DE29713077U1

DE29713077U1 - Ventileinheit zur Befüllung von Aerosol-Dosen

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Publication number: DE29713077U1
Application number: DE29713077U
Authority: DE
Original assignee: Adolf Wuerth GmbH and Co KG
Current assignee: Adolf Wuerth GmbH and Co KG
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2007-07-24
Also published as: ES2205337T3; PT894722E; DE59809622D1; EP0894722B1; ATE249969T1; EP0894722A1; DK0894722T3

Description

Ventileinheit zur Befüllung von Aerosol-Dosen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinheit zur Befüllung von Aerosol-Dosen, insbesondere einen Ventilkopf hierfür.

Aerosol-Dosen werden mit einem zu versprühenden, flüssigen Medium, insbesondere Schmiermittel, Lösungsmittel oder Reinigungsmittel, und einem als Treib- und Druckmittel wirkenden gasförmigen Medium, insbesondere Druckluft, befüllt. Bei einer entsprechenden Ausbildung der Aerosol-Dose kann diese mehrmals wieder befüllt werden. Hierfür werden Befüllanlagen bzw. -geräte verwendet, die die in die Dose zu füllenden Fluide bereitstellen. Die Aerosol-Dose wird über eine Ventileinheit an die Befüllanlage angekoppelt, so daß das Innere der Dose mit einem jeweiligen Fluidbehälter der Befüllanlage in Strömungsverbindung bringbar ist.

Die bislang verwendeten Ventileinheiten sind hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit und Standfestigkeit verbesserungsbedürftig.

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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ventileinheit zur Befüllung von Aerosol-Dosen zu schaffen, die die bekannten Nachteile vermeidet. Insbesondere soll die Ventileinheit ein zuverlässiges Befüllen der Aerosol-Dose erlauben und eine hohe Standfestigkeit besitzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Ventileinheit mit zumindest einem Fluidkanal und zumindest einem beweglichen Ventilkörper zum Absperren des Fluidkanales, wobei der Ventilkörper eine kugelförmige Absperrfläche aufweist. Durch die kugelförmige Ausbildung des die Dichtung bewirkenden Abschnittes des Ventilkörpers kann ein dichter Verschluß des Fluidkanales erreicht werden. Ein Verklemmen und Festsitzen des Ventilkörpers insbesondere nach längerer Nichtbenutzung wird vermieden. Vorzugsweise ist nicht nur die Absperrfläche des Ventilkörpers sphärisch, sondern der Ventilkörper insgesamt als Kugel ausgebildet.

Ein dein Ventilkörper zugeordneter Ventilsitz kann in dem Fluidkanal angeordnet sein, wobei vorzugsweise eine Anlagefläche vorgesehen ist, an der der Ventilkörper zumindest unter hohem Anpreßdruck anliegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Ventilsitz nur unmittelbar durch einen Wandungsabschnitt des Fluidkanals gebildet. Insbesondere kann die Anlagefläche als Dichtfläche ausgebildet sein, die mit der Absperrfläche des Ventilkörpers als Gegenstück zusammenwirkt. Der Ventilkörper ist in seiner absperrenden Stellung also mit der Anlagefläche des Ventilsitzes fluiddicht in Eingriff.

Der Ventilsitz kann ein von der Fluidkanalwandung separates Element sein. Mit besonderem Vorteil wird die Anlagefläche jedoch unmittelbar von einem Wandungsabschnitt des Fluidkanals gebildet. Der Ventilkörper und der Fluidkanal sind

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derart ausgebildet, daß die Absperrfläche des Ventilkörpers unmittelbar auf einem Wandungsabschnitt des Fluidkanals fluiddicht aufsitzen kann. Durch die unmittelbare Passung zwischen Ventilkörper und Fluidkanalwandung besitzt die Ventileinheit nur eine minimale Anzahl von Bauteilen. Die Montage ist entsprechend einfach und auf nur wenige Schritte vermindert.

Der Ventilsitz kann eine trichterförmige Eingriffsfläche besitzen. Die Eingriffsfläche kann schalenförmig konkav gewölbt sein. Mit besonderem Vorteil ist die Anlagefläche kegelstumpf förmig ausgebildet. Die Dichtflächen-Paarung einer sphärischen Ventilkörperfläche und einer kegeligen Ventilsitzfläche bewirkt einen paßgenauen ringförmig geschlossen umlaufenden Dichtungseingriff. Der Dichtungseingriff wird relativ unabhängig von Toleranzen erreicht. Die kegelförmige Anlagefläche besitzt vorzugsweise einen Kegelwinkel zwischen dem Kegelmantel und der Kegelachse kleiner als 60°, insbesondere liegt der Kegelwinkel im Bereich von etwa 40°. Der Meridianschnittwinkel beträgt also vorzugsweise etwa 80°. Diese geometrische Ausbildung bewirkt eine relativ hohe Flächenpressung des Ventilkörpers gegen die Dichtfläche des Ventilsitzes ohne die Gefahr eines Festklemmens des Ventilkörpers zu verursachen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung kann zwischen der Fluidkanalwandung und dem Ventilkörper eine separate Dichteinrichtung, insbesondere ein O-Ring, angeordnet sein, die eine Fluidströmung zwischen der Fluidkanalwandung und dem Ventilkörper verhindert. Der Ventilsitz kann Mittel zur Aufnahme der Dichteinrichtung wie eine freistichartige Ausnehmung oder einen Absatz besitzen. Derartige Mittel verhindern ein ungewolltes Verrutschen der Dichteinrichtung und sichern diese in der gewünschten Lage. Die Anlagefläche des Ventilsitzes braucht keine Dichtfunktion zu bewirken. Die Anlagefläche kann eine Druckbegrenzung für die

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Dichteinrichtung bilden, mit der der Druck des Ventilkörpers gegen die Dichteinrichtung begrenzt wird. Die Anlagefläche, die durch einen absatzförmigen Vorsprung in der Fluidkanalwandung gebildet sein kann, bildet einen Anschlag, der den Weg des beweglichen Ventilkörpers gegen die Dichteinrichtung begrenzt.

Der Ventilkörper der Ventileinheit besitzt vorzugsweise einen Durchmesser, der in etwa dem 1 1/2- bis 2 1/2-fachen eines Durchmessers des Fluidkanals stromaufwärts des Ventilkörpers entspricht. Jedoch kann der Fluidstrom bei sich öffnendem Ventil gut gesteuert werden und ein paßgenaues Absperren des Fluidkanals bei geschlossener Ventilstellung erreicht werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zeichnen sich die die Abdichtung bewirkenden Eingriffselemente durch verschiedene Werkstoffe aus. An den Paßflächen der entsprechenden Elemente treffen vorzugsweise ein elastomerer Kunststoff und ein harter, unelastischer Werkstoff, insbesondere Keramik, Glas oder Metall, aufeinander. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung besteht der Ventilkörper aus einem Elastomer, vorzugsweise Fluorelastomer, insbesondere auf der Basis von Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymerisaten, insbesondere aus VitonS'. Die Gegenfläche, nämlich die unmittelbar als Dichtfläche ausgebildete Fluidkanalwandung, besteht vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff oder einem insbesondere thermoplastischen bzw. gespritzten Kunststoff. Wird eine separate Dichteinrichtung, wie beispielsweise ein O-Ring, aus einem Elastomer verwendet, dann besteht der Ventilkörper vorzugsweise aus Keramik. Die Dichteinrichtung, insbesondere der O-Ring, kann aus Gummi, aber auch aus dem genannten Fluorelastomer bestehen. Die Paarung der gegeneinander anliegenden Absperr- bzw. Dichtflächen des Ventilkörpers und des Ventilsitzes aus verschiedenen Werkstoffen bewirkt eine hohe Korrosionsbeständigkeit der Ventileinheit und verhindert ein Festbacken des beweglichen

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Ventilkörpers in seiner geschlossenen Stellung. Darüber hinaus wird durch die Paarung eines elastomeren Werkstoffes mit einem keramischen bzw. metallischen Werkstoff ein paßgenaues Absperren des Fluidkanals erreicht. Form und Maßtoleranzen werden ausgeglichen. Die Abdichtung wird mit maßvollen Oberflächengüten bewirkt.

Vorzugsweise sind die Absperrfläche des Ventilkörpers und die Gegenfläche, mit der die Absperrfläche zusammenwirkt, glatt ausgebildet. Insbesondere liegt die Rauheit der genannten Flächen in einem durch herkömmliche Feinbearbeitungsverfahren erreichbaren Bereich. Vorzugsweise beträgt ein Mitten-Rauhwert R_a etwa 0,2 bis 0,8 &mgr;&tgr;&eegr;. Die geringe Oberflächenrauhheit bewirkt eine hohe Dichtwirkung und verhindert ein Festklemmen des beweglichen Ventilkörpers.

Der Ventilkörper ist vorzugsweise in seine absperrende Stellung vorgespannt. Vorzugsweise ist der Ventilkörper in Längsrichtung eines vom Ventilkörper stromaufseitigen Ventilkanal-Querschnitts gegen die Fluidstromungsrichtung vorgespannt. Die entsprechende Vorspannvorrichtung kann grundsätzlich verschiedenartig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Vorspannung hydraulisch bzw. pneumatisch bewirkt werden. Vorzugsweise jedoch ist eine mechanische Vorspannvorrichtung, insbesondere eine Federeinrichtung, vorgesehen. Zweckmäßigerweise ist die Vorspannvorrichtung in einem vom Ventilkörper stromabseitigen Fluidkanalabschnitt angeordnet, insbesondere kann die Federeinrichtung zusammen mit dem Ventilkörper in einem Fluidkanalabschnitt mit vergrößertem Durchmesser angeordnet sein. Die Federeinrichtung kann sich gegen einen hinterschnittenen Absatz des Fluidkanals abstützen.

Eine Steuerung zum Öffnen und Schließen des Ventilkörpers kann verschiedenartig ausgebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist der Ventilkörper Fluiddruck-gesteuert. Bei der Fluiddrucksteuerung ist der Ventilkörper in seine absper-

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rende Stellung mit einer Vorspannkraft vorgespannt, die kleiner ist als eine maximale Fluiddruckkraft in zur Vorspannung entgegengesetzten Richtung, die bei maximalem Fluid-Betriebsdruck auf den Ventilkörper wirkt. Der Betriebsdruck ist zur Steuerung des Ventilkörpers variabel.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ventilkörpersteuerung unabhängig vom Fluid-Betriebsdruck ausgebildet. Zur Betätigung des Ventilkörpers ist eine Betätigungsvorrichtung vorgesehen. Vorzugsweise weist die Betätigungsvorrichtung ein Betätigungselement auf, das in mechanischer Wirkverbindung mit dem Ventilkörper ist. Das Betätigungselement kann vorgesehen sein, den Ventilkörper zu öffnen und zu schließen. Vorzugsweise jedoch ist der Ventilkörper in seine absperrende Stellung vorgespannt und die Betätigungseinrichtung ist vorgesehen, den Ventilkörper entgegen seiner Vorspannung in seine geöffnete Stellung zu bewegen. Bei einer solchen Fluiddruck-unabhängigen Betätigungseinrichtung ist die Vorspannvorrichtung für den Ventilkörper insbesondere derart ausgebildet, daß die Vorspannkraft größer ist als eine maximale auf den Ventilkörper in entgegengesetzte Richtung wirkende Fluiddruckkraft, die aus dem Fluid-Betriebsdruck resultieren kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ventileinheit mehrere Fluidkanäle zur Befüllung der Aerosol-Dose mit mehreren Fluiden, insbesondere Luft und Flüssigkeit, auf. Bei einer mehrkanaligen Ausbildung der Ventileinheit kann die Aerosol-Dose in einem Vorgang mit dem zu versprühenden Medium und dem Druckmedium befüllt werden, ohne die Aerosol-Dose hierfür nacheinander an verschiedene Befüllanschlüsse ankoppeln zu müssen. Vorzugsweise sind die Fluidkanäle der Ventileinheit jeweils mit separaten Fluidguellen verbindbar und münden in einem gemeinsamen Befüllkanal. Der gemeinsame Befüllkanal kann wiederum mit dem Inneren der Aerosol-Dose verbindbar sein. Sowohl das zu versprühende Me-

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dium als auch das Druck- bzw. Treibmittel können dadurch durch einen einzigen Kanal in das Innere der Aerosol-Dose strömen bzw. gedrückt werden. Dies erlaubt es, an der Aerosol-Dose nur eine Ventileinheit vorzusehen und vereinfacht den Aufbau der Dose.

Vorzugsweise sind in einen der Fluidkanäle, insbesondere in den Fluidkanal für die Zuführung des zu versprühenden, flüssigen Mediums zwei Ventilkörper geschaltet, von denen einer als Zustrom-Ventilkörper und einer als Abström-Ventilkörper ausgebildet ist. Um eine kompakte Anordnung zu erreichen, sind die beiden Ventilkörper vorzugsweise entlang zueinander senkrechter Richtungen beweglich.

In Weiterbildung der Erfindung ist zum Öffnen und Schließen der beiden Ventilkörper des Fluidkanals für das flüssige Medium eine Fluiddrucksteuerung vorgesehen. Vorzugsweise ist der Fluidkanal zwischen den beiden Ventilkörpern mit einer Pumpeinrichtung verbindbar. Durch die Pumpeinrichtung kann der Fluiddruck in dem Fluidkanalabschnitt zwischen den beiden Ventilkörpern verändert werden. Die Pumpeinrichtung kann also ein Öffnen und Schließen der Ventilkörper bewirken. Insbesondere ist die Anordnung der Ventilkörper derart, daß bei einem Ansaugen der Pumpeinrichtung der Zuström-Ventilkörper geöffnet wird und bei einem druckbeaufschlagten Abströmen des Fluids von der Pumpeinrichtung der Abström-Ventilkörper geöffnet wird, während der Zuström-Ventilkörper geschlossen ist. Durch die Verbindbarkeit des Fluidkanalabschnittes zwischen den beiden Ventilkörpern mit einer Pumpeinrichtung erlaubt es auch, die Fluidmenge, die in die Aerosol-Dose gedrückt wird, sehr genau zu dosieren. Mit Vorteil kann eine Hubkolben-Pumpeinrichtung vorgesehen sein.

In Weiterbildung der Erfindung ist in den Fluidkanal zur Befüllung der Aerosol-Dose mit dem Druckmedium, insbesondere Druckluft, nur ein Ventilkörper geschaltet, der vorzugsweise

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Fluiddruck-unabhängig durch eine eigene Betätigungseinrichtung betätigbar ist. Die Betätigungseinrichtung kann mit der Pumpeinrichtung für die Befüllung der Aerosol-Dose mit dem flüssigen Medium gekoppelt sein, vorzugsweise derart, daß die Pumpeinrichtung bei Beendigung des Befüllvorganges mit dem flüssigen Medium die Betätigungseinrichtung auslöst, so daß im Anschluß an die Befüllung mit dem flüssigen Medium der Ventilkörper des Fluidkanals für die Druckluft geöffnet wird und diese in die Areosol-Dose strömen kann.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinheit ein Eingangsventil einer wiederbefüllbaren Spray-Dose. Vorzugsweise ist dabei eine ausschließlich hydraulische bzw. pneumatische Betätigung des Ventilkörpers vorgesehen. Insbesondere kann hierfür eine Fluiddrucksteuerung für den Ventilkörper vorgesehen sein.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinheit ein Ausgabeventil einer Befüllungsvorrichtung zur Befüllung von Aerosol-Dosen. Die Ventileinheit ist zur Ausgabe von Fluid vorgesehen. Die Ventileinheit kann hierbei einen oer mehrere Fluidkanäle aufweisen, wobei vorzugsweise zumindest ein mechanisch betätigbarer Ventilkörper vorgesehen ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Ventileinheit ein Steuerventil eines Steuerkopfes einer Pumpeneinrichtung für eine Befüllungsvorrichtung zur Befüllung von Aerosol-Dosen sein.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Unteransprüchen und den Zeichnungen hervor. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 einen Ventilkopf zur Befüllung von Aerosol-Dosen gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung in einer Schnittdarstellung, und

Fig. 2 einen Ventilkopf zur Befüllung von Aerosol-Dosen gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung in einer Schnittdarstellung ähnlich Fig. 1.

Der Ventilkopf gemäß Fig. 1 besitzt ein Ventilgehäuse 1, das mehrteilig aufgebaut ist. Auf einen Gehäuseblock 2 ist stirnseitig ein Gehäusedeckel 3 aufgesetzt, wobei in der Verbindungsebene zwischen dem Gehäuseblock 2 und dem Gehäusedeckel 3 eine Gehäusedichtung 4 vorgesehen ist. Senkrecht zur Gehäuselängsachse 5 ist an einer Seite des Gehäuseblocks 2 ein Gehäuseansatz 6 angesetzt, insbesondere, wie in Fig. 1 zu sehen ist, in den Gehäuseblock 2 geschraubt. Das Ventilgehäuse 1 besteht insgesamt aus einem metallischen Werkstoff.

In dem Ventilgehäuse 1 sind zwei Fluidkanäle 7 und 8 ausgebildet, von denen ein erster Fluidkanal 7 zur Befüllung der Aerosol-Dose mit Flüssigkeit und ein zweiter Fluidkanal 8 zur Befüllung der Fluiddose mit Druckluft vorgesehen sind. Der erste Fluidkanal 7 erstreckt sich von dem Gehäuseansatz 6 ausgehend durch den Gehäuseblock 2 hindurch in den Gehäusedeckel 3 hinein und mündet dort in einen gemeinsamen Befüllkanal 9 der beiden Fluidkanäle 7 und 8. Im Gehäuseansatz 6 ist der erste Fluidkanal 7 über einen Flüssigkeitsanschluß mit einer Flüssigkeitszufuhr verbindbar. Der zweite Fluidkanal 8 erstreckt sich von einer Seitenwand des Gehäuseblocks 2 aus durch diesen hindurch in den Gehäusedeckel 3 hinein und

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mündet dort wie der erste Fluidkanal 7, in den gemeinsamen Befüllkanal 9. An seinem stromaufseitigen Ende ist der zweite Fluidkanal 8 über einen Druckluftanschluß 11 mit einer Druckluftzufuhr verbindbar. Die Pfeile F geben in Fig. 1 die Fluidströmungsrichtung an.

In dem ersten Fluidkanal 7 sind zwei Ventilkörper 12 und 13 geschaltet, die in ihrer jeweils geschlossenen Stellung den ersten Fluidkanal 7 absperren. Ein erster Ventilkörper 12 der beiden in dem ersten Fluidkanal 7 angeordneten Ventilkörper ist als Zuström-Ventilkörper ausgebildet und ein zweiter Ventilkörper 13 ist als Abström-Ventilkörper ausgebildet. Der Zuström-Ventilkörper 12 ist senkrecht zur Gehäuselängsachse 5 beweglich, während der Abström-Ventilkörper 13 parallel zur Gehäuselängsachse 5 beweglich ist. Beide Ventilkörper 12 und 13 sind jeweils parallel zur Fluidströmungsrichtung beweglich.

In den zweiten Fluidkanal 8 zur Befüllung der Aerosol-Dose mit Druckluft ist nur ein Ventilkörper 14 geschaltet, der ebenfalls parallel zur Fluidströmungsrichtung und parallel zur Gehäuselängsachse 5 beweglich ist.

Jedem der Ventilkörper 12, 13 und 14 ist im entsprechenden Fluidkanal ein Ventilsitz 15, 16 und 17 zugeordnet.

Der Ventilsitz 17 für den Druckluft-Ventilkörper 14 weist als Dichtfläche eine kegelförmige Anlagefläche 18 auf, die unmittelbar von der Wandung des Fluidkanals 8 gebildet ist. Der Ventilkörper 14 sitzt also fluiddicht auf einem Abschnitt der Wandung des Fluidkanals 8 auf. Die als Mantelfläche eines Kegels ausgebildete Anlagefläche 18 schließt zur Kegelachse, d.h. zur Längsachse des zweiten Fluidkanals 8, einen Kegelwinkel k von vorzugsweise etwa 40° ein. Der gesamte Kegelöffnungswinkel kk beträgt also etwa 80°.

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Die Ventilsitze 15 und 16 für die beiden in den ersten Fluidkanal 7 geschalteten Ventilkörper 12 und 13 sind entsprechend ausgebildet.

Der Druckluft-Ventilkörper 14 ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, ebenso wie die beiden anderen Ventilkörper 12 und 13 eine Kugel. Der Durchmesser D des kugelförmigen Ventilkörpers 14 beträgt in etwa 3/2 bis 5/2 des Durchmessers d des zugehörigen zweiten Fluidkanals 8 stromaufwärts des Ventilkörpers 14, insbesondere etwa das Zweifache des Durchmessers d. Die Größenverhältnisse zwischen den Ventilkörpern 12 und 13 und dem ersten Fluidkanal 7 entsprechen dem des Druckluft-Ventilkörpers 14 und dem zweiten Fluidkanal 8. Durch die Ausbildung der Ventilkörper 12, 13 und 14 als Kugel kommt in der jeweils geschlossenen Stellung der Ventilkörper eine kugelförmige Absperrfläche 19 in Dichtungseingriff mit der Anlagefläche 18 des jeweiligen Ventilsitzes. Die Größenverhältnisse und die spezielle kegelförmige Ausbildung der Anlagefläche 18 bewirken in der geschlossenen Stellung der Ventilkörper eine hohe Flächenpressung zwischen der Absperrfläche 19 und der Anlagefläche 18 und eine entsprechend gute Dichtwirkung. Andererseits wird ein selbsthemmendes Festklemmen der Kugeln in den kegelförmigen Ventilsitzen verhindert.

Die Ventilkörper 12, 13 und 14 sind aus einem Fluorelastomer auf der Basis von Vinylidinfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymerisaten bzw. auf der Basis von Vinylidenfluorid-Perfluorpropylen-Mischpolymerisaten, insbesondere aus VitonS< Die Dichtwirkung wird also durch den Ventilkörper aus Elastomer auf der metallischen Wandung des Fluidkanals bewirkt. Durch die Paarung Elastomer-Metall wird eine hohe Dichtwirkung erreicht und eine gute Korrosionsbeständigkeit erzielt. Die verformbare Ventilkugel gleicht Toleranzen aus und erreicht ein sattes Anliegen an der Anlagefläche 18 des jeweiligen Ventilsitzes.

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Die Ventilkörper 12, 13 und 14 sowie die Anlagefläche 18 sind jeweils glatt ausgebildet, vorzugsweise weisen sie einen Mitten-Rauhwert R_a zwischen 0,2 und 0,8 &mgr;&tgr;&agr; auf. Durch die geringe Rauhheit kann eine hohe Dichtwirkung erzielt werden.

Um die Ventilkörper 12, 13 und 14 in ihre jeweils geschlossene Stellung entgegen dem anliegenden Fluiddruck vorzuspannen, ist als Vorspannvorrichtung jeweils eine Feder 20 vorgesehen. Die Feder 20 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, auf der stromabwärtigen Seite des jeweiligen Ventilkörpers angeordnet und wirkt gegen diesen als Druckfeder. Die Feder 20 ist vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildet. Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist die Feder 20 jeweils in einem Fluidkanalabschnitt stromabwärts des jeweiligen Ventilkörpers mit vergrößertem Kanalquerschnitt angeordnet und erstreckt sich in Kanallängsrichtung. Die Feder 20 stützt sich jeweils an einem Absatz des Fluidkanals ab.

Die Federkraft der Feder 2 0 des Druckluft-Ventilkörpers 14 ist größer als die entgegengesetzt wirkende Fluiddruckkraft auf den Ventilkörper, die aus dem anliegenden Betriebsdruck der Druckluft resultiert. Der Betriebsdruck beträgt bis zu 8 bar, vorzugsweise etwa 4 bar. Der Ventilkörper 14 kann also auch bei maximal anliegendem Betriebsdruck nicht aus seiner geschlossenen Stellung aufgedrückt werden. Um den Ventilkörper 14 in seine geöffnete Stellung zu bewegen, ist eine Betätigungsstange 21 auf der der Feder 20 gegenüberliegenden Seite des Ventilkörpers 14 angeordnet, die den Ventilkörper 14 entgegen der Vorspannung aufdrücken kann. Die Betätigungsstange 21 erstreckt sich in einem Abschnitt des zweiten Fluidkanals 8 stromaufwärts des Ventilkörpers 14 und tritt aus dem Fluidkanal 8 an einer Biegung desselben aus, wobei an dem Austritt der Betätigungsstange 21 aus dem Fluidkanal 8 eine Dichtung 22 vorgesehen ist. Die Betätigungsstange 21 tritt aus dem Ventilgehäuse 1 aus und steht über eine Seite des Ventilgehäuses vor. Hierdurch kann die Betätigungsstange

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von einer Pumpeneinrichtung betätigt werden, wie nachfolgend noch erläutert werden wird.

Für die beiden Ventilkörper 12 und 13, die in dem ersten Fluidkanal 7 für die Befüllung der Aerosol-Dose mit Flüssigkeit angeordnet sind, ist eine Fluidsteuerung vorgesehen. Die Federkraft der jeweiligen Vorspannfedern für die beiden Ventilkörper 12 und 13 ist derart, daß die Ventilkörper durch Veränderung des anliegenden Fluiddruckes betätigt werden können.

Der erste Fluidkanal 7 ist zwischen den beiden Ventilkörpern 12 und 13 mit einem Pumpenkanal 23 verbunden, der sich in dem Gehäuseblock 2 erstreckt und an derselben Seite wie die Betätigungsstange 21 aus diesem austritt. Wie Fig. 1 zeigt, weist der Gehäuseblock 2 einen Pumpenanschluß in Form eines Anschlußgewindes 24 auf, an den der Druckzylinder einer Hubkolbenpumpe anschließbar ist. Der Pumpenkanal 2 3 und die Betätigungsstange 21 münden dann direkt in das Innere des Druckzylinders der Pumpeneinrichtung.

Die Funktion der Ventileinheit wird nachfolgend näher erläutert.

Zunächst entsteht durch Ansaugen der Pumpeneinrichtung in dem Pumpenkanal 23 und in dem ersten Fluidkanal 7 stromabwärts des Zuström-Ventilkörpers 12 und stromaufwärts des Abström-Ventilkörpers 13 ein ausreichender Unterdruck, daß der stromaufwärts des Zuström-Ventilkörpers 12 anliegende Fluiddruck den Zuström-Ventilkörper 12 aufdrücken kann, so daß die Flüssigkeit an dem Zuström-Ventilkörper 12 vorbei in den Pumpenkanal 2 3 und von dort in den Druckzylinder der Pumpeinrichtung strömen kann. Durch druckbeaufschlagtes Ausstoßen durch die Pumpeneinrichtung wird die Flüssigkeit in dem Pumpenkanal 23 und dem Abschnitt des Fluidkanals 7 zwischen den beiden Ventilkörpern 12 und 13 komprimiert und aus dem Druckzylinder

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der Pumpeneinrichtung in den Pumpenkanal 23 gedrückt. Der Zuström-Ventilkörper 12 wird infolge der geänderten Druckverhältnisse von der Vorspannfeder in seine geschlossene Stellung gedrückt, während der Abström-Ventilkörper 13 durch den erhöhten Fluiddruck aufgedrückt wird. Das Fluid wird an dem Abström-Ventilkörper 13 vorbei in den Befüllkanal 9 gedrückt. Von dort strömt das Fluid über eine entsprechende Leitung, für die ein Leitungsanschluß 25 am Ventilgehäuse 1 vorgesehen ist, in die Aerosol-Dose. Ein nicht dargestellter Kolben der Pumpeinrichtung erreicht in seinem oberen Totpunkt die Seite des Gehäuseblocks 2, an der die Betätigungsstange 21 vorsteht und drückt diese in das Ventilgehäuse 1. Die Betätigungsstange 21 drückt wiederum den Ventilkörper 14 entgegen der Vorspannung auf, so daß durch den zweiten Fluidkanal 8 Druckluft in den Befüllkanal 9 und von diesem dann weiter in die Aerosol-Dose strömen kann.

Die in Fig. 1 gezeigte Ventileinheit ist als Steuerventil eines Steuerkopfes einer Pumpeneinrichtung einer Befüllungsvorrichtung für Aerosol-Dosen ausgebildet. Die Ventileinheit am Eingangsventil einer Aerosol-Dose kann in entsprechender Weise als fluiddruckgesteuertes Ventil ausgebildet sein.

Die Ventileinheit gemäß Fig. 2 entspricht in ihrem Aufbau grundsätzlich der Ventileinheit nach Fig. 1, so daß deren Aufbau nicht noch einmal erläutert werden muß. Für gleiche Bauteile sind die gleichen Bezugsziffern verwendet.

Die Ventileinheit gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1 in der Ausbildung der Ventilsitze.

Der Ventilsitz 117 für den Druckluft-Ventilkörper 114 weist eine von der Fluidkanalwandung separate Dichteinrichtung auf, die vorzugsweise als elastomerer O-Ring ausgebildet ist. Der Ventilsitz 117 weist zur Abstützung der Dichteinrichtung 2 6 eine treppen- bzw. absatzartige Ausnehmung 27 auf, in der

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die Dichteinrichtung 2 6 angeordnet ist. Die Ausnehmung 2 7 weist dabei eine sich zur Fluidkanallangsachse senkrecht erstreckende tellerrandförmige Stützfläche auf, die die Dichteinrichtung 26 in axialer Richtung abstützt. Radial wird die Dichteinrichtung durch die sich an die Stützfläche anschließende Wandung des Fluidkanals abgestützt. Der Ventilkörper 114 drückt die Dichteinrichtung 2 6 gegen die Begrenzungsflächen der Ausnehmung 27, wenn der Ventilkörper 114 in seine geschlossene Stellung gespannt ist. Die Dichtwirkung zwischen der Fluidkanalwandung und dem Ventilkörper wird also dadurch erzielt, daß die Dichteinrichtung 26 zum einen an der Fluidkanalwandung und zum anderen an dem Ventilkörper anliegt.

Um übermäßigen Druck auf die Dichteinrichtung 26 zu vermeiden, kann die Ausnehmung 27 als Anlageflächen Schultern aufweisen, die den maximalen Weg des Ventilkörpers 114 zu der Dichteinrichtung 2 6 hin begrenzen. Die Schultern sind in Fig. 2 mit der Bezugsziffer 28 gezeigt.

Die Ventilsitze 115 und 116 für den Zuström-Ventilkörper 112 und den Abström-Ventilkörper 113 weisen ebenfalls jeweils als separate Dichteinrichtung 26 einen O-Ring auf. Zur Aufnahme der Dichteinrichtung ist ebenfalls eine absatzförmige Ausnehmung 27 in der Wandung des Fluidkanales vorgesehen. Abweichend von dem Ventilsitz 117 für den Druckluft-Ventilkörper 114 sind stromabwärts an die Dichteinrichtung 2 6 anschließend die Schultern 29 der Ausnehmungen für die Dichteinrichtung kegelförmig ausgebildet.

Durch die Anordnung der Dichteinrichtungen 2 6 auf der Seite der Ventilsitze, d.h. nicht an dem Ventilkörper, sondern an der Fluidkanalwandung, sind die Dichteinrichtungen 26 stets in der richtigen Lage und liegen paßgenau an der Wandung des Fluidkanales an. Darüber hinaus sind die Dichteinrichtungen 26 sowohl axial als auch radial durch die Begrenzungsflächen

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der entsprechenden Ausnehmungen abgestützt. Dies bewirkt eine besonders gute Abdichtung.

Die O-Ring-förmig ausgebildeten Dichteinrichtungen 26 bestehen vorzugsweise aus einem Elastomer, insbesondere aus Gummi. Im Gegensatz zur ersten Ausführung der Erfindung sind die kugelförmigen Ventilkörper 112, 113 und 114 nicht aus einem elastomeren Werkstoff, sondern aus einem verformungsfreien Werkstoff, insbesondere einem metallischen oder keramischen Werkstoff, vorzugsweise aus Keramik.

Die Dichtflächenpaarung harter, insbeondere metallischer bzw. keramischer Werkstoff und elastomerer Werkstoff bewirkt eine wirksame Abdichtung und besitzt darüber hinaus eine hohe Korrosionsfestigkeit. Die elastomere Dichteinrichtung 2 6 zwischen der Fluidkanalwandung und dem Ventilkörper gleicht mögliche Toleranzen aus. Die Oberflachenrauhheit im Bereich der Ausnehmung 27 sowie die Oberflachenrauhheit der Ventilkörper entspricht der im ersten Ausführungsbeispiel genannten.

Claims

Ventileinheit zur Befüllung von Aerosol-Dosen, insbesondere Ventilkopf, mit zumindest einem Fluidkanal (7, 8) und zumindest einem beweglichen Ventilkörper (12, 13, 14; 112, 113, 114) zum Absperren des Fluidkanals, wobei der Ventilkörper eine kugelförmige Absperrfläche (19) aufweist.

Ventileinheit nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper (12, 13, 14; 112, 113, 114) als Kugel ausgebildet ist.

Ventileinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Fluidkanal (7, 8) eine Anlagefläche (18; 118) vorgesehen ist, an der der Ventilkörper (12, 13, 14; 112, 113, 114) zumindest unter hohem Anpreßdruck anliegt.

Ventileinheit nach Anspruch 3, wobei die Anlagefläche (18) als Dichtfläche ausgebildet ist, auf der der Ventilkörper (12, 13, 14) in seiner absperrenden Stellung fluiddicht aufsitzt.

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5. Ventileinheit nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Anlagefläche (18) unmittelbar von einem Wandungsabschnitt des Fluidkanals (7, 8) gebildet ist.

6. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Anlagefläche (18) kegelförmig ausgebildet ist, wobei ein Kegelwinkel (k) kleiner als 60°, vorzugsweise etwa 40°, beträgt.

7. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Fluidkanal (7, 8) eine Dichteinrichtung (26), vorzugsweise ein O-Ring, vorgesehen ist, mit der die Absperrfläche (19) des Ventilkörpers (112, 113, 114) zusammenwirkt.

8. Ventileinheit nach Anspruch 3 und 7, wobei die Anlagefläche (118) zur Druckbegrenzung für die Dichteinrichtung (2 6) vorgesehen ist.

9. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Absperrfläche (19) des Ventilkörpers (12, 13, 14; 112, 113, 114) und eine Gegenfläche (18; 26) mit der die Absperrfläche zusammenwirkt, von verschiedenen Werkstoffen gebildet sind, wobei vorzugsweise eine der beiden Flächen von einem elastomeren Kunststoff und die andere der beiden Flächen von einem im wesentlichen verformungsfreien Werkstoff, insbesondere einem keramischen oder metallischen Werkstoff, gebildet sind.

10. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Absperrfläche (19) des Ventilkörpers (12, 13, 14; 112, 113, 114) und eine oder die Gegenfläche (18; 26), mit der die Absperrfläche zusammenwirkt, einen Mitten-Rauhheitswert (R_a) kleiner als 1 Mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 0,8 &mgr;&tgr;&agr;., aufweisen.

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11. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ventilkörper (12, 13, 14; 112, 113, 114) einen Durchmesser (D) besitzt, der etwa dem 2-fachen eines Durchmessers (d) des Fluidkanals (7, 8) stromaufwärts des Ventilkörpers beträgt.

12. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vorspannvorrichtung (2 0) zur Vorspannung des Ventilkörpers (12, 13, 14; 112, 113, 114) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Vorspannvorrichtung eine Federeinrichtung aufweist.

13. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Fluidkanäle (7, 8) zur Befüllung der Aerosol-Dose mit mehreren Fluiden, insbesondere Luft und Flüssigkeit, vorgesehen sind, wobei vorzugsweise die Fluidkanäle jeweils mit separaten Fluidquellen verbunden sind und in einen gemeinsamen Befüllkanal (9) münden.

14. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Fluidkanal (7), insbesondere zur Befüllung der Aerosol-Dose mit einer Flüssigkeit, einen Zuström-Ventilkörper (12; 112) und einen Abström-Ventilkörper (13; 113) aufweist, die vorzugsweise beide eine kugelförmige Absperrfläche (19) aufweisen, insbesondere als Kugel ausgebildet sind, wobei der Fluidkanal zwischen den Ventilkörpern mit einer Pumpeinrichtung verbindbar ist, vorzugsweise mit einem Pumpenkanalabschnitt (23) verbunden ist.

15. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei einem Fluidkanal (8), insbesondere zur Befüllung der Aerosol-Dose mit Luft, ein Ventilkörper (14; 114) zugeordnet ist, der in eine absperrende Stellung mit einer Vorspannkraft vorgespannt ist, die größer ist als

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eine maximale auf den Ventilkörper wirkende Fluiddruckkraft.

16. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Betätigungselement (21) zur Betätigung eines Ventilkörpers (14; 114), insbesondere für einen Fluidkanal (8) zur Befüllung der Aerosol-Dose mit Luft, vorgesehen ist.

17. Ventileinheit nach Anspruch 16, wobei das Betätigungselement (21) derart angeordnet ist, daß das Betätigungselement durch eine Pumpeinrichtung betätigbar ist, wobei vorzugsweise sich das Betätigungselement in einem Fluidkanalabschnitt insbesondere stromaufwärts des Ventilkörpers (14; 114) erstreckt.

18. Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ventileinheit ein Eingangsventil einer wiederbefüllbaren Spray-Dose ist.

19. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Ventileinheit ein Ausgabeventil einer Befullungsvorrichtung zur Befüllung von Aerosol-Dosen ist.

20. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Ventileinheit ein Steuerventil eines Steuerkopfes einer Pumpeinrichtung einer Befullungsvorrichtung zur Befüllung von Aerosol-Dosen ist.