DE2920497A1

DE2920497A1 - Dosierventil

Info

Publication number: DE2920497A1
Application number: DE19792920497
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: RHEN BETEILIGUNG FINANZ
Current assignee: RHEN BETEILIGUNG FINANZ
Priority date: 1979-05-21
Filing date: 1979-05-21
Publication date: 1980-11-27
Also published as: DE2920497C2; DE7914704U1

Description

Dosierventil
Die Erfindung betrifft ein Dosierventil zur Abgabe eines flüssigen oder pastösen Produktes aus einem einen Druckraum umschließenden Behälter, mit einem Ventilkörper in dem Behälter mit einem Ventil, das in Ruhe durch eine Feder in Schließlage gehalten wird und gegen deren Druck in Öffnungslage bewegt werden kann, und mit einem im Ventilkörper zwischen Druckraum und Ventil verlaufenden Verbindungskanal.
Behälter der eben genannten Art sind als Aerosolbehälter oder Einkammerdosen einerseits und als Zweikammerdosen andererseits bekannt. Bei einer Einkammerdose sind das Produkt und ein Treibgas in einem einzigen stabilen Behälter eingeschlossen. Eine Zweikammerdose dagegen besteht aus einem stabilen Behälter und einem in diesem gehaltenen elastischen Beutel. Der elastische Beutel enthält das Produkt und das Treibgas befindet sich in dem Zwischenraum zwischen dem Beutel und dem stabilen Behälter.
In beiden FAllen wird das Produkt bei Öffnen des Ventiles durch das Treibgas in Gemisch mit diesem oder allein aus dem Behälter ausgetrieben. Das ausgetriebene Volumen hängt im wesentlichen von der öffnungszeit des Ventiles ab. Im allgemeinen werden die Ventile durch einfaches Drücken geöffnet. Diese einfache Handhabung verführt oft dazu, daß das Ventil zu lange offengehalten und zu viel Produkt ausgetrieben wird. Damit wird Produkt verschwendet. Bei einer Anwendung eines Produktes zu therapeutischen oder kosmetischen Zwecken kann die zuviel abgegebene Produktmenge Nachteile bringen.
Der vorliegenden Erfindung stellt sich damit die Aufgabe, für Behälter dieser Art ein Dosierventil zu schaffen, mit dem das Produkt dem Behälter nur in einer abgemessenen Menge entnommen werden kann. Die Lösung für diese Aufgabe ergibt sich nach der Erfindung dadurch, daß im Ventilkörper eine Kammer ausgebildet ist, die einerseits mit dem Verbindungskanal verbunden oder verbindbar ist und andererseits eine zum Druckraum offene Seite aufweist, wobei die offene Seite durch eine elastische Membrane abgedeckt und zwischen Druckraum und Kammer eine Ventilanordnung vorgesehen ist, die bei sich in Schließlage befindendem Ventil geöffnet ist und umgekehrt. Bei dieser Ausbildung des Dosierventiles ist die Kammer bei sich in Schließlage befindendem Ventil durch die dann geöffnete Ventilanordnung mit dem Druckraum verbunden. Die Kammer füllt sich mit Produkt und bei Einkammerdosen mit dem Gemisch aus Produkt und Treibgas. Die Membrane befindet sich in ihrer durch ihre Eigenspannung bedingten Ruhelage. Sofern sie sich vorher in ihrer gespannten Lage befunden hat, bewegt sie sich während des Füllvorganges aufgrund ihrer Rückstellkraft in diese Ruhelage. Die Kammer, die ein Volumen in der Größenordnung von etwa 1 bis 3 5 cm3 hat, wird während dieses Eüllvorganges schnell gefüllt.
Bei Öffnen des (Abgabe-)Ventiles wird die Ventilanordnung zwischen Druckraum und Kammer betlltigt. Sie schlient und sperrt die Verbindung zwischen Druckraum und Kammer. Mit dem Öffnen des (Abgabe-)Ventiles wird die Kammer Jedoch zur Atmosphäre hin geöffnet. Das in der Kammer befindliche und unter Druck stehende Produkt tritt in den Verbindungskanal und wird über das (Abgabe-)Ventil nach außen abgegeben.
Hierbei wird das Produkt aus der Kammer ausgetrieben, weil die zwischen Kammer und Druckraum befindliche Membrane durch den auf der Druckraumseite auf ihr lastenden Druck beaufschlagt und in die Kammer hineingepreßt wird. Damit wird das in der Kammer befindliche Produkt infolge des Druckunterschiedes pneumatisch ausgetrieben. Wegen der kurzen Weglänge zwischen Kammer und Atmosphäre, die sich aus der geringen Bauhöhe des Ventilkörpers ergibt, wird das Produkt bei Drücken des Ventiles augenblicklich ohne Verzögerung ausgetrieben. Die ausgetriebene Menge beschränkt sich auf das Kammervolumen. Eine sparsame Verwendung des Produktes wird damit gewährleistet. Eine erhöhte Produktabgabe bedingt ein erneutes bewußtes Drücken des Ventiles. Dieses Erfordernis eines bewußten Drückens kann nicht unbeabsichtigt erfolgen. Auch aus diesem Grund ist damit sichergestellt, daß das Produkt nicht unbeabsichtigt in unnützen Mengen abgegeben wird.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß zwischen dem Verbindungskanal und der Kammer ein Ventil angeordnet ist, das sich synchron mit dem zuvor erwähnten Ventil im Ventilkörper zwischen Schließ- und Öffnungslage verschiebt. Dies bedeutet eine zusätzliche Absperrung der Kammer und damit auch des Druckraumes gegenüber dem Verbindungskanal. Beim Füllen der Kammer aus dem Druckraum wird nur diese und nicht zusätzlich auch der Verbindungskanal mit unter Druck stehendem Produkt gefüllt.
Die Ventilanordnung zwischen Kammer und Druck raum und das Ventil zwischen Kammer und Verbindungskanal müssen gleichzeitig mit dem Ventil im Ventilkörper betätigt werden. Hierzu ist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung vorgesehen, daß mit dem VentilschlieB-glied dieses Ventiles ein Ventilstößel verbunden und dieser im Verbindungskanal geführt ist und daß die genannte Ventilanordnung und das genannte Ventil zwischen Verbindungskanal und Kammer mit diesem Ventilstößel verbunden sind. Damit sind die verschiedenen Ventile auf einfache mechanische Weise miteinander verbunden.
Es wurde ausgeführt, daß die die Kammer gegenüber dem Druckraum abschließende Membrane durch den Druck im Druckraum in die Kammer hineingedrückt wird, sobald diese zu ihrer Entleerung zur Atmosphäre hin durchverbunden wird. Dabei treibt sie das in der Kammer befindliche Produkt zusätzlich auf mechanische Weise aus. Damit nun die Membrane auf einer möglichst großen Fläche mit Druck beaufschlayt wird und weiter genügend Fläche aufweist, um sich ohne zu große Erhöhung ihrer Eigenspannung in die Kammer hineinlegen zu können, ist in einer zweckmäßigen -Ausgestaltung vorgesehen, daß die zum Druckraum weisende und durch die Membrane verschlossene Seite der Kammer deren größte Seite ist. Damit erhält die Membrane zwangsläufig die maximal mögliche Fläche.
Für die Ausbildung und Form der Kammer selbst bieten sich mehrere Möglichkeiten an. In einer zwekcmäßigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Kammer ihren Querschnitt von ihrer zum Druckraum weisenden größten Seite ausgehend in Richtung auf ihren Anschluß an den Verbindungkanal kontinuierlich verringert. Eine solche kontinuierliche Querschnittsabnahme ohne Ecken und Kanten stellt sicher, daß sich die Membrane mit ihrer gesamten Fläche auf die Kammerinnenwand auflegen kann und keine Taschen entstehen, in denen Produkt zurückbleibt. Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht dabei vor, daß die Kammer einen halbelliptischen oder halbkreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Kammer kann auch an verschiedenen Stellen des Ventilkörpers ausgebildet werden. Eine erfindungsgemäße Möglichkeit sieht vor, daß die Kammer in einem Bodenabschnitt des Ventilkörpers in dessen Boden ausgebildet ist, und praktisch eine Einwölbung in diesen Boden darstellt. Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit liegt darin, daß die Kammer bei einem zylindrisch ausgebildeten Ventilkörper als eine rotationssymmetrische Einschnürung in dessen Mantel ausgebildet ist.
Es wurde ausgeführt, da zwischen Druckraum und Kammer eine Ventilanordnung vorgesehen ist. Für deren Konstruktion ist in einer zweckmäßigen Ausgestaltung vorgesehen, daß im Ventilkörper als ein Teil des Verbindungskanales ein in die Kammer einmündender Zylinder vorgesehen ist, in diesem ein mit dem Ventilstößel verbundener Kolben geführt ist, zwei Kanäle unter gegenseitigem Abstand in den Zylinder einmünden, von denen der eine in den Druckraum und der andere in die Kammer führt, und daß die Abmessungen so auf den Hub des Ventilstößels abgestimmt sind, daß die Kanäle abwechselnd durch den Kolben geöffnet bzw. geschlossen werden, derart, daß die Kammer über den einen Kanal mit dem Druckraum oder über den anderen Kanal mit dem Verbindungskanal verbunden wird. Damit wird die Kammer entweder zum Füllen an den Druckraum oder zum Entleeren an den Verbindungkanal angeschlossen. Im ersten Fall wird sie gleichzeitig vom Verbindungkanal und im zweiten Fall gleichzeitig vom Druckraum abgetrennt.
Der eben genannte Zylinder ist zweckmäßig über eine kurze Öffnung mit der Kammer verbunden und der Kolben sitzt in seiner einen Endlage auf dieser Öffnung auf. Damit wird der tote Raums aus dem das Produkt nicht in den Verbindungskanal ausgetrieben werden kann, auf das geringe Volumen dieser Öffnung beschränkt.
Bei der Ausführungsform, bei der die Kammer ständig mit dem Verbindungskanal verbunden ist, erfolgt dies zweckmäßig über im Verbindungkanal vorgesehene Kanäle.
Am Beispiel der beiden in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist: Figur 1 ein Längs schnitt durch den Ventilkörper der einen Ausführungsform in der Ruhelage bzw. beim Füllen der Kammer, Figur 2 ein Längsschnitt durch den gleichen Ventilkörper bei Betätigung des Ventiles bzw. beim Entleeren der Kammer, Figur 3 ein Längs schnitt durch den Ventilkörper der zweiten Ausführungsform in Ruhelage bzw. beim Füllen der Kammer, Figur 4 ein Längsschnitt durch den gleichen Ventilkörper bei Betätigung des Ventiles bzw. beim Entleeren der Kammer und Figur 5 eine Seitenansicht einer Zweikammerdose, teilweise aufgebrochen, mit der Darstellung der Anordnung des erfindungsgemäßen Dosierventiles.
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Ventilkörper 12 mit einem schaftartigen Abschnitt 14 und einem in seinem Druchmesser erweiterten Bodenabschnitt 16.
Der Ventilkörper 12 befindet sich in dem Druckraum 18 eines in diesen Figuren nicht dargestellten Behälters. Die Füllung dieses Behälters ist durch gestrichelte Linien angedeutet. In dem schaftartigen Abschnitt befindet sich eine zylinderförmige Ausnehmung 20. In ihrem oberen Ende befindet sich der Ventilsitz 22. Er wird durch eine Dichtscheibe dargestellt. Der Ventilstößel 24 tritt durch die Ausnehmung 20 durch und trägt das Ventilschließglied 26. An seinem Umfang weist es Nuten 28 auf. Das Ventilschließglied 26 liegt mit einem Vorsprung 30 von unten am Ventilsitz 22 an. Es steht unter dem Druck einer Feder 32.
An seinem unteren Ende trägt der Ventilstößel 24 einen Kolben 34.
In das Ventilschließglied 26 ist von oben ein Röhrchen 36 eingesteckt. Es weist eine Längsöffnung 38 und eine Queröffnung 40 auf. Der Kolben 34 sitzt in einem Zylinder 42 und ist in diesem verschiebbar. Vom Zylinder 42 geht eine Öffnung 44 in den Druckraum 18. Im Zylinderboden 46 befindet sich eine Öffnung 48. Sie führt in die im Bodenabschnitt 16 vorgesehen Kammer 50. Ein Kanal 52, der aus zwei senkrecht zueinander verlaufenden Bohrungen besteht, führt von der Kammer 50 zum Zylinder 42. Eine Membrane 54 ist auf den Bodenabschnitt 16 aufgespannt und schließt die Kammer 50 gegenüber dem Druckraum 18 ab. Soweit die Einzelbeschreibung der ersten Ausführungsform.
Unter Bezug auf die Figuren 1 und 2 wird nun ein Betriebsablauf geschildert. Bei der in Figur 1 gezeigten Ruhelage drückt die Feder 32 die beweglichen Teile nach oben. Das Ventil im oberen Ende des Ventilkörpers 12 ist geschlossen. Der Kolben 34 gibt die Öffnung 44 frei. Dagegen schließt er den Kanal 52.
Uber die Öffnung 44, den Zylinder 42 und die Öffnung 48 findet ein voller Druckausgleich zwischen dem Druckraum 18 und der Kammer 50 statt bzw. hat bereits stattgefunden. Die Kammer 50 ist mit Produkt gefüllt. Zur Produktabgabe wird das Röhrchen 36 gedrückt. Der Kolben 34 verschließt die Öffnung 44. Den Kanal 52 gibt er frei. Gleichzeitig hat sich das VentilschließiKeZ 26 vom Ventilsitz 22 entfernt. Damit steht die Kammer 50 über den Kanal 52, am Ventilstößel 24 vorbei, über die Ausnehmung 20, die freien Räume zwischen den Nuten 28, die Queröffnung 40 und die Längsöffnung 38 mit der Atmosphäre in Verbindung. Der in der Kammer 50 herrschende Druck kann sich abbauen. Die Kammer 50 entleert sich. Dabei wird die Membrane 54 in Richtung der eingezeichneten Pfeile einseitig mit dem Druck der Druckkammer 18 beaufschlagt. Sie bewegt sich so lange in die Kammer 50 hinein, bis sie an deren Innenwand anliegt. Das gesamte Produkt ist dann ausgetrieben. Nach Abgabe des in der Kammer 50 enthaltenen Produktvolumens wird das Röhrchen 36 freigegeben. Die Feder 20 drückt die beweglichen Teile wieder in die in Figur 1 gezeigte Ruhelage. Die Kammer 50 füllt sich erneut und kann anschließend wieder entleert werden.
Während bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 die Kammer 50 halbkreisförmig im Bodenabschnitt 16 angeordnet war, befindet sie sich bei der Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 im Mantel des zylinderförmig ausgebildeten Ventilkörpers.
Bei dieser Ausführungsform ist die Kammer 50 unmittelbar über Kanäle 52 mit dem Zylinder 42 verbunden. Dieser erstreckt sich über fast die gesamte Länge des Ventilstößels 24. An seinem unteren Ende weist er einen Ventilsitz 56 auf. Auf diesem liegt ein Dichtring 58. Dieser wirkt mit der unteren Stirnseite 60 des Ventilstößels 24 zusammen. Die Stirnseite 60 bildet ein Ventilschließglied. Ein Stift 62 ist auf die Stirnseite 60 aufgesetzt und tritt durch die Öffnung 44 durch. Diese Ausführungsform arbeitet wie folgt: in der in Figur 3 gezeigten Ruhelage hat die Feder 32 die beweglichen Teile nach oben geschoben. Die Stirnseite 60 des Ventilstößels 24 ist vom Dichtring 58 entfernt. In Richtung der eingezeichneten Pfeile tritt das Produkt in den Zylinder 42 ein und läuft über die Kanäle 52 in die Kammer 50. Die Membrane 54 wird nach außen bis in ihre strichpuntkierte Linie gedrückt.
Dann ist voller Druckausgleich gegeben und die Kammer 50 ist gefüllt. Zum Entleeren wird der Ventilstßel 24 gedrückt. Die das Ventilschließglied bildende Stirnseite 60 des Ventilstößels 24 legt sich auf den Dichtring 58 auf. Die Verbindung zwischen Druckraum 18 und Kammer 50 wird unterbrochen. Gleichzeitig wird das Ventil im oberen Bereich des Ventilkörpers geöffnet und die Kammer 50 kann sich entleeren. Das Produkt tritt in Richtung der in Figur 4 eingezeichneten Pfeile aus. Von außen wird die Membrane 54 mit dem Druck des Druckraumes 18 beaufschlagt und zieht sich zusammen. Schließlich nimmt sie ihre in strichpun + ierten Linien eingezeichnete Endlage ein. Die Kammer 50 ist vollständig entleert. Bei Freigabe des Ventilstößels 24 wird die Feder 32 wirksam und schicbt die beweglichen Teile in die in Figur 3 gezeigte Ruhelage. Die Kammer 50 kann sich erneut füllen.
In Figur 5 wird ein Behälter 64 in aufgeschnittenem Zustand gezeigt. Er enthält einen Innenbeutel 66 aus einem elastischen Material. Er ist mit Produkt gefüllt. Der Zwischenraum zwischen Behälter 64 und Innenbeutel 66 ist dagegen mit einem Treibgas, z. B. Druckluft, gefüllt. Im Deckel 68 des Behälters 64 befindet sich das erfindungsgemäße Dosierventil. Der Behälter 64 mit dem Innenbeutel 66 stellen eine Zweikammerdose dar. Wie eingangs ausgeführt, kann das erfindungsgemäße Dosierventil auch bei einer Einkammerdose verwendet werden.

Claims

Patentansprüche 0 Dosierventil zur Abgabe eines flüssigen oder pastösen Produktes aus einem einen Druckraum umschließenden Behälter, mit einem Ventilkörper in dem Behälter mit einem Ventil, das in Ruhestellung in Schließlage durch eine Feder gehalten wird und gegen deren Druck in öffnungslage bewegt werden kann, und mit einem im Vntilkörpcr zwischen Druckraum und Ventil verlaufenden Verbindungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkörper (12) eine Kammer (50) ausgebildet ist, die einerseits mit dem Verbindungskanal verbunden oder verbindbar ist und andererseits eine zum Druckraum (18) offene Seite aufweist, daß die offene Seite durch eine elastische Membrane (54) abgedeckt ist, und daß zwischen Druckraum (18) und Kammer (50) eine Ventilanordnung (34; 60) vorgesehen ist, die bei sich in Schließlage befindendem Ventil geöffnet ist und umgekehrt.
2. Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verbindungskanal und der Kammer (50) ein Ventil (34, 52) angeordnet ist, das sich synchron mit dem Ventil im Ventilkörper zwischen Schließ- und öffnungslage verschiebt.
3. Dosierventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ventilschließglied (26) des Ventiles ein Ventilstößel (24) verbunden und dieser im Verbindungskanal geführt ist, und daß die Ventilanordnung (34; 60) und das Ventil (34,52) mit dem Ventilstößel (24) verbunden sind.
4. Dosierventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Druckraum (18) weisende und durch die Membrane (54) verschlossene Seite der Kammer (50) deren größte Seite ist.
5. Dosierventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) ihren Querschnitt von illr(r zum Druckraum (18) weisenden größten Seite ausgehend in Richtung auf ihren Anschluß an den Verbindungskanal kontinuierlich verringert.
6. Dosierventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) einen halbelliptischen oder halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
7. Dosierventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) in einem Bodenabschnitt (16) des Ventilkörpers (12) in einer planen Fläche ausgebildet ist.
8. Dosierventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) bei einem zylindrisch ausgebildeten Ventilkörper (12) als eine rotationssymmetrische Einschnürung in dessen Mantel ausgebildet ist.
9. Dosierventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkörper (12) als ein Teil des Verbindungskanales ein in die Kammer (50) einmündender Zylinder (42) vorgesehen ist, in diesem ein mit dem Ventilstößel (24) verbundener Kolben (34) geführt ist, zwei Kanäle (44,52) unter gegenseitigem Abstand in den Zylinder (42) einmünden, von denen der eine in den Druckraum (18) und der andere in die Kammer (50) führt, und daß die Abmessungen so auf den llub des Ventilstößels (24) abgestimmt sind, daß die Kanäle (44,52) abwechselnd durch den Kolben (34) geöffnet bzw. geschlossen werden, derart, daß die Kammer (50) über den Kanal (44) mit dem Druckraum (18) oder über den Kanal (52) mit dem Verbindungskanal (52) verbunden wird.
10. Dosierventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (42) über eine Öffnung (48) mit der Kammer (50) verbunden ist und der Kolben (34) in seiner einen Endlage auf der Öffnung aufsitzt.
11. Dosierventil nach Anspruch 1, 3 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) durch Kanäle (52) unmittelbar mit dem Verbindungskanal verbunden ist.