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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für einen Getränkebehälter, wobei
diese Ventilvorrichtung auf der Verwendung zweier zusammenwirkender
Ventilmembranen beruht, und wobei die Vorrichtung, u. a., ein unbeabsichtigtes
Ausströmen
eines Fluids, typischerweise einer Flüssigkeit, aus dem Getränkebehälter verhindert.
Auch wird die Vorrichtung automatisch entlüftet, und zwar entweder während des
Herausströmens
des Fluids oder unmittelbar danach. Beispielsweise kann der Getränkebehälter ein
Getränkebeutel,
ein Getränkekarton,
eine Tasse oder eine Flasche sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung
innerhalb einer Kappe oder einer Trinkschnauze angeordnet, als solche
geformt oder mit einer solchen verbunden sein, was es ermöglicht,
leicht eine normale Kappe oder eine normale Trinkschnauze für einen
Getränkebehälter zu
ersetzen. Die vorliegende Vorrichtung ermöglicht ein verschüttungsfreies
Konsumieren des Fluids aus dem Getränkebehälter, was u. a. zu großen hygienischen
Vorteilen führt.
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Das
Ausströmen
von Fluid aus dem Getränkebehälter wird
dadurch gestartet und kontrolliert, dass ein Ventilaktivierungsunterdruck
an die Ventilvorrichtung geliefert wird, vorzugsweise dadurch, dass
ein Benutzer seine Lippen um die Vorrichtung platziert und durch
Saugen einen Unterdruck aufbaut, der eine Ventilöffnungs-Saugkraft erzeugt.
Das Ausströmen
stoppt dann, wenn die Saugkraft nachlässt, woraufhin die Ventilvorrichtung
dafür sorgt, dass
die Ausströmungsöffnung des
Getränkebehälters dicht
verschlossen wird, selbst wenn im Behälter ein Überdruck vorliegt. Die Vorrichtung
kann auch so aufgebaut sein, dass sie während des Konsumierens für ein kontinuierliches
Belüften
des Getränkebehälters sorgt.
Sie kann auch so aufgebaut sein, dass sie für ein Durchstoßen eines
Gebiets des Getränkebehälters sorgt,
wenn ein erstmaliges Öffnen
erfolgt.
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Stand der Technik und Nachteile
desselben
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Die
Patentliteratur beschreibt verschiedene Vorrichtungen zum Verhindern
eines Herausströmens
von Flüssigkeit
aus einem Getränkebehälter. Derartige
Vorrichtungen sind u. a. in
US
5.975.369 und
US 5.465.876 beschrieben.
Jedoch beinhalten diese Vorrichtungen keinen automatischen, durch Unterdruck
kontrollierten Schließmechanismus,
und daher muss der Benutzer eine mechanische Bewegung ausüben, um
sie zu öffnen
und zu schließen. Zum
Stand der Technik gehören
auch Vorrichtungen mit automatischen Schließfunktionen, jedoch leiden diese
unter anderen Nachteilen, einschließlich denen, dass sie auf Druckdifferenzen
empfindlich sind, relativ kompliziert sind und speziell konzipierte
Behälter
benötigen.
US 5.607.073 offenbart ein
Beispiel einer derartigen Vorrichtung. Darüber hinaus beschreibt das
norwegische Patent Nr. 137258 eine Vorrichtung,
die ein Herauslecken von Flüssigkeit selbst
dann verhindert, wenn die Flüssigkeit
im Behälter
unter Druck steht. Jedoch ist dieser Typ einer Vorrichtung so aufgebaut,
dass es möglich
ist, dass ein beliebiger Flüssigkeitsüberdruck
im Behälter
die Ventilschließkraft
so erhöht,
dass sie ausreicht, dass ein Benutzer Schwierigkeiten hat, das Ventil
zu öffnen.
Alle diese bekannten Ventilvorrichtungen sind technisch kompliziert.
Demgemäß sind sie
relativ teuer herzustellen, was sie für den Wegwerfgebrauch ungeeignet
macht.
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Aufgaben der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile im Stand
der Technik zu lindern.
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Insbesondere
ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Ventilvorrichtung zu schaffen,
die ein verschüttungsfreies
Konsumieren eines Fluids aus einem Getränkebehälter ermöglicht, um dabei zu gewährleisten,
dass keine Fluidreste in der Ventilvorrichtung verbleiben, was zu
unhygienischen Bedingungen führen
würde.
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Eine
andere Aufgabe ist es, eine Ventilvorrichtung zu schaffen, die,
soweit wie möglich,
aus denselben Materialien und einer minimalen Anzahl von Komponenten
besteht, was für
technische Vorteile bei ihrer Herstellung sorgt.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventilvorrichtung zu
schaffen, die in Verbindung mit relativ großen druckempfindlichen Flächen kleine Druckdifferenzen
nutzt, um relativ große
Ventilaktivierungskräfte
zu erzeugen.
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Maßnahmen zum Lösen der
Aufgaben
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Diese
Aufgaben werden durch Merkmale gelöst, wie sie in der folgenden
Beschreibung und den anschließenden
Ansprüchen
offenbart sind.
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Vorzugsweise
ist die Ventilvorrichtung innerhalb einer Kappe, einer Trinkschnauze
oder eines Teils der Kappe oder der Trinkschnauze ausgebildet, sie
ist als solche ausgebildet, oder sie ist in Verbindung mit einer
solchen ausgebildet. Die Ventilvorrichtung verfügt über zwei zusammenwirkende,
flexible, druckempfindliche Ventilmembranen, die eine Außenmembran
und eine Innenmembran bilden. Die Bezeichnungen "Außen-" und "Innen-" kennzeichnet ihre
Position relativ zu einer Ausströmungsöffnung in einem
zugehörigen
Getränkebehälter. Vorzugsweise ist
die Membran im Inneren einer Kappe oder einer Trinkschnauze, oder
in Verbindung damit, möglicherweise
als Teil davon, ausgebildet.
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Die
Membranen sind mit einem axialen Abstand zueinander angeordnet,
und ihre Umfangsbefestigungsgebiete sind druckdicht miteinander
verbunden. Diese Konstellation bildet eine Referenzdruckkammer zwischen
den Membranen und dem Inneren ihrer Befestigungsgebiete. Die Referenzdruckkammer
ist an den Befestigungsgebieten der Membranen und außerhalb
der Aktivierungsflächen
derselben mit mindestens einer Belüftung versehen, und diese mindestens
eine Belüftung
verbindet die Referenzdruckkammer mit dem Umgebungsdruck P1, normalerweise
dem Atmosphärendruck,
des Getränkebehälters. In
der Gebrauchsstellung sind die Befestigungsgebiete mit der Ausströmöffnung des
Getränkebehälters verbunden,
was dafür
sorgt, dass das Ausströmen
von Fluid aus dem Getränkebehälter und
ein Belüften
desselben über
die Ventilvorrichtung erfolgen.
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Eine
der zwei Membranen ist fest mit einer Durchsatzströmungsleitung
verbunden, durch die ein Fluid im Getränkebehälter herausströmen kann, wenn
die Ventilvorrichtung geöffnet
ist. Die andere der zwei Membranen ist mit einer Membrandurchgangsöffnung versehen,
in der die Strömungsleitung normalerweise
angeordnet ist, wenn die Gebrauchsstellung vorliegt. Der Membranöffnung ist ein
Primärdichtungskörper, der
so angeordnet ist, dass er für eine
Abdichtung gegen eine Fluidströmung über die Strömungsleitung
sorgt, und ein Sekundärdichtungskörper zugeordnet,
der so angebracht ist, dass er für eine
Abdichtung zwischen der Referenzdruckkammer und dem Innendruck P3
im Getränkebehälter sorgt.
Wenn sich die Ventilvorrichtung in einer inaktiven Ruhestellung
befindet, sind beide Dichtungskörper
in druckdichtem Kontakt zur Strömungsleitung platziert.
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Durch
Ausüben
eines Unterdrucks P2 auf die Außenseite
der Außenmembran
wird die Ventilvorrichtung aktiviert. Dies erfolgt durch Ausüben des
Unterdrucks P2 auf die Außenseite
der Außenmembran,
was dafür
sorgt, dass sie sich relativ zur Innenmembran bewegt. Vorzugsweise
erzeugt der Benutzer durch Saugen einen Unterdruck an der Außenseite
der Außenmembran.
Diese Relativbewegung trennt den Primärdichtungskörper von der Strömungsleitung
und öffnet
für ein
Ausströmen
von Fluid.
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Darüber hinaus
ist die Ventilvorrichtung auf solche Weise ausgebaut, dass es möglich ist,
dass ihr Sekundärdichtungskörper in
druckabdichtendem und beweglichem Kontakt mit der Strömungsleitung steht,
und zwar zumindest während
des anfänglichen Öffnens der
Ventilvorrichtung sowie dann, wenn der Primärdichtungskörper in einer offenen Stellung
platziert ist. Im Ergebnis kann der Sekundärdichtungskörper in einem dauerhaften,
druckabdichtenden und beweglichen Kontakt mit der Strömungsleitung
platziert werden, und zwar dann, wenn sich die Ventilvorrichtung
sowohl in der aktiven als auch inaktiven Stellung befindet. Die
Ventilvorrichtung kann auch auf solche Weise aufgebaut sein, dass
es möglich
ist, dass der Sekundärdichtungskörper öffnet, um
von der Referenzdruckkammer her zu belüften, was durch weiteres Öffnen der
Ventilvorrichtung erfolgt. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden,
dass die Strömungsleitung
mit verringertem Durchmesser, zumindest in ihrem freien Endabschnitt,
versehen wird. Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass dieser
Endabschnitt der Strömungsleitung
mit einem eingezogenen Gebiet mit gleichmäßig verringerten Außendurchmesser
versehen wird, oder dass die Außenseite
der Leitung mit einer Kegelform versehen wird, die über einen
zum freien Endabschnitt hin fortschreitende abnehmenden Außendurchmesser
verfügt.
Abhängig
vom speziellen Design der Ventilvorrichtung kann das Belüften des
Getränkebehälters auf
verschiedene Arten erfolgen. Das Belüften kann ausgeführt werden,
nachdem der Konsum von Fluid beendet wurde, oder bevor die Ventilvorrichtung
ihre Ruhe stellung einnimmt, oder das Belüften kann gleichzeitig mit
dem Konsumieren von Fluid erfolgen.
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Die
Wechselwirkung der Membranen sowie verschiedene Belüftungsarten
werden in den folgenden Beispielen von Ausführungsformen detaillierter beschrieben.
Der prinzipielle Betriebsmodus für
die Ventilvorrichtung wird beim ersten Ausführungsbeispiel, und unter Bezugnahme
auf die 1–5, gründlich beschrieben.
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Ferner
kann die Ventilvorrichtung mit einer Schutzabdeckung versehen sein,
um zu verhindern, dass sich Staub und Bakterien auf der Außenmembran
absetzen. Eine Schutzabdeckung kann auch dazu verwendet werden,
ein voriges Öffnen
und Verwenden der Ventilvorrichtung anzuzeigen. Auch kann die Schutzabdeckung
mit einer internen Befestigungsvorrichtung, beispielsweise einem
Vorsprung versehen sein, die in körperlichem, möglicherweise abdichtendem,
Kontakt mit der Außenmembran
steht und die Abdeckung am Ort hält.
So wird zusätzliche Sicherheit
gegen Auslecken während
der Lagerung und des Transports des Getränkebehälters und der Ventilvorrichtung
erzielt. Gleichzeitig wird die Ventilvorrichtung gegen jeglichen
körperlichen
Kontakt geschützt,
der zu einer mechanischen Fehlfunktion führen könnte.
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Die
Innenmembran hat mehrere Aufgaben. Bei einem Überdruck im Getränkebehälter muss
sie zumindest zwischen dem Getränkebehälter und
der Umgebung während
des Transports und der Lagerung für eine druckdichte Sperre sorgen.
Bei einem Unterdruck im Getränkebehälter muss
die Innenmembran auch dazu in der Lage sein, sich nach innen zum
Getränkebehälter hin
zu bewegen, um ein Belüften
zu erleichtern und den Druck in ihm auszugleichen. Die Innenmembran
kann auch mit einem Punkt oder einem Stift ausreichender Stabilität versehen
sein, um den Getränkebehälter zu
durchstoßen oder
durch ein Durchstoßgebiet
an ihm zu brechen.
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Nachfolgend
werden fünf
nicht beschränkende
Beispiele bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Ausführungsformen
werden durch die folgenden Zeichnungen veranschaulicht.
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1 ist
eine Vorderansicht, die einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform
einer Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung
zeigt, wobei die Vorrichtung in einer inaktiven Ruhestellung mit
geschlossenem Ventil dargestellt ist, und wobei sie mit einer Ausströmöffnung in
einem nicht unter Druck stehenden Behälter (nicht dargestellt) verbunden
ist, und wobei die Vorrichtung für
kontinuierliche Belüftung
konzipiert ist;
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2 zeigt
ebenfalls die Ventilvorrichtung gemäß der 1, jedoch
ist hier die Vorrichtung in einer aktiven Ventilöffnungsstellung dargestellt,
wenn ein Benutzer einen Unterdruck P2 auf die Vorrichtung ausübt und Flüssigkeit
aus dem Getränkebehälter konsumiert;
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3 zeigt
ebenfalls die Ventilvorrichtung gemäß der 1, jedoch
hier ist die Vorrichtung in einer aktiven Ventilöffnungsstellung während des
Belüftens
des Getränkebehälters unmittelbar
nach Abschluss des Konsumierens von Flüssigkeit dargestellt;
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4 zeigt
ebenfalls die Ventilvorrichtung gemäß der 1, jedoch
ist die Vorrichtung in einer aktiven Ventilöffnungsstellung dargestellt,
während ein
Konsumieren und Belüften
gleichzeitig erfolgen;
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5 zeigt
ebenfalls die Ventilvorrichtung gemäß der 1, wobei
diese Vorrichtung in einer inaktiven Ventilschließstellung
in Ruhe dargestellt ist, jedoch ist hier die Vorrichtung mit einer
Ausströmöffnung in
einem unter Druck stehenden Getränkebehälter (nicht
dargestellt) dargestellt, weswegen flexible Membranen der Ventilvorrichtung
relativ zum Behälter
nach außen
aufgewölbt
sind;
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6 ist
eine Vorderansicht, die einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform
einer Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung
zeigt, wobei die Vorrichtung in einer aktiven Ventilschließstellung in
Ruhe dargestellt ist, und wobei sie mit einer Ausströmöffnung in
einem nicht unter Druck stehenden Behälter (nicht dargestellt) verbunden
ist, wobei die Vorrichtung jedoch nicht für kontinuierliches Belüften des
Getränkebehälters während des
Konsumierens von Flüssigkeit
konzipiert ist;
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7 zeigt
die Ventilvorrichtung gemäß der 6,
wobei es jedoch dargestellt ist, dass die Vorrichtung auch mit einer
Trinkschnauze und einer externen Schutzabdeckung verbunden ist;
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8 ist
eine Vorderansicht, die einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform
einer Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung
zeigt, wobei die Vorrichtung in einer inaktiven Ventilschließstellung
in Ruhe dargestellt ist, und wobei sie mit einem nicht durchstoßenen Durchstoßgebiet
eines Getränkebehälters verbunden
ist, und wobei die Vorrichtung mit einem Durchstoßstift versehen
ist, um das Durchstoßgebiet
zu durchstoßen,
um dadurch eine Ausströmöffnung im
Getränkebehälter zu
schaffen;
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9 zeigt
die Ventilvorrichtung gemäß der 8 während des
Durchstoßens
des zum Durchstoßen
ausgebildeten Wandgebiets des Getränkebehälters;
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10 ist
eine Vorderansicht, die einen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform
einer Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung
zeigt, wobei die Vorrichtung der Ventilvorrichtung gemäß der 8 ähnelt und
wobei diese Vorrichtung in einer inaktiven Ventilschließstellung
in Ruhe dargestellt ist, wobei sie mit einem Flaschenhals mit Gewinde
einer nicht unter Druck stehenden Flasche verbunden ist;
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11 ist
eine Vorderansicht, die einen Schnitt durch eine fünfte Ausführungsform
einer Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung
zeigt, wobei die Vorrichtung in einer inaktiven Ventilschließstellung
in Ruhe dargestellt ist, und wobei sie mit einem nicht unter Druck
stehenden Getränkebehälter (nicht
dargestellt) verbunden ist; und
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12 zeigt
die Ventilvorrichtung gemäß der 11,
wobei jedoch diese Vorrichtung in einer vom Benutzer aktivierten
Ventilöffnungsstellung
dargestellt ist.
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Die
Figuren sind schematisch und können daher
betreffend die Größe von Einzelheiten,
Relativabmessungen, die Form und ihre Relativpositionen zueinander
etwas verzerrt sein. Nachfolgend werden ähnliche Einzelheiten der Figuren
im Wesentlichen mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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Die
in den folgenden Ausführungsbeispielen dargestellten
Komponenten können
auch bei noch weiteren Kombinationen als den hier offenbarten verwendet
werden.
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Die 1-5 zeigen
nicht nur ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Ventilvorrichtung, sondern sie veranschaulichen
den prinzipiellen Funktionsmodus der Ventilvorrichtung vor, während und
nach dem Ausüben
eines Ventil aktivierenden Unterdrucks P2 durch einen Benutzer auf
die Vorrichtung.
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Die 1 zeigt
die aktuelle Ventilvorrichtung, die als Kappe 1 (teilweise
dargestellt) für
eine Ausströmöffnung in
einem nicht unter Druck stehenden Getränkebehälter (nicht dargestellt) ausgebildet ist.
Die Ventilvorrichtung verfügt
u. a. über
zwei zusammenwirkende Membranen, die eine Außenmembran 2 und eine
Innenmembran 4 bilden. Die beiden Membranen 2, 4 sind
in die Wand der Kappe 1 eingebaut und direkt mit ihr verbunden,
und sie sind mit einem axialen Abstand voneinander angeordnet. Bei diesem
Beispiel bestehen die Körper 2, 4 aus
flexiblen Kreisflächen,
die im Wesentlichen parallel und eben sind. Die beiden Membranen 2, 4 sind
mit konzentrischen, ringförmigen
Wellen 5 versehen, die sich radial erstrecken und gerade
gedehnt werden, wenn die Körper 2, 4 aktiviert
werden und sich axial bewegen. Die axiale und radiale Bewegung bezieht sich
auf eine gedachte Mittellinie durch die Kappe 1, und die
Membranen 2, 4 dieses Beispiels sind konzentrisch
um diese Mittellinie angeordnet. Die Außenmembran 2 ist in
einem äußeren Kappenteil 1a ausgebildet,
während
die Innenmembran 4 in einem inneren Kappenteil 1b ausgebildet
ist. Der äußere Kappenteil 1a ist
druckabdichtend mit der Außenseite
des inneren Kappenteils 1b verbunden. So existiert zwischen
den Membranen 2, 4 und innerhalb der Kappe 1 eine
Referenzdruckkammer 6. Diese Referenzdruckkammer 6 steht
mit dem Umgebungsdruck P1 des Getränkebehälters, normalerweise dem Atmosphärendruck, über mindestens
eine Belüftung 8 in
der Wand der Kappe 1 in Verbindung. Der Innendruck P3 des
Getränkebehälters kann
größer oder kleiner
als der Umgebungsdruck P1 sein. In den Figuren kennzeichnet P2 einen
vom Benutzer ausgeübten
Unterdruck, der dazu verwendet wird, die Ventilvorrichtung zu aktivieren.
Mit der Außenmembran 2 ist
auch eine durchgehend offene Strömungsleitung 10 fest
verbunden, und sie ist in deren Zentrum platziert, wobei diese Leitung 10 rechtwinklig
aus der Membran 2 nach außen vorsteht, während sie
nach innen durch eine entsprechende, durchgehende Membranöffnung 12 in der
Innenmembran 4 nach innen steht. An ihrem nach innen vorstehenden,
freien Endabschnitt ist die Strömungsleitung 10 mit
einem eingezogenen Gebiet 14 versehen, in dem diese Leitung 10 einen
gleichmäßig verringerten
Außendurchmesser
aufweist. Die Strömungsleitung 10 ist
auch axial beweglich in Bezug auf die Membranöffnung 12, und sie
liegt druckabdichtend an einem der Innenmembran 4 zugeordneten
Sekundärdichtungskörper 16 an.
Der Sekundärdichtungskörper 16 liegt
in Form einer flexiblen, ringförmigen
Dichtlippe vor, die die Membranöffnung 12 bildet.
Ferner ist die Innenmembran 4 mit einem Primärdichtungskörper 18 in
Form einer ringförmigen
Platte versehen. Bei diesem Beispiel ist die Dichtungsplatte 18 an
der Innenseite der Innenmembran 4 platziert. Die Dichtungsplatte 18 ist mit
mehreren axialen Streben 20 versehen, die entlang ihrem
Umfang verteilt sind und sie mit der Innenmembran 4 verbinden.
Dies ermöglicht
es, dass Flüssigkeit
zwischen den Streben 20 und durch die Strömungsleitung 10 strömt, wenn
sich die Ventilvorrichtung in einer offenen Stellung befindet. In
der 1 ist jedoch die Ventilvorrichtung in einer Ruhestellung dargestellt,
in der der nach innen vorstehende, frei Endabschnitt der Leitung 10 druckabdichtend
an der Dichtungsplatte 18 platziert ist und jedes Ausströmen von
Flüssigkeit
durch die Leitung 10 sperrt.
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Die 2 zeigt
die Ventilvorrichtung in der offenen Stellung während des Konsumierens von Flüssigkeit
aus dem Getränkebehälter. Jedoch
zeigt diese Figur die Ventilvorrichtung während der anfänglichen
Aktivierung und/oder einer Aktivierung mit mäßigem Unterdruck. Der Benutzer übt einen
Unterdruck P2 auf die Außenseite
der Außenmembran 2 aus,
während
gleichzeitig Atmosphärenluft
mit dem Druck P1 durch die Belüftung 8 in
die Referenzdruckkammer 6 eingelassen wird. Die dazwischen
herrschende Druckdifferenz P1 – P2
wirkt über
die Außenmembran 2 und
bewegt sie und ihre Strömungsleitung 10 axial
nach außen.
Gleichzeitig werden die Wellen 5 der Membran 2 radial
gedehnt, was bewirkt, dass die Membran 2 nach außen aufwölbt. Dadurch wird
der freie Endabschnitt der Strömungsleitung 10 von
der Dichtungsplatte 18 abgehoben, wodurch Flüssigkeit
aus der Leitung 10 ausströmen kann. Die Strömungsrichtung
der Flüssigkeit
ist durch die stromabwärts
gerichtete Pfeile gekennzeichnet. Die 2 zeigt
die Strömungsleitung 10 während der
anfänglichen
axialen Bewegung, bei der die Dichtlippe 16 nur am größten Durchmesser
der Strömungsleitung 10 mit
dieser in Kontakt steht, wobei sich dieser größte Durchmesser außerhalb
des eingezogenen Gebiets 14 befindet, und wobei während einer
Aktivierung der Ventilvorrichtung mit mäßigem Unterdruck eine Relativbewegung
entlang dem Gebiet mit größtem Durchmesser
erfolgt.
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Die 3 zeigt
die Ventilvorrichtung unmittelbar vor Abschluss des Konsumierens
von Flüssigkeit
gemäß der 2,
jedoch bevor die Vorrichtung ihre Ausströmöffnung schließt. In diesem
Stadium des Ventilbetriebs ist der Druck P3 im Getränkebehälter niedriger
als der Umgebungsdruck P1, da Flüssigkeit
aus dem Behälter
entnommen wurde. Jedoch sind die Referenzdruckkammer 6 und
das äußere der Außenmembran 2 dem
Umgebungsdruck P1 ausgesetzt. Diese Druckkonstellation erzeugt die
Druckdifferenz P1 – P3,
die Luft und jegliche Flüssigkeitsreste durch
die Strömungsleitung 10 in
den Getränkebehälter hineintreibt,
und sie drückt
auch die Innenmembran 4 in den Getränkebehälter und sorgt dafür, dass
sie sich aufwölbt.
In der Figur ist die Strömungsrichtung
der Luft durch stromabwärts
gerichtete Pfeile dargestellt. Allmählich sorgt dieser Druckausgleich dafür, dass
sich die Membran 4 in ihre Ruhestellung zurückbewegt,
und dies sorgt dafür,
dass die Dichtungsplatte 18 erneut in Druckabdichtungskontakt
mit der Strömungsleitung 10 gebracht
wird und die Ventilvorrichtung schließt.
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Die 4 zeigt
die Ventilvorrichtung in der offenen Stellung während des gleichzeitigen Konsumierens
von Flüssigkeit
und eines Belüftens
(kontinuierliches Belüften),
wobei jedoch hier die Ventilvorrichtung einer starken und/oder kontinuierlichen
Aktivierung durch einen Unterdruck unterliegt. Wie es in der 2 dargestellt
ist, wirkt ein Unterdruck P2 auf die Außenseite der Außenmembran 2,
während gleichzeitig
Luft mit dem Druck P1 durch die Belüftung 8 in die Referenzdruckkammer 6 eingelassen wird.
In diesem Fall ist jedoch, als Folge des kontinuierlichen Flüssigkeitsverbrauchs,
der Behälterdruck P3
niedriger als der Druck P1 in der Referenzdruckkammer 6.
Diese Druckkonstellation erzeugt eine nach außen gerichtete Druckdifferenz
P1, P2 an der Außenmembran 2 sowie
eine nach innen gerichtete Druckdifferenz P1 – P3 an der Innenmembran 4,
was dafür
sorgt, dass beide Membranen 2, 4 aktiviert werden
und sich voneinander weg nach außen aufwölben. Wenn sie in diesen aktivierten
Stellungen platziert sind, ist das eingezogene Gebiet 14 der
Leitung direkt der Dichtungslippe 16 gegenüberstehend
positioniert. Dadurch existiert zwischen der Strömungsleitung 10 und
der Dichtungslippe 16 ein Belüftungsspalt 22. Dadurch
kann Luft aus der Referenzdruckkammer 6 durch den Spalte 22 in
den Getränkebehälter strömen, um
den Unterdruck in ihm auszugleichen. Luft strömt so lange durch den Spalt 22,
wie ein Konsumieren erfolgt, und solange ein ausreichender Unterdruck
im Getränkebehälter vorliegt.
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Pfeile
in der Figur kennzeichnen die stromabwärtigen Strömungsrichtungen der Luft und
der Flüssigkeit.
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Die 5 zeigt
die Ventilvorrichtung, die mit einem unter Druck stehenden Getränkebehälter (nicht
dargestellt) verbunden ist, in dem der Behälterdruck P3 größer als
der Umgebungsdruck P1 ist. Diese Druckkonstellation erzeugt eine
nach außen
gerichtete Druckdifferenz P3 – P1,
die direkt auf die Innenmembran 4 und indirekt (über die
Strömungsleitung 10)
auf die Außenmembran 2 wirkt.
So wölben sich
die beiden Membranen 2, 4 nach außen auf,
und die Dichtungsplatte 16 wird mit größerer Kraft als dann, wenn
der Getränkebehälter nicht
unter Druck steht, gegen die Strömungsleitung 10 gedrückt. So nimmt
die Ventilschließkraft
mit zunehmendem Druck P3 im Getränkebehälter zu.
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Die 6 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung. Diese
Ventilvorrichtung ist der Vorrichtung gemäß der 1 sehr ähnlich,
und sie ist als Kappe 1 aufgebaut. Jedoch ist die Strömungsleitung 10 dieser
Vorrichtung an ihrem nach innen vorstehenden, freien Endabschnitt
nicht mit einem äußeren, eingezogenen
Gebiet versehen. Die Strömungsleitung 10 gemäß der 6 verfügt über einen
gleichmäßigen Außendurchmesser,
und so ist sie nicht für
kontinuierliches Belüften
des Getränkebehälters während des Konsumierens
von Flüssigkeit
ausgebildet. In einigen Fällen,
beispielsweise in Verbindung mit Trinkbeuteln, kann es wünschenswert
sein, zu verhindern, dass verschmutzte Flüssigkeit nach Abschluss des Konsumierens
in den Getränkebehälter gesaugt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
liegt die Dichtlippe 16 druckabdichtend an der Strömungsleitung 10 an,
wenn eine Relativbewegung entlang der gesamten Länge derselben vorliegt, was
dauernd eine intakte Druckabdichtung gewährleistet.
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Die 7 zeigt
die Ventilvorrichtung gemäß der 6,
wobei es jedoch hier dargestellt ist, dass der äußere Kappenteil 1a mit
einer Trinkschnauze 24 verbunden ist, die an einer Ausströmöffnung 26 vorhanden
ist, wobei auch eine Verbindung mit einer äußeren Schutzabdeckung 28 besteht.
Die Abdeckung 28 ist mit einer zentrischen, inneren Abdeckungsleitung 29 versehen,
die zur Ventilvorrichtung nach innen vorsteht. Die Abdeckungsleitung 29 kann
für den Transport
und die Lagerung mit der Außenmembran 2 in
Kontakt gebracht werden, um dafür
zu sorgen, dass die Membranen 2, 4 zeitweilige
zusammengequetscht werden, um so zu einem sicheren Schließen der
Ventilvorrichtung beizutragen.
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Die
Abdeckungsleitung 28 ist mit einem äußeren Bund 30 versehen,
der sie an ihrem Ort in der Ausströmöffnung 26 hält.
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Die 8 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung.
Jedoch ist es dargestellt, dass diese Ventilvorrichtung direkt mit
der Außenseite
der Wand eines Getränkebehälters 32,
beispielsweise eines Trinkkartons oder eines Trinkbeutels verbunden
ist. Die Ventilvorrichtung ist druckabdichtend um eine ringförmige Perforationsbegrenzungslinie 34 in
der Wand herum angebracht, wobei diese Begrenzungslinie 34 ein
nicht durchstoßenes
Durchstoßgebiet 36 der
Wand definiert. Auch bestehen bei diesem Beispiel die Membranen 2, 4 aus
flexiblen Kreisflächen,
die im Wesentlichen parallel und eben sind und mit einem axialen
Abstand zueinander zusammengebaut sind, um dadurch eine dazwischen
liegende Referenzdruckkammer 6 zu bilden. Die Außenmembran 2 ist
in einer äußeren Abstandshalterhülse 28 eingezogen
angeordnet und mit ihr verbunden, während die Innenmembran 4 in
einer inneren Abstandshalterhülse 40 eingezogen
vorliegt und mit dieser verbunden ist. Die innere Abstandshalterhülse 40 ist
mit einem radialen Abstand im Inneren der äußeren Abstandshalterhülse 38 platziert,
um so für
einen Luftströmungskanal 42 zwischen
den Hülsen 38, 40 zu
sorgen. Die Basis der inneren Abstandshalterhülse 40 ist zu einem
Befestigungsbund 44 aufgeweitet, der in einer entsprechenden
Innensitznut 46 in einem Außenbund 48 der äußeren Abstandshalterhülse 38 platziert
ist. Die Basis des Außenbunds 48 ist mit
einem Außenflansch 50 für Verbindung
mit dem Getränkebehälter 32 versehen.
Der Bund 48 ist auch mit Belüftungen 8 versehen,
die ein Belüften
der Referenzdruckkammer 6 über den Luftströmungskanal 42 erlauben. Ähnlich wie
bei der Ventilvorrichtung gemäß der 1 ist
diejenige der 8 mit einer Außenmembran 2 mit
einer durchgehenden, offenen Strömungsleitung 10 versehen.
Die Innenmembran 4 ist mit einer zentralen Membranöffnung 12 und
auch einem Primärdichtungskörper 18 und
Verbindungsstreben 20, die im Inneren der Membran 4 platziert sind,
versehen. Bei diesem Beispiel verfügt die Strömungsleitung 10 über Kegelform,
die zu ihrem freien Ende hin verjüngt ist, und sie ist so platziert,
dass sie abdichtend an der Dichtlippe 16 anliegt, wenn
sich die Ventilvorrichtung in einer Ruhestellung befindet. Beim
Aktivieren und Öffnen
der Ventilvorrichtung bewegt sich die kegelförmige Strömungsleitung 10 axial nach
außen
in Bezug auf die Dichtlippe 16, wodurch zwischen den beiden
ein Belüftungsspalt 22 (nicht dargestellt)
gebildet wird (siehe die 4). Wenn sich die kegelförmige Strömungsleitung 10 axial
nach außen
bewegt, öffnet
der Belüftungsspalt 22 weiter, um
mehr Luft in den Getränkebehälter 32 einzulassen.
Luft kann so wäh rend
des Konsumierens von Flüssigkeit
durch den Spalt 22 strömen.
Bei diesem Beispiel ist die Dichtungsfläche des Primärdichtungskörpers 18 mit
einem Zentrierpunkt 52 versehen. Das andere Ende des Dichtungskörpers 18 ist
als Durchstoßstift 54 ausgebildet,
der in unmittelbarer Nähe des
Durchstoßgebiets 36 des
Getränkebehälters 32 platziert
ist.
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Die 9 zeigt
den Durchstoßstift 34 unmittelbar
nach dem Eindrücken
des Durchstoßgebiets 36 in
den Getränkebehälter 32 durch
einen Finger 36, der auf die Außenseite der Außenmembran 2 drückt und
die erforderliche Durchstoßkraft über die
Strömungsleitung 10 überträgt. Dadurch
wird der Getränkebehälter 32 für Zugang
zur Flüssigkeit
in ihm geöffnet.
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Die 10 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel
einer Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei
diese Ventilvorrichtung einer Kappe 38 mit Innengewinde
zugeordnet ist, die mit einem Flaschenhals 60 verbunden
ist. Bei diesem Beispiel bildet die Außenmembran 2 eine
Verlängerung
der Kappe 58, während
die Innenmembran 4 mit einem Außenflansch 62 versehen
ist, der zwischen dem Flaschenhals 60 und der Endwand 64 der
Kappe 58 befestigt ist. In diesem Gebiet ist das Innere
der Endwand 64 mit einem am Umfang verlaufenden Belüftungsschlitz 66 versehen.
Das Belüften
der Referenzdruckkammer 6 der Ventilvorrichtung erfolgt über den Belüftungsschlitz 66 und über Öffnungen
zwischen den Gewinden der Kappe 58 und dem Flaschenhals 60.
So wird das Belüften
nicht durch die Lippen des Benutzers behindert, die die Außenmembran 2 während der
Ventilaktivierung und des Konsumierens von Flüssigkeit im Getränkebehälter umschließen. Ansonsten
sind die Membranen 2, 4 und die Strömungsleitung 10 im
Wesentlichen den entsprechenden Komponenten in der 8 ähnlich,
und sie arbeiten im Wesentlichen auf dieselbe Weise. Jedoch ist
der Primärdichtungskörper 18 gemäß der 10 nicht mit
einem Durchstoßstift 54 versehen.
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Die 11 zeigt
ein fünftes
Ausführungsbeispiel
einer Ventilvorrichtung gemäß der Erfindung, bei
der Einzelheiten der Umfänge
der Membranen 2, 4 identisch mit entsprechenden
Einzelheiten bei der Ventilvorrichtung gemäß der 8 sind,
und wobei die Ventilvorrichtung in einer inaktiven Ventilschließstellung
in Ruhe dargestellt ist, und wobei sie mit einem nicht unter Druck
stehenden Getränkebehälter verbunden
ist. Diese Ventilvorrichtung unterscheidet sich von den anderen
Ausführungsformen
dahingehend, dass ein Strömungsleitung 10 mit
gleichmäßigem Außendurchmesser
nun fest im Zentrum der Innenmembran 4 angebracht ist und
sie rechtwinklig von dieser absteht, und dass die Außenmembran 2 nun
mit der Membranöffnung 12 für die Strömungsleitung 10,
den Primärdichtungskörper 18 und
den Sekundärdichtungskörper 16 versehen
ist. Bei diesem Beispiel ist das innere Ende der Strömungsleitung 10 durchgehend
offen, während
eine gekrümmte
Dichtplatte 68 ihr äußeres Ende
verschließt.
An ihrem freien äußeren Ende,
und unmittelbar innerhalb der Dichtplatte 68, ist die Wand
der Leitung 10 mit Strömungsöffnungen 70 versehen.
Die Membranöffnung 12 in
der Außenmembran 2 ist
in einem zentrierten Dichtungsgehäuse 72 der Außenmembran 2 ausgebildet
und erstreckt sich durch dieses. An der Innenseite der Membranöffnung 12,
und um diese herum, ist das Dichtungsgehäuse 72 mit zwei flexiblen,
ringförmigen
Dichtlippen versehen, bei denen es sich um eine innere Dichtlippe,
die den Sekundärdichtungskörper 16 der
Vorrichtung bildet, und eine äußere Dichtlippe
handelt, die den Primärdichtungskörper 18 der
Vorrichtung bildet. In ihrer Ruhestellung ist die äußere Dichtlippe 18 druckabdichtend
an der Außenseite
der gekrümmten
Dichtplatte 68 platziert, während die innere Dichtlippe 16 druckabdichtend
an der Basis der Strömungsleitung 10 platziert
ist.
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Die 12 zeigt
die Ventilvorrichtung gemäß der 11 in
einer aktiven Ventilöffnungsstellung,
in der sich die Außenmembran 2 unter
dem Einfluss eines vom Benutzer ausgeübten Unterdrucks P2, der auf
ihre Außenseite
wirkt, nach außen
bewegt und aufgewölbt
hat. In dieser Stellung ist die äußere Dichtlippe 18 von
der Dichtplatte 68 getrennt, was es ermöglicht, das Flüssigkeit
zwischen diesen durch die Strömungsöffnungen 70 in
der Leitung 10 nach außen
fließt.
Stromabwärts
gerichtete Pfeile kennzeichnen die Ausströmungsrichtung der Flüssigkeit.
In der Stellung mit aktiviertem Ventil ist die innere Dichtlippe 16 in
einem Gebiet unmittelbar innerhalb der Strömungsöffnungen 70 immer
noch druckabdichtend in der Strömungsleitung 10 platziert,
wobei ein Belüften
der Referenzdruckkammer 6 über den Luftströmungskanal 82 und
Belüftungen 8 im
Bund 48 erfolgt.