DE2360126C3 - Überdruckventil für Verpackungsbehälter - Google Patents

Überdruckventil für Verpackungsbehälter

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Description

Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil für Verpackungsbehälter, bestehend aus einem eben ausgebildeten und ans thennoplasiischern Kunststoff bestehenden Ventilsitz mit zentraler Durchtrittsöffnung, aus einem am Ventilsitz zumindest umfangseitig unter Bildung einer Kammer zu befestigenden und mit einer Durchtrittsbohrung versehenen Ventilgehäuse und aus · einem Ventilkörper in Form einer elastisch verformbaren, zumindest randseitig auf dem Ventilsitz aufliegenden Scheibe, die über den Bereich der Durchtrittsöffnung von einem Widerlager an der Ventilgehäuseinnenseite beaufschlagt ist
Die Erfindung befaßt sich allgemein mit dem Problem, Waren, die bei Berührung mit Luft verderben, auf einfache Weise abzupacken. Das gilt insbesondere für Nahrungsmittel. Derartige Waren werden in formbeständigen, verhältnismäßig dickwandigen und einem Gasdruck widerstehenden Verpackungsbehältern, zumeist unter Vakuum abgepackt. Manche dieser Waren, z. B. gerösteter Kaffee, geriebener Käse u. dgl. entgasen nach der Abpackung oder entwickeln Gase. Eine restlose Entfernung dieser Gase beim Abpackvorgang ist praktisch nicht durchführbar, da aus verpakkungstechnischen Gründen das beim Verpackungsvorgang erzeugte Vakuum nur kurzfristig wirksam ist und nicht ausreicht, um das Gas der Ware restlos zu entziehen, Würde man derartige Waren in dünnwandige, durch Heißverschweißen hergestellte Verpackungsbehälter abfüllen, so ließe sich durch das sich entwickelnde Gas eine Volumenvergrößerung des Abpackraumes nicht vermeiden. Das ist einerseits transporttechnisch nachteilig und könnte darüber hinaus bei der Handhabung sowie insbesondere bei einer Lagerung in Stapeln aufgrund des sich entwickelnden Innendrucks innerhalb der Verpackungsbehälter dazu führen, daß diese platzen. Deshalb verwendet man Oberdruckventile der eingangs beschriebenen Gattung. Bei einem bekannten Oberdruckventil dieser Art (DE-OS 1903048) wird der Luftzutritt von außen verhindert, gleichzeitig aber ein Druckausgleich bei Gasabgabe aus dem Verpackungsgut ermöglicht Das bekannte Überdruckventil läßt sich kostengünstig und einfach herstellen. Es hat sich aber gezeigt, daß kritische Arbeitsbedinungen auftreten können, wenn Innen- und" Außendruck einander ungefähr gleich sind. In diesem Fall besteht ein unsicheres Kräftegleichgewicht an dem Ventilkörper mit der Folge, daß es aufgrund von Diffusion zu einem unerwünschten Gasaustausch zwischen Innenraum und Außenluft kommen kann, wobei insbesondere Außenluft in den Innenraum eindringen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Oberdruckventil der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß unter allen Umständen Offen- bzw. Geschlossenstellung eindeutig gewährleistet sind. Diese Aufgabe wird mit einem Überdruckventil der eingangs beschriebenen Gattung gelöst durch eine viskose Zwischenschicht aus Silikon-Öl zwischen Ventilkörper und Ventilsitz.
Damit wird erreicht, daß die dem Innendruck entgegenstehenden Ventilkräfte in Komponenten unterteilt sind, nämlich einerseits die elastischen Kräfte der auf dem Ventilsitz aufliegenden Scheibe und andererseits die Kohäsionskräfte der viskosen Zwischenschicht, die aufgrund ihrer Oberflächenspannung selbst bei Gleichheit von Innen- und Außendruck die Durchtrittsöffnung eindeutig verschließt Wenn der Innendruck die Summe der beiden Komponenten der Ventilkraft übersteigt, öffnet das Ventil, wobei gleichzeitig die Kohäsionskräfte entfallen, so daß auch bei sinkendem Innendruck das Ventil geöffnet bleibt, bis das überflüssige Gas ausgeströmt ist. Nach dem Schließen des Ventils werden wieder beide Komponenten der Ventilkräfte wirksam, wobei eine zuverlässige Abdichtung selbst dann gewährleistet ist, wenn «Ir elastischen Kräfte der Scheibe in diesem Zustand gering sind.
Im einzelnen läßt sich die Erfindung auf verschiedene Weise weiter ausbilden. So geht ein besonderer Vorschlag dahin, daß in der Durchtrittsöffnung ein gasdurchlässiger Boden, insbesondere ein Lochboden eingefügt ist Über diesen läßt sich auf einfache Weise eine Verschmutzung des Ventilsitzes beim Entgasungsvorgang vermeiden. Zweckmäßig wird der Aufbau dabei so getroffen, daß das Widerlager zentral über der Austrittsöffnung kegelförmig von der Ventilgehäuseinnenseite vorspringt. Diese Maßnahmen zwingen im Überdruckfall zu einer entsprechenden randseitigen Verformung des Ventilkörpers im Bereich des Ventilsitzes, wobei zusätzliche Rückstellkräfte für den Ventilkörper erzeugt werden. Der Ventilkörper kann über eine Rastverbindung umfangsseitig mit dem Ventilsitz verbunden sein. Das Ventilgehäuse kann aus thermoplastischem Kunststoff gepreßt sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeich-' nung näher erläutert; es zeigt
F i g. 1 in Seitenansicht einen Verpackungsbehälter mit dem erfindungsgemäßen Ventil,
F i g. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Ventil,
F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung nach F i g. 2 in anderer Betriebsstellung.
Bezugnehmend auf die Figuren, ist mit 1 insgesamt ein heißverschweißbarer Verpackungsbehälter aus Kunst-
stoff bezeichnet, beispielsweise aus mehreren festverschweißten Kunststoffolien, wobei die innerste Schicht beispielsweise aus Polyäthylen, Polypropylen oder dergleichen besteht, also aus einem wärmeverschweißbaren Kunststoff, während die übrigen Schichten aus anderen Werkstoffen, sowohl synthetischen als auch metallischen bestehen können,-deren Aufgabe es ist, die Luftundurchlässigkeit für den Verpackungsbehälter zu gewährleisten. Insbesondere isi der in F i g. 1 dargestellte Verpackungsbehälter mit Seitenfalten versehen, die mit 2 gestrichelt angedeutet sind, während der Verpackungsbehälter oben und unten bei 3 quer verschweißt ist Der Verpackungsbehälter 1 weist an einer seiner Seitenwände ein insgesamt mit 4 bezeichnetes Oberdruckventil auf. Dieses Oberdruckventil dient dem Zwecke, den Lufteintritt in das Beutelinnere zu verhüten, damit die abgepackte V/are vor Verderben geschützt ist und trotzdem das Entgasen nach außen gewährleistet ist, wenn das frei gewordene Gas einen gewissen Druck erreicht hat.
Das Oberdruckventil 4 besitzt gemäß Fig.2 ein Unterteil 5, welches rund ausgebildet und in der Mitte mit einer Durchtrittsöffnung 6 versehen iit Das Unterteil 5 besitzt einen ringförmigen Befestigungsflansch 7, an den der Verpackungsbehälter längs des Randes einer Behälteröffnung 30 angeschweißt ist, und zwar mit der verschweißbaren Innenschicht 8 des Beutels 1, die beispielsweise aus Polyäthylen bestehen kann. Die Außenschicht kann beispielsweise aus Aluminiumfolie und/oder einem anderen Werkstoff bestehen.
Das Unterteil 5 ist aus beispielsweise Polyäthylen geringer Dichte gepreßt; es könnte jedoch auch aus Polypropylen oder anderem thermoplastischen Werkstoff bestehen und weist einen mittleren, erhöhten Ventilsitzkörper IO in stumpfkegeliger Form auf, dessen größere Seite nach oben gerichtet ist In einem bestimmen Abstand von der Mündung der Durchtrittsöffnung 6 ist ein Lochboden 11 vorgesehen, der einstückig mit dem Unterteil 5 hergestellt ist
Dieser Lochboden, in welchem eine Anzahl kleiner Bohrungen 19 vorgesehen sind, verhindert, daß die im Verpackunbsbehälter enthaltenen Waren, die meistens pulverförmig oder körnig sind, an den Ventilsitz 12/1 gelangen und das Arbeiten des Ventils stören. Das Gas, das im Inneren frei geworden ist, kann so nach außen entweichen, aber eine Strömung in Gegenrichtung, d. h. der Außenluft nach innen in den Verpackungsbehälter 1 wird verhindert, so daß ein Verderben der abgepackten Waren durch Berührung mit Luft nicht eintreten kann.
An der als Ventilsitz 12/4 dienenden Oberseite des Unterteils 5, das wie erwähnt mit der Wand des Verpackungsbehälter 1 heißverschweißt ist, liegt eine dehnbare Scheibe aus Gummi als Ventilkörper 12 an, vorzugsweise aus natürlichem Gummi, welche als Dichtungsorgan wirkt, das üblicherweise, also bei geschlossenem Überdruckventil, die Durchtrittsöffnung 6 sperrt. Zwecks Gewährleistung einer sicheren Abdichtung und um jede Unsicherheit der Funktion des Überdruckventils auszuschließen, liegt der scheibenartige Ventilkörper 12 auf dem Ventilsitz 12/4 unter Zwischenschaltung einer viskosen Zwischenschicht 18 auf.
Die viskose Zwischenschicht 18 besteht aus einem den Werkstoff der Scheibe nicht ätzenden Öl. beispielsweise Silikon-Öl hoher Viskosität. Der Ventilkörper 12 oder der Ventilsitz 12/1 wird hierzu mit öl bestrichen bei der Montage des Überdruckventils. Auf
den Ventilkörper 12 drückt zentral ein kegeiförmiges Widerlager 13 an der Innenseite einer aus thermoplastischem Kunststoff gepreßter Kappe als Ventilgehäuse 14. das beispielsweise aus Polyäthylen hoher Dichte besteht Das Ventilgehäuse 14 ist unten randseitig mit einer Ringnut 15 konischen Querschnittes versehen, welcher der Form des Ventilsitzkörpers 10 am Unterteil 5 entspricht. Das Ventilgehäuse 14 weist mindestens eine kleine Durchtrittsbohrung 16 in seiner oberen Wand auf, um die Entgasung der Ware zu ermöglichen.
Wenn sich nun im Verpackungsbehälter ein bestimmter Druck aufgebaut hat wird der scheibenartige Ventilkörper 12 plötzlich vom Ventilsitz 12Λ abgehoben und zwar wenn der Innendruck die Summe der ealstischen Reaktion des Ventilkörpers 12 und der Haftkraft der viskosen Zwischenschicht 18 sowohl am Ventilkörper 12 als auch am Ventilsitz 12Λ überwunden hat wie mit X in der Fig.3 angegeben. Beim Nachlassen des Überdrucks nähert sich der Ventilkörper 12 dem Ventilsitz 12/4, bis sich die viskose Zwischenschicht 18 an den anderen TV2. der Viskosenschicht X derart angenähert hat daß eine Zusantmenwirkung der Klebekräfte auftritt und demgemäß, mit der plötzlichen Vereinigung der beiden Teile der Zwischenschicht 18 eine durchgehende ununterbrochene und undurchlässige Schutzschicht gebildet wird.
Die Zwischenschicht 18 aus viskosem Silikon-Öl kann eine Stärke von ca. 50 Micron aufweisen und aus Silikon-Öl mit einer Viskosität von 1440 Centistokes bei 20° C bestehen.
Die Anordnung der viskosen Zwischenschicht 18 stellt ein maßgebliches Element der vorliegenden Erfindung dar, denn dieselbe sichert die unbedingte Gasdurchlässigkeit nur in einer Richtung durch das Überdruckventil. Bei Abwesenheit der Zwischenschicht 18 können sich nämlich kritische Arbeitsbedingungen für das Überdruckventil einstellen, wenn dif, elastische Reaktion des Ventilkörpers 12 durch den durch das Gas innen erzeugten Druck ausgeglichen wird, denn es entsteht dann ein unsicheres Gleichgewicht in dem System. Dies könnte zu der Möglichkeit führen, daß am Ventilsitz 12Λ, bei dem angeführten Ungleichgewicht aufgrund der Diffusion ein Gasaustausch zwischen dem Innenraum und der Außenluft stattfindet. Um die durch die gasförmige Diffusion bewirkten Nachteile zu vermeiden, ist man eben dazu übergegangen, zwischen dem Ventilkörper 12 und dem Ventilsitz 12/4 die viskose Zwischenschicht 18 anzuordnen, zum Zwecke der Ausschaltung von Unsicherheitsfaktoren. Diese Anordnung der Zwischenschicht schafft Haftungskräfte, die mit Sicherheit das System vor einem unsicheren Gleichgewicht bewahren.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Ergänzungsblatt zur Patentschrift Nr. 23 60
Klasse B65D Gruppe 33/00 ausgegeben am 10.07.1986 Nebenkl. B650 Gruppe 51/16 01. 08. 91
Durch Beschluß d. BGH v. 5.2.91 wurden folgende Patentansprüche festgelegt:
1. Verwendung eines Überdruckventils (4), welches aus einem eben ausgebildeten und aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Ventilsitz (12 A) mit zentraler Durchtrittsöffnung (6), aus einem am Ventilsitz (12 A) zumindest umfangsseitig unter Bildung einer Kammer zu befestigenden und mit einer Durchtrittsbohrung (16) versehenen Ventilgehäuse (14) und aus einem Ventilkörper (12) in Form einer elastisch verformbaren, zumindest randseitig auf dem Ventilsitz (12 A) aufliegenden Scheibe besteht, die im Bereich der Durchtrittsöffnung (6) an einem Widerlager (13) an der Ventilgehäuseinnenseite beaufschlagt ist, wobei eine viskose Zwischenschicht (18) aus Silikon-Öl zwischen dem Ventilkörper (12) und dem Ventilsitz (12 A) vorgesehen ist, an einem Verpackungsbehälter (1).
2. Verwendung eines Überdruckventils (4) nach Anspruch 1, wobei in der Durchtrittsöffnung (6) ein gasdurchlässiger Boden, insbesondere ein Lochboden (11, 19) eingefügt ist.
3. Verwendung eijies Überdruckventils (4) nach Anspruch 1, wobei das Widerlager (13) zentral über der Durchtrittsöffnung (6) kegelförmig von der Ventilgehäuseinnenseite vorspringt.
4. Verwendung eines Überdruckventils (4) nach Anspruch 1, wobei das Ventilgehäuse (14) über eine Rastverbindung (10, 15) umfangsseitig auf dem Ventilsitz (12 A) verbunden ist. v

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Überdruckventil für Verpackungsbehälter, bestehend aus einem eben ausgebildeten und aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Ventilsitz mit zentraler Durchtrittsöffnung, aus einem am Ventilsitz zumindest umfangsseitig unter Bildung einer Kammer zu befestigenden und mit einer Durchtrittsbohrung versehenen Ventilgehäuse und aus einem Ventilkörper in Form einer elastisch ι ο verformbaren, zumindest randseitig auf den Ventilsitz aufliegenden Scheibe, die im Bereich der Durchtrittsöffnung von einem Widerlager an der Ventilgehäuseinnenseite beaufschlagt ist, gekennzeichnet durch eine viskose Zwischen- H schicht (18) aus Silikon-Öl zwischen Ventflkörper (t2) und Ventilsitz (12A).
2. Oberdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchtrittsöffnung ein gasdurchlässiger Jfcoden, insbesondere ein Lochbo- 2» den (11,19) eingefügt ist.
3. Oberdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (13) zentral über der Durchtrittsöffnung (6) kegelförmig von der Ventilgehäuseinnenseite vorspringt -'">
4. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (14) über eine Rastverbindung (10,15) umfangsseitig mit dem Ventilsitz (\2A)verbunden ist.
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