DE10109735A1 - Ventilteller und damit hergestellter Behälter - Google Patents

Abstract

Der Ventilteller ist für mit Gasdruck beaufschlagte Behälter, z. B. selbstkühlende Getränkedosen und Sprühdosen, bestimmt. Er hat eine ringförmige Vertiefung (14), die radial außen durch eine Umfangswand (16) mit Befestigungsrand und radial innen durch einen sich nach unten erweiternden, mit einer Öffnung (20) versehenen Dom (18) begrenzt ist, in den ein Ventil einsetzbar ist. Um höhere Innendrücke des Behälters zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß die Wand des Doms (18) in dem sich erweiternden Bereich (22) mit in Umfangsrichtung mit Zwischenabstand angeordneten Sicken (30) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilteller für mit Gasdruck beaufschlagte Behälter, mit einer ringförmigen Vertiefung, die radial außen durch eine Umfangswand mit Befestigungsrand und radial innen durch einen sich nach unten erweiternden, oben mit einer Öffnung versehenen Dom begrenzt ist, in den ein Ventil einsetzbar ist, sowie einen mit einem solchen Ven­ tilteller hergestellten Behälter.

Bei dem Behälter kann es sich z. B. um eine Aerosolverpackung Gasdruck beaufschlagt ist, um bei Betätigung des Ventils ein Produkt auszutreiben und ggf. zu versprühen. Die meisten Spraydosen haben eine stirnseitige Öffnung mit einem Durch­ messer von etwa 25,4 mm (ein Zoll), die durch einen Ventil­ teller mit Befestigungsrand, ggf. unter Verwendung einer äu­ ßeren Dichtung, durch Clinchen dicht verschließbar ist. In den Dom des in der DIN 55501 genormten Ventiltellers ist zu­ vor, normalerweise unter Verwendung einer inneren Dichtung, durch Crimpen ein Ventil eingesetzt worden, aus dem ein hoh­ ler Ventilstößel nach außen vorsteht. Durch Niederdrücken des Ventilstößels wird das Ventil geöffnet und der Inhalt des Be­ hälters durch den inneren Gasdruck ausgestoßen. In den mei­ sten Fällen erfolgt auch das Befüllen des Behälters mit dem Gas und der auszutragenden Masse über das Ventil. Es gibt aber auch doppelwandige Behälter mit flexibler innerer Wand, bei denen das Druckgas über eine separate, verschließbare Be­ hälteröffnung in den Raum zwischen den Wänden eingebracht wird (vergleiche EP 0 718 213 B1 und US PS 4,175,678). In allen diesen Fällen können durch unsachgemäße Lagerung der Be­ hälter in einer zu warmen Umgebung, z. B. schon durch Sonnen­ einwirkung, sehr hohe Innendrücke von bis zu etwa 50 bar ent­ stehen. Spezielle Getränkedosen müssen bei bestimmten Geträn­ ken, z. B. Bieren, die durch Erhitzung sterilisiert und da­ durch haltbarer gemacht werden sollen, nach dem Befüllen auf ca. 65°C erwärmt werden. Daher wird bei Getränkedosen mit ei­ nem eingebauten Kühlsystem, bei denen die unmittelbar vor dem Trinken erwünschte Kühlung durch Entspannung des bis dahin aufrechterhaltenen hohen Drucks in einem separaten Innenbe­ hälter erzielt wird, dessen Boden durch einen Ventilteller gebildet ist (vergleiche Zeitschrift Spray Technology & Mar­ keting, Juli 2000, Seiten 30, 31 und 40, 41), aus Sicher­ heitsgründen für den Innenbehälter eine Druckbeständigkeit bis 56 bar gefordert.

Das Problem gelegentlich sehr hoher Innendrücke ist seit Jahrzehnten bekannt. Die Hersteller von Ventiltellern begeg­ nen ihm bisher gemäß DIN 55501 durch Wahl einer geeigneten Blechdicke von z. B. 0,4 oder 0,5 statt 0,3 mm. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Form des Ventiltellers zu entwickeln, die wesentlich höhere Innendrücke zuläßt als her­ kömmliche Ventilteller gleicher Blechdicke.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Ventilteller der eingangs genannten Art die Wand des Doms in dem sich erweiternden Bereich mit in Umfangsrich­ tung mit Zwischenabstand angeordneten Sicken versehen ist.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß sich mit einer solchen Gestaltung des Ventiltellers trotz der vorgeschlagenen, über den Umfang ungleichmäßigen Formgebung, eine deutlich verbesserte Stabilität gegenüber erhöhten Innendrücken erzielen läßt.

In der bevorzugten Ausführung wird die erfindungsgemäß vorge­ schlagene Maßnahme kombiniert mit einem verhältnismäßig klei­ nen Winkel von maximal etwa 45°, vorzugsweise sogar nur von höchstens 35°, den der sich erweiternde Bereich der Wand des Doms im Querschnitt mit der Mittellängsachse des Ventiltel­ lers bildet. Dies führt bei einer im wesentlichen zylindri­ schen Umfangswand zu einer größeren Höhe des Ventiltellers, aber es ergibt sich immer noch eine Materialkompensation im Vergleich zu Ventiltellern herkömmlicher Form, bei denen die­ selbe hohe Formstabilität durch Vergrößerung der Blechstärke erzielt wird. In bestimmten Fällen kann es zur Lösung der Er­ findungsaufgabe schon genügen, wenn allein der Winkel des sich erweiternden Bereichs auf den genannten Maximalwert ver­ kleinert wird, so daß es nicht noch zusätzlich der Sicken be­ darf. Auch auf diese Weise können sonst nicht erforderliche Blechdicken vermieden werden, bei denen die Clinchkräfte eine notwendige Stärke erreichen, die zur Verformung und Undich­ tigkeit der Dosenöffnung führen kann. Unter Berücksichtigung einer im Axialschnitt von einem Kegelstumpf abweichenden, ge­ krümmten Form des Bereichs 22 beziehen sich die vorstehend genannten Winkelmaße auf den Mittelwert der Wandsteigung.

Die den verfügbaren Innenraum des Behälters verkleinernde größere Höhe des Ventiltellers kann in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wieder teilweise kompensiert wer­ den, indem die vorgeschlagenen Sicken radial nach außen aus­ gewölbt werden. In der für die praktische Ausführung vorgese­ henen Form sind sechs sternförmig angeordnete, gleichmäßig über den Umfang verteilte Sicken, die sich jeweils über einen Winkelbereich von etwa 20 bis 25° erstrecken, vorgesehen. Sie haben vorzugsweise eine Tiefe von etwa 0,4 bis 1,8 mm. Ihre Seitenkanten liegen auf Radialstrahlen, und jede Sicke er­ streckt sich radial im wesentlichen über den gesamten sich erweiternden Bereich.

In einer ersten alternativen Ausführungsform sind die Sicken in einem auf einem Umfangskreisbogen liegenden Querschnitt an ihren Rändern stufenförmig und auf ihrer Fläche mit gleichmä­ ßiger Tiefe geformt. Alternativ können sie auch zu ihrer Mit­ te hin zunehmend vertieft sein.

Da sich die vorteilhaften Eigenschaften des neuen Ventiltel­ lers an der fertigen Verpackung zeigen, richtet sich die Er­ findung auch auf einen Behälter gemäß Patentanspruch 12.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausfüh­ rungsform eines erfindungsgemäßen Ven­ tiltellers;

Fig. 2 einen Querschnitt nach Schnittlinie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 ein Detail bei X in Fig. 2 in größerem Maßstab;

Fig. 4 ein Detail bei Y in Fig. 2 in größerem Maßstab;

Fig. 5 eine erste Variante eines Querschnitts nach Schnittlinie B-B in Fig. 1;

Fig. 6 eine zweite Variante im Querschnitt ge­ mäß Fig. 5;

Fig. 7 eine Draufsicht entsprechend Fig. 1 auf eine zweite Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Ventiltellers;

Fig. 8 einen Querschnitt nach Schnittlinie A-A in Fig. 7;

Fig. 9 einen halben Querschnitt entsprechend den Ansichten nach Fig. 2 und 8 einer dritten Ausführungsform und

Fig. 10 eine Ansicht entsprechend Fig. 9 einer vierten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Ventiltellers.

Der in Fig. 1 bis 5 gezeigte Ventilteller besteht im Bei­ spielsfall aus 0,28 mm dickem Weißblech 10 mit einer 0,2 mm dicken Kunststoffbeschichtung 12, z. B. aus Polypropylen. Der Ventilteller hat eine ringförmige Vertiefung 14, die radial außen durch eine zylindrische Umfangswand 16 und radial innen durch einen Dom 18 begrenzt wird. Der im oberen Bereich zy­ lindrische und in der oberen Endwand mit einer Öffnung 20 versehene Dom hat einen unteren Bereich 22, der sich nach un­ ten konisch erweitert und an seinem unteren Ende mit einer Rundung in die zylindrische Umfangswand 16 übergeht. An ihrem oberen Ende ist die Umfangswand 16 radial nach außen gekrümmt und mit einem umgebogenen Rand 24 gemäß Fig. 3 versehen, wie er zum dichten Anschluß an den Öffnungsrand einer Getränkedo­ se mit Kühlsystem benötigt wird.

Der Außendurchmesser der Umfangswand 16 beträgt z. B. 25,2 mm und der Innendurchmesser des oberen Bereichs des Doms 18 11,8 mm. Dieser Bereich ist dazu vorgesehen, ein Ventil auf­ zunehmen, das mittels einer Dichtung die Öffnung 20 ver­ schließt und in bekannter Weise durch Crimpen im Dom 18 fest­ gelegt wird. Der Aufbau des Ventils ist bekannt und nicht Ge­ genstand der Anmeldung. Im fertig montierten Zustand ragt ein hohler Ventilstößel durch die Öffnung 20 nach außen, deren mit 26 bezeichneter Rand in Fig. 4 in größerem Maßstab ge­ zeigt ist.

Der Ventilteller hat eine Höhe von etwa 18,2 mm. Der obere, zylindrische Bereich des Doms ist ungefähr 6,8 mm hoch. Der sich nach unten erweiternde, konische, untere Bereich 22 des Doms bildet mit der Umfangswand 16 und der mit 28 bezeichne­ ten Mittellängsachse des Ventiltellers im Querschnitt einen Winkel von 33°. Der Außenradius des gerundeten Übergangs zwi­ schen der Umfangswand 16 und dem konischen unteren Bereich 22 des Doms 18 beträgt etwa 1,2 oder 1,3 mm. Die obere Stirnflä­ che des Doms 18 liegt etwa 3,7 mm unter der Oberkante des Ventiltellers.

Vergleicht man den Ventilteller nach Fig. 1 und 2 mit der Form C nach DIN 55501, so ist festzustellen, daß nicht nur wegen der Anwendung bei einer sich selbst kühlenden Getränke­ dose der in Fig. 3 gezeigte äußere Rand unterschiedlich ist, sondern auch die Höhe mehr als doppelt so groß ist wie die in der Norm festgelegte Mindesthöhe von 8 mm. Die große Höhe ergibt sich wegen des verhältnismäßig kleinen Kegelwinkels des unteren, konischen Bereichs 22 des Doms 18 und dessen unmit­ telbaren Übergangs mit kleinem Radius in die Umfangswand 16. Die Gesamthöhe und die Höhe des konischen Bereichs 22 können verringert werden, wenn man den unteren Bereich der Umfangs­ wand 16 nach innen konisch gestaltet.

Bereits der steile Kegel im unteren Bereich 22 des Doms er­ höht die Formstabilität des Ventiltellers gegenüber erhöhten Innendrücken in dem durch den Ventilteller verschlossenen Be­ hälter. Eine weitere wesentliche Verbesserung der Druckfe­ stigkeit wird dadurch erreicht, daß der konische Wandbereich des Doms 18 im Beispielsfall mit sechs gleichmäßig über den Umfang verteilten, sternförmig und in Umfangsrichtung mit Zwischenabstand angeordneten Sicken 30 versehen ist. Ihre Seitenkanten liegen auf Radialstrahlen, und sie erstrecken sich im wesentlichen über die gesamte Höhe des konischen Wandbereichs 22. In der Breite reichen die Sicken in Umfangs­ richtung jeweils über etwa 24°. Sie sind radial nach außen gewölbt und können z. B. den in Fig. 5 gezeigten Querschnitt mit einem stufenförmigen Absatz an den Randkanten und kon­ stanter Tiefe oder den in Fig. 6 gezeigten Querschnitt mit durchgehender Rundung und größter Tiefe in der Mitte haben. Die Tiefe, d. h. die Einwölbung auf der einen bzw. die Aus­ wölbung auf der anderen Seite beträgt im Beispielsfall etwa 0,7 mm, kann aber auch kleiner oder z. B. mehr als doppelt so groß sein.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 unterscheidet sich nur dadurch von dem nach Fig. 1 bis 4, daß die Sicken 30 bis in die Rundungen am oberen und unteren Ende des konischen Wandbereichs 22 hinein verlängert sind. Ebenso wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel könnte auch hier eine kleinere oder größere Anzahl von Sicken 30 vorhanden sein, und deren Seitenkanten können auch einen von den Radialstrah­ len abweichenden Verlauf haben. Bei anderen Ausführungsvari­ anten ist der Bereich 22 nicht als Kegelstumpf, sondern als Pyramidenstumpf mit einem Vieleck-Querschnitt geformt, wobei sich die Sicken in den ebenen Wandbereichen befinden können.

Die weiteren Ausführungsbeispiele nach Fig. 9 und 10 zeigen, daß sich der erfinderische Gedanke unabhängig von der Ausbil­ dung des Befestigungsrandes 24 verwirklichen läßt. Die Form des Randes kann sich jeweils nach der Form des Randes der zu verschließenden Öffnung sowie nach der Art der Verbindung der beiden Ränder richten. Die Randausbildung gemäß Fig. 10 ent­ spricht z. B. den Vorgaben der DIN 55501. Abgesehen von den unterschiedlichen Befestigungsrändern können die Ventilteller nach Fig. 9 und 10 dieselbe Form haben wie die zuvor be­ schriebenen Ventilteller.

Claims (12)

1. Ventilteller für mit Gasdruck beaufschlagte Behälter, z. B. selbstkühlende Getränkedosen und Sprühdosen, mit einer ringförmigen Vertiefung (14), die radial außen durch eine Umfangswand (16) mit Befestigungsrand (24) und radial innen durch einen sich nach unten erweiternden, mit einer Öffnung versehenen Dom (18) begrenzt ist, in den ein Ventil einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Doms (18) in dem sich erweiternden Be­ reich (22) mit in Umfangsrichtung mit Zwischenabstand an­ geordneten Sicken (30) versehen ist.

2. Ventilteller für mit Gasdruck beaufschlagte Behälter, z. B. selbstkühlende Getränkedosen und Sprühdosen, mit einer ringförmigen Vertiefung (14), die radial außen durch eine Umfangswand (16) mit Befestigungsrand (24) und radial innen durch einen sich nach unten erweiternden, mit einer Öffnung versehenen Dom (18) begrenzt ist, in den ein Ventil einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Axialschnitt die Wand des Doms (18) in dem sich erweiternden Bereich (22) mit der Mittellängsachse (28) des Ventiltellers einen mittleren Winkel von höchstens 45°, vorzugsweise höchstens 35° bildet.

3. Ventilteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Axialschnitt die Wand des Doms (18) in dem sich erwei­ ternden Bereich (22) zwischen den Sicken (30) mit der Mittellängsachse (28) des Ventiltellers einen mittleren Winkel von höchstens 45°, vorzugsweise höchstens 35° bil­ det.

4. Ventilteller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Doms (18) in dem sich erweiternden Bereich (22), abgesehen von den Sicken (30), eine konische Form hat.

5. Ventilteller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Weißblech oder rostfreiem Stahl mit einer Materialdicke von etwa 0,25 bis 0,35 mm, mit oder ohne Kunststoffbeschichtung, besteht und der Übergang zwischen der Umfangswand (16) und der Wand des Doms (18) in dem sich erweiternden Bereich (22) im Quer­ schnitt durch einen inneren Radius entsprechend der Mate­ rialdicke von höchstens 1,0 bis 1,3 mm gebildet ist.

6. Ventilteller nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sicken (30) nach radial au­ ßen gewölbt sind und eine Tiefe von etwa 0,4 bis 1,8 mm haben.

7. Ventilteller nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sicken (30) in einem auf einem Umfangskreisbogen liegenden Querschnitt an ihren Rändern stufenförmig und auf ihrer Fläche mit gleichmäßi­ ger Tiefe geformt sind.

8. Ventilteller nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sicken (30) in einem auf einem Umfangskreisbogen liegenden Querschnitt zu ihrer Mitte hin zunehmend vertieft sind.

9. Ventilteller nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Seitenkanten der Sicken (30) auf Radialstrahlen liegen.

10. Ventilteller nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß sich jede Sicke (30) radial im wesentlichen über den gesamten sich erweiternden Bereich (22) des Doms (18) erstreckt.

11. Ventilteller nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er durch Verformung des Doms (18) mit einem darin eingesetzen Ventil dicht verbunden ist.

12. Leerer oder befüllter Behälter mit einem Ventilteller nach einem der Ansprüche 1 bis 11.