AT211151B

AT211151B - Verfahren und Verschlußdeckel zum luftdichten Verschließen von Behältern, zur Erzeugung von Unterdruck in Behältern aller Art, sowie zur Sterilisation des Behälterinhaltes

Info

Publication number: AT211151B
Application number: AT779158A
Authority: AT
Inventors: Ludwig Gruber
Original assignee: Ludwig Gruber
Priority date: 1958-11-10
Filing date: 1958-11-10
Publication date: 1960-09-26
Also published as: BE584525A

Description

Verfahren und Verschlussdeckel zum luftdichten Verschliessen von Behältern, zur Erzeugung von Unterdruck in Behältern aller Art., sowie zur Sterilisation des Behälterinhaltes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Verschlussdeckel zum luftdichten Verschlie- ssen von Behältern, zur Erzeugung von Unterdruck in Behältern aller Art, sowie zur thermischen Sterili- sation des Behälterinhaltes.

Die Erfindung ist vorzugsweise anwendbar bei Konserven-, Marmelade- und Einmachgläsern, bei Glas-, Kunststoff-und Metallbehältern für die Industrie, wobei der verschlossene Behälter zur Sterilisation des Behälterinnern eine bestimmte Zeitdauer in einem Wasserbad od. dgl. auf die erforderliche
Sterilisationstemperatur erhitzt wird.

Darüber hinaus können das Verfahren und der Verschlussdeckel überall dort Verwendung finden, wo in dem Behälter ein Unterdruck erzeugt bzw. der Behälter luftdicht verschlossen werden soll.

Es ist bekannt, dass beim Verschliessen der sogenannten Einmachgläser in dem Behälter ein Unterdruck erzeugt wird. Die Gläser sind mit einem oberen Flanschrand versehen, der unter Zwischenlegung einer Gummidichtung von einem Glasdeckel mit passendem Flanschrand abgeschlossen wird, woraufhin der Glasdeckel durch eine federnde Klammer aufgepresst und der Glasbehälter eine gewisse Zeit auf die übliche Sterilisationstemperatur von 80 bis 850C gebracht wird, wobei der unter Federdruck stehende Glasdeckel das teilweise Entweichen des Dampfes ermöglicht. Nach Abkühlung auf Zimmertemperatur kann dann die Klammer abgenommen werden, da der entstehende Druckunterschied zwischen Innen- und Aussenraum einen, den luftdichten Abschluss gewährleistenden Anpressdruck des Flanschrandes auf die Gummidichtung bewirkt.

Auf eine andere Art, aber mit dem gleichen Effekt, werden Marmeladegläser luftdicht verschlossen.

Der aufsteigende Dampf des heiss abgefüllten Füllgutes verdrängt die Luft aus dem Behälter, wobei zu gleicher Zeit ein Schraubverschluss oder ein kronenkorkartiger, mit einer Gummidichtung versehener Metalldeckel fest auf den Behälterrand aufgedrUckt und durch Falzung des Aufsteckrandes befestigt wird.

Auch die Konservengläser der Industrie werden vorzugsweise mit einem kronenkorkartigen, mit Gummidichtung versehenen Metalldeckel luftdicht verschlossen, wobei trotz der Erwärmung auf Sterilsationstemperatur kein Unterdruck in dem Behälter entsteht, da der beim Temperaturanstieg auftretende Überdruck nicht aus dem Behälter entweichen kann.

Diese Verschlussarten sind recht umständlich, da in dem einen Fall ein Gummiring und eine federnde Klammer und im andern Falle komplizierte und kostspielige Schliessmaschinen erforderlich sind.

Zum Öffnen derartiger Verschlüsse werden meist hebelartige Werkzeuge benötigt, wobei die einmal geöffneten, kronenkorkartigen Metalldeckel zur Wiederverwendung als luftdichter Verschluss nicht mehr geeignet sind und der geöffnete Behälter unverschlossen bleibt.

Es ist auch bereits bekannt, beim pneumatischen Verschluss von Flaschen und Gefässen auf kaltem Wege einen Unterdruck in dem Behälter zu erzeugen und eine am Umfang von einem über den Gefässrand greifenden starren Ring gespannt gehaltene Membran in die Mündung des Gefässes zu drücken.

Man hat auch schon vorgeschlagen, dass eine auf dem Behälterrand aufliegende Platte, gegebenenfalls unter Verwendung eines auf dem Behälterrand aufliegenden Dichtungsringes, in die Behälteröffnung gedrückt wird.

Im Gegensatz hiezu findet gemäss dem Verfahren ein aus einem Stück, einer Bodenfläche und einem Aufsteckrand bestehender, aus elastischem Werkstoff hergestellter Verschlussdeckel Verwendung, wobei an der Innenseite des Aufsteckrandes wie üblich eine radial vorstehende Verdickung angeordnet ist, die

zur Halterung auf dem Behälter eine nahe der Behältermündung gelegene, wulstartige Verdickung an der
Behälteraussenseite mit elastischer Spannung untergreift.

Verfahrensgemäss wird der mit dem Verschlussdeckel verschlossene Behälter zur Sterilisation des Be- hälterinhalts, in an sich bekannter Weise in einem Wasserbad od. dgl., eine vorbestimmte Zeitdauer auf die erforderliche Sterilisationstemperatur erhitzt, wobei durch die elastische Spannung der an dem Be- hälterrand abdichtend anliegenden Dichtungsflächen des Verschlussdeckels die heisse Luft, bei entspre- chendem Überdruck, selbsttätig aus dem Behälter entweicht.

Gemäss dem Verfahren wird beim luftdichten Verschliessen des Behälters und gleichzeitiger Erzeu- gung von Unterdruck auf kaltem Wege der mit elastischer Spannung an der Aussenseite des Behälterrandes abdichtend anliegende Aufsteckrand, bei oder nach dem maschinellen oder manuellen Aufsetzen des
Verschlussdeckels auf den heiss oder kalt abgefüllten Behälter, an wenigstens einer Stelle etwas von seiner die wulstartige Verdickung an der Behälteraussenseite untergreifenden Stellung angehoben, wobei durch gleichzeitiges Eindrücken der Bodenfläche des Verschlussdeckels die Luft oder ein Gemisch von Dampf und Luft in an sich bekannter Weise aus dem Behälter gepresst und der Aufsteckrand wieder in seine den
Behälter luftdicht verschliessende Ausgangsstellung gedrückt wird.

Es ist somit unter Verwendung des aus elastischem Werkstoff hergestellten Verschlussdeckels möglich, auch ohne Einwirkung von Wärme - also auf kaltem Wege - einen Unterdruck in dem Behälter zu erzeu- gen, wodurch die Gefahr des Verderbens des Behälterinhalts, auch ohne Sterilisation, erheblich vermin- dert wird.

Auf einfachste Art und Weise kann nunmehr auch durch den Verbraucher ein Unterdruck in dem Be- halter erzeugt bzw. der Behälterinhalt sterilisiert werden.

Gemäss dem Verfahren ist der Verschlussdeckel immer wieder zur Wiederverwendung geeignet, so dass der geöffnete Behälter immer wieder luftdicht verschlossen werden kann.

Die Anwendung von hebelartigen Werkzeugen zum Öffnen des Behälters ist dabei nicht mehr erfor- derlich, und das unhygienische Verrosten des Verschlussdeckels entfällt ebenfalls.

Gemäss der Erfindung ist der aus elastischem Werkstoff wie Polyäthylen, Polyvinylchlorid u. dgl. hergestellte Verschlussdeckel als Überdruckventil, die Bodenfläche als Membran und der Aufsteckrand mechanisch fest ausgebildet, wobei die elastische Spannung aller Dichtungsflächen des Verschlussdeckels dem während der Sterilisation in dem Behälter wirkenden heissen Überdruck angepasst ist.

Durch die Ausbildung des Verschlussdeckels als Überdruckventil ist der feste Sitz des Aufsteckrandes auf dem Behälter auch während der Sterilisation im Wasserbad od. dgl. gewährleistet, so dass der Ver- schlussdeckel durch den in dem Behälter wirkenden heissen Überdruck nicht selbsttätig von dem Behälter- rand abgehoben werden kann.

Während der Sterilisation des Behälterinhaltes im Wasserbad od. dgl. wird durch den in dem Behälter wirkenden Überdruck die Membran des Verschlussdeckels allmählich in eine nach aussen gewölbte Lage gebracht, wobei, bei maximaler Elongation der Membran, der in dem Behälter wirkende heisse Überdruck stärker ist als die elastische Spannung des abdichtend an dem Behälterrand anliegenden Aufsteckrandes bzw. aller Dichtungsflächen des Verschlussdeckels, so dass der Aufsteckrand und alle Dichtungsflächen an wenigstens einer Stelle etwas von dem Behälterrand angehoben bzw. in einer frei schwebenden Lage ge- gehalten sind, wodurch der Überdruck wie durch ein Ventil aus dem Behälter entweichen kann.

Bei Verminderung bzw. beim Ausgleich des Druckes in dem Behälter nehmen dann der Aufsteckrand und alle Dichtungsflächen des Verschlussdeckels wieder selbsttätig ihre den Behälter luftdicht verschlie- ssende Ausgangsstellung ein.

Durch die bei normaler Raumtemperatur einsetzende Kondensation des Dampfes entsteht in dem Behälter ein Unterdruck, so dass die Membran des Verschlussdeckels in einer nach innen gewölbten Lage gehalten wird.

Bei verfahrensgemässem Eindrücken der Membran des Verschlussdeckels bei einem heiss abgefüllten
Behälter, bzw. vor oder nach der Sterilisation des Behälterinhalts im Wasserbad od. dgl.. wird in dem
Behälter ein sehr starker Unterdruck bzw. ein praktisch luftleere Raum erzeugt.

Bei einem durch Wölbung vergrösserten Schwingungsbereich ist die Amplitude der Membran des Verschlussdeckels dem während der Sterilisation im Wasserbad od. dgl. in dem Behälter entstehenden Dampf angenähert proportional.

Der nach der Verwendung deformierte Verschlussdeckel, insbesondere dessen nach innen gewölbte, als Membran ausgebildete Bodenfläche, wird durch Behandlung in heissem Wasser wieder in die ursprüng- liche, zur Wiederverwendung geeignete Form gebracht.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsformen des Verschlussdeckels zur Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt.

Es zeigen : Fig. 1 einen Querschnitt durch den auf den Behälter gesetzten Verschlussdeckel mit der
Behälteröffnung, Fig. 2 einen Querschnitt durch den auf den Behälter gesetzten Verschlussdeckel mit der Behälteröffnung bei einer andern Ausführungsform, Fig. 3 einen Querschnitt durch den auf den Behälter gesetzten Verschlussdeckel mit der Behälteröffnung bei einer weiteren Ausführungsform. Fig. 4 eine Auf- sicht des Verschlussdeckels nach Fig. 3, Fig. 5 eine Aufsicht der Bodenfläche des Behälters.

Gemäss Fig. 1 ist die Bodenfläche des Verschlussdeckels als Membran ausgebildet, deren Schwin- gungszone gestrichelt dargestellt ist.

Um die Amplitude der Membran zu erhöhen, wird sie nach innen bzw. aussen gewölbt ausgebildet, so dass ein vergrösserter Schwingungsbereich nutzbar ist.

Der Aufsteckrand 2 des Verschlussdeckels ist mechanisch fest ausgebildet.

Die Schwingungsknotenlinie der Membran liegt auf dem Umfang eines Kreises, der etwa dem Aussen- durchmesser des Behälterrandes 3 entspricht.

Vorzugsweise gehen die Membran 1 und der Aufsteckrand 2 des Verschlussdeckels an der Aussenseite in Form eines Wulstes 10 und an der Innenseite in Form einer scharfen Kante 11 ineinander über, wobei das innerhalb des Aufsteckrandes 2 gelegene Ende des Wulstes 10 als ein Gelenk ausgebildet ist und das andere Ende des Wulstes 10 auf der Stirnfläche der Membran 1 aufliegt, so dass der Aufsteckrand 2 des
Verschlussdeckels bei nach aussen gewölbter Lage der Membran 1 über den Wulst 10 als Ganzes in seitli- cher Richtung bewegt wird, wodurch der Überdruck an wenigstens einer Stelle aus dem Behälter 6 ent- weichen kann.

Bei Verminderung bzw. beim Ausgleich des Druckes indem Behälter 6 wird der Aufsteckrand 2 durch den Wulst 10 sofort wieder mit einer gewissen Spannung an der Aussenseite des Behälterrandes 3 ange- drückt, so dass ein schneller Abschluss des Behälters 6 gewährleistet ist.

Nach erfolgter Sterilisation entsteht durch die bei normaler Raumtemperatur einsetzende Kondensa- tion des Dampfes in dem Behälter 6 ein Unterdruck, wodurch die Membran 1 des Verschlussdeckels in einer nach innen gewölbten Lage gehalten wird.

Da der Behälterrand 3 beiderseits scharfkantig begrenzt ist, wird dabei der Rand der Membran l luft- dicht abschliessend an die scharfen Kanten lla und llb des Behälterrandes angepresst.

Der obere Teil des Aufsteckrandes 2 ist an der Innenseite und der Behälterrand 3 an der Aussenseite vorzugsweise zylindrisch ausgebildet, so dass die Membran 1 des Verschlussdeckels durch den Aussendruck nur bis zu einem gewissen Grad in die Behälteröffnung gedrückt und der Aufsteckrand 2 nicht über die Verdickung 5 des Behälterrandes 3 hinweggezogen werden kann.

In Fig. 2 ist die Membran 1 des Verschlussdeckels mit einem zylindrischen Ansatz 8 versehen, wobei der frei schwebende Teil der Membran 1 auch am unteren, in die Behälteröffnung hineinragenden Ende des Ansatzes 8 angeordnet sein kann.

Die Länge des Ansatzes 8 steht in einem bestimmten Verhältnis zur Amplitude der Membran 1 und muss so bemessen sein, dass der Ansatz 8 bei maximaler Elongation der Membran 1 an wenigstens einer Stelle von seiner an der Behältermündung 7 abdichtend anliegenden Stellung derart angehoben ist, dass der Überdruck aus dem Behälter 6 entweichen kann.

In Fig. 3 ist der zylindrische Ansatz 8 in U-Form 13 ausgebildet, wodurch die Membran 1 in zwei Schwingungszonen la, 14 unterteilt ist.

Die äussere Schwingungszone 14 der Membran 1 erstreckt sich dabei ringförmig über die Stirnfläche 12 des Behälterrandes 3 und ist als eine nach innen abgeschrägte Fläche ausgebildet, die auf der nach innen abgeschrägten Stirnfläche des Behälterrandes 3 aufliegt.

Die innere Schwingungszone la erstreckt sich frei schwebend über die Behälteröffnung. Ihr Umfang ist etwas kleiner als die lichte Weite der Behältermündung 7.

Bei einem in dem Behälter 6 wirkenden Überdruck wird bei maximaler Elongation der inneren Schwingungszone la der Membran der in U-Form ausgebildete Ansatz 13 axial angehoben und an wenigstens einer Stelle in einer frei schwebenden Lage gehalten, so dass der Überdruck passieren kann.

Die Länge 9 des in U-Form ausgebildeten Ansatzes 13 entspricht dabei der Höhe der während der Sterilisation maximal auftretenden Elongation der ringförmigen, auf schräger Ebene verlaufenden äusseren Schwingungszone 14 der Membran.

Durch die axiale Aufwärtsbewegung des in U-Form ausgebildeten Ansatzes 13 wird die äussere, nach innen abgeschrägte Schwingungszone 14 der Membran über die scharfe Kante 20 mit angehoben, wodurch ein leichter seitlicher Druck in Richtung des Aufsteckrandes 2 erfolgt, der dadurch an wenigstens einer Stelle so viel von dem Behälterrand 3 abgedrückt wird, dass der Überdruck nunmehr aus dem Behälter entweichen kann.

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Claims

<Desc/Clms Page number 5> bei einem heiss abgefüllten Behälter, ein sehr starker Unterdruck bzw. ein praktisch luftleerer Raum in dem Behälter erzeugt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der nach der Verwendung deformierte Verschlussdeckel, insbesondere dessen nach innen gewölbte Bodenfläche, durch Behandlung in heissen Wasser wieder in die ursprüngliche, zur Wiederverwendung geeignete Form gebracht wird.

5. Verschlussdeckel zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen l bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Bodenfläche (1) des Verschlussdeckels als Membran und der Aufsteckrand (2) des Ver- schlussdeckels mechanisch fest ausgebildet sind, die äussere Schwingungsknotenlinie der Membran (1) auf dem Umfang eines Kreises liegt, der etwa dem Aussendurchmesser des Behälterrandes (3) entspricht, die Schwil1gungszone der Membran (1) sich frei schwebend über die Behälteröffnung erstreckt und der Auf- steckrand (2) des Verschlussdeckels mit seiner an der Innenseite radial vorstehenden wulstartigen Verdik- kung (4) in an sich bekannter Weise eine nahe der Behältermtindung gelegene wulstartige Verdickung (5) an der Behälteraussenseite untergreift,

wobei der Verschlussdeckel als Überdruckventil ausgebildet ist, so dass bei entsprechendem Überdruck in dem Behälter (6) bei maximaler Amplitude der Schwingungszone der Membran (1) alle abdichtend an dem Behälterrand (3) anliegenden Flächen des Verschlussdeckels so weit von dem Behälterrand (3) abgehoben sind, dass der Überdruck aus dem Behälter (6) entweichen kann, während beim Nachlassen des Überdruckes alle Flächen wieder ihre ursprüngliche, den nunmehr evakuier- ten Behälter (6) luftdicht verschliessende Lage einnehmen.

6. Verschlussdeckel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die als Membran ausgebildete Bodenfläche (l) des Verschlussdeckels mit einem zylindrischen, in die Behältermündung (7) hineinragen- den Ansatz (8) versehen ist, der an der Innenseite der Behältermündung (7) abdichtend anliegt, wobei dessen Länge in einem bestimmten Verhältnis zum Schwingungsbereich der Membran steht und kürzer ist als die maximale Amplitude der Membran (1).

7. Verschlussdeckel nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der abdichtend in die Behältermündung (7) hineinragende, zylindrische Ansatz (8) in U-Form (13) ausgebildet ist, wodurch die Membran (1) des Verschlussdeckels in zwei Schwingungszonen, eine innere (la) und eine äussere (14) unterteilt ist, wobei der Umfang der inneren, frei schwebenden Schwingungszone (la) etwas kleiner ist als die lichte Weite der Behältermündung (7), während der Umfang der äusseren, ringförmigen Schwin- gungszone (14) etwa dem Aussendurchmesser des Behälterrandes (3) und ihre innere Begrenzung der lich- ten Weite der Behältermündung (7) entspricht und die Länge (9) des in die Behältermündung (7)

hinein- ragenden U-förmigen Ansatzes (13) in einem bestimmten Verhältnis zum Schwingungsbereich der Mem- bran steht und kürzer ist als die innere, frei schwebende Schwingungszone (la) der Membran (1).

8. Verschlussdeckel nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (1) und der Aufsteckrand (2) des Verschlussdeckels an der Aussenseite in Form eines Wulstes (10) und an der Innenseite in Form einer scharfen Kante (11) ineinander Übergehen, wobei der obere Teil des Aufsteck- randes (2) zylindrisch ausgebildet ist und an der zylindrischen Aussenseite des Behälterrandes (3) fest an- liegt, und die Stirnfläche (12) des Behälterrandes (3) scharfkantig begrenzt ist.

9. Verschlussdeckel nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Schwin- gungszone (14) der Membran (1) als eine nach innen abgeschrägte, ringförmige Fläche ausgebildet ist, die sich über die nach innen abgeschrägte Stirnfläche (12) des Behälterrandes (3) erstreckt und mit der Innenseite auf der abgeschrägten Stirnfläche (12) des Behälterrandes (3) aufliegt, wobei die Länge (9) des in die Behältermündung (7) hineinragenden Ansatzes in einem bestimmten Verhältnis zur äusseren, ring- förmigen Schwingungszone steht und kürzer ist als die maximale Amplitude der äusseren. auf schräger Ebene verlaufenden Schwingungszone (14) der Membran (1).

10. Verschlussdeckel nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der abdichtend in die Behältermündung (7) hineinragende, U-förmig ausgebildete Ansatz (13) mechanisch fest ausgebildet ist, wobei der innere Schenkel (15) des U-förmigen Ansatzes (13) an der Innenseite mit einer Rundung (16) in die innere Schwingungszone (la) und der äussere Schenkel (17) in Form einer scharfen Kante (18) in die ringförmige, äussere Schwingungszone (14) übergeht.

11. Verschlussdeckel nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsteckrand (2) des Verschlussdeckels nach unten verlängert ist und an seiner Innenseite und der Behälterrand (3) an seiner Aussenseite mit mindestens einer weiteren wulstartigen Verdickung (4a, 5a) versehen ist.

12. Verschlussdeckel nach den Ansprüchen 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass entweder auf der Stirnfläche der Membran (1) oder auf der Bodenfläche des Behälters (6) im Bereich des Randes mehrere radial verlaufende, hervorstehende Rippen (19,19a) angeordnet sind. <Desc/Clms Page number 6>

13. Verschlussdeckel nach den Ansprüchen 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der frei schwebenden Schwingungszone (la) der Membran (1) beiderseits, nach der Mitte ansteigend, verdickt ist.

14. Verschlussdeckel nach den Ansprüchen 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die frei schwebende Schwingungszone (la) der Membran (1) konvex gewölbt ist.

15. Verschlussdeckel nach den Ansprüchen 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass entweder auf der Stirnfläche der Membran (1) oder auf der Bodenfläche der frei schwebenden Schwingungszone (la) der Membran (1) kreuz-oder fächerförmig verlaufende, hervorstehende Rippen (21) angeordnet sind.