondere bei solchen für
Kaffeeverpackungen wird als Dichtmittel nämlich häufig flüssiges Silikonöl verwendet. Wie dem Fachmann wohl bekannt ist, neigt flüssiges Silikonöl zum „Kriechen", was bei den bekannten Entlastungsventilen dazu führt, dass nach und nach Silikonöl in die Kaffeeverpackung gelangt und den verpackten Kaffee entsprechend kontaminiert. Um dieses Problem zu verdeutlichen und das Verständnis der Erfindung zu erleichtern wird anhand der Fig. 1 a bis Fig. 1 c im Folgenden zunächst ein aus dem Stand der Technik bekanntes Entlastungsventil exemplarisch
beschrieben wie es insbesondere bei Kaffeeverpackungen verbreitet in Verwendung ist. Zur besseren Unterscheidung der bekannten Entlastungsventile sind die entsprechenden Bezugszeichen mit einem Hochkomma versehen, während die Bezugszeichen zu Merkmalen erfindungsgemässer Entlastungsventile der Fig. 2a bis Fig. 4 kein Hochkomma tragen.
Fig. 1 a zeigt in schematischer Darstellung eines bekanntes Entlastungsventil V einer Kaffeeverpackung VP' in einem Sperrzustand, in welchem der Druck innerhalb der Verpackung kleiner ist als der Grenzdruck, so dass, wie oben bereits eingehend beschrieben, das Entlastungsventil V geschlossen ist, also kein CO2 aus der Kaffeeverpackung nach aussen abfliessen kann. Fig. 1 b zeigt das Entlastungsventil V der Fig. 1 a im geöffneten Zustand während Fig. 1 c das Phänomen des„Kriechens" von Silikonöl in die Kaffeepackung hinein verdeutlicht. Das aus dem Stand der Technik bekannte Entlastungsventil 1 ' gemäss Fig. 1 a bis Fig. 1 c ist an einer Kaffeeverpackung VP' zum Abführen von aus den verpackten Kaffeebohnen ausdünstendem CO2 vorgesehen. Das
Entlastungsventil V besteht aus einen Ventilkörper 2' mit einer in die äussere Umgebung führenden Austrittsöffnung 21 ' und einer im Ventilkörper 2' vorgesehen Entlastungsöffnung 22', so dass im Betriebszustand des
Entlastungsventils V ein von der Austrittsöffnung 21 ' zur Entlastungsöffnung 22' gerichteter Differenzdruck ΔΡ' einstellbar ist. Der Ventil körper 2' ist in Form eines Topfes mit Ventilboden 20' ausgeführt, in dem die
Entlastungsöffnungen 22' vorgesehen sind. Der Ventilboden 20' sowie die Entlastungsöffnungen 22' sind mit einer dünnen Silikonölschicht 4' aus flüssigem Silikonöl überzogen.
Die Silikonschicht ist mit einer dünnen biegsamen Abdeckschicht 5' aus Kunststoff, bevorzugt ein PET abgedeckt, die sich wiederum an einer am Ventilkörper 2' fixierten Haltefolie 7', ebenfalls meist aus einen Kunststoff, abgestützt ist.
Wenn der Überdruck im inneren der Verpackung VP' grösser ist als der negative Grenzdifferenzdruck sind die Adhäsionskräfte durch die
Silikonölschicht am Ventilboden 20' anhaftet grösser als ein allfälliger kleiner Überdruck in der Verpackung VP', so dass die Silikonschicht 4' die
Entlastungsöffnungen 22' verschliesst. Die Silikonölschicht 4' wirkt somit als Dichtmittel zur Abdichtung der Entlastungsöffnungen 22'.
Die Silikonölschicht 4' wirkt somit mit dem Ventilkörper 2' derart zusammen, dass in jedem Betriebszustand des Entlastungsventils 1 ' eine Strömung eines Umgebungsfluids UF', hier also Luft, von der Austrittsöffnung 21 ' zur
Entlastungsöffnung 22' bis auf unvermeidliche Diffusionsphänomene unterbunden ist. Bei einem Differenzdruck ΔΡ', der grösser ist als der vorgegebene negative Grenzdifferenzdruck, wirkt, wie erläutert, die durch Adhäsionskräfte an den Ventilboden 20' gebundene Silikonölschicht 4' in einem Sperrzustand des Entlastungsventils 1 ' dichtend mit dem Ventilkörper 2' zusammenwirkt, so dass eine Entlastungsströmung ES' des an der
Entlastungsöffnung 22' bereitstehenden Betriebsfluids BF', hier CO2, von der Entlastungsöffnung 22' zur Austrittsöffnung 21 ' des Ventilkörpers 2' unterbunden ist. Bei einem Differenzdruck ΔΡ', der kleiner ist als der negative Grenzdifferenzdruck sind die Kräfte auf die Silikonölschicht 4' aufgrund des entsprechend hohen Überdrucks im Inneren der Verpackung VP' so gross, dass die Adhäsionskraft überwunden werden und sich die Silikonölschicht 4' wie in Fig. 1 b gezeigt abhebt, so dass die Entlastungsströmung ES' des Betriebsfluids BF' von der Entlastungsöffnung 22' zur Austrittsöffnung 21 ' ermöglicht ist. Das eigentlich Dichtmittel ist hier somit ein fluides Dichtmittel, nämlich flüssiges Silikonöl 4'.
Ein wesentlicher Nachteil dieser Anordnung ist, dass Silikonöl zum„Kriechen" neigt und wie in Fig. 1 c schematisch dargestellt durch die
Entlastungsöffnungen 22' nach und nach in das Innere der Verpackung „kriecht" und damit das verpackte Medium nach und nach mit Silikonöl kontaminiert wird.
Ein anderer Nachteil ist, dass die in Fig. 1 a bis Fig. 1 c exemplarisch gezeigten Lösungen aus dem Stand der Technik konstruktiv aufwendig sind, allein schon wegen der relativ grossen Anzahl an verschiedenen Bauteilen. Aber auch die Herstellung des Ventils selbst erfordert komplizierte Arbeitsgänge , was besonders dadurch noch erschwert ist, weil das Entlastungsventil und damit natürlich auch seine Komponenten sehr klein sind meist im Bereich von maximal wenigen Millimetern, wodurch das Ventil zusätzlich unnötig teuer wird, was natürlich vor allem bei einem solchen bei einem Massenprodukt ein ganz entscheidender Nachteil ist. Ein anderes, zwar rein technisch gesehen eher nachgeordnetes Problem im Stand der Technik besteht insbesondere bei Kaffeeverpackungen darin, dass die bekannten Entlastungsventile erst bei einem relativ hohen Überdruck innerhalb der Verpackung öffnen, so dass sich die Verpackung bzw. das Material, aus dem die Verpackung gefertigt ist, aufgrund des im Inneren der Verpackung sich immer stärker aufbauen Überdrucks aufbläht. Wird dann der Überdruck bei Erreichen des Grenzdifferenzdrucks aus der Verpackung entlassen, fällt die Verpackung wieder in sich zusammen und das
Verpackungsmaterial bzw. die Verpackung selbst zerknittert und der
Verbraucher gelangt nicht selten zu dem Schluss, dass das verpackte
Lebensmittel minderwertig bzw. geschädigt oder gar verdorben sei.
Die zuvor geschilderten Probleme konnte der Anmelder der vorliegenden Erfindung bereits durch das in der PCT/EP2015/073829 beschriebene
Entlastungsventil erfolgreich lösen. Das Entlastungventil gemäss PCT/EP2015/073829 unterscheidet dabei von der aus dem Stand der Technik bekannten Entlastungsventil V gemäss Fig. 1 a bis Fig. 1 c wesentlich dadurch, dass dieses Entlastungsventil kein fluides Dichtmittel umfasst. Obwohl dieses erst kürzlich vom Anmelder vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Ventil die geschilderten Probleme aus dem Stand der Technik hervorragend vermeidet hat sich dennoch gezeigt, dass weitere Verbesserungspotential besteht, insbesondere was die weitere Vereinfachung der Konstruktion und die noch zuverlässigere Einstellung des Grenzdifferenzdrucks angeht.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein neues Entlastungsventil für eine Lebensmittelverpackung sowie eine Lebensmittelverpackung mit einem solchen Entlastungsventil zur Verfügung zu stellen, das konstruktiv deutlich einfacher ist, damit einfacher und billiger herstellbar und bei dem zudem eine Kontaminierung des verpackten Lebensmittels durch Bestandteil des Ventils zuverlässig verhindert ist. Darüber hinaus soll eine noch zuverlässigere Einstellbarkeit des Grenzdifferenzdrucks, auch für sehr kleine
Druckdifferenzen zwischen dem Innendruck in der Verpackung und dem äusseren Umgebungsdruck erreicht werden. Die diese Aufgaben lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 13 gekennzeichnet.
Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung betrifft somit ein Entlastungsventil für eine
Lebensmittelverpackung, wobei das Entlastungsventil einen Ventilkörper mit einer Austrittsöffnung und einer im Ventilkörper vorgesehen
Entlastungsöffnung umfasst, so dass im Betriebszustand des
Entlastungsventils ein von der Austrittsöffnung zur Entlastungsöffnung gerichteter Differenzdruck einstellbar ist, und ein Fixierelement so am
Ventilkörper vorgesehen ist und mittels eines Dichtmittels mit dem
Ventilkörper derart zusammenwirkt, dass in jedem bestimmungsgemässen Betriebszustand des Entlastungsventils eine Strömung eines
Umgebungsfluids von der Austrittsöffnung zur Entlastungsöffnung bis auf unvermeidliche Diffusionsphänomene unterbunden ist. Bei einem
Differenzdruck, der grösser ist als ein vorgebbarer negativer
Grenzdifferenzdruck, wirkt das Dichtmittel in einem Sperrzustand des
Entlastungsventils dichtend mit dem Ventilkörper zusammen, so dass eine Entlastungsströmung eines an der Entlastungsöffnung bereitstehenden Betriebsfluids von der Entlastungsöffnung zur Austrittsöffnung des
Ventilkörpers unterbunden ist. Bei einem Differenzdruck, der kleiner ist als der negative Grenzdifferenzdruck, ist dagegen die Entlastungsströmung des Betriebsfluids von der Entlastungsöffnung zur Austrittsöffnung ermöglicht. Erfindungsgemäss ist das Dichtmittel derart als Dichtplatte ausgestaltet und aus einem plastischen und / oder elastischen Material gefertigt, dass eine Dichtfläche der Dichtplatte unter Vermittlung einer vorgebbaren
Adhäsionskraft so mit einer Ventilbodenfläche eines Ventilbodens des
Ventilkörpers zusammenwirkt, dass der negative Grenzdifferenzdruck einen Wert zwischen -0.5mbar und -20mbar hat, wobei das Dichtmittel kein fluides Dichtmittel umfasst.
Somit werden durch die Erfindung wesentliche Nachteile von aus dem Stand der Technik bekannten Entlastungsventilen erstmals auf sehr einfache und wirtschaftliche Weise zuverlässig gelöst, in dem ein konstruktiv sehr einfaches Entlastungsventil bereitgestellt wird, das kein fluides Dichtmittel, insbesondere kein Silikonöl als Dichtmittel enthält und in der Praxis in den meisten
Ausführungsbeispielen überhaupt keine fluide Komponente, also
insbesondere überhaupt keine flüssigen Bestandteile enthält, in welcher Funktion auch immer. Somit werden vor allem die störende Effekte durch das zum„Kriechen" neigende Silikonöl verhindert, da das erfindungsgemässe Entlastungsventil kein Silikonöl, zumindest nicht als Dichtmittel enthält, so dass bei Verwendung eines erfindungsgemässen Entlastungsventils eine Kontaminierung des verpackten Lebensmittels durch Silikonöl oder durch ein anderes fluides Dichtmittel oder eine andere fluide Komponente des
Entlastungsventils gar nicht mehr möglich ist.
Auch ist das erfindungsgemässe Entlastungsventil konstruktiv viel einfacher aufgebaut und ist insbesondere aus nur sehr wenigen einzelnen
Komponenten zusammengesetzt. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Entlastungsventilen, die eine relativ grosse Anzahl an verschiedenen Bauteilen umfassen, was allein schon dazu führt, dass die
Herstellung bekannter Entlastungsventile komplizierte Arbeitsgänge bei deren Produktion erfordert. Was weiter dadurch verschärft wird, dass diese Art von Entlastungsventilen und damit natürlich auch seine Komponenten sehr klein sind, meist im Bereich von maximal wenigen Millimetern. In diesem Zusammenhang ist es wesentlich darauf hinzuweisen, dass bei einem erfindungsgemässen Entlastungsventil insbesondere das extrem aufwändige und schwierige exakte Einstellen einer Schliesskraft zum
Verschliessen des Ventils bei einem vorgegebenen Grenzdruck, z.B. mittels eines Federelements, entfällt.
So muss z.B. bei einem Entlastungsventil der Art gemäss
PCT/EP2015/073829 ein Federelement vorgesehen werden, welches im Wesentlichen die Schliesskraft bereitstellt, die das Entlastungsventil unterhalb eines vorgebbaren Gasdrucks innerhalb der Verpackung, also bei dem richtigen Wert des Differenzdrucks zwischen innerhalb und ausserhalb der Verpackung, wieder zuverlässig verschliesst. Das stellt enorm hohe
Anforderung an die Genauigkeit, nicht nur bei der Herstellung des
Federelements selbst, und zwar sowohl in Bezug auf die Geometrie als auch in Bezug auf die Materialwahl und Materialzusammensetzung des
Federelements. Da die elastischen Eigenschaften und damit die Schliesskraft des Federelements durch den gesamten Ventilkörper und oft durch das Zusammenspiel aller Teile des Entlastungsventils in subtiler Weise
gemeinsam bestimmt ist, werden auch extrem hohe Anforderungen an die Herstellung und Auswahl der Materialien für die übrigen Komponenten des Entlastungsventils gestellt.
Das macht die Produktion eines solchen Entlastungsventils enorm aufwändig und bringt insbesondere in der Massenproduktion eine ganze Reihe von Problemen mit sich, die durch ein Entlastungsventil der vorliegenden
Erfindung erstmals gelöst werden, da die wesentlichen Schliesskräfte über die Adhäsion zwischen dem Ventilkörper und der Dichtplatte realisiert werden. Da diese Adhäsionskräfte weitgehend unabhängig von bestimmten
Geometrieparametern der Dichtplatte und des Ventilkörpers sind, lassen sich diese adhäsiven Schliesskräfte viel einfacher und zuverlässiger, insbesondere auch in der Massenproduktion solcher Entlastungsventile einstellen bzw. realisieren.
Selbstverständlich sind auch die erfindungsgemässen Entlastungsventile in der Regel von gleicher oder ähnlicher Baugrösse wie die aus dem Stand der Technik bekannten Entlastungsventile. Somit haben auch die
erfindungsgemässen Entlastungventile ähnlich wie die bekannten
Entlastungsgrössen typische Baugrössen von nur wenigen Millimetern, beispielsweise eine typische Höhe zwischen Entlastungsöffnung und
Austrittsöffnung von höchstens 10mm in der Praxis meist ca. 4mm bis 5mm und einem Durchmesser in der Grösse von maximal ca. 50mm, in der Praxis ca. 10mm bis 25mm.
Auch müssen die Schliesskräfte genau wie bei den bekannten
Entlastungsventilen präzise abgestimmt werden, weil bei typischen, verhältnismässig kleinen Differenzdrücken in der Grössenordnung bis z.B. höchstens 20mbar, in der Praxis meist ca. 3mbar - 4mbar, ein sicheres Öffnen bzw. Schliessen der Entlastungsventile gewährleistet sein muss.
Aber gerade hier hat ein erfindungsgemässes Entlastungsventil weitere massive Vorteile gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Entlastungsventilen. Der Grenzdifferenzdruck, bei welchem ein
erfindungsgemässes Entlastungsventil öffnet oder schliesst lässt sich nämlich viel präziser und sehr genau reproduzierbar, auch in der Massenproduktion, und auch für sehr kleine Druckdifferenzen vorgeben und einstellen.
Dadurch ist es erstmals möglich, das unerwünschte und unzuverlässige bzw. bezüglich des Grenzdifferenzdrucks nur unzureichend reproduzierbare Öffnen und Schliessen des Entlastungsventils zu vermeiden, was bei den bekannten Entlastungsventile wie eingangs erwähnt sehr häufig dazu führt, dass die bekannten Entlastungsventile erst bei einem relativ hohen, mehr oder weniger unvorhersehbaren Überdruck innerhalb der Verpackung öffnen, so dass sich die Verpackung bzw. das Material, aus dem die Verpackung gefertigt ist, aufgrund des im Inneren der Verpackung sich immer stärker aufbauen Überdrucks aufbläht. Wird dann der Überdruck bei Erreichen des
Grenzdifferenzdrucks aus der Verpackung entlassen, fällt die Verpackung wieder in sich zusammen und das Verpackungsmaterial bzw. die Verpackung selbst zerknittert und der Verbraucher gelangt nicht selten zu dem Schluss, dass das verpackte Lebensmittel minderwertig bzw. geschädigt oder gar verdorben sei. Dieser unerwünschte Effekt wird somit durch ein erfindungsgemässes Entlastungsventil ebenfalls erstmals zuverlässig verhindert.
Auch unter Berücksichtigung der kleinen Bauform und des kleinen
Grenzdifferenzdrucks ist der sehr einfache Aufbau erfindungsgemässer Entlastungsventile mit nur sehr wenigen Teilen und der Verzicht auf fluide Ventilkomponenten ein ganz entscheidender Vorteil im Vergleich zu den bekannten Entlastungsventilen. Die kleine Bauform erfordert filigrane
Herstellungstechniken, so dass die Herstellung mit weniger Bauteilen viel weniger kritisch ist. Ausserdem müssen eigentlich keine Bauteile mehr auf den sehr kleinen, oben genannten Grenzdifferenzdruck abgestimmt werden, abgesehen von der Adhäsionskraft zwischen Ventilbodenfläche und
Dichtplatte, was die Justierung der relevanten Bauteilparameter natürlich erheblich vereinfacht, wodurch das erfindungsgemässe Entlastungsventil damit im Betriebszustand auch viel zuverlässiger und weniger störanfällig ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Entlastungsventils liegt der negative Grenzdifferenzdruck zwischen 0 mbar und -10 mbar, bevorzugt zwischen 1 mbar und -5 mbar, im Speziellen bei - 2 mbar liegt. Besonders bevorzugt wird der Grenzdifferenzdruck so gewählt, dass das Entlastungsventil bei einem möglichst kleinen Überdruck innerhalb der Verpackung öffnet, so dass es nicht zu einem Aufblähen der Verpackung kommen kann, so der oben geschilderte Effekt des„Zerknitterns" der
Verpackung auch nicht auftreten kann.
Im Speziellen ist zwischen der Dichtplatte und dem Fixierelement ein
Abstandselements vorgesehen, so dass die Dichtplatte unterstützt am
Abstandselement in Richtung zum Fixierelement hin verformbar ist, so dass zur Bildung der Entlastungsströmung die Entlastungsöffnung von der
Dichtplatte freigegeben werden kann.
Dabei kann in einem für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsbeispiel die Dichtplatte im Sperrzustand durch das Abstandselement vom
Fixierelement vollständig beanstandet sein, wobei das Abstandselement ein Abstandspin, ein Abstandsnoppen, ein Abstandssteg oder ein anderes geeignetes bzw. geeignet geometrisch ausgebildetes Abstandselement sein kann, so dass die Dichtplatte unterstützt am Abstandselement in Richtung zum Fixierelement wie oben bereits erläutert hin verformbar ist.
Auch kann das Fixierelement in Bezug auf die Dichtplatte in einem
vorgebbaren senkrechten Abstand am Ventilkörper entweder fixiert sein, oder das Fixierelement kann in Bezug auf die Ventilbodenfläche über einen vorgebbaren Bereich, bevorzugt senkrecht in Bezug auf die Ventilbodenfläche beweglich am Ventilkörper angeordnet sein. Die konkrete Ausführungsform kann letztlich durch den notwendigen Grenzdifferenzdruck oder andere durch die spezielle Anwendung vorgegebene Randbedingungen bestimmt sein.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemässen Entlastungsventils ist das Fixierelement ein am
Ventilkörper angeordnetes mit mindestens einer Ausnehmung und / oder Öffnung versehenes flächiges Fixierelement, insbesondere ein ein- oder mehrarmiges Fixierkreuz oder ein ein- oder mehrarmiges Fixierkreuz mit einer segmentierten Fläche, insbesondere Ringfläche, so dass das Betriebsfluid im Bereich des Fixierelements oder durch das Fixierelement hindurch von der Entlastungsöffnung zur Austrittsöffnung strömen kann, wie später anhand der schematischen Zeichnung für besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele noch demonstriert werden wird.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Fixierelement aber auch in Form einer geschlossenen Fläche ausgebildet sein, so dass der Entlastungsstrom des Betriebsfluid nicht durch das
Fixierelement hindurch erfolgen kann, sondern in geeigneter weise daran vorbeigeführt wird, wobei z.B. im Ventilkörper ein Entlastungskanal
ausgebildet ist, über welchen im Betriebszustand die Entlastungsströmung von der Entlastungsöffnung zur Austrittsöffnung strömen kann. Es versteht sich von selbst, dass prinzipiell auch bei einem Federkreuz oder einem ähnlichen offenen Federelement zusätzlich ein Entlastungskanal vorgesehen werden kann, um beispielweise in speziellen Fällen die Entlastungsströmung zu optimieren.
Die Dichtplatte eines erfindungsgemässen Entlastungsventils ist dabei besonders vorteilhaft aus einem thermoplastischen Elastomer TPE gefertigt, das elastische oder plastische oder mehrere bzw. alle vorgenannten
Eigenschaften gleichzeitig aufweisen kann.
Ein erfindungsgemässes Entlastungsventil funktioniert somit durch eine Wechselwirkung von Geometrie mit dem Eigenschaftenprofil des TPE's.
Durch die elastisch-plastische Eigenschaft des TPE werden die
Entlastungsöffnungen durch Adhäsionskräfte zwischen der Dichtplatte und der Ventilbodenfläche der weichelastischen Oberfläche der TPE Dichtplatte verschlossen. D.h., die weichelastische Oberfläche der TPE Dichtplatte fügt sich der Geometrie des Gehäuses bzw. der Ventilbodenfläche an und verschliesst dadurch die Entlastungsöffnung im Ventilboden. Unter Materialgruppe TPE (Thernnoplastische Elastomere) versteht man dabei Materialien, die die Eigenschaften von Gummi mit denen von Thermoplasten vereinen. TPE ist somit in der Regel weich wie Gummi, lässt sich aber z.B. durch Wärmezufuhr plastisch verformen, was eine Verarbeitung durch
Spritzgiessen (auch 2k) und Extrusion ermöglicht.
Thermoplastische Elastomere (TPE) enthalten in aller Regel mindestens zwei Phasen, von denen die harte Phase für das Aufschmelzen und die weiche Phase für den elastomeren Charakter verantwortlich ist. Existieren diese zwei Phasen bzw. Bestandteile innerhalb eines Moleküls, spricht man von
Blockcopolymeren. TPE kann aber auch durch das Vermischen (Blend) von Thermoplasten (z.B. Styrole) mit Elastomeren hergestellt werden.
Das Fixierelement, der Ventilkörper, oder weitere eventuell vorhandene Komponenten eines erfindungsgemässen Entlastungsventils umfassen dabei bevorzugt ein lebensmittelechtes Metall oder eine lebensmittelechte
Metalllegierung, insbesondere Edelstahl, oder einen lebensmittelechten Kunststoff, bevorzugt ein PET oder im Speziellen ein kompostierbares
Material oder ist aus einem oder mehreren anderen dem Fachmann an sich bekannten geeigneten Materialien zusammengesetzt.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Lebensmittelverpackung,
insbesondere Kaffeeverpackung mit einem Entlastungsventil der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 a ein aus dem Stand der Technik bekanntes Entlastungsventil für eine
Kaffeeverpackung;
Fig. 1 b das Entlastungsventil der Fig. 1 a im geöffneten Zustand; Fig. 1 c schematische Darstellung des Kriechens von Silikon beim
Entlastungsventil gem. Fig. 1 a bzw. Fig. b.
Fig. 2a ein erfindungsgemässes Entlastungsventil im Schnitt entlang der
Schnittlinie B-B gem. Fig. 2b; Fig. 2b eine Ansicht auf das Entlastungsventil der Fig. 2a aus Blickrichtung
A gem. Fig. 2a;
Fig. 3 ein Fixierelement mit segmentierter Ringfläche;
Fig. 4 ein Entlastungsventil mit Entlastungskanal;
Fig. 5 ein anderes Entlastungsventil mit Abstandselement. Die Fig. 1 a bis Fig. 1 c zeigen in einer schematischen Darstellung teilweise im Schnitt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Entlastungsventil V in verschiedenen Betriebszuständen, die eingangs bereits ausführlich erläutert wurden und daher an dieser Stelle nicht mehr diskutiert werden müssen.
Das erfindungsgemässe Entlastungventil 1 der vorliegenden Erfindung unterscheidet dabei von der aus dem Stand der Technik bekannten
Entlastungsventil V gemäss Fig. 1 a bis Fig. 1 c wesentlich dadurch, dass ein erfindungsgemässes Entlastungsventil 1 kein fluides Dichtmittel umfasst. Anders als das bekannte Entlastungsventil V der Fig. 1 a bis Fig. 1 c, das als fluides Dichtmittel eine Silikonschicht 4' aufweist. Das in Fig. 2a und Fig. 2 schematisch dargestellte erfindungsgemässe
Entlastungsventil 1 für eine Lebensmittelverpackung VP kommt bevorzugt bei Kaffeeverpackungen zum Einsatz, wobei das Entlastungsventil 1 einen Ventilkörper 2 mit einer Austrittsöffnung 21 und einer im Ventilkörper 2 vorgesehen Entlastungsöffnung 22 umfasst, so dass im Betriebszustand des Entlastungsventils 1 ein von der Austrittsöffnung 21 zur Entlastungsöffnung 22 gerichteter Differenzdruck ΔΡ einstellbar ist. Ein Fixierelement 3, 31 ist so am Ventilkörper 2 vorgesehen und wirkt mittels eines Dichtmittels mit dem
Ventilkörper 2 derart zusammen, dass in jedem bestimmungsgemässen Betriebszustand des Entlastungsventils 1 eine Strömung eines
Umgebungsfluids UF von der Austrittsöffnung 21 zur Entlastungsöffnung 22 bis auf unvermeidliche Diffusionsphänomene unterbunden ist. Bei einem Differenzdruck ΔΡ, der grösser ist als ein vorgebbarer negativer
Grenzdifferenzdruck, wirkt das Dichtmittel in einem Sperrzustand des
Entlastungsventils dichtend mit dem Ventilkörper 2 zusammen, so dass eine Entlastungsströmung ES eines an der Entlastungsöffnung 22 bereitstehenden Betriebsfluids BF von der Entlastungsöffnung 22 zur Austrittsöffnung 21 des Ventilkörpers 2 unterbunden ist, und bei einem Differenzdruck ΔΡ, der kleiner ist als der negative Grenzdifferenzdruck die Entlastungsströmung ES des Betriebsfluids BF von der Entlastungsöffnung 22 zur Austrittsöffnung 21 ermöglicht ist. Erfindungsgemäss ist Dichtmittel derart als Dichtplatte 4 ausgestaltet und aus einem plastischen und / oder elastischen Material gefertigt, dass eine Dichtfläche 41 der Dichtplatte 4 unter Vermittlung einer vorgebbaren Adhäsionskraft so mit einer Ventilbodenfläche 201 eines
Ventilbodens 20 des Ventilkörpers 2 zusammenwirkt, dass der negative
Grenzdifferenzdruck einen Wert zwischen -0.5 mbar und -20 mbar hat, wobei das Dichtmittel kein fluides Dichtmittel umfasst.
Dadurch dass der negative Grenzdifferenzdruck einen sehr kleinen Wert zwischen -0.5 mbar und -20 mbar hat, unterscheidet sich das
erfindungsgemässe Entlastungsventil 1 wesentlich von anderen aus dem Stand der Technik bekannten Entlastungsventilen, die z.B. Druck belastete Räume vor einem sehr hohen Überdruck schützen sollen, so dass ein solcher Druckraum z.B. bei dem sehr hohen Druck nicht bersten kann. Solche aus völlig anderen Gebieten der Technik bekannten Entlastungsventile werden wie gesagt bei viel höheren Drücken oberhalb von 50 mbar, meist bei Drücken, die höher oder viel höher sind als der Atmosphärendruck von ca. 1 bar, also z.B. bei Drücken von mehreren bar bis hin zu vielen hundert oder tausend bar oder noch höheren Drücken eingesetzt. Diese Art von
Entlastungsventilen unterscheiden sich grundsätzlich in Funktion, Aufbau und Verwendungszweck und dürfen mit den Entlastungsventilen der vorliegenden Erfindung nicht verwechselt werden.
Das erfindungsgemässe Entlastungsventil 1 der Fig. 2a bzw. Fig. 2b umfasst ein an einem topfförmigen Ventilkörper 2 angeordnetes mit mindestens einer Öffnung bzw. Ausnehmung versehenes flächiges Fixierelement 3, 31 , das im vorliegenden Beispiel ein vierarmiges Fixierkreuz 31 ist, so dass das
Betriebsfluid BF im Betriebszustand durch das Fixierelement 3, 31 hindurch von der Entlastungsöffnung 22 zur Austrittsöffnung 21 strömen kann.
Der Ventilkörper 2 und das Fixierelement 3, 31 sind z.B. aus einem
lebensmittelechten Metall oder Metalllegierung, insbesondere aus Edelstahl, oder einem lebensmittelechten Kunststoff, bevorzugt ein PET oder im
Speziellen einem kompostierbares Material oder einer geeigneten
Kombination dieser Materialien gefertigt, während das als Dichtplatte 4 ausgebildete Dichtmittel wie oben ausführlich erläutert aus einem geeigneten thermoplastischen Elastomer (TPE) gefertigt ist. Erreicht der Differenzdruck ΔΡ einen Wert, der kleiner ist als der negative
Grenzdifferenzdruck, wird die Adhäsionskraft zwischen der Dichtplatte 4 durch den an der Entlastungsöffnung 22 anliegenden Gasdruck überwunden, die Dichtplatte etwas von der Ventilbodenfläche angehoben, so dass eine bestimmte Menge des Betriebsfluid BF als Entlastungsströmung ES zwischen der Dichtplatte 4 und der Ventilbodenfläche 201 zur Austrittsöffnung 21 gelangen kann, bis der Grenzdifferenzdruck wieder einen Wert erreicht hat, der nicht mehr ausreicht die Adhäsionskräfte zu überwinden, so dass das Entlastungsventil sich wieder schliesst. Die Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Fixierelements 3, 31 gemäss Fig. 2b, das hier als ein mehrarmiges Fixierkreuz 31 mit einer segmentierten Fläche in Form mehrerer Ringflächen ausgestaltet ist, so dass auch hier das Betriebsfluid BF durch das Fixierelement 3, 31 hindurch von der Entlastungsöffnung 22 zur Austrittsöffnung 21 strömen kann.
Das Entlastungsventil 1 der Fig. 4 unterscheidet sich dagegen von
demjenigen der Fig. 2a bzw. Fig. 2b im Wesentlichen dadurch, dass das Fixierelement 3, 31 in Form einer geschlossenen Fläche ausgebildet ist und im Ventilkörper 2 ein Entlastungskanal ESK ausgebildet ist, über welchen im Betriebszustand die Entlastungsströmung ES von der Entlastungsöffnung 22 zur Austrittsöffnung 21 strömen kann.
Fig. 5 zeigt schliesslich in schematischer Weise ein weiteres, für die Praxis besonders wichtiges Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen
Entlastungsventils 1 , bei welchem zwischen der Dichtplatte 4 und dem
Fixierelement 3,31 ein Abstandselement 6 vorgesehen ist, so dass die
Dichtplatte 4 abgestützt am Abstandselement 6 in Richtung zum Fixierelement 3,31 hin verformbar ist, so dass dadurch der Weg für die Entlastungsströmung ES über die Entlastungsöffnung 22 zwischen Ventilboden 20 und Dichtplatte 4 zur Austrittsöffnung 21 hin frei gegeben wird. Bei dem speziellen Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist dabei die Dichtplatte 4 im Sperrzustand durch das Abstandselement 6 vom Fixierelement 3, 31 vollständig, also über die gesamte Fläche der Dichtplatte 4 beanstandet. Das Abstandselement 6 kann dabei ein Abstandspin, ein Abstandsnoppen, ein Abstandssteg oder ein anderes Abstandselement sein, so dass die Dichtplatte 4 abgestützt am Abstandselement 6 in Richtung zum Fixierelement 3,31 hin wie zuvor beschrieben verformbar ist. Dabei kann je nach spezieller Ausführungsform das Fixierelement 3,31 in Bezug auf die Dichtplatte 4 in einem vorgebbaren senkrechten Abstand am Ventilkörper 2 fixiert sein, oder es ist natürlich auch möglich, dass das Fixierelement 3,31 in Bezug auf die Ventilbodenfläche 201 über einen vorgebbaren Bereich, bevorzugt senkrecht in Bezug auf die Ventilbodenfläche 201 beweglich am Ventilkörper 2 angeordnet ist.
Es versteht sich, dass die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich exemplarisch zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist. Insbesondere können die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch vorteilhaft kombiniert werden und der Fachmann versteht ohne weiteres einfache Weiterbildungen
erfindungsgemässer Entlastungsventile, die durch die Erfindung
selbstverständlich ebenfalls abgedeckt sind.

Claims

Patentansprüche
1 . Entlastungsventil für eine Lebensmittelverpackung (VP), wobei das
Entlastungsventil einen Ventilkörper (2) mit einer Austrittsöffnung (21 ) und einer im Ventilkörper (2) vorgesehen Entlastungsöffnung (22) umfasst, so dass im Betriebszustand des Entlastungsventils ein von der
Austrittsöffnung (21 ) zur Entlastungsöffnung (22) gerichteter
Differenzdruck (ΔΡ) einstellbar ist, und ein Fixierelement (3, 31 ) so am Ventilkörper (2) vorgesehen ist und mittels eines Dichtmittels mit dem Ventilkörper (2) derart zusammenwirkt, dass in jedem
bestimmungsgemässen Betriebszustand des Entlastungsventils eine
Strömung eines Umgebungsfluids (UF) von der Austrittsöffnung (21 ) zur Entlastungsöffnung (22) bis auf unvermeidliche Diffusionsphänomene unterbunden ist, und bei einem Differenzdruck (ΔΡ), der grösser ist als ein vorgebbarer negativer Grenzdifferenzdruck, das Dichtmittel in einem Sperrzustand des Entlastungsventils dichtend mit dem Ventilkörper (2) zusammenwirkt, so dass eine Entlastungsströmung (ES) eines an der Entlastungsöffnung (22) bereitstehenden Betriebsfluids (BF) von der Entlastungsöffnung (22) zur Austrittsöffnung (21 ) des Ventilkörpers (2) unterbunden ist, und bei einem Differenzdruck (ΔΡ), der kleiner ist als der negative Grenzdifferenzdruck, die Entlastungsströmung (ES) des
Betriebsfluids (BF) von der Entlastungsöffnung (22) zur Austrittsöffnung (21 ) ermöglicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel derart als Dichtplatte (4) ausgestaltet und aus einem plastischen und / oder elastischen Material gefertigt ist, dass eine Dichtfläche (41 ) der Dichtplatte (4) unter Vermittlung einer vorgebbaren Adhäsionskraft so mit einer Ventilbodenfläche (201 ) eines Ventilbodens (20) des Ventilkörpers (2) zusammenwirkt, dass der negative Grenzdifferenzdruck einen Wert zwischen -0.5mbar und -20mbar hat, wobei das Dichtmittel kein fluides Dichtmittel umfasst.
2. Entlastungsventil nach Anspruch 1 , wobei der negative
Grenzdifferenzdruck zwischen Ombar und -10mbar, bevorzugt zwischen 1 mbar und -5mbar, im Speziellen bei -2mbar liegt.
3. Entlastungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
zwischen der Dichtplatte (4) und dem Fixierelement (3,31 ) ein
Abstandselements (6) vorgesehen ist, so dass die Dichtplatte (4) abgestützt am Abstandselement (6) in Richtung zum Fixierelement (3,31 ) hin verformbar ist.
4. Entlastungsventil nach Anspruch 3, wobei die Dichtplatte (4) im
Sperrzustand durch das Abstandselement (6) vom Fixierelement (3, 31 ) vollständig beanstandet ist.
5. Entlastungsventil nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei das
Abstandselement (6) ein Abstandspin, ein Abstandsnoppen, ein
Abstandssteg oder ein anderes Abstandselement ist.
6. Entlastungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fixierelement (3,31 ) in Bezug auf die Dichtplatte (4) in einem vorgebbaren senkrechten Abstand am Ventilkörper (2) fixiert ist.
7. Entlastungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fixierelement (3,31 ) in Bezug auf die Ventilbodenfläche (201 ) über einen vorgebbaren Bereich, bevorzugt senkrecht in Bezug auf die
Ventilbodenfläche (201 ) beweglich am Ventilkörper (2) angeordnet ist.
8. Entlastungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fixierelement (3, 31 ) ein am Ventilkörper (2) angeordnetes mit mindestens einer Ausnehmung und / oder Öffnung versehenes flächiges Fixierelement (3, 31 ) ist, insbesondere ein ein- oder mehrarmiges Fixierkreuz (31 ) oder ein ein- oder mehrarmiges Fixierkreuz (31 ) mit einer segmentierten Fläche ist, insbesondere Ringfläche ist, so dass das Betriebsfluid (BF) im Bereich des Fixierelements (3, 31 ) oder durch das Fixierelement (3, 31 ) hindurch von der Entlastungsöffnung (22) zur Austrittsöffnung (21 ) strömen kann.
9. Entlastungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fixierelement (3, 31 ) in Form einer geschlossenen Fläche ausgebildet ist, und / oder wobei im Ventilkörper (2) ein Entlastungskanal (ESK) ausgebildet ist, über welchen im Betriebszustand die Entlastungsströmung (ES) von der Entlastungsöffnung (22) zur Austrittsöffnung (21 ) strömen kann.
10. Entlastungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dichtplatte (4) aus einem thermoplastischen Elastomer TPE gefertigt ist.
1 1 . Entlastungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fixierelement (3, 31 ) ein lebensmittelechtes Metall oder Metalllegierung, insbesondere Edelstahl umfasst, oder einen lebensmittelechten
Kunststoff, bevorzugt ein PET oder im Speziellen ein kompostierbares Material umfasst.
12. Entlastungsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ventilkörper (2) ein lebensmittelechtes Metall oder Metalllegierung, insbesondere Edelstahl umfasst, oder einen lebensmittelechten
Kunststoff, bevorzugt ein PET oder ein geeignetes Thermoplast oder ein Elastomer, im Speziellen ein kompostierbares Material umfasst.
13. Lebensmittelverpackung, insbesondere Kaffeeverpackung mit einem
Entlastungsventil (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
PCT/EP2017/053975 2016-02-29 2017-02-22 Entlastungsventil für eine lebensmittelverpackung sowie lebensmittelverpackung WO2017148754A1 (de)

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EP16157813 2016-02-29

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