EP3541720B1 - In eine behälteröffnung einsetzbares verschlusselement, und behälter - Google Patents
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- EP3541720B1 EP3541720B1 EP17800370.3A EP17800370A EP3541720B1 EP 3541720 B1 EP3541720 B1 EP 3541720B1 EP 17800370 A EP17800370 A EP 17800370A EP 3541720 B1 EP3541720 B1 EP 3541720B1
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- B67D7/0294—Combined with valves
Definitions
- the invention relates to a closure element according to claim 1 which can be inserted into a container opening.
- Such a closure element is for example from EP 1571122 known.
- the piston has an annular groove between two circumferential beads, into which a piston seal in the form of an O-ring is inserted.
- the container is intended in particular for use in a dispenser, in whose container receptacle it is inserted upside down, that is to say with its closure element facing down.
- An actuating part in particular a plunger or the like, is arranged in the container receptacle, which engages in the closure element and, when actuated, lifts the piston so that the lowest of at least two openings is released and medium can flow out of the container. Since the container is not compressible but rather rigid, actuation of the actuating part also releases an upper ventilation opening through which air can penetrate into the container.
- a wide variety of media to be dispensed in portions by the dispenser are filled into such containers, for example cleaning agents, disinfectants, etc., which are primarily dispensed in concentrated form and diluted for use.
- the container and closure element consist of a material that is inert to the medium being filled.
- this also applies to the piston seal used, for which a second inert material usually has to be found.
- closure elements are from EP 2 275 014 A2 , DE 11 48 487 B , EP 0 199 142 A2 , DE 41 36 047 A1 and US 2002/139816 A1 known.
- the invention has now set itself the task of remedying this situation and proposes that the piston diameter is larger than the cylinder diameter and the cylinder is designed to be elastically expandable at least in an area corresponding to the displacement length of the piston.
- This embodiment in particular has the advantage that the piston and cylinder can be made from the same material, for example from a polyethylene or polypropylene with a correspondingly high chemical resistance.
- the two circumferential beads lie in the closed or starting position of the piston on both sides of the lateral opening of the cylinder. This prevents the medium from penetrating into the part of the cylinder that receives the return spring in the closed initial position.
- Fig. 1 shows a container 1, in the opening of which a closure element 2 is inserted and is usually glued or welded to the container.
- the container is used to hold a concentrated or diluted flowable medium, for example a cleaning agent, disinfectant or another chemical substance, whereby this is only important insofar as the material of the container 1 and the closure element should or must not react with the contents .
- the container 1 is usually upside down, i.e. in the in Fig. 1 shown position, inserted into a receptacle of a dispenser or a metering device, so that the medium can flow out by gravity when the closure element 2 is opened.
- the closure element 2 is provided with a central recess 3 into which a liftable plunger 20 or the like engages, which is provided in the container receptacle of the dispenser.
- the closure element 2 comprises a cover-like insert with a cylinder 4, in which a piston 10 between the in Fig. 4 closed or starting position shown in Fig. 6 shown open or end position is movable.
- a lower flange of the cylinder 4 is provided with locking projections 9 for connection to the cover-like insert.
- openings 7 and 8 are provided one above the other.
- a slightly tapered upper part closes the cylinder 4 at the top and is provided with a base 5 which serves as an abutment for a return spring 12 arranged in the interior.
- the wall thickness d is greater in the tapering upper part of the cylinder 4 than in the region 6 with the smaller wall thickness rd, which can be elastically expanded.
- the number of Openings 7 and 8 in the area 6 is arbitrary and depends on the type and properties of the flowable medium, ie a ring of openings 7, 8 is also conceivable.
- the piston 10 arranged in the cylinder 4 has a central, downwardly open recess 13 and a rather central annular groove 14 which is connected to the recess 13 via at least one hole 15.
- An upper groove serves to receive or support the return spring 12.
- the two areas above and below the annular groove 14 are each provided with a pair of circumferential beads 11.
- Measured on each circumferential bead 11, the outside diameter of the piston 10 is slightly larger than the inside diameter of the area 6 of the cylinder 4. From the greatly enlarged section ( Fig. 5 ) it can be seen that each circumferential bead 11 presses into area 6 of the cylinder wall by an amount 16 due to the difference in diameter, which results in a so-called hard-on-hard seal, which makes the arrangement of its own sealing rings or the like unnecessary.
- each circumferential bead 11 can, when the piston 10 is raised, with a wave-like elastic widening of the area 6 in this in the in Fig. 6 Move the delivery position shown so that the opening 7 is released and the medium can flow out downward under the influence of gravity.
- FIGS. 7 to 9 show two exemplary embodiments of an actuating plunger 20, which engages in the central recess 3 of the closure element 2 and contains a fluid channel 21 and an air channel 22 parallel to one another.
- the lateral outlet openings of the fluid channel 21 and of the air channel 22 are arranged one above the other at a distance that deviates from the central distance between the openings 7 and 8.
- a first stroke according to Fig. 7 only the connection between the fluid channel 21 and the lateral opening 7 is opened, whereby a certain amount of fluid can flow out of the container 1 without air penetrating, and the negative pressure created in the container limits the delivery of the medium.
- the plunger 20 continues in the position after Fig. 8 is raised, the opening 7 is closed and air can flow into the container 1 via the air duct 22 and the opening 8 until the negative pressure is equalized again.
- Fig. 9 shows an embodiment in which the plunger 20 is longer and the distance between the lateral outlet openings of the fluid channel 21 and the air channel 22 corresponds to the distance between the openings 7 and 8 in the expandable area 6 of the cylinder 4.
- both flow paths are open at the same time, as the arrows in FIG Fig. 9 demonstrate.
- the actuating plunger 20 of the dispenser receptacle is relieved and the piston 10 is removed from the dispensing position Fig. 6 by the return spring 12 in the starting position Fig. 4 pushed back, with the "expansion waves" running back in area 6.
- Materials resistant to chemicals, such as polyethylene and polypropylene, are sufficiently elastic that sealing elements are not required.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein in eine Behälteröffnung einsetzbares Verschlusselement gemäß Anspruch 1.
- Ein derartiges Verschlusselement ist beispielsweise aus der
EP 1571122 bekannt. Der Kolben weist zwischen zwei Umfangswulsten eine Ringnut auf, in die eine Kolbendichtung in Form eines O-Rings eingelegt ist. Der Behälter ist insbesondere zur Verwendung in einem Spender vorgesehen, in dessen Behälteraufnahme er kopfstehend, also mit seinem Verschlusselement nach unten, eingesetzt wird. In der Behälteraufnahme ist ein Betätigungsteil, insbesondere ein Stößel oder dergleichen angeordnet, der in das Verschlusselement eingreift und bei Betätigung den Kolben anhebt, sodass die unterste von zumindest zwei Öffnungen freigegeben wird und Medium aus dem Behälter ausfließen kann. Da der Behälter nicht kompressibel sondern steif ist, wird durch die Betätigung des Betätigungsteiles auch eine obere Belüftungsöffnung freigegeben, durch die Luft in den Behälter eindringen kann. - In derartige Behälter werden die verschiedensten, durch den Spender portionsweise abzugebende Medien eingefüllt, beispielsweise Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel, etc., die vor allem in konzentrierter Form zur Abgabe kommen und für die Verwendung verdünnt werden. Es ist selbstverständlich, dass Behälter und Verschlusselement aus einem zum eingefüllten Medium inerten Material bestehen. Dies gilt natürlich ebenso für die verwendete Kolbendichtung, für die meist ein zweites inertes Material gefunden werden muss.
- Andere Verschlusselemente sind von
EP 2 275 014 A2 ,DE 11 48 487 B ,EP 0 199 142 A2 ,DE 41 36 047 A1 undUS 2002/139816 A1 bekannt. - Die Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe gestellt, hier Abhilfe zu schaffen und schlägt vor, dass der Kolbendurchmesser größer als der Zylinderdurchmesser ist, und der Zylinder zumindest in einem der Verschiebelänge des Kolbens entsprechenden Bereich elastisch aufweitbar ausgebildet ist.
- Auf diese Weise kann eine Kolbendichtung als eigener Bauteil entfallen, da die Abdichtung durch die radiale elastische Anpressung der Zylinderwand an den Kolbenumfang unmittelbar erfolgt. Beim Verschieben des Kolbens wird der elastisch aufweitbare Bereich der Seitenwand fortlaufend in der Art einer Wellenbewegung erweitert und wieder rückgestellt.
- Insbesondere in dieser Ausführung ergibt sich der Vorteil, dass Kolben und Zylinder aus demselben Material hergestellt werden können, beispielsweise aus einem Polyethylen oder Polypropylen mit entsprechend hoher Chemikalienbeständigkeit.
- Wenn das Medium aus dem Behälter portionsweise abgegeben werden soll, ist die oftmalige Verschiebung des Kolbens bis zur Entleerung des Inhaltes notwendig. In diesem Fall ist es von Vorteil, im Verschlusselement eine Rückstellfeder vorzusehen, die den Kolben in die eine Schließstellung bildende Ausgangsstellung beaufschlagt und sich insbesondere an einem Boden des Zylinders abstützt.
- In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass die beiden Umfangswulste in der Schließ- bzw. Ausgangsstellung des Kolbens beiderseits der seitlichen Offnung des Zylinders liegen. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Medium in der verschlossenen Ausgangsstellung in den die Rückstellfeder aufnehmenden Teil des Zylinders eindringt.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung, in der während der Abgabe von Medium aus dem Behälter durch eine zweite Öffnung in der Seitenwand Luft in den Behälter eintreten kann, ist vorgesehen, dass am Kolben pro Öffnung je ein Paar von Umfangswulsten ausgebildet ist, deren Mittelabstand dem Mittelabstand der Öffnungen entspricht. Dadurch sind in der Ausgangsstellung beide Öffnungen verschlossen und öffnen sich, wenn der Kolben verschoben wird.
- Nachstehend wird nun die Erfindung anhand der Figuren durch beiliegende Zeichnungen näher beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Behälter in Schrägansicht von unten,
- Fig. 2
- ein in die Behälteröffnung einsetzbares Verschlusselement in Schrägansicht,
- Fig. 3
- einen Längsschnitt durch den Zylinder des Verschlusselements,
- Fig. 4
- vergrößert die Ausgangsstellung des in der Behälteröffnung angeordneten Verschlusselementes im Längsschnitt,
- Fig. 5
- zeigt einen Ausschnitt aus
Fig. 4 in starker Vergrößerung, - Fig. 6
- eine Darstellung entsprechend
Fig. 4 mit dem Verschlusselement in Abgabestellung, und - Fig. 7 bis 9
- Darstellungen gemäß
Fig. 6 mit verschiedenen Positionen eines anhebbaren Stößels und in diesen möglichen Strömungswegen. -
Fig. 1 zeigt einen Behälter 1, in dessen Öffnung ein Verschlusselement 2 eingesetzt und üblicherweise mit dem Behälter verklebt oder verschweißt ist. der Behälter dient zur Aufnahme eines konzentrierten oder verdünnten fließfähigen Mediums, beispielsweise eines Reinigungsmittels, Desinfektionsmittels oder einer anderen chemischen Substanz, wobei dies nur insofern von Bedeutung ist, als das Materials des Behälters 1 und des Verschlusselementes mit dem Inhalt keine Reaktion eingehen sollte bzw. darf. Der Behälter 1 wird üblicherweise kopfüber, also in der inFig. 1 gezeigten Lage, in eine Aufnahme eines Spenders oder einer Dosiereinrichtung eingesetzt, sodass das Medium durch Schwerkraftwirkung ausfließen kann, wenn das Verschlusselement 2 geöffnet wird. Zur Betätigung bzw. Öffnung ist das Verschlusselement 2 mit einer mittigen Vertiefung 3 versehen, in die ein anhebbarer Stößel 20 oder dergleichen eingreift, der in der Behälteraufnahme des Spenders vorgesehen ist. - Wie
Fig. 2 zeigt, umfasst das Verschlusselement 2 einen deckelartigen Einsatz mit einem Zylinder 4, in dem ein Kolben 10 zwischen der inFig. 4 gezeigten Schließ- oder Ausgangsstellung in die inFig. 6 gezeigte Offen- oder Endstellung bewegbar ist. Ein unterer Flansch des Zylinders 4 ist mit Riegelvorsprüngen 9 zur Verbindung mit dem deckelartigen Einsatz versehen. Daran schließt ein Bereich 6 an, in dem übereinander Öffnungen 7 und 8 vorgesehen sind. Ein sich etwas verjüngender Oberteil schließt den Zylinder 4 nach oben ab und ist mit einem Boden 5 versehen, der als Widerlager für eine im Inneren angeordnete Rückstellfeder 12 dient. Wie ausFig. 3 ersichtlich, ist im sich verjüngenden Oberteil des Zylinders 4 die Wandstärke d größer als im Bereich 6 mit der geringeren Wandstärke rd, der elastisch aufweitbar ist. Die Anzahl der Öffnungen 7 und 8 im Bereich 6 ist beliebig und richtet sich nach Art und Eigenschaft des fließfähigen Mediums, d. h. es ist auch jeweils ein Kranz von Öffnungen 7, 8 denkbar. - Der im Zylinder 4 angeordnete Kolben 10 weist eine zentrale, nach unten offene Vertiefung 13 und eine eher mittige Ringnut 14 auf, die über zumindest ein Loch 15 mit der Vertiefung 13 in Verbindung ist. Eine obere Rille dient der Aufnahme bzw. Abstützung der Rückstellfeder 12. Die beiden Bereiche oberhalb und unterhalb der Ringnut 14 sind jeweils mit einem Paar von Umfangswulsten 11 versehen. Gemessen an jedem Umfangswulst 11 ist der Außendurchmesser des Kolbens 10 geringfügig größer als der Innendurchmesser des Bereichs 6 des Zylinders 4. Aus dem stark vergrößerten Ausschnitt (
Fig. 5 ) ist ersichtlich, dass sich jeder Umfangswulst 11 um einen aus der Durchmesserdifferenz bedingten Betrag 16 in den Bereich 6 der Zylinderwand eindrückt, woraus sich eine sogenannte hart-auf-hart-Dichtung ergibt, die die Anordnung eigener Dichtringe oder dergleichen erübrigt. - In der Ausgangs- bzw. Schließstellung, die in
Fig. 4 gezeigt ist, mündet die Öffnung 7 zwischen den beiden Umfangswulsten 11 im unteren Teil des Kolbens 10 und ist dadurch dichtend abgeschlossen. Da die Wandstärke rd des Bereichs 6 wesentlich reduziert ist, kann jeder Umfangswulst 11 beim Anheben des Kolbens 10 unter wellenähnlicher elastischer Aufweitung des Bereiches 6 sich in diesem in die inFig. 6 gezeigte Abgabestellung verschieben, sodass die Öffnung 7 freigegeben wird und das Medium unter Schwerkrafteinfluss nach unten ausfließen kann. Das obere Paar von Umfangswulsten 11, das in der Ausgangsstellung nachFig. 4 die obere Öffnung 8 in gleicher Weise verschließt und auch dort den Behälter abdichtet, gibt beim Anheben des Kolbens 10 in die Abgabestellung die obere Öffnung 8 ebenfalls frei, da der Mittelabstand zwischen den Paaren von Umfangswulsten 11 dem Mittelabstand zwischen den Öffnungen 7 und 8 entspricht. Bei nach oben verschobenem Kolben 10 ist somit auch eine Strömungsverbindung zwischen der Öffnung 8 über die Ringnut 14 in die mittige Vertiefung 13 vorhanden, über die Luft in den Behälter 1 einströmen kann, wenn ein Rückschlagventil, das das Abfließen von Medium durch die Öffnung 8 verhindert, vorgesehen ist. Dieses kann an jeder geeigneten Stelle, insbesondere im Betätigungsstößel 20 des Spenders vorgesehen sein. - Die
Fig. 7 bis 9 zeigen zwei Ausführungsbeispiele eines Betätigungsstößels 20, der in die mittige Vertiefung 3 des Verschlusselementes 2 eingreift und einen Fluidkanal 21 sowie einen Luftkanal 22 parallel nebeneinander enthält. In der Ausführung nachFig. 7 und8 sind die seitlichen Austrittsöffnungen des Fluidkanales 21 und des Luftkanales 22 in einem Abstand übereinander angeordnet, der vom Mittelabstand zwischen den Öffnungen 7 und 8 abweicht. Somit wird nach einem ersten Hub gemäßFig. 7 nur die Verbindung zwischen dem Fluidkanal 21 und der seitlichen Öffnung 7 geöffnet, wodurch eine bestimmte Menge von Fluid aus dem Behälter 1 ausfließen kann, ohne dass Luft eindringt, und der im Behälter entstehende Unterdruck die Abgabe des Mediums begrenzt. Wird der Stößel 20 weiter in die Stellung nachFig. 8 angehoben, so wird die Öffnung 7 verschlossen, und Luft kann über den Luftkanal 22 und die Öffnung 8 in den Behälter 1 einströmen, bis der Unterdruck wieder ausgeglichen ist. -
Fig. 9 zeigt eine Ausführung, in der der Stößel 20 länger ist, und der Abstand zwischen den seitlichen Austrittsöffnungen des Fluidkanales 21 und des Luftkanales 22 dem Abstand zwischen den Öffnungen 7 und 8 im aufweitbaren Bereich 6 des Zylinders 4 entspricht. In dieser Ausführung sind in der Abgabestellung des Kolbens 10 beide Strömungswege gleichzeitig offen, wie die Pfeile inFig. 9 zeigen. - Nach Abgabe der gewünschten Menge aus dem Behälter 1 wird der Betätigungsstößel 20 der Spenderaufnahme entlastet und der Kolben 10 aus der Abgabestellung der
Fig. 6 durch die Rückstellfeder 12 in die Ausgangsstellung nachFig. 4 zurück geschoben, wobei die "Aufweitungswellen" im Bereich 6 wieder zurück laufen. Gegen Chemikalien beständige Materialien, wie Polyethylene und Polypropylene sind ausreichend elastisch, sodass sich Dichtelemente erübrigen.
Claims (9)
- In eine Behälteröffnung einsetzbares Verschlusselement (2), das mit einem zumindest eine seitliche Öffnung (7) aufweisenden Zylinder (4) und einem im Zylinder (4) gedichtet verschiebbaren Kolben (10) versehen ist, der in einer Ausgangsstellung die Abgabe eines fließfähigen Mediums aus dem Behälter (1) verhindert, wobei der Kolben (10) eine Verschiebelänge hat, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolbendurchmesser an der Verschiebelänge des Kolbens (10) größer als ein Zylinderdurchmesser ist, und der Zylinder (4) zumindest in einem der Verschiebelänge des Kolbens (10) entsprechenden Bereich (6) elastisch auf den Kolbendurchmesser aufweitbar ausgebildet ist, sodass eine Abdichtung durch die radiale elastische Anpressung einer Zylinderwand an einen Kolbenumfang unmittelbar erfolgt.
- Verschlusselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand des Zylinders (4) im elastisch aufweitbaren Bereich (6) eine reduzierte Wandstärke (rd) aufweist.
- Verschlusselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (4) einen Boden (5) aufweist, an dem eine Rückstellfeder (12) für den Kolben (10) abgestützt ist.
- Verschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Kolben (10) ein Paar von Umfangswulsten (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Umfangswulste (11) in der Ausgangsstellung des Kolbens (10) beiderseits der seitlichen Öffnung (7) des Zylinders (4) liegen.
- Verschlusselement nach Anspruch 4, bei dem im elastisch aufweitbaren Bereich (6) des Zylinders (4) die seitliche Öffnung (7) als erste Öffnung (7) und eine zweite Öffnung (8) in Verschieberichtung nacheinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolben (10) pro Öffnung (7, 8) je ein Paar von Umfangswulsten (11) ausgebildet ist, deren Mittelabstand dem Mittelabstand der Öffnungen (7, 8) entspricht.
- Verschlusselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgabestellung des Kolbens (10) zur Entnahme des fließfähigen Mediums aus dem Behälter (1) ein Fluidkanal (21) mit der der Ausgangsstellung näheren, ersten Öffnung (7) kommuniziert.
- Verschlusselement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgabestellung des Kolbens (10) zum Einbringen von Luft in den Behälter (1) ein Luftkanal (22) mit der von der Ausgangsstellung weiter entfernten, zweiten Öffnung (8) kommuniziert.
- Verschlusselement nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkanal (21) und der Luftkanal (22) in einem in einer Behälteraufnahme ein- oder zweistufig anhebbaren Stößel oder dergleichen angeordnet sind.
- Mit einem fließfähigen Medium gefüllter Behälter (1), der mit einem Verschlusselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 versehen ist.
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