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Die
Erfindung betrifft Verbesserungen bei Dosierventilen zur Verwendung
in einer Ausgabevorrichtung.
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Ausgabevorrichtungen
zum Ausgeben einer dosierten Menge eines Produkts umfassen im Allgemeinen
ein an einem Ausgabebehälter
befestigtes Ventil, in welchem das auszugebende Produkt aufbewahrt
wird. Das Ventil ist bezüglich
des Ausgabebehälters
mittels einer Kappe oder Zwinge, die auf den offenen Hals des Behälters gezwängt ist,
in Position gehalten.
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Bei
Dosierventilen ist eine Dosierkammer vorgesehen, welche am inneren
bzw. äußeren Ende durch
innere und äußere Dichtungen
abgedichtet ist. Ein solches Ventil gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch
1 ist in EP-A-0801900 offenbart. Die äußere Dichtung verhindert ein
Austreten des Produkts zwischen der Dosierkammer und der Atmosphäre, wenn die
Ausgabevorrichtung in einer betriebsbereiten Ausgabeposition ist.
Die innere Dichtung verhindert Ausfließen des Produkts zwischen dem
Behälter
und der Dosierkammer, wenn die Ausgabevorrichtung in einer betriebsbereiten,
ausgebenden Position ist. Ferner ist zwischen der Kappe oder Zwinge
und dem Behälter
eine elastomere Dichtung vorgesehen, um eine angemessene Abdichtung
zum Verhindern eines Verlustes des aufbewahrten Produkts vorzusehen.
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Die
Montage der inneren und äußeren Abdichtungen
und der elastomeren Dichtung mit den restlichen Komponenten des
Dosierventils erfordert eine Anzahl von Montageschritten, welche
zeitintensiv und schwierig umzusetzen sein können, teilweise aufgrund der
geringen Größe der Komponenten.
Insbesondere das Zusammenfügen
der inneren Abdichtung und der elastomeren Dichtung mit dem Ventilkörper des
Dosierventils erfordert zuerst, dass das innere und äußere Element
des Ventilkörpers
zusammengefügt
werden, wobei die innere Dichtung zwischen den inneren und äußeren Elementen
eingeschoben ist. Bis zu diesem Schritt im Montageverfahren ist
die innere Abdichtung lediglich durch Reibungskräfte zwischen der inneren Abdichtung
und dem inneren Element des Ventilkörpers bezüglich des Ventilkörpers in
Position gehalten. Ein bei dieser Anordnung auftretendes Problem
besteht darin, dass während
der Handhabung des inneren Elements in Vorbereitung der Montage
mit dem äußeren Element die
innere Abdichtung möglicherweise
von ihrer korrekten Position verlagert werden kann.
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Die
elastomere Dichtung wird dann über
den Ventilkörper
schiebegepasst.
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Die äußere Abdichtung
wird mit dem äußeren Element
zusammengefügt,
und die Kappe oder Zwinge wird dann über dem Ventilschaft platziert,
um die äußere Abdichtung
an dem Ventilkörper
zu halten. Ein Problem bei dieser Anordnung besteht darin, dass
während
der Handhabung des Ventilkörpers
in Vorbereitung der Montage mit der Kappe oder Zwinge die äußere Abdichtung
möglicherweise
von ihrer korrekten Position verlagert werden kann.
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Das
Dosierventil wird dann an dem Ausgabebehälter befestigt, indem die Kappe
oder Zwinge derart über
das offene Ende des Ausgabebehälters
gezwängt
wird, dass der Halsabschnitt des Behälters in die elastomere Dichtung
eingreift. Bis zu diesem Schritt im Montageverfahren ist die elastomere
Dichtung am Ventilkörper
lediglich durch Reibungskräfte zwischen
der elastomeren Dichtung und dem inneren Element gehalten. Ein bei
dieser Anordnung auftretendes Problem besteht darin, dass während der Handhabung
des inneren Elements während
der Montage mit dem äußeren Element
und während
der Handhabung des montierten Ventilkörpers während der Montage mit dem Ausgabebehälter die
elastomere Dichtung möglicherweise
von ihrer korrekten Position am Ventilkörper verlagert werden kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Dosierventil für
die Montage mit einem unter Druck stehenden Ausgabebehälter vorgesehen,
wobei das Ventil einen in einem eine Dosierkammer begrenzenden Ventilkörper koaxial
verschiebbaren Ventilschaft umfasst, sowie innere und äußere Abdichtungen
zum Abdichten zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilschaft und
eine an dem Ventilkörper
angeordnete Dichtung zum Abdichten gegen einen Halsabschnitt eines
unter Druck stehenden Ausgabebehälters,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der inneren Abdichtung, äußeren Abdichtung
oder Dichtung als Mitformung mit wenigstens einem Teil des Ventilkörpers gebildet
ist.
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Ferner
ist eine Mitformung zur Verwendung in einem Dosierventil vorgesehen,
umfassend wenigstens einen Teil eines Ventilkörpers, eine innere Abdichtung
und eine Dichtung, gebildet als unitäre Komponente.
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Ferner
ist eine Mitformung zur Verwendung in einer Dosierkammer vorgesehen,
umfassend wenigstens einen Teil eines Ventilkörpers und eine Dichtung, gebildet
als unitäre
Komponente.
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Die
vorliegende Erfindung offenbart ebenso ein Verfahren zur Herstellung
einer Mitformung zur Verwendung in einem Dosierventil, umfassend
die Schritte des Bildens einer ersten Form, des Spritzgießens eines
ersten Materials zum Bilden eines Teils eines Ventilkörpers, des
Bildens einer zweiten Form, welche den Teil des Ventilkörpers umfasst,
und des Spritzgießens
eines anderen Materials, um wenigstens ein Abdichtungselement in
engem Bezug zu dem Teil des Ventilkörpers zu bilden.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun, ausschließlich beispielhaft, mit Bezug
zu den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
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1 zeigt
einen Seitenriss im Querschnitt eines erfindungsgemäßen Dosierventils;
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2a zeigt
eine perspektivische Ansicht eines geschnittenen inneren Elements
eines Ventilkörpers
des Dosierventils aus 1;
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2b zeigt
eine perspektivische Ansicht des inneren Elements aus 2a aus
einem anderen Blickwinkel;
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Dichtung und einer inneren Abdichtung
des Dosierventils aus 1;
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4a zeigt
eine Draufsicht des inneren Elements aus 2a, geformt
mit der Dichtung und der inneren Abdichtung aus 3;
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4b zeigt
eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus 4a,
geschnitten an der Linie IVB-IVB aus 4a;
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5a zeigt
eine perspektivische Ansicht eines geschnittenen äußeren Elements
des Ventilkörpers
des Dosierventils aus 1;
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5b zeigt
eine perspektivische Ansicht des äußeren Elements aus 5a aus
einem anderen Blickwinkel;
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6 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer äußeren Abdichtung des Dosierventils
aus 1;
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7a zeigt
eine Draufsicht des äußeren Elements
aus 5a, geformt mit der äußeren Abdichtung aus 6;
und
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7b zeigt
eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus 7a,
geschnitten an der Linie VIIB-VIIB aus 7a.
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Das
Dosierventil 10 der vorliegenden Erfindung, wie in 1 gezeigt,
ist bei der Verwendung mit einem Ausgabebehälter (nicht gezeigt) zu verbinden,
in welchem ein auszugebendes Produkt in abgemessenen Dosierungen
aufbewahrt ist. Das Produkt kann beispielsweise eine Flüssigkeit
oder ein Medikament in Suspension oder in Lösung sein und mittels eines
flüchtigen,
verflüssigten
Treibmittels, wie beispielsweise CFC oder HFA oder Mischungen daraus
ausgestoßen
werden.
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Das
Ventil 10 wird in Position gehalten, um den Ausgabebehälter mittels
einer Kappe oder Zwinge 13, die auf den offenen Hals des
Behälters
gezwängt
ist, abzudichten.
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Das
Ventil 10 umfasst einen Ventilschaft 20, welcher
koaxial in einem, im Allgemeinen tassenförmigen äußeren Element 17 verläuft, so
dass er von außen
zugänglich
ist.
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In
der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen wird die Bezeichnung „innere" im Sinne von ,relativ
entfernt von einem Ausgabeende des Ventilschafts 20' verwendet.
Die Bezeichnung „äußere" wird im Sinne von
,relativ nahe liegend zu dem Ausgabeende des Ventilschafts 20' verwendet.
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Das
Ventil 10 umfasst ferner ein inneres Element 16,
eine Dichtung 14, eine innere Abdichtung 15 und
eine äußere Abdichtung 18.
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Das
innere Element 16 und das äußere Element 17 definieren
zusammen einen Ventilkörper 12.
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Das
vorzugsweise aus einem polymerischen Material gebildete äußere Element 17 umfasst
an einem äußeren Ende
eine Basis 21, an der eine Öffnung 22 und Seitenwände 23 angeordnet
sind, welche ein offenes Ende an dem äußeren Element 17 begrenzen.
Zwischen der Basis 21 des äußeren Elements 17 und
der Zwinge 13 befindet sich die äußere, gleitende Abdichtung 18 aus
einem elastomeren Material, welche ebenfalls eine Öffnung aufweist.
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Der
vorzugsweise aus einem polymerischen oder metallischen Material
gebildete Ventilschaft 20 umfasst an einem Ende einen im
Allgemeinen hohlen Abschnitt 25, welcher einen Ausgabekanal
definiert, wobei in dem Abschnitt 25 eine Öffnung 26 angeordnet
ist, und an seinem anderen Ende einen Kolben 27 mit einem
größeren Querschnittsbereich
als der hohle Abschnitt 25. Der hohle Abschnitt 25 erstreckt
sich von dem Behälter,
und der Kolben 27 ist in dem äußeren Element 17 aufgenommen
und in Relation zu ihm verschiebbar. Der äußere Durchmesser des Kolbens 27 ist
derart gewählt,
dass er kleiner ist als der innere Durchmesser des äußeren Elements 17,
wodurch ein radialer Abstand 28 belassen wird.
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Das
innere Element 16 bedeckt das offene Ende des äußeren Elements 17 und
ist vor Ort durch einen Flanschabschnitt 30 gesichert,
welcher zwischen der Zwinge 13 und der Dichtung 14 eingeklemmt
ist, wenn das Ventil 10 mit dem Ausgabebehälter zusammengefügt wird.
Das innere Element 16 umfasst Eingangsöffnungen 31, um dem
verflüssigten
Produkt zu ermöglichen,
in das Innere des Ventils 12 zu gelangen.
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Eine
Rückholfeder 19,
vorzugsweise aus Edelstahl, ist zwischen einer Basis des inneren
Elements 16 und dem Kolben 27 angeordnet, wodurch der
Kolben 27 in Kontakt mit der Basis 21 des äußeren Elements 17 gebracht
wird.
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Bei
bekannten Dosierventilen sind das innere Element, das äußere Element,
die Dichtung, die innere Abdichtung und die äußere Abdichtung als separate
Komponenten vorgesehen, welche während der
Montage des Dosierventils 10 zusammengefügt werden
müssen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind ein mitgeformtes inneres Element, in den beiliegenden Zeichnungen
im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet, und
ein mitgeformtes äußeres Element,
in den beiliegenden Zeichnungen im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 61 bezeichnet,
vorgesehen.
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Das
mitgeformte innere Element 11 und das mitgeformte äußere Element 61 definieren
zusammen einen Ventilkörper 12.
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Das
mitgeformte innere Element 11 umfasst ein inneres Element 16,
eine innere Abdichtung 15 und eine Dichtung 14,
gebildet mittels eines Mitformungsherstellungsverfahrens als eine
einzelne, unitäre
Komponente. Das mitgeformte äußere Element 61 umfasst
ein äußeres Element 17 und
eine äußere Abdichtung 18,
gebildet mittels eines Mitformungsherstellungsverfahrens als eine
einzelne, unitäre Komponente.
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Das
mitgeformte innere Element 11 ist mittels zweier Formungsschritte
gebildet. Eine erste Form ist durch ein Formungswerkzeug gebildet,
und ein erstes Material wird in die Form spritzgegossen, um wie
in den 2a und 2b gezeigt,
die Kernkomponente des inneren Elements 16 zu bilden. Eine zweite
Form wird dann gebildet, welche die Kernkomponente enthält. Vorzugsweise
wird dasselbe Formungswerkzeug verwendet, um die erste und die zweite
Form mittels aktiv gesteuerter Komponenten des Formungswerkzeugs
zu bilden, welche in Bezug zueinander bewegt werden können, um
die Anordnung der Form zu variieren und die erforderlichen Flusswege
für das
Einspritzverfahren vorzusehen.
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Ein
zweites Material wird dann in die zweite Form eingespritzt, um die
innere Abdichtung 15 und die Dichtung 14 zu bilden.
Da die Kernkomponente des inneren Elements 16 in der zweiten
Form vorliegt, werden die innere Abdichtung 15 und die
Dichtung 14 eng mit dem inneren Element 16 geformt,
so dass eine starke mechanische Verbindung zwischen der inneren
Abdichtung 14, der Dichtung 15 und dem inneren
Element 16 erreicht wird, wie in den 4a und 4b gezeigt.
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Die
Form der Dichtung 14 und die innere Abdichtung 15 sind
in 3 gezeigt, und die Form des fertigen, mitgeformten
Ventilkörpers 11 ist
in den 4a und 4b gezeigt.
Die Dichtung 14 und die innere Abdichtung 15 sind
mit angepassten Abschnitten 33 vorgesehen, welche passend
in Keilnuten 34 an dem inneren Element 16 eingreifen.
Die angepassten Abschnitte 33 und die Keilnuten 34 verbessern
die mechanische Verbindung zwischen dem inneren Element 16,
der Dichtung 14 und der inneren Abdichtung 15.
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In ähnlicher
Weise ist das mitgeformte äußere Element 61 mittels
zweier Formungsschritte gebildet. Eine erste Form wird von einem
Formungswerkzeug gebildet, und ein erstes Material wird dann in die
Form eingespritzt, um die Kernkomponente des äußeren Elements 17 zu
bilden, wie in den 5a und 5b gezeigt.
Eine zweite Form wird dann gebildet, welche die Kernkomponente enthält. Vorzugsweise
wird dasselbe Formungswerkzeug verwendet, um die erste und die zweite
Form mittels aktiv gesteuerter Komponenten des Formungswerkzeugs
zu bilden, welche in Bezug zueinander bewegt werden können, um
die Anordnung der Form zu variieren und die erforderlichen Flusswege
für das
Einspritzverfahren vorzusehen.
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Ein
zweites Material wird dann in die zweite Form eingespritzt, um die äußere Abdichtung 18 zu bilden.
Da die Kernkomponente des äußeren Elements 17 in
der zweiten Form vorliegt, wird die äußere Abdichtung 18 eng
mit dem äußeren Element 17 geformt,
so dass eine starke mechanische Verbindung zwischen der äußeren Abdichtung 18 und
dem äußeren Element 17 erreicht
wird, wie in den 7a und 7b gezeigt.
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Die
Form der äußeren Abdichtung 18 ist
in 6 gezeigt, und die Form des fertigen, mitgeformten äußeren Elements 61 ist
in den 7a und 7b gezeigt.
Die äußere Abdichtung 18 ist
mit angepassten Abschnitten 63 vorgesehen, welche passend
in Keilnuten 64 an dem äußeren Element 17 eingreifen.
Die angepassten Abschnitte 63 und die Keilnuten 64 verbessern
die mechanische Verbindung zwischen dem äußeren Element 17 und
der äußeren Abdichtung 18.
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Ein
Vorteil dieses Verfahrens der Bildung des mitgeformten inneren Elements 11 und
des mitgeformten äußeren Elements 61 liegt
darin, dass ein erstes Material zum Bilden des inneren Elements 16 und
des äußeren Elements 17 verwendet
werden kann, und ein anderes Material zum Bilden der Abdichtungselemente,
d. h. der Dichtung 14, der inneren Abdichtung 15 und
der äußeren Abdichtung 18 verwendet
werden kann. So kann das optimale Material für jeden Abschnitt des Dosierventils 10 verwendet
werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das fertige mitgeformte
innere Element 11 und das mitgeformte äußere Element 61 einzelne,
unitäre Komponenten
sind, bei denen kein Risiko besteht, dass sich die Dichtung 14,
die innere Abdichtung 15 und die äußere Abdichtung 18 während der
Handhabung und der Montage von dem Rest des Dosierventils 10 lösen. So
wird die Montage des Dosierventils wesentlich vereinfacht, und die
Anzahl der bei der Montage des Dosierventils erforderlichen Montageschritte
wird deutlich reduziert. Dies führt
zu Zeit- und Kostenersparnis.
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Das
innere Element 16 und das äußere Element 17 können beispielsweise
aus einem der folgenden Materialien gebildet sein:
Acetal;
Nylon;
und
Polyester.
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Das äußere Element 17 und
das innere Element 16 können
aus anderen Materialien gebildet sein.
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Die
Dichtung 14, die innere Abdichtung 15 und die äußere Abdichtung 18 können beispielsweise
aus einem der folgenden Materialien gebildet sein:
Polyurethan
(aromatische Polyether oder aromatische Polyester);
Thermoplastische
Vulkanisate (d. h. eine Mischung aus einem Kunststoffanteil, gewählt aus
Polypropylen, Polyethylen oder Polystyren und einem quervernetzten
Elastomer, gewählt
aus Polyispren, Polybutadien, Polyethylenpropylen, Polychloropren,
Polyacryl-Nitril-Butadien, Polyisobutyl oder anderen quervernetzten
Elastomeren);
Polystyren-Polyethylenbutylen-Blockcopolymere;
Polystyren-Polybutadien-Blockcopolymere;
Thermoplastische
Polyolefine (wie beispielsweise Ethylen-Propylen-Gummi); Copolyetherester;
Polyether-Blockamide;
und
Polyethylen-Copolymere.
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Die äußere Abdichtung 18 kann
im Vergleich zur inneren Abdichtung 15 und der Dichtung 14 aus einem
anderen Material gebildet sein.
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Bei
der Anwendung wird der Ventilschaft 20 des Dosierventils 10 bezüglich des
Rests des Ventils 10 gegen die Vorspannung der Federn 19 axial
verlagert. Wenn dies auftritt, wird zwischen dem Ventilschaft 20 und
dem äußeren Element 17 eine
temporäre
Kammer erzeugt. Das Produkt fließt durch den radialen Abstand 28 zwischen
dem Kolben 27 und dem äußeren Element 17 und
fließt
in die Kammer bis eine untere Kante des Kolbens 27 die
innere Abdichtung 15 des mitgeformten inneren Elements 11 berührt. Eine
flüssigkeitsdichte
Abdichtung wird an diesem Punkt der Berührung erzeugt, wodurch ein weiteres
Eindringen des Produkts verhindert wird. Die abgemessene Dosis des
auszugebenden Produkts wird durch das Volumen der Kammer und den Abstand 28 definiert.
Ein weiteres Hinunterdrücken des
Ventilschafts 20 führt
dazu, dass die Öffnung 26 in
den hohlen Abschnitt 25 des Ventilschafts 20 durch die äußere Abdichtung 18 und
in die Kammer gelangt. Die bevorzugten Treibmittelsysteme sind verflüssigte Gase
oder ihre Kombinationen mit Siedetemperaturen, welche deutlich unter
Raumtemperatur liegen. Dies führt
dazu, dass das Produkt siedet und den Inhalt der Kammer durch die Öffnung 26 in den
Ausgabekanal in dem hohlen Abschnitt 25 des Ventilschafts 20 ausstößt, und
damit eine Ausgangsbahn für
das Produkt vorsieht.
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Das
Freigegeben des Ventilschafts 20 ermöglicht die Rückholung
der Feder 19, wodurch der Ventilschaft 20 gezwungen
wird, in seine Ruheposition zurückzukehren,
und die Dosierkammer verschwindet, wenn sich der Kolben 27 der
Basis 21 des äußeren Elements 17 nähert.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
können die
innere Abdichtung 15, das äußere Element 17 und
die äußere Abdichtung 18 durch
Mitformung als eine einzelne, unitäre Komponente gebildet sein.
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Während das
mitgeformte innere Element 11 und das mitgeformte äußere Element 61 in
der oben genannten Ausführungsform
für die
Verwendung in einem Dosierventil mit einer temporären Dosierkammer
beschrieben worden sind, wird darauf hingewiesen, dass das mitgeformte
innere Element 11 und das mitgeformte äußere Element 61 auch
für die
Verwendung in Dosierventilen im Allgemeinen geeignet sind, beispielsweise
für jene
mit permanenter Dosierkammer.