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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil für einen Druckgasbehälter.
Bei einem Druckgasbehälter handelt es sich um einen Behälter,
dessen Inhalt unter Druck steht und durch Betätigung des
Ventils ausgetragen wird. Grundsätzlich kann, wenn es um
die Erzeugung von Aerosolen handelt, der Druckgasbehälter
auch als Aerosolbehälter angesehen werden. Bei der Verwendung
des Druckgasbehälters für gasförmige
Arbeitsmedien, bei denen es nicht auf das Gemisch des Arbeitsmediums
mit Luft ankommt, spricht man gelegentlich auch von einer Druckgaspackung.
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Aus
WO 2007/104327 A1 ist
eine Abgabevorrichtung für ein fließfähiges
Medium sowie eine Spendervorrichtung mit einer solchen Abgabevorrichtung bekannt.
Die Abgabevorrichtung weist eine Ventilvorrichtung auf, die stromabwärts
im Produktabgabekanal angeordnet ist. Die Ventilanordnung ist als
ein Überdruckventil ausgebildet, das bei einem gewissen Überdruck
im Behälterinneren öffnet und einen ungewollten
Austritt des Mediums zulässt. Das Überdruckventil
ist als Membranventil ausgebildet, das mit einem Kreuzschlitz versehen
ist und sich ab einem vorgegebenen Druckabfall innerhalb des Produktabgabekanals
nach außen automatisch zur Abgabe eines Mediums öffnet.
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Aus
EP 0 786 289 B1 ist
ein Vordruckpumpenzerstäuber bekannt, der einen sekundären
Kolben in dem Ventilglied besitzt, wobei der sekundäre Kolben
bei zu großem Druck innerhalb des Behälters aus
seiner Dichtposition gedrückt wird, um einen Produktabgabekanal
freizugeben.
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Aus
G 91 11 351.2 ist ein Ventil für Druckgaspackungen bekannt,
bei dem das Ventilglied eine Querbohrung besitzt, die durch eine Überdruckeinrichtung
verschlossen ist. Für die Überdruckeinrichtung
sind eine Reihe von Ansätzen bekannt. So wird vorgeschlagen,
die Querbohrung über ein eingeklebtes Dichtelement zu verschließen,
das bei zu großem Überdruck die Querbohrung freigibt.
Alternativ wird auch vorgeschlagen, einen federvorgespannten Stopfen
oder eine dicke Scheibe zum Verschluss der Querbohrung vorzusehen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil für eine
Druckgasbehälter bereitzustellen, das mit möglichst
einfachen Mitteln einen Überdruckausgleich des Behälterinnenraums
erlaubt und zudem für sehr große Drücke
geeignet ist.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch ein Ventil mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
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Das
erfindungsgemäße Ventil ist für einen Behälter
vorgesehen, dessen Gasfüllung unter Druck steht. Das Ventil
besitzt ein längliches Ventilgehäuse, ein Ventilglied
sowie ein Dichtelement. Das längliche Ventilgehäuse
ist an einem Ende in einem Ventilteller gehalten und umgibt einen
Kanal für das auszutragende Medium. Das Ventilglied ist
teilweise in dem Kanal des Ventilgehäuses angeordnet und
steht aus dem Ventilgehäuse an dessen gehaltenem Ende vor. Über
das Ventilglied wird das Ventil betätigt, wobei auf das
Ventilglied beispielsweise ein Sprühkopf oder eine andere
Betätigungseinrichtung aufgesetzt werden kann. Ferner besitzt
das erfindungsgemäße Ventil ein Dichtelement,
das das Ventilglied dichtend umschließt und dessen Lage
an dem Ventilgehäuse festgelegt ist. Das Ventilglied besitzt
einen Austrittskanal, der über mindestens eine Querbohrung
in Verbindung mit dem Kanal des Ventilgehäuses bringbar ist.
Zum Austragen des Mediums aus dem Druckgasbehälter wird
das Ventilglied in eine Position gebracht, so dass es nicht durch
das Dichtelement verschlossen ist und der Behälterinnenraum über
den Kanal im Ventilgehäuse mit dem Austrittskanal des Ventilgliedes
verbunden ist. Bei dem erfindungsgemäßen Ventil
ist der Austrittskanal des Ventilgliedes zusätzlich an
seinem Grund mit einer Bohrung versehen, über die der Austrittskanal
des Ventilgliedes mit dem Kanal des Ventilgehäuses in Verbindung
steht. Die Bohrung ist durch einen federvorgespannten Ventilkörper
verschlossen, der bei einem vorbestimmten Druck im Kanal des Ventilgehäuses
gegen die Federkraft aus der Bohrung bewegt wird und eine direkte
Verbindung zwischen Kanal des Ventilgehäuses und Austrittskanal
des Ventilgliedes freigibt. Bei der erfindungsgemäßen
Lösung ist das Ventilglied mit einer zusätzlichen
Bohrung versehen. Dies bedeutet, dass der federvorgespannte Ventilkörper
unabhängig von der Betätigung des Ventilgliedes
in diesem angeordnet ist. Bei einer regulären Betätigung des
Ventilgliedes bleibt der die Bohrung verschließende Ventilkörper
in seiner abdichtenden Position. Hierdurch entsteht der Vorteil,
dass der Überdruck, bei dem der Ventilkörper von
der Bohrung entfernt wird, unabhängig von dem ansonsten
bei der Betätigung des Ventils herrschenden Druck gewählt
werden kann. Hinzu kommt bei dem erfindungsgemäßen Ventil,
dass ein kurzzeitig auftretender Überdruck den Druckgasbehälter
nur kurzzeitig öffnet. Sobald der Überdruck nicht
ausreicht, den Ventilkörper von der Bohrung zu entfernen,
wird das Ventilglied durch den Ventilkörper wieder verschlossen
und kann wieder regulär betätigt werden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Ventils ist als Ventilkörper eine Kugel vorgesehen. Ebenfalls
bevorzugt weist die Bohrung im Austrittskanals einen Ventilsitz
für den Ventilkörper auf.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Ventilglied an seinem vom
Ventilteller fortweisenden Ende mit einer Kammer im Austrittskanal
versehen, in der der Ventilkörper und dessen Feder angeordnet sind.
Indem an einem Ende des Ventilgliedes eine Kammer vorgesehen ist,
die den Ventilkörper und dessen Feder aufnimmt, kann der
regulär verwendete Austrittskanal unabhängig von
den Abmessungen der Kammer dimensioniert werden. So wird die Gestaltung
des Austrittskanals des Ventilgliedes nicht durch die Abmessungen
der Kammer eingeschränkt.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Austrittskanal an seinem
zum Ventilteller weisenden Ende mit einem Mündungsabschnitt
versehen, der durch eine umlaufende Wandung des Ventilgliedes begrenzt
ist. Der Mündungsabschnitt kann zylinderförmig
oder kegelförmig ausgestaltet sein, wobei der Mündungsabschnitt
einen Durchmesser besitzt, der größer als die
doppelte Wandstärke des Ventilgliedes ist.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kammer im Austrittskanal über
mindestens einen Verbindungskanal mit dem Mündungsabschnitt
des Austrittskanals verbunden. Durch die Trennung der Strömungswege
für das Medium bei regulärem Einsatz und im Fall
des Überdrucks können beide Austrittswege für
das Medium unabhängig voneinander dimensioniert werden.
Durch den mindestens einen Verbindungskanal sind beide Bereiche
miteinander verbunden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der
Durchmesser des mindestens einen Verbindungskanals kleiner als der
Durchmesser des Mündungsabschnitts.
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Zweckmäßigerweise
ist das Ventilglied in seiner federvorgespannten Position derart
in dem Ventilgehäuse angeordnet, dass die Querbohrung durch
das Dichtelement verschlossen ist oder aus dem Ventilgehäuse
vorsteht. In der gegen die Federkraft verschobenen Position des
Ventilgliedes ist dieses in dem Ventilgehäuse derart angeordnet,
dass die Querbohrung in Verbindung mit dem Kanal des Ventilgehäuses
steht. Bei der regulären Betätigung des Ventilgliedes
wird dieses axial in das Ventilgehäuse verschoben, wobei
der vollständig innerhalb des Ventilgliedes angeordnete
Ventilkörper und dessen Feder mitbewegt werden, ohne dass
diese sich öffnen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist die an dem Ventilglied angreifende
Feder in dem Ventilgehäuse angeordnet und greift an dem
vom Ventilteller fortweisenden Ende des Ventilgliedes an.
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Der
Kanal in dem Ventilgehäuse besitzt bevorzugt eine Schulter,
die die Verschiebung des Ventilgliedes in das Ventilgehäuse
begrenzt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Ventilglied
nicht zu weit in das Ventilgehäuse geschoben wird. Ferner
ist das Ventilglied mit Vorsprüngen versehen, die in der
vorgeschobenen Position des Ventilgliedes an dem Dichtelement anliegen.
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Das
Dichtelement ist bevorzugt als Ring ausgebildet, der einen umlaufenden
Ringkörper und eine umlaufende Dichtlippe aufweist, die
an dem Ventilglied anliegt. Das Dichtelement sitzt in einer ringförmigen
Aussparung des Ventil gehäuses, die durch den Ventilteller
begrenzt ist, wobei zweckmäßigerweise das Dichtelement
zwischen Ventilteller und Ventilgehäuse eingeklemmt ist.
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Zweckmäßigerweise
weist das Ventilglied einen Körper auf, der an seinem vom
Ventilteller fortweisenden Ende durch ein Abschlusselement verschlossen
ist, wobei das Abschlusselement die durch den federvorgespannten
Ventilkörper verschlossene Bohrung aufweist.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Ventils wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigt:
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1 das
erfindungsgemäße Ventil bei geschlossenem Überdruckventil,
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2 eine
vergrößerte Detailansicht des Überdruckventils,
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3 das
erfindungsgemäße Ventil bei geöffnetem Überdruckventil,
und
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4 eine
Detailansicht des Überdruckventils.
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1 zeigt
in einer geschnitten Darstellung das erfindungsgemäße
Ventil 10. Das Ventil besitzt einen domförmigen
Ventilteller 12, in dem das Ventilgehäuse 14 mit
einer Pressverformung gehalten ist. Das Ventilgehäuse 14 besitzt
eine längliche Form, die in den Behälter (nicht
dargestellt) hineinragt. Das Ventilgehäuse besitzt an seinem
vom Ventilteller 12 fortweisenden Ende eine Eintrittsöffnung 16 für
das auszutragende Medium. Bei dem auszutragenden Medium kann es
sich um Gas oder eine Flüssigkeit handeln. Beispielsweise
kann das erfindungsgemäße Ventil eingesetzt werden
für einen Druckgasbehälter, in dem flüssiges
Kohlendioxid aufbewahrt wird. Das besondere bei flüssigem
Kohlendioxid ist, dass dieses bei Raumtemperatur bereits einen Druck von
50 bar annehmen kann, so dass ein Druckausgleich für den
Druckbehälter erforderlich ist.
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An
die Eintrittsöffnung 16 schließt sich
ein Kanal 18 an, der sich durch das gesamte Ventilgehäuse
erstreckt und stromabwärts des auszutragenden Mediums eine
Kammer 20 aufweist. Die Kammer 20 besitzt an ihrem
stromaufwärts liegenden Grund einen Absatz 22,
auf dem sich eine Feder 24 abstützt.
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In
dem Ventilgehäuse 14 ist ein Ventilglied 26 angeordnet,
das einen Mündungsabschnitt 28 besitzt. Der Mündungsabschnitt 28 verbreitert
sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel kegelförmig hin
zu seiner Austrittsöffnung 30. Das Ventilglied
besteht aus einem länglichen Körper 66,
der den Austrittskanal bildet, und einem Verschlusselement 42. Das
Ventilglied 26 besitzt unterhalb des Mündungsabschnitts 28 eine
Querbohrung 32, über die das auszutragende Medium
in das Ventilglied eintritt. Stromaufwärts von dem Mündungsabschnitt 28 sind in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Verbindungskanäle 34 dargestellt,
die den Mündungsabschnitt mit einer Kammer 36 verbinden.
In der Kammer 36 des Ventilgliedes ist eine Feder 38 und
eine als Ventilkörper dienende Kugel 40 vorgesehen.
Die Kugel 40 wird durch die Feder 38 auf einen
von einem Abschlusselement 42 gebildeten Ventilsitz 44 gedrückt
(vgl. 2). Das Abschlusselement 42 ist rastend
in dem Köper 66 des Ventilgliedes 26 an
dessen stromaufwärts liegendem Ende eingesetzt. Das Abschlusselement 42 besitzt
eine Bohrung 46, die die Kammer 36 des Ventilgliedes
mit der Kammer 20 des Ventilgehäuses verbindet.
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Die
Kammer 20 in dem Ventilgehäuse 14 steht über
einen Ringspalt 48 (vgl. 2) mit einer Austrittskammer 50 in
Verbindung. Das stromabwärts liegende Ende der Austrittskammer 50 wird durch
ein Dichtelement 52 verschlossen, das in einer Aussparung 64 des
Ventilgehäuses 14 angeordnet ist und durch den
Ventilteller 12 in diesem gehalten wird. Das Dichtelement 52 besitzt
einen Ringkörper 54, der in eine Dichtlippe 56 übergeht.
Zwischen Dichtlippe 56 und Ringkörper 54 befindet
sich eine umlaufende Vertiefung 58, die eine elastische
Verformung der Dicht lippe 56 in radialer Richtung erlaubt. Bei
dem Ventilgehäuse 14 sind Austrittskammer 50, Ringspalt 48,
Kammer 20 Bestandteile des Kanals 18. Ebenso sind
bei dem Ventilglied Bohrung 46, Kammer 36, Verbindungskanal 34 und
Mündungsabschnitt 28 Bestandteile des sich durch
das Ventilglied erstreckenden Kanals.
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In 1 ist
das erfindungsgemäße Ventil in seiner regulär
geöffneten Position dargestellt. In der geöffneten
Position ist die Querbohrung 32 nicht durch die Dichtlippe 56 abgedichtet,
sondern befindet sich in der Austrittskammer 50. Die Austrittskammer 50 wird über
den Ringspalt 48, die Kammer 20 und den Austrittskanal 18 mit
Medium versorgt. Um das Ventil in die in 1 dargestellte
geöffnete Position zu bringen, wird das Ventilglied 26 gegen
die Kraft der Feder 24 in das Ventilgehäuse 14 gedrückt.
Die Bewegung des Ventilgliedes 26 in dem Ventilgehäuse
wird durch die Schulter 62 in dem Ventilgehäuse begrenzt.
Die Schulter 62 befindet sich am stromabwärts
liegenden Ende der Kammer 20. Hierdurch wandert die Querbohrung 32 in
dem Ventilglied nach innen und wird von der Dichtlippe 56 freigegeben. Das
unter Druck stehende Medium tritt dann über den Austrittskanal 18 und
die Kammer 20 an dem Ventilglied vorbei über die
Querbohrung 32 in den Mündungsabschnitt 28 ein.
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Das
Ventilglied 26 kann beispielsweise durch einen Sprühkopf
oder dergleichen in das Ventilgehäuse gedrückt
werden, um so das Medium austreten zu lassen.
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In
seiner geschlossenen Position, also in seiner vorgeschobenen Position
wird das Ventilglied 26 so weit vorgeschoben, bis die an
der Außenseite des Ventilgliedes vorgesehenen Vorsprünge 60 an
die Unterkante der Dichtlippe 56 anstoßen. In
dieser Position befindet sich die Querbohrung entweder noch im Bereich
der Dichtlippe 56 und wird durch diese abgedichtet oder
die Querbohrung ist über diese hinaus aus dem Ventilgehäuse
geschoben. Die Vertiefung 58 an dem Dicht element 52 unterstützt
zusätzlich die dichtende Anlage der Dichtlippe 56 an
der Außenwand des Ventilgliedes 26. Das in Kammer 50 unter Druck
stehende Medium tritt ebenfalls in die Vertiefung 58 des
Dichtelements 52 ein und drückt die Dichtlippe 56 gegen
das Ventilglied 26.
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Steigt
der Druck im Behälterinnenraum über einen vorbestimmten
Wert hinaus an, so drückt das Medium durch die Bohrung 46 in
dem Abschlusselement 42 gegen den Ventilkörper 40.
Wie in 3 und 4 dargestellt, hebt der Ventilkörper 40 sich
aus seinem Dichtsitz 44 gegen die Kraft der Feder 38 an. Das
Medium tritt an dem Ventilkörper vorbei in die Kammer 36 des
Ventilgliedes und über die Verbindungskanäle 34 in
den Mündungsabschnitt 28 ein, um über
den Austrittskanal 30 auszutreten. Der Austritt des Mediums
erfolgt so lange wie der Überdruck in der Bohrung 46 und
damit im Behälterinnenraum groß genug ist, um
den Ventilkörper 40 aus seinem Dichtsitz 44 zu
heben. Ein besonderer Vorteil bei dem erfindungsgemäßen
Ventil ist, dass das Medium bei einem auftretenden Überdruck
zentral durch das Ventilglied geführt wird, so dass bei Überdruck
der Druck in der Austrittskammer 50 und insbesondere an
dem Dichtelement 52 geringer ist als an der Eintrittsöffnung 16.
Es ist also möglich, die Austrittskammer 50 und
das Dichtelement 52 für einen gewissen Druck zu
dimensionieren und über die Feder 38 zusammen
mit dem Ventilkörper 40 sicherzustellen, dass
ein höherer Druck bereits stromaufwärts von der
Kammer 50 austreten kann. Die Verwendung von zwei unterschiedlichen
Austrittswegen für das Medium bei Überdruck und
bei Normalbetrieb erlaubt es, den Überdruck, bei dem das
Ventil öffnet, relativ frei zu wählen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/104327
A1 [0002]
- - EP 0786289 B1 [0003]