Stand der Technik
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überdruckventil eines Verpackungsbehälters
sowie einen Verpackungsbehälter.
[0002] Bekannt ist die Verwendung von Überdruckventilen bei Verpackungsbehältern, welche
zur Verpackung eines Füllgutes eingesetzt werden. Durch das Überdruckventil können
innerhalb der Verpackung entstehende Gase aus dem Verpackungsbehälter ausgeleitet
werden. Die Notwendigkeit einer solchen Möglichkeit eines Gasaustritts aus dem Verpackungsbehälter
ergibt sich beispielsweise bei einem Füllgut, welches auch nach dem Verpacken noch
ausgast und damit einen Überdruck im Verpackungsbehälter erzeugen kann. Häufig ist
jedoch gleichzeitig ein Eindringen von Luft, insbesondere von dem in der Luft vorhandenen
Sauerstoff, zu vermeiden, um eine Qualität des Füllgutes zu erhalten. Ein hierfür
eingesetztes Überdruckventil zeigt beispielsweise die
EP 2 396 244 B1.
Offenbarung der Erfindung
[0003] Das erfindungsgemäße Überdruckventil eines Verpackungsbehälters mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 bietet demgegenüber den Vorteil einer verbesserten Abdichtung des
Verpackungsbehälters. Dabei ist vor allem eine zuverlässige Abdichtung des Verpackungsbehälters
bei einem Vakuum oder einem starken Unterdruck im Inneren des Verpackungsbehälters
gegenüber der Umgebung möglich. Durch das erfindungsgemäße Überdruckventil kann in
dem Verpackungsbehälter ein tiefer Unterdruck über einen besonders langen Zeitraum
gehalten werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Überdruckventil
einen Grundkörper, zumindest eine Durchgangsöffnung, eine Membran und ein Fluid umfasst.
Der Grundkörper ist dabei insbesondere konzentrisch zu einer Mittelachse ausgebildet.
Die Durchgangsöffnung erstreckt sich vollständig durch den Grundkörper und ermöglicht
einen Gasdurchtritt durch den Grundkörper. Die Membran ist über der Durchgangsöffnung
angeordnet und überdeckt diese vollständig. Weiterhin ist das Fluid auf den Grundkörper
aufgebracht und zwischen der Membran und dem Grundkörper angeordnet. Das Fluid bewirkt
dabei, dass die Membran durch Adhäsion auf dem Grundkörper gehalten ist. Zudem ist
das Fluid aufgrund des Kapillareffekts gleichmäßig zwischen Grundkörper und Membran
verteilt. Die Membran ist insbesondere aus einem flexiblen Material gebildet.
[0004] Weiterhin weist der Grundkörper einen ersten Dichtbereich, einen zweiten Dichtbereich
und einen dritten Dichtbereich auf. Jeder dieser drei Dichtbereiche ist jeweils umlaufend
geschlossen ausgebildet. Dabei ist der zweite Dichtbereich radial innerhalb des dritten
Dichtbereichs angeordnet und der erste Dichtbereich ist radial innerhalb des zweiten
Dichtbereichs angeordnet. Die radiale Richtung wird dabei bezüglich der Mittelachse
des Grundkörpers betrachtet.
[0005] Die zumindest eine Durchgangsöffnung ist in radialer Richtung zwischen dem ersten
Dichtbereich und dem zweiten Dichtbereich angeordnet. Der erste Dichtbereich, der
zweite Dichtbereich und der dritte Dichtbereich sind dabei jeweils von der Membran
überdeckt.
[0006] Durch die spezielle Ausgestaltung des Überdruckventils mit den drei Dichtbereichen
und der Anordnung der Durchgangsöffnung zwischen dem ersten Dichtbereich und dem zweiten
Dichtbereich wird eine besonders gute und dauerhafte Abdichtung des Überdruckventils
bei einer Vakuumbelastung erzielt. Das Vakuum im Inneren des Verpackungsbehälters
kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Überdruckventils in einem Dicht-Zustand
des Überdruckventils besonders zuverlässig über einen langen Zeitraum gehalten werden.
Der Dicht-Zustand beschreibt dabei einen Zustand des Überdruckventils bei einem Vakuum
bzw. Unterdruck im Inneren des Verpackungsbehälters, wobei ein Gasdurchtritt durch
das Überdruckventil nicht möglich ist. Im Dicht-Zustand ist die Membran jeweils an
den ersten Dichtbereich und an den zweiten Dichtbereich angelegt und verhindert somit,
dass über die Durchgangsöffnung Gas in das Innere des Verpackungsbehälters eindringen
kann, indem ein möglicher Durchgang von der Umgebung zur Durchgangsöffnung vollständig
durch die Membran abgeschlossen wird. Je stärker die Druckdifferenz über das Überdruckventil
ist, umso stärker wird die Membran dabei gegen den ersten Dichtbereich und den zweiten
Dichtbereich angepresst, wodurch die Dichtwirkung weiter verstärkt wird.
[0007] Wird das Vakuum bzw. der Unterdruck im Inneren des Verpackungsbehälters aufgelöst,
beispielsweise durch Gasentwicklung im Inneren des Verpackungsbehälters, was durch
Ausgasen eines verpackten Füllgutes verursacht werden kann, so kann die Membran von
dem ersten Dichtbereich und dem zweiten Dichtbereich geringfügig abheben. Durch die
Adhäsion aufgrund des vorhandenen Fluids wird die Membran weiterhin auf dem Grundkörper
gehalten, zumindest bis ein Druck im Inneren des Verpackungsbehälters eine Höhe des
Drucks in der Umgebung erreicht hat. Das Zusammenwirken von Membran und Fluid verhindert
dabei weiterhin, dass Luft aus der Umgebung in den Verpackungsbehälter eindringen
kann. Ein solcher Gleichgewichtszustand, in welchem der Druck im Inneren des Verpackungsbehälters
näherungsweise gleich dem Druck in der Umgebung ist, wird auch als Ruhezustand bezeichnet.
Im Ruhezustand liegt somit ein gewisser Abstand zwischen der Membran und jeweils dem
ersten Dichtbereich und dem zweiten Dichtbereich vor.
[0008] Sofern der Druck im Inneren des Verpackungsbehälters weiter über das Niveau des Drucks
in der Umgebung steigt, so ermöglicht das Überdruckventil, dass Gase aus dem Verpackungsbehälter
entweichen können, sodass ein Überdruck gegenüber der Umgebung abgebaut wird. Dabei
bildet sich ein Gaskanal im Fluid, der sich von der Durchgangsöffnung durch das Fluid
erstreckt und die Membran geringfügig anhebt. Durch diesen Gaskanal kann das Gas an
die Umgebung ausströmen, wodurch ein Druckausgleich herbeigeführt wird. Sobald der
Druckunterschied zwischen Verpackungsbehälter und Umgebung einen bestimmten Wert wieder
unterschreitet, wird durch die Adhäsionskraft des Fluids die erste Membran wieder
in Richtung der Dichtbereiche gezogen und der Gaskanal geschlossen, sodass das Überdrückventil
wieder dichtend abschließt.
[0009] Vorzugsweise sind genau zwei Durchgangsöffnungen vorgesehen, welche sich bezüglich
einer Mittelachse des Grundkörpers gegenüberliegen.
[0010] Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
[0011] Bevorzugt sind der erste Dichtbereich, der zweite Dichtbereich und der dritte Dichtbereich
jeweils ringförmig ausgebildet. Weiterhin sind die drei Dichtbereiche jeweils konzentrisch
zueinander ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die drei Dichtbereiche
jeweils konzentrisch zur Mittelachse des Grundkörpers ausgebildet sind. Somit ergibt
sich nicht nur eine besonders einfach herzustellende Geometrie des Grundkörpers, sondern
es kann auch ein besonders günstiges symmetrisches Anlegen der Membran an die Dichtbereiche
im Dicht-Zustand erreicht werden, was sich besonders vorteilhaft auf eine gute und
zuverlässige Abdichtung des Überdruckventils auswirkt.
[0012] Besonders bevorzugt ist der erste Dichtbereich in Form einer Kreisringfläche gebildet.
Das heißt, der erste Dichtbereich bildet eine Dichtfläche in Form eines Kreisrings,
an welchen die Membran anlegbar ist. Die Kreisringfläche liegt dabei insbesondere
in einer Ebene, welche senkrecht zur Mittelachse des Grundkörpers ist. Insbesondere
wenn die Membran eine gewisse Flexibilität aufweist, stellt sich somit ein Flächenkontakt
zwischen dem ersten Dichtbereich und der Membran im Dicht-Zustand ein. Dadurch steht
eine größere Dichtfläche zur Verfügung um eine optimal Dichtwirkung des Überdruckventils
zu erreichen.
[0013] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der zweite Dichtbereich in Form einer Kreislinie
ausgebildet ist. In diesem Fall bildet der zweite Dichtbereich eine Dichtfläche in
Form einer Kreislinie, an welchen die Membran anlegbar ist. Die Kreislinie liegt dabei
insbesondere in einer Ebene, welche senkrecht zur Mittelachse des Grundkörpers ist.
Im Dicht-Zustand stellt sich somit ein Linienkontakt zwischen dem zweiten Dichtbereich
und der Membran ein. Insbesondere wenn die Membran eine gewisse Flexibilität aufweist,
kann ein derart ausgebildet zweiter Dichtbereich durch die aus dem Druckunterschied
resultierende Anpresskraft geringfügig in die Membran hineingedrückt werden, wodurch
das Überdruckventils weiterhin eine besonders gute und zuverlässige Abdichtung ermöglicht.
[0014] Besonders bevorzugt liegen der erste Dichtbereich und der zweiten Dichtbereichen
einer gemeinsamen Dichtebene. Die Dichtebene liegt dabei insbesondere senkrecht zur
Mittelachse des Grundkörpers. Somit kann sich die Membran im Dicht-Zustand gleichmäßig
sowohl an den ersten Dichtbereich als auch an den zweiten Dichtbereich anlegen, um
eine optimale Abdichtung des Überdruckventils zu gewährleisten.
[0015] Vorzugsweise ist der dritte Dichtbereich in Form eines Kegelmantelrings gebildet.
Ein Abstand, welcher zwischen dem dritten Dichtbereich und der Membran in einem Ruhezustand
vorliegt, nimmt dabei nach radial innen hin zu. Das heißt, der dritte Dichtbereich
ist trichterförmig ausgebildet und weist bei Betrachtung der drei Dichtbereiche von
oben an seiner radial inneren Seite die tiefste Stelle auf. Weiterhin ist der dritte
Dichtbereich so ausgebildet, dass dieser die gemeinsame Dichtebene, in welcher der
erste Dichtbereich und der zweite Dichtbereich liegen, schneidet. Das heißt, das radial
innere Ende des dritten Dichtbereichs liegt unterhalb der Dichtebene. Insbesondere
schneidet der dritte Dichtbereich die gemeinsame Dichtebene so, dass ein radial inneres
Drittel einer Fläche des dritten Dichtbereichs unterhalb der Dichtebene liegt. Somit
liegt die Membran im Dicht-Zustand nicht am radial inneren Ende des dritten Dichtbereichs
an, sondern an einem Teilbereich des dritten Dichtbereichs, welcher radial weiter
außen liegt, insbesondere radial außerhalb des radial inneren Drittels der Fläche
des dritten Dichtbereichs. Dadurch wird begünstigt, dass die Abdichtung des Überdruckventils
in erster Linie mittels des ersten Dichtbereichs und des zweiten Dichtbereichs erfolgt,
um eine besonders gezielte und optimale Abdichtung des Überdruckventils zu erreichen.
[0016] Bevorzugt weist der Kegelmantelring einen Kegelmantel-Basiswinkel zwischen 1° und
4° auf. Besonders bevorzugt beträgt der Kegelmantel-Basiswinkel 2,57°. Somit ist das
Überdruckventil einfach und kostengünstig herzustellen und eine Verteilung des Fluids
so, dass dieses vor allem am radial inneren Bereich des Grundkörpers vorliegt, wird
begünstigt. Außerdem ist dadurch die Adhäsion der Membran auf dem Grundkörper durch
das Fluid optimiert.
[0017] Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem ersten Dichtbereich und dem zweiten
Dichtbereich eine erste umlaufende Vertiefung ausgebildet ist. Weiterhin ist zwischen
dem zweiten Dichtbereich und dem dritten Dichtbereich eine zweite umlaufende Vertiefung
ausgebildet. Die Durchgangsöffnung mündet dabei insbesondere in die erste Vertiefung.
Dadurch sind der erste Dichtbereich und der zweite Dichtbereich besonders prägnant
hervorgehoben ausgebildet, um ein Anlegen der Membran im Dicht-Zustand zu erleichtern
eine besonders gute Abdichtung zu erzielen. Zudem können die erste Vertiefung und
die zweite Vertiefung als Reservoir für das Fluid wirken.
[0018] Besonders bevorzugt weisen die erste Vertiefung und die zweite Vertiefung jeweils
ausgehend von der Dichtebene eine Tiefe auf. Das heißt, die erste Vertiefung und die
zweite Vertiefung weisen eine identische Tiefe auf. Somit herrschen gleichmäßige Verhältnisse
zwischen der Membran und den beiden Vertiefungen, wodurch ein gleichmäßiges Anlegen
der Membran jeweils an den ersten Dichtbereich und an den zweiten Dichtbereich begünstigt
wird. Besonders günstig ist es dabei, wenn die erste Vertiefung und die zweite Vertiefung
einen identischen Volumeninhalt aufweisen. Alternativ kann die zweite Vertiefung vorteilhafterweise
einen um 5% bis 10% kleineren Volumeninhalt im Vergleich zur ersten Vertiefung aufweisen.
[0019] Weiter bevorzugt ist eine radial innere Kante des dritten Dichtbereichs in einem
Abstand von der gemeinsamen Dichtebene angeordnet. Dabei beträgt ein Verhältnis des
Abstands zur Tiefe der beiden Vertiefungen zwischen 0,1 und 0,2. Besonders bevorzugt
beträgt das Verhältnis 0,15. Solche Größenverhältnisse wirken sich besonders günstig
auf eine optimale Abdichtung sowie auch auf ein optimales Öffnungs-und Schließverhalten
des Überdruckventils aus.
[0020] Vorzugsweise ist radial innerhalb des ersten Dichtbereichs eine dritte Vertiefung
ausgebildet. Die dritte Vertiefung weist dabei vorteilhafterweise in einem Radialschnitt
betrachtet einen rechteckigen Querschnitt auf. Das heißt, die dritte Vertiefung ist
insbesondere als zylindrisches Sackloch zentrisch im Grundkörper ausgebildet. Eine
solche dritte Vertiefung kann weiterhin als Reservoir für das Fluid dienen und ein
definiertes Anlegen der Membran am ersten Dichtbereich weiter begünstigen.
[0021] Bevorzugt ist der Grundkörper ein Spritzgussteil. Besonders bevorzugt ist der Grundkörper
aus einem Kunststoff gebildet. Somit ist der Grundkörper besonders einfach und kostengünstig
herzustellen, wobei die Geometrie des Grundkörpers einfach und flexibel gestaltet
werden kann.
[0022] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Grundkörper eine runde Querschnittsform aufweist.
Somit ist das Überdruckventil einfach und kostengünstig herzustellen und eine gleichmäßige
Verteilung des Fluids durch den Kapillareffekt wird begünstigt.
[0023] Besonders günstig ist es, wenn der Grundkörper ferner einen umlaufenden Randbereich
aufweist. Der Randbereich definiert dabei einen Aufnahmeraum des Grundkörpers, innerhalb
welchem die Membran und das Fluid aufgenommen sind. Bevorzugt ist der Randbereich
mit einer Innenseite einer Wand des Verpackungsbehälters abdichtend verbindbar. Besonders
günstig ist es dabei, wenn die Membran einen Außendurchmesser aufweist, welche im
Wesentlichen einem Innendurchmesser des Randbereichs entspricht oder geringfügig kleiner
ist. Vorzugsweise ist in einem von dem Randbereich eingeschlossenen Bereich der Wand
des Verpackungsbehälters dabei zumindest ein Loch ausgebildet durch welches Gas von
der Umgebung in den Aufnahmeraum und umgekehrt strömen kann.
[0024] Bevorzugt weist der Randbereich einen vom Randbereich radial nach innen vorstehenden
Ringvorsprung auf. Der Ringvorsprung ist dabei an einer den Dichtbereichen gegenüberliegenden
Seite der Membran angeordnet. Der Ringvorsprung weist einen Innendurchmesser auf,
welcher kleiner ist als der Außendurchmesser der Membran. Dadurch schränkt der Ringvorsprung
eine axiale Bewegung der Membran ein und verhindert insbesondere ein Herausfallen
der Membran aus dem Aufnahmeraum des Grundkörpers.
[0025] Ferner betrifft die Erfindung einen Verpackungsbehälter, der zumindest ein erfindungsgemäßes
Überdruckventil umfasst. Der Verpackungsbehälter kann beispielsweise zur Verpackung
von Lebensmitteln eingesetzt werden. Besonders günstig ist es, wenn der Verpackungsbehälter
eine Aromaschutzverpackung für Kaffee ist. Durch den Verpackungsbehälter mit dem erfindungsgemäßen
Überdruckventil können Produkte, wie beispielsweise Kaffee, luftdicht und unter Vakuum
verpackt werden, wobei das Vakuum im Inneren der Verpackung über einen besonders langen
Zeitraum gehalten werden kann. Zudem kann ein im Inneren des Verpackungsbehälters
durch Ausgasen der Produkte entstehender Überdruck mittels des Überdruckventils zuverlässig
ausgeglichen werden. Dabei wird vor allem auch ein Eindringen von Sauerstoff in den
geschlossenen Verpackungsbehälter zuverlässig durch das Überdruckventil verhindert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0026] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit
den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit
gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
- Figur 1
- eine vereinfachte schematische Ansicht eines Überdruckventils gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- Figur 2
- eine Schnittansicht des Überdruckventils der Figur 1 entlang der Linie I-I,
- Figur 3
- ein Detail der Figur 2, und
- Figur 4
- ein Detail einer weiteren Schnittansicht des Überdruckventils der Figur 1 entlang
der Linie II-II, wobei das Überdruckventil in einem Dicht-Zustand ist.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
[0027] Die Figuren 1 und 2 zeigen vereinfachte schematische Ansichten eines Überdruckventils
1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Figur 1 zeigt dabei
eine Draufsicht und die Figur 2 zeigt eine Schnittansicht I-I des Überdruckventils
1.
[0028] Das Überdruckventil 1 ist mit einer Wand 10 eines geschlossenen Verpackungsbehälters
100 verbunden, wobei aus Gründen der Anschaulichkeit in der Figur 1 der Verpackungsbehälter
100 sowie eine Membran 6 des Überdruckventils 1 nicht abgebildet sind und in der Figur
2 nur ein kleiner Ausschnitt der Wand 10 des Verpackungsbehälters 100 gezeigt ist.
Das
[0029] Überdruckventil 1 ist dabei an einer einem Innenraum I des Verpackungsbehälters 100
zugewandten Seite 11 der Wand 10 befestigt.
[0030] Der Verpackungsbehälter 100 kann für eine Verpackung von Füllgütern, wie Lebensmitteln
verschiedenster Art eingesetzt werden. Beispielsweise eignet sich ein solcher Verpackungsbehälter
100 als Aromaschutzverpackung für Kaffee. Durch das erfindungsgemäße Überdruckventil
1 wird dabei erreicht, dass ein Eindringen von Luft in den Innenraum I des Verpackungsbehälters
100 verhindert wird, wobei in umgekehrter Richtung Gase aus dem Innenraum I des Verpackungsbehälters
100 an eine Umgebung U entweichen können. Eine solche Abdichtung des Verpackungsbehälters
100 bei gleichzeitiger Möglichkeit des Ausgleichs eines Überdrucks ist durch das Überdruckventil
1 besonders vorteilhaft möglich. Vor allem eignet sich das Überdruckventils 1, um
ein Vakuum oder einen starken Unterdruck im Innenraum I des Verpackungsbehälters 100
über einen langen Zeitraum aufrecht zu erhalten. Sofern jedoch durch Ausgasen des
verpackten Füllguts im Innenraum I ein Überdruck gegenüber der Umgebung U entsteht,
so erlaubt das Überdruckventil 1 ein Entweichen von Gasen aus dem Innenraum I des
Verpackungsbehälters 100 an die Umgebung U. Hierfür sind in der Wand 10 des Verpackungsbehälters
100 zwei Löcher 12, 13 ausgebildet, welche sich jeweils durch die Wand 10 erstrecken.
[0031] Die genaue Ausgestaltung des Überdruckventils 1 wird nachfolgend in Bezug auf die
Figuren 1 bis 3 näher beschrieben.
[0032] Das Überdruckventil 1 umfasst einen Grundkörper 2 und eine Membran 6. Der Grundkörper
2 ist dabei topfförmig und im Wesentlichen konzentrisch zu einer Mittelachse 25 ausgebildet.
[0033] Der Grundkörper 2 weist einen Grundbereich 20 auf, an welchen ein ringförmiger Randbereich
3 angrenzt. An einem dem Grundbereich 20 gegenüberliegenden Ende ist der Randbereich
3 mit der Wand 10 des Verpackungsbehälters 100 verbunden. Die Verbindung zwischen
Randbereich 3 und Wand 10 ist eine Ultraschallverbindung. Durch Grundbereich 20, Randbereich
3 und Wand 10 wird somit ein Aufnahmeraum R des Grundkörpers 2 eingeschlossen.
[0034] Innerhalb des Aufnahmeraums R ist die Membran 6 angeordnet. Die Membran 6 ist als
kreisförmige Folienscheibe aus einem flexiblen Material ausgebildet und weist einen
Außendurchmesser auf, welcher einem Innendurchmesser des Randbereichs 3 entspricht.
Wie in der Figur 2 zu erkennen, weist der Randbereich 3 zudem einen Ringvorsprung
31 auf, welcher radial nach innen vorsteht. Der Ringvorsprung 31 begrenzt eine Beweglichkeit
der Membran 6 entlang der Mittelachse 25.
[0035] Um eine Abdichtung des Überdruckventils 1 vor allem bei einer Vakuumbelastung zu
ermöglichen, weist der Grundkörper 2 zudem einen ersten Dichtbereich 21, einen zweiten
Dichtbereich 22 und einen dritten Dichtbereich 23 auf. Wie in der Figur 1 zu erkennen,
sind der erste Dichtbereich 21, der zweite Dichtbereich 22 und der dritte Dichtbereich
23 jeweils ringförmig und umlaufend geschlossen und konzentrisch zueinander ausgebildet.
[0036] Die genauere Anordnung, Form und Abmessungen der Dichtbereiche 21, 22, 23 ist in
der Schnittansicht in der Figur 2 und insbesondere in dem in der Figur 3 dargestellten
Detail besser erkennbar.
[0037] Der erste Dichtbereich 21 ist in Form einer Kreisringfläche ausgebildet, welche in
einer Dichtebene E liegt. Die Dichtebene E ist dabei senkrecht zur Mittelachse 25
angeordnet. Außerdem ist der zweite Dichtbereich 22 in Form einer Kreislinie ausgebildet
und radial außerhalb des ersten Dichtbereichs 21 angeordnet. Der zweite Dichtbereich
22 liegt ebenfalls in der Dichtebene E.
[0038] Weiterhin ist der dritte Dichtbereich 23 in Form eines Kegelmantelrings gebildet.
Der dritte Dichtbereich 23 schneidet dabei die Dichtebene E. Ein Kegelmantelbasiswinkel
α zwischen dem Kegelmantelring und der Dichtebene E beträgt dabei 2,57° (vgl. Figur
2). Wie in der Figur 3 weiter zu erkennen, ist dadurch eine radial innere Kante 230
des dritten Dichtbereichs 23 in einem Abstand A unterhalb der Dichtebene E angeordnet.
[0039] Zwischen dem ersten Dichtbereich 21 und dem zweiten Dichtbereich 22 ist außerdem
eine erste umlaufende Vertiefung 41 im Grundkörper 2 ausgebildet. Im Querschnitt weist
die erste Vertiefung die Form eines symmetrischen Trapezes auf. Weiterhin ist zwischen
dem zweiten Dichtbereich 22 und dem dritten Dichtbereich 23 eine zweite umlaufende
Vertiefung 42 ausgebildet. Die zweite Vertiefung 42 weist im Querschnitt die Form
eines Trapezes auf. Die erste Vertiefung 41 und die zweite Vertiefung 42 weisen ausgehend
von der Dichtebene E jeweils eine Tiefe T auf. Ein Verhältnis des Abstands A zur Tiefe
T beträgt dabei 0,15.
[0040] Weiterhin ist radial innerhalb des ersten Dichtbereich 21 eine dritte Vertiefung
43 ausgebildet. Die dritte Vertiefung 43 weist im Querschnitt betrachtet die Form
eines Rechtecks auf bzw. ist, da diese zentrisch angeordnet ist, als Sackloch ausgebildet.
[0041] Die Figur 4 zeigt ein Detail einer weiteren Schnittansicht II-II des Überdruckventils
der Figur 1. Wie in der Figur 4 zu erkennen, sind in dem Grundkörper 2 sind zwei Durchgangsöffnungen
51, 52 ausgebildet, welche sich jeweils durch den Grundbereich 20 des Grundkörpers
2 erstrecken und im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 25 angeordnet sind. Die
beiden Durchgangsöffnungen 51, 52 sind jeweils zwischen dem ersten Dichtbereich 21
und dem zweiten Dichtbereich 22 angeordnet und münden jeweils in die erste Vertiefung
41. Zudem sind die beiden Durchgangsöffnungen 51, 52 exzentrisch und symmetrisch zur
Mittelachse 25 des Grundkörpers 2 ausgebildet, wie auch in der Draufsicht in Figur
1 zu sehen. Die beiden Durchgangsöffnungen 51, 52 sind im Querschnitt trompetenförmig
ausgebildet, was sich besonders günstig, zum einen auf die Fertigung des Grundkörpers
2, und zum anderen auf die Strömungsverhältnisse bei einem Ausströmen von Gas auswirkt.
Dabei verjüngen sich die Durchgangsöffnungen 51, 52 in Richtung zur Membran 6.
[0042] Weiterhin ist auf dem Grundbereich 20 ein Fluid 8, welches hier ein Silikonöl ist,
aufgebracht. Mittels des Fluids 8 ist die Membran 6 auf dem Grundbereich 20 gehalten.
Durch den Kapillareffekt ist das Fluid 8 gleichmäßig zwischen der Membran 6 und dem
Grundbereich 20 verteilt. Das Fluid 8 sorgt dabei durch Adhäsion zwischen dafür, dass
die Membran 6 mittels einer Adhäsionskraft auf dem Grundbereich 20 gehalten wird.
[0043] Nachfolgend wird die Funktionsweise des Überdruckventils 1 beschrieben.
[0044] Die Figuren 2 und 3 zeigen dabei einen Ruhezustand des Überdruckventils 1, das heißt
wenn zwischen Innenraum I und Umgebung U im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht
und somit keine Kraft auf die Membran 6 ausgeübt wird. In diesem Ruhezustand ist die
Membran 6 unverformt und somit vollständig parallel zur Dichtebene E. Durch das Fluid
8 wird dabei bereits in diesem Ruhezustand verhindert, dass Luft von der Umgebung
U in den Innenraum I eindringen kann.
[0045] Die Figur 4 zeigt einen Dicht-Zustand des Überdruckventils 1. Dieser Dicht-Zustand
liegt dann vor, wenn ein Druckgefälle zwischen Umgebung U und Innenraum I vorliegt,
also wenn im Innenraum I ein Vakuum oder zumindest ein Unterdruck gegenüber der Umgebung
U herrscht. Dieses Druckgefälle bewirkt eine Kraft auf die Membran 6, welche die Membran
6 in Richtung der Dichtbereiche 21, 22, 23 drückt. Dabei wird die Membran 6 an alle
drei Dichtbereiche 21, 22, 23 angelegt. Zwischen dem ersten Dichtbereich 21 und der
Membran 6 liegt dabei ein flächenförmiger Kontakt vor. Der zweite Dichtbereich 22
und die Membran berühren sich linienförmig. Durch die Anordnung des dritten Dichtbereichs
23 derart, dass die radial innere Kante 230 in einem Abstand A unterhalb der Dichtebene
E liegt, berühren sich der Dichtbereich 23 und die Membran 6 nicht im Bereich der
Kante 230, sondern erst radial weiter außerhalb ab dem Kontaktpunkt 231. Dieser Kontaktpunkt
231 liegt außerhalb des radial inneren Drittels der Fläche des dritten Dichtbereichs
23. Dadurch wird ermöglicht, dass die Membran 6 jeweils an den ersten Dichtbereich
21 und an den zweiten Dichtbereich 22 stark angepresst wird, um eine besonders gute
und zuverlässige Abdichtung der Durchgangsöffnungen 51, 52 zu gewährleisten. Da außerdem
die Membran 6 aus einem Material mit einer gewissen Flexibilität ausgebildet ist,
können der erste Dichtbereich 21 und der zweite Dichtbereich 22 geringfügig in die
Membran 6 eingedrückt werden, was eine besonders hohe Dichtwirkung weiter begünstigt.
Somit wird ein Eindringen von Luft in den Innenraum I des Verpackungsbehälters 100
besonders effizient verhindert, da die Membran 6 des Überdruckventils 1 die Durchgangsöffnungen
51, 52 durch die spezielle Ausgestaltung der Dichtbereiche 21, 22, 23 besonders gut
abschließt. Durch das Überdruckventil 1 kann somit das Vakuum im Innenraum I des Verpackungsbehälters
100 über einen besonders langen Zeitraum gehalten werden.
[0046] Durch Ausgasen von verpackten Produkten kann jedoch ein Vakuum im Innenraum I des
Verpackungsbehälters 100 aufgelöst werden. Bei einem starken Ausgasen der Produkte
kann weiterhin ein Überdruck im Innenraum I gegenüber der Umgebung U auftreten. Sofern
ein solcher Überdruck im Innenraum I vorliegt, kann das entstehende Gas durch das
Überdruckventil 1 nach außen an die Umgebung U ausströmen. Hierfür bildet sich ein
Gaskanal im Überdruckventil 1, der sich von einer oder beiden der Durchgangsöffnungen
51, 52 durch das Fluid 8 erstreckt und die Membran 6 dabei an dessen Rand geringfügig
anhebt. Durch diesen Gaskanal und über die Löcher 12, 13 in der Verpackung kann das
Gas an die Umgebung U ausströmen, wodurch ein Druckausgleich herbeigeführt wird.
[0047] Sobald der Druck ausreichend ausgeglichen ist, wird der Gaskanal durch das Fluid
8 wieder geschlossen und die Membran 6 wird durch die Adhäsionskraft des Fluids 8
wieder zurück in Richtung der Dichtbereiche 21, 22, 23 gezogen, sodass das Überdruckventil
1 wieder abdichtet.
1. Überdruckventil eines Verpackungsbehälters, umfassend:
- einen Grundkörper (2),
- zumindest eine Durchgangsöffnung (51), welche sich durch den Grundkörper (2) erstreckt,
- eine Membran (6), welche über der zumindest einen Durchgangsöffnung (51) angeordnet
ist, und
- ein Fluid (8), welches auf dem Grundkörper (2) aufgebracht ist, wobei das Fluid
(8) zwischen der Membran (6) und dem Grundkörper (2) angeordnet ist,
- wobei der Grundkörper (2) einen ersten Dichtbereich (21), einen zweiten Dichtbereich
(22) und einen dritten Dichtbereich (23) aufweist,
- wobei der erste Dichtbereich (21), der zweite Dichtbereich (22) und der dritte Dichtbereich
(23) jeweils umlaufend geschlossen ausgebildet ist,
- wobei der zweite Dichtbereich (22) radial innerhalb des dritten Dichtbereichs (23)
angeordnet ist,
- wobei der erste Dichtbereich (21) radial innerhalb des zweiten Dichtbereichs (22)
angeordnet ist,
- wobei die zumindest eine Durchgangsöffnung (51) zwischen dem ersten Dichtbereich
(21) und dem zweiten Dichtbereich (22) angeordnet ist, und
- wobei die Membran (6) den ersten Dichtbereich (21), den zweiten Dichtbereich (22)
und den dritten Dichtbereich (23) überdeckt.
2. Überdruckventil nach Anspruch 1, wobei der erste Dichtbereich (21), der zweite Dichtbereich
(22) und der dritte Dichtbereich (23) jeweils ringförmig und konzentrisch zueinander
ausgebildet sind.
3. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Dichtbereich
(21) in Form einer Kreisringfläche gebildet ist.
4. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Dichtbereich
(22) in Form einer Kreislinie gebildet ist.
5. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Dichtbereich
(21) und der zweite Dichtbereich (22) jeweils in einer Ebene senkrecht zu einer Mittelachse
(25) des Grundkörpers (2) liegen, und insbesondere in einer gemeinsamen Dichtebene
(E) liegen.
6. Überdruckventil nach Anspruch 5, wobei der dritte Dichtbereich (23) in Form eines
Kegelmantelrings gebildet ist, so dass ein Abstand (A) zwischen dritten Dichtbereich
(23) und der Membran (6) in einem Ruhezustand nach radial innen hin zunimmt, und wobei
der dritte Dichtbereich (23) die Dichtebene (E) schneidet.
7. Überdruckventil nach Anspruch 6, wobei der Kegelmantelring einen Kegelmantel-Basiswinkel
(α) zwischen 1° und 4°, insbesondere von 2,57°, bezüglich der Dichtebene (E) aufweist.
8. Überdruckventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei zwischen dem ersten Dichtbereich
(21) und dem zweiten Dichtbereich (22) eine erste umlaufende Vertiefung (41) ausgebildet
ist, und wobei zwischen dem zweiten Dichtbereich (22) und dem dritten Dichtbereich
(23) eine zweite umlaufende Vertiefung (42) ausgebildet ist.
9. Überdruckventil nach Anspruch 8, wobei die erste Vertiefung (41) und die zweite Vertiefung
(42) jeweils ausgehend von der Dichtebene (E) eine Tiefe (T) aufweisen.
10. Überdruckventil nach Anspruch 9, wobei eine radial innere Kante (230) des dritten
Dichtbereichs (23) in einem Abstand (A) von der Dichtebene (E) angeordnet ist, und
wobei ein Verhältnis des Abstands (A) zur Tiefe (T) zwischen 0,1 und 0,2, insbesondere
0,15, beträgt.
11. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei radial innerhalb des
ersten Dichtbereichs (21) eine dritte Vertiefung (43) ausgebildet ist, und wobei die
dritte Vertiefung (43) insbesondere in einem Radialschnitt betrachtet einen rechteckigen
Querschnitt aufweist.
12. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (2)
ein Spritzgussteil ist, und insbesondere aus Kunststoff gebildet ist.
13. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (2)
ferner einen umlaufenden Randbereich (3) aufweist, welcher am Grundkörper (2) einen
Aufnahmeraum (R) definiert.
14. Überdruckventil nach Anspruch 13, wobei der Randbereich (3) einen vom Randbereich
(3) radial nach innen vorstehenden Ringvorsprung (31) aufweist.
15. Verpackungsbehälter umfassend zumindest ein Überdruckventil (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche.