DE2323037A1

DE2323037A1 - Dosierventil fuer mit spruehgut und treibgas gefuellte spruehbehaelter

Info

Publication number: DE2323037A1
Application number: DE2323037A
Authority: DE
Inventors: Paul M Kotuby; Alvydas Velicka
Original assignee: Risdon Manufacturing Co
Current assignee: Risdon Manufacturing Co
Priority date: 1972-06-27
Filing date: 1973-05-08
Publication date: 1974-01-10
Also published as: CA989361A; GB1381460A; CH569215A5; US3813013A; IT984923B; BE801338A; JPS5245052B2; JPS4943212A; FR2191049A1; FR2191049B1

Description

The Risdon Manufacturing Company Naugatuck / Connecticut

Ulm, 2. Mai 1973 Dr.Dzr/go

Dosierventil für mit Sprühgut und Treibgas gefüllte Sprühbehälter

Die Erfindung betrifft ein Dosierventil zur Verwendung in Druckpackungen für flüssige Produkte, die gewöhnlich als Aerosol-Sprühdosen bezeichnet werden· Für diese Art von Ventilen ist es bezeichnend, daß sie jeweils bei Betätigung des Ventils das Versprühen eines dosierten Volumens des in dem Behälter untergebrachten flüssigen Produktes erlauben.

Das gemäß der Erfindung offenbarte und hier zu beschreibende Ventil stellt eine Verbesserung eines Ventils gemäß dem US-Patent 3 185 356 dar. Solche Dosierventile werden in großem Umfang in einer großen Anzahl von Aerosol-Sprühdosen zum Versprühen der verschiedenartigsten flüssigen Produkte verwendet. Die dabei verwendeten Dosierventile helfen dem Verbraucher,

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jeweils die genaue Menge des Produktes zu versprühen und vermeiden damit das Auftreten von Verlusten. Eine solche gesteuerte Zerstäubung ist insbesondere wichtig für Arznei- und pharmazeutische Produkte, da diese nicht nur teuer sind, sondern zusätzlich aus Gründen der effektiven Verabreichung oder aus Sicherheitsgründen genau dosiert versprüht werden müssen.

Bei der Konstruktion solcher Sprühdosen ist der Entwickler oder Hersteller mit einer Reihe von Problemen konfrontiert. In erster Linie handelt es sich dabei darum, die Ventile so auszubilden, daß sie in großem Umfang verlässlich sind und in der Bedienung einfach. Außerdem müssen sie zu so niedrigen Kosten herstellbar sein, daß sie nach einmaligem Gebrauch zusammen mit dem entleerten Behälter weggeworfen werden könnenο

Das Grundprinzip solcher Dosierventile besteht darin, daß das Ventil eine Dosierkammer aufweist, welche in der Regel durch einen Teil des Ventilkörpers oder -Gehäuses gebildet wird_o Eine solche Kammer ist mit einer Eintrittsöffnung versehen, welche normalerweise sich in direkter Verbindung mit dem Inneren des Behälters befindet, in dem die Ventilanordnung befestigt ist. Die in dem Behälter untergebrachte Flüssigkeit kann also zusammen mit dem Treibgas in die Dosierkammer des Ventils unter dem Druck des bei niedriger Temperatur siedenden Treibgases eintreten. Eine solche Dosierkammer weist

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ner eine Austrittsöffnung auf, über die das zu versprühende Produkt ggf. in die Atmosphäre austreten kann· Xn der normalen Stellung das Ventils ist dieae Öffnung allerdings durch den mit einer Dichtung versehenen Ventilschaft geschlossen. Die üblicherweise verwendeten Dosierventil© besitzen nämlich einen hin- und herbewegbaren Ventilschaft, welcher eine Eintrittsöffnung, einen Durchflußweg sowie eine Zerstäuberdüse aufweist. Der Ventilschaft ist zur Ermöglichung seiner Hin- und Herbewegung in der Dosierkammer gelagert, indem er von der bereits erwähnten Dichtung so umschlossen wird, daß die Austrittsöffnung in der normalen Lage des Ventilschaftes verschlossen ist, um ein Entweichen des zu versprühenden Produktes aus der Kammer zu vermeiden» Wenn jedoch der Ventilschaft anläßlich der Betätigung des Ventils heruntergedrückt wird, bewegt er sich relativ zu der Dichtung, so daß seine Eintrittsöffnung aus dem Eingriff der Dichtung herauskommt und in die Dosierkammer eintritt» Nunmehr kann der Inhalt der Dosierkammer unter seinem eigenen Druck in den Durchflußweg des Ventilschaftee eintreten. Im Verlauf dieser Bewegung des' Ventilschaftes zum Zwecke des Sprühvorganges wird die Eintrittsöffnung der Dosierkammer geschlossen, und zwar bevor die Yerbindungsöffnung (Eintrittsöffnung) zwischen der Dosierkammer und dem Durchfluß des Ventilschaftes freigegeben wird. Andernfalls würde der Inhalt des Behälters fortlaufend in die Dosierkammer eintreten und eine exakte automatische Bemessung der Menge des bei jeder Ventilbetätigung zu versprühenden Gutes verhindern.

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Um die erwähnte Zeitfolge, nämlich zunächst Verschluß der Eintrittsöffnung der Dosierkammer, dann Freigabe der Austrittsöffnung aus der Dosierkammer, zu erreichen, ist es notwendig, daß der Ventilschaft des Ventils nach dem Schließen der Eintrittsöffnung der Dosierkammer noch ein gewisses Stück in derselben Richtung bewegbar ist. Dieser Vorgang wird in der Regel als Übersteuerung (over-travel) bezeichnet und es gibt eine Reihe von Vorschlägen zur Lösung dieser Aufgabe, von denen eine in dem oben erwähnten US-Patent 3 185 356 angegeben ist.

Die in diesem Patent angegebene Lösung hat sich als völlig ausreichend für eine Reihe von Fällen erwiesen. Es sind jedoch Verbesserungen dieser Anordnung bezüglich einer weiteren Verminderung der aufzubringenden Kraft zur Betätigung des

Ventils, ferner bezüglich der Erleichterung der schnellen Änderung des Volumens der Dosierkammer während des Herstellungsvorganges wünschenswert. Weiterhin wird eine bessere Reproduzierbarkeit bei der Versprühung der dosierten Flüssigkeitsmenge während jedes Betätigungsvorganges angestrebt.

Eine weitere Verminderung der Kraft bei der Betätigung des Ventils ist dann von besonderem Interesse, wenn man solche Ventile in eine automatisch arbeitende Betätigungsvorrichtung einsetzt, welche entweder durch einen Motor oder auf andere Weise derart angetrieben wird, daß eine periodische Versprühung von beispielsweise Geruchsstoffen, Desinfektions-

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mitteln dder Insektiziden erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dosierventil anzugeben, welches die angegebenen Aufgaben erfüllt. Es wird ausgegangen von einem solchen Dosierventil mit einem in eine Dosierkammer ragenden, in einer Ringdichtung geführten und entgegen dem Druck einer Rückholfeder axial verschiebbaren Ventilschaft, dessen im Bereich der Ringdichtung liegende Entnahmebohrung bei geschlossenem Ventil außerhalb der Dosierkammer liegt und beim Eindrücken des Ventilschaftes erst dann in die Dosierkammer gelangt, wenn der Ventilschaft mit seinem dem Behälterinneren zugekehrten Ende eine durch den Dosierkammerboden geführte Verbindung zwischen Behälterinnerem und Dosierkammer unterbrochen hat.

Gemäß der Erfindung besteht die Dosierkammer aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil und einem mit diesem abgedichtet verbundenen, den Dosierkammerboden bildenden schubförmigen Teil; dieses schuhförmige Teil ist aus einem solchen Material hergestellt und derart geformt, daß es in Richtung des Ventilschaftes elastisch deformierbar ist.

Xn der Erfindung wird also Gebrauch gemacht von einem dehnbaren elastischen hut- oder schubförmigen Glied, welches den Eintritt der zn -versprühenden Flüssigkeit iis die Dosierkammer

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steuert. Die DosierkajsSQr salbst besteht aus einer getrennten Hülse, welche teleskopartig in das Ventilgehäuse eingesetzt ist und welche einen halsförtnigen verjüngten Ansatz aufweist, über den das schuhförmige Teil abdichtend herübergezogen ist. Das schubförmige Teil besitst selbst eine zentrische Bohrung zur Verbindung mit dem Behälterinneren. In der Dosierkammer ist dann der bereits oben erwähnte Ventilschaft so gelagert, daß er eine hin- und hergehende Bewegung ausführen kann. In der Ruhestellung des Vantils weist das innere Ende des Ventilschaft©® ±n axialer Richtung einen Abstand von der in dem sefouhförmigess. Teil vorgesehenen Bohrung auf $ so daß zwischen der DosierfcaeiaeE' und dem Inneren des Behälters eine direkte Verbindung bestellte Der Ventilschaft ist wie üblich mit ©imer seitlielssai Ansiv&ttm'atfnung und einer Durchflußöffnung in Richtung sia seinem anderem Ende versehen.. In der Ruhestellung des Veatils ist die Austrittsöffnung von einer ringförmigen Dichtung verschlossen, so daß die Dosierkammer nach außen hin abgeschlossen ist. Der Ventilschaft weist einen ringförmigen Flansch auf, der an die Unterseite der erwähnten Dichtung anstößt, uas seine Aufwärtsbewegung zu begrenzen und um ihn in der Lage zu halten, in der seine Eintrittsöffnung durch die Dichtung abgeschlossen ist· Beim Durefedrüafeen d®s Ventilsehafte® wird sein unteres, sich ins Inneres, der Do@i©rkamm©r befindliches- Ende zunächst gegest den. Boden, des sshuhförHsigasa Gliedes gedruckt, so daß di© in s Bodesa Torgreeeheae Eintrittsöffnung abgeschlossen wird,

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bevor die Austrittsöffnung des Ventilschaftes außerhalb des Bereiches der Dichtung gelangt. Die Verbindung zwischen dem Behälterinneren und der Dosierkammer ist nunmehr unterbrochen. Ein weiteres Eindrücken des Ventilschaftes, das durch die Dehnung des schubförmigen Gliedes möglich ist,,bewirkt, daß die Austrittsöffnung des Ventilschaftes außerhalb des Eingriffs der Ringdichtung gelangt, so daß der Inhalt der Dosierkammer über den Durchfluß des Ventilschaftes entweichen kann.

Bei Verwendung des in der Erfindung offenbarten Prinzips ist es möglich, verschiedene Typen von Dosierventilen herzustellen, nämlich dadurch, daß verschiedenartige Dosierkammern eingesetzt werden. Man erhält dann Dosierventile mit veränderlichem Volumen des zu zerstäubenden Gutes während jeden Betätigungsvorganges des Ventils«

Die hier beschriebene Ausführungsform hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen für die exakte Dosierung von geringen Mengen von zu zerstäubenden Flüssigkeiten. Weitere Vorteile dieser neuen Ventilkonstruktion bestehen in der Ausbildung des schuhförmigen Teiles sowie der Ausbildung des Endteiles des Ventilschafts, welcher das schuhförmige Teil trägt. Durch diese Konstruktion wird nämlich verhindert, daß durch die Dehnung des elastischen Teiles eine Veränderung der exakten Menge des zu zerstäubenden Gutes eintritt.

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Weitere Vorteile der neuen Ventilanordnung ergeben sich aus der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung_t welche in den Zeichnungen dargestellt ist.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Ventilanordnung gemäß der Erfindung wiedergegeben einschließlich des üblichen Eintauchrohres und der das Ventil tragenden Kappe, welche in mechanisch fester Verbindung auf den Behälter aufgesetzt wird. In Fig. 1 ist das Ventil in Ruhestellung gezeichnet.

Fig. 2 ist im wesentlichen identisch mit Fig. 1, jedoch ist das Ventil in seiner Betätigungsstellung wiedergegeben.

Xn Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch das elastische schuhförsaige Teil in vergrößerter Darstellung gezeichnet.

Eine in der Zeichnung dargestellte Ventilanordnung 10 besteht aus einem Ventilgehäuse 12, einem Ventilschaft 14, einer im wesentlichen festen Dosierhülse 16, einem elastisch deformierbaren hut- oder schuhförmigen Teil i8, einem Befestigungsring oder einer Befestigungskappe 20 und einer Dichtung 22, ferner einer Zylinderfeder 24.

Das Ventilgehäuse 12 ist aus Preßstoff hergestellt und ist mit einem mit einer Bohrung versehenen Endstück 26 versehen. Diese Bohrung, die in das Innere des Gehäuses führt, ist mit

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28 bezeichnet. In diese Bohrung ist bis zu einem Anschlag ein Eintauchrohr 29 eingesetzt, welches die Verbindung zwischen den Inneren des nicht dargestellten Behälters - in dem die Ventilanordnung befestigt ist - und dem Inneren des Ventilgehäuses 12 herstellt.

Das Ventilgehäuse 12 besitzt an seinem äußeren Ende einen Absatz 3O_t mit welchem es in einem Mittelteil oder einer Kappe 32 aus gezogenem Blech in üblicher Weise befestigt ist· Diese Kappe ist in der Zeichnung mit 20 bezeichnete Das innere Teil dieser Kappe 20 weist eine zentrische Aussparung Jk auf, durch die der äußere Teil des Schaftes in das Ventilgehäuse eingeführt wird, Der äußere Umfang dieses Gehäuses 20 ist umgebördelt und bildet eine Kante 36, welche in den oberen Rand des nicht dargestellten Behälters eingerollt werden kann, um das Ventil auf diese Weise auf dem Behälter zu befestigen. Naturgemäß muß zwischen der Kante 36 und der oberen Kante des Behälters eine Dichtung eingefügt werden, um eine saubere Abdichtung zu erzielen.

Das Ventilgehäuse 12 ist an seinem oberen Ende ebenfalls offen; es enthält an seinem oberen Ende eine Aussparung, die einen ringförmigen Sitz 42 bildet. Das Ventilgehäuse 12 ist in seiner Wandung k0 weiterhin in einem ringförmigen Sitz kk abgesetzt.

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Die Dosierhülse l6 ist mit dem Austrittsende des Gehäuses 12' durch Ineinanderstecken vereinigt? ein erster ringförmiger Flansch 48 sitzt auf der ringförmigen Aussparung 42 auf5 dabei gelangt ein zweiter ringförmiger Absatz 50 der Dosierhülse l6 in unmittelbare Nähe des zweiten ringförmigen Sitzes 44 des Gehäuses. Der Absatz 50 und der Sitz 44 stellen eine Klemmverbindung für das schuhförmige Teil l8 dar, wie weiter unten noch beschrieben werden soll· Der Flansch 48 und der Sitz 42 ergeben eine saubere Ausrichtung und Halterung der Dosierhülse in dem Gehäuse«

In ihrem oberen Ende ist die Dosierhülse 46 mit einer ringförmigen Aussparung 52 versehen, in welche eine Ringdichtung 22 eingesetzt ist» Diese Ringdichtung ist eingesetzt zwischen die Dosierhülse 16 und dia innere Stirnwand des Mittelteiles der Kappe 2O₅ um an dieser Stelle eine flüssigkeitsdichte Abdichtung vorzusehen. Die Bohrung der Ringdichtung 22 schmiegt sich dicht an den Ventilschaft l4 an, um auch diesen abzudichten· An der Stelle 50 ist die Hülse 16 abgesetzt und in ihrem Durchmesser reduziert zu einem halsförmigen Teil 54, der sich nach unten in das Ventilgehäuse erstreckt. Dieser Hals 54 trägt das aus elastischem Material bestehende schubförmige Teil l8, dessen innere Wand den äußeren Umfang des Endes der Dosierhülse eng umschließt. Das schubförmige Teil l8 weist einen Ringflansch

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auf, der zwischen das Teil 50 der Dosierhülse 16 und den ringförmigen Sitz 44 des Gehäuses 12 eingeklemmt ist. Auf diese Weise ist das schuhförmige Teil in enger Verbindung mit dem Hals der Dosierhülse gehalten. In dem Boden des schuhförmigen Teils ist eine axiale Bohrung 6O vorgesehen, welche eine Verbindung zwischen der Gehäuseeintrittsbohrung 28 des Gehäuses 12 und dem Inneren der Dosierhülse 16 darstellt»

Der Ventilschaft besteht im Tresentliehen aus eimern zylindrischen Glied, welches als Betätigungsorgan für die Ventilanordnung während des Zerstäubungsvorganges dient. Dieser Ventilschaft ist konzentrisch und teleskopartig in die Dosier»· hülse l6 und das Gehäuse 12 eingesetzt und weist ein inneres Teil 62 auf, welches in das schuhförmig© Teil 18 hineinreicht. Etwa in seiner Mitte weist dar Ventilschaft einen Bund 64 auf, der als.Anschlag für eina Druckfeder 24 dient» Die Druckfeder ist an ihrem anderen Ende abgestützt an -si*== ner Aussparung 68 in der Dosierhülse i.6_s Der Ventilschaft 14 tfird auf diese Weise durch die Fader 24 in seine äußere Ruhestellung gebracht, wobei der Bund 64 sich gegen die Bkterseite der Dichtung 22 anlegt und dabei die AustritteSfi?» nung 72 verschließt.

Das äußere Ende 70 des Ventilschaftes 14 besitzt eine aad&le

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Bohrung bis zu der Eintrittsöffnung 72 in der Wandung des Ventilschaftes» Diese Bohrung 72 befindet sich in unmittelbarer Nähe des Bundes 64« In der Ruhelage des Ventilschaftes 14, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, befindet sich die Dichtung 22 zwischen der Atastrittsöffnung 72 und dem Inneren der Dosierhülse lö.

Das Versprühen erfolgt durch axiale Bewegung des Ventilschaftes 14 in dem Ventilgehäuse. Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, sind die inneren tand äußeren Teile 62 und 70 des Ventilschaftes 14 sowie die Dichtung 22, ferner das schuhförmig« Teil 18 so angeordnet, daß, bevor die Austrittsöffnung 72 eine Lage außerhalb der Dichtung 22 erreicht, das Ende des inneren Teiles 62 des Ventilschaftes 14 den Boden des sctnahföriaigan Teiles 18 srreicht und dabei die Öffnung 60 in diesem Boden abdichtet. Dadurch wird unmittelbar die Verbindung zwischen der Bohrung 23 und dem Inneren der Dosierhülse i6 unterbrochen, so daß keine weitere Flüssigkeit in die Dosierkammer eintreten kann· Durch weiteres Niederdrücken des Ventilschaftes l4, welches durch die longitudinale Dehnung des schuhförmigen Teiles 18 möglich ist, kommt die Sintrittsöffnung 72 außerhalb des Eingriffs der Dichtung 22, so daß die in der Dosierkammer befindliche Menge des zu versprühenden Gutes durch die Öffnung 72 und den äußeren Teil 70 des Ventilschaftes 14 entweichen kann. Die-

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se spezielle Lage 1st In Pig· 2 der Zeichnung dargestellt.

Die Entladung der dosierten Flüssigkeit einenge, die bestimmt wird durch die Kapazität der Dosierhülse 16, findet in dieser dargestellten und in Fig. 2 gezeichneten Stellung des Ventils statt. Wenn die Dosierkammer entladen ist, kann der Ventilschaft Ik wieder in seine Ausgangslage zurückkehren* wobei die Verbindung zwischen der Bohrung 28 und dem Inneren der Dosierhülse 16 wieder hergestellt wird. Dies aber erst nachdem die Austrittsöffnung 72 in die durch die Dichtung 22 definierte Abdichtlage zurückgekommen ist» Dadurch wird verhindert, daß eine undosierte Menge von zu versprühendem Gut austreten kann.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Ventils ist das untere Ende des Halses $k der Dosierhülse konisch mit nach unten gerichtetem Konus ausgebildet. Diese konische Ausbildung verbessert die Arbeitsweise des Ventils. Wenn nämlich das schuhförmige Teil 18 infolge des Druckes des Ventilschaftee Ik gedehnt wird, erfolgt eine Trennung der Wand dieses konischen Teiles und der Innenwand des schubförmigen Teiles. Dadurch wird der Reibungswiederstand zwischen den beiden Teilen reduziert, der andernfalls bei ihrer zylindrischen Ausführung vorhanden wäre. Um weiterhin die aufzubringende Kraft bei Betätigung eines solchen Ventils zu reduzieren, ist die Wandstärke des schuhförmigen Teiles an

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der Stelle 7^f wo das zylindrische Teil in den Boden übergeht, reduziert. Beide erwähnte Maßnahmen ergeben ein Dosierventil, welches eine äußerst geringe Betätigungskraft erfordert. Dies ist von Vorteil, wenn das Ventil in Verbindung mit mechanischen Antriebsmittel verwendet wird und insbesondere dann, wenn es erforderlich ist, diese mechanischen Antriebsmittel, z. B. Motor, zu verkleinern. Dieses Bedürfnis ist besonders dann gegeben, wenn die Anordnung tragbar sein soll und wenn man sie mit einer kleinen Trockenbatterie als Antriebsmittel betreiben will.

Es soll abschließend darauf hingewiesen werden, daß die Dosierkapazität des Ventils gemäß der Erfindung bei Durchführung des Herstellungsprozesses solcher Ventile verändert werden kann, indem raasi die verwendete Dosierhülse durch eine Dosierhülse anderen Innendurchmessers oder anderer Form ersetzt. Diese Hülsen können so ausgebildet werden, daß sie mehr oder weniger den im Inneren des Gehäuses 12 verfügbaren Raum ausnutzen. Man kann auf diese Weise ein Standardventilgehäuse, Ventilschaft und schuhförmiges Teil verwenden, ferner kann man auch die Druckfeder und die Dichtungen standardisieren, während man die Kapazität der jeweils zu versprühenden Menge durch die Auswechslung der verwendeten Dosierhülsen von Type zu Type verändern kann.

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Claims

Patentansprüche

Iy Dosierventil für mit Spr.ühgut und Treibgas gefüllte Sprühbehälter mit einem in eine Dosierkararoer ragenden, in einer Ringdichtung geführten und entgegen dem Druck einer Rückholfeder axial verschiebbaren Ventilschaft,/ flössen ia Bereich der Ringdichtung liegende Entnahmebohrung bsi geschlossenem Ventil außerhalb der Dosierkammer liegt und beim Eindrücken des Ventilschaftes erst dann im die Bosisrkammer gelangt, wenn der Ventilschaft mit ael&eta dess Eehälterinnersss. zugekehrten Ende eine durch den Bosierkaiaiaarboden geführte Verbindung zwischen Behälterinnerem und Posierkammer unterbrochen hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Bosierkammer aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil (16) und einem Mit diesem abgedichtet verbundenen, den Dosierkammerboden bildenden schuhförmigen Teil Cl8) besteht und daß dieses schubförmige Teil aus einem solchen Material hergestellt und derart geformt ist, daß es in Richtung des Ventilschaftes (i4) elastisch deformierbar ist.
2. Dosierventil nach Anspruch 1, dadurch g@k<snnz@ichsiet, daß das in das Innere des Sprühbehälters weisende Ende dee zylindrischen Teiles (16) einen an seinem AußetmMfang konisch verlaufenden Absatz (54) und das schuhförmige Teil (18) einen

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diesem Konus angepaßten Verlauf des offenen Teiles seiner Innenwandung aufweisen·
3. Dosierventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schuhförmige Teil (18) in seinem dem Konus (54) gegenüberliegenden, an seinem Bodenteil angrenzenden Bereich eine seine elastische Verformung ermöglichende Wandstärkenminderung aufweist.
4. Dosierventil nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das schuhförmige Teil (l8) an seinem offenen Ende einen Einspannflansch (56) aufweist, der seiner Halterung zwischen einem Absatz des zylindrischen Teiles (16) und einem ringförmigen Absatz (44) des Gehäuseinneren dient.

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