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Verschlussanordnung für einen Behälter
Die Erfindung betrifft eine Verschlussanordnung für einen Behälter, etwa Flaschen, die unter innerem Druck stehen können.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung des gewöhnlich als Kronenverschluss bezeichneten Verschlusses, der in der ganzen Welt als Verschluss von Behältern, wie Sodawasserflaschen, Bierflaschen, Metalldosen und zahlreichen andern Behältern dient, bei denen ein Wiederaufsetzen der Kappe nach dem öffnen des Behälters nicht notwendig ist. Ein derartiger Verschluss muss folgende Anforderungen erfüllen : Zunächst soll die Kappe wirtschaftlich herstellbar sein. Ferner muss der Vorgang des Aufsetzens wirtschaftlich konkurrenzfähig sein, aber einen dichten, lecksicheren Abschluss gewährleisten. Drittens muss die Kappe leicht abnehmbar sein. Kronenverschlüsse haben sich im Laufe der Jahre in manchen Punkten als sehr befriedigend und in andern als sehr unbefriedigend erwiesen. Sie können wirtschaftlich hergestellt werden.
Bei richtiger Anbringung sind sie Drücken bis zu 8, 75 kg/cm2 gewachsen. Sie haben daher einen gewissen Sicherheitsfaktor, doch kann in vielen Flaschen, die Flüssigkeiten, wie Bier oder Sodawasser, enthalten, der Druck unter bestimmten Bedingungen beträchtlich ansteigen. Kronenverschlüsse können jedoch in vielen Fällen nur mit Schwierigkeit entfernt werden. Selbst bei Verwendung des raffiniertesten Flaschenöffners ist es für die durchschnittliche Hausfrau oft schwierig, eine Kappe von der Flasche abzunehmen. Sie beendet ihre Bemühungen häufig damit, dass sie ihren Gatten bittet, den Vorgang vollständig durchzuführen, was natürlich nicht immer eine angenehme Lösung des Problems darstellt.
Ferner bricht beim öffnen oft der Rand von Glasflaschen ab, so dass der ganze Inhalt unbrauchbar ist, weil ein Glassplitter in den Behälter gefallen sein könnte. Infolge dieses ziemlich mühsamen Öffnens kann diese Art von Verschlüssen nur für relativ kleine öffnungen verwendet werden, auch in jenen Fällen, in denen sonst eine grössere Öffnung vorteilhafter wäre. Beispielsweise ist es sehr schwierig, aus einer Flasche mit einer kleinen öffnung Flüssigkeit rasch und zügig auszugiessen, weil kein geeigneter Lufteintritt in das Innere der Flasche möglich ist. Auch das Trinken aus einer solchen Flasche ist wegen des mangelnden Lufteintrittes beschwerlich. Wenn der Trinkende den ganzen Flaschenrand in den Mund nimmt, setzt er sich zahlreichen Mikroben usw. aus, die auf der Flasche vorhanden sein können.
Ferner ist die Notwendigkeit des ständigen Bereithaltens eines Flaschenöffners ein genügender Beweis für das starke Bedürfnis nach einer Verbesserung auf diesem Gebiet.
Die Erfindung bezieht sich im besonderen auf eine Verschlussanordnung für einen Behälter, mit einem Hals, der in einem ringförmigen Randwulst endigt, in welchen eine aus Leichtmetall bestehende zerstörbare Kappe eingreift, die eine scheibenförmige Deckfläche und einen zylindrischen, verformbaren, sich von der Deckfläche nach unten erstreckenden Mantel besitzt, wobei im Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem Mantel und der Deckfläche der Kappe eine Dichtung angeordnet ist und der Behälterhals eine konkave, ringförmige Hohlkehle zur Aufnahme des unteren Abschnittes der Kappe und eine oberhalb der ringförmigen Hohlkehle angeordnete weitere konkave ringförmige Hohlkehle zur Aufnahme der Dichtung besitzt, und sich zwischen der oberen und unteren Hohlkehle ein Wandabschnitt erstreckt, wobei der Mantel der Kappe einen zwischenliegenden Teil besitzt,
der den zylindrischen Wandabschnitt berührt. Solche Verschlüsse sind bekannt. So zeigen die
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USA-Patentschriften Nr. 844, 051 und Nr. 1, 744, 444 Verschlüsse, die jedoch für Behälter mit Unterdruck bestimmt sind und so ausgebildet sind, dass ihre dichtungsfreie Stirnfläche direkt an der Oberseite der Öffnung anliegt. Für Überdruck von innen sind diese Verschlüsse nicht geeignet, da die Dichtungsschultern eine ungünstige Verteilung der Kräfte ergeben. Bei beiden bekannten Konstruktionen wird durch den nach unten gerichteten Zug auf den Mantel der Verschlusskappe die Dichtung nach unten gegen die Schultern gedrückt, da das untere Ende des Mantels nach innen unter den Wulst gedrückt wird.
Bei beiden bekannten Konstruktionen würde bei einer Wölbung der Deckfläche der Kappe nach aussen das Dichtungsmaterial über die oberste Fläche des Halses fliessen und kaum in den Schulterteilen zusammengehalten werden, da die auf den Mantel wirkenden Kräfte, nicht länger wie dies bei den bekannten Verschlüssen erforderlich ist, nach unten gerichtet wäre, sondern vielmehr nach innen und oben, so dass das Dichtungsmaterial über die oberste Fläche des Halses abgezogen werden würde.
Bei einem durch die USA-Patentschrift Nr. l, 242, 741 bekanntgewordenen Verschluss liegt das untere Ende des Verschlussmantels nur unter Reibungsschluss an der Aussenfläche des Behälters an. Die bekannte Einrichtung dient ebenfalls dazu, ein Vakuum im Inneren des Behälters aufrechtzuerhalten und würde bei Auftreten eines Überdruckes nah oben weggleiten.
Ziel der Erfindung ist es, einen Verschluss zu schaffen, der unter der Einwirkung des Innendruckes die Abdichtung verbessert. Dies wird dadurch erreicht, dass der Randwulst am äusseren Ende der oberen Hohlkehle in eine gerundete Endfläche übergeht und die Dichtung sich mit einem kleinen Abschnitt über die Hohlkehle hinaus erstreckend einen Teil der gerundeten Endfläche überlappt und durch einen Randabschnitt der Deckfläche der Kappe gegen diese Endfläche gehalten wird. Unter dem Innendruck wölbt sich die Kappe auswärts und hiebei wird der Aussenrand schräg nach oben und innen gezogen. Die horizontale Komponente dieser Zugkraft drückt die Dichtung fest gegen die Hohlkehle, wobei ferner die Gleitbewegung des Materials in Richtung der Zugkraft durch das Dichtungsmaterial gebremst wird.
Eine weitere Verbesserung der Dichtung zufolge des Innendruckes lässt sich dadurch erzielen, dass der Abschnitt der Dichtung bei ausgewölbter Deckfläche der Kappe in einer schmalen Öffnung zwischen dem oberen Rand der Hohlkehle und dem zwischen der Deckfläche und dem Mantel liegenden Abschnitt der Kappe gehalten wird und als eine Art Keilzunge der Dichtung eine Bewegung des Mantels schräg nach oben verhindern hilft.
In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 in Ansicht den Behälter und die Kappe gemäss der Erfindung, Fig. 2 in Draufsicht nur die Kappe, Fig. 3 im Vertikalschnitt auseinandergezogen die Kappe und den Randwulst des Behälters, Fig. 4 in Ansicht, teilweise in einem Schnitt wie in Fig. 3 die auf den Randwulst aufgewürgte Kappe, Fig. 5 im Vertikalschnitt stark vergrössert einen Teil des Randwulstes und der Kappe bei Einwirkung eines Innendruckes auf die Kappe, Fig. 6 in Draufsicht die Kappe und den Behälterhals, wobei die Kappe zum Teil von dem Rand abgerissen ist, Fig. 7 einen Vertikalschnitt zu Fig. 6, Fig. 8 im Vertikalschnitt die bevorzugte Ausführungsform der Kappe, Fig. 9 in einer ähnlichen Darstellung eine andere Dichtungsanordnung und Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie 10-10 der Fig. 8, in Pfeilrichtung gesehen.
Die Hauptteile des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispieles der Erfindung sind ein Behälter ein Halsteil--2--, ein Randwulst --3-- und eine Kappe-4--. Der Behälter kann die verschiedensten Formen haben und aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann die Erfindung auf Flaschen und Flaschenverschlüsse angewendet werden, wie sie für den Verkauf von Sodawasser, Bier, Milch usw. verwendet werden. Derartige Behälter können jedoch auch aus Metall oder Kunststoff hergestellt werden und werden auch daraus hergestellt, so dass der Ausdruck "Flasche" hier keine Einschränkung hinsichtlich des Materials bedeuten soll.
Auch die Grösse der Öffnung kann sehr von der Grösse abweichen, die derzeit im Zusammenhang mit den allgemein gebräuchlichen Kronenverschlüssen angewendet wird.
Wie im einzelnen in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, hat die Kappe --4-- eine scheibenartige Decke
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aufwärts erstrecken, wie bei--10--angedeutet ist (Fig. 8, 10), dann über den Übergang zwischen dem Mantel --6-- und der Decke-5-und weiter über die Decke-5-. Diese Ritzlinien erleichtern das Aufreissen der Kappe. Zu diesem Zweck braucht man nur den Lappen --8-- mit den Fingern zu
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erfassen und aufwärtszuziehen. Die hier verwendete Dichtung wird im flüssigen Zustand in die Kappe hineingegossen und dann bei erhöhter Temperatur ausgehärtet, so dass eine dauernd elastische Dichtung erhalten wird. Eine derartige Dichtung haftet an der Innenfläche der Kappe an und fliesst auch in die V-förmigen Ritzlinien, so dass an diesen kein Lecken möglich ist.
Es ist auch nicht mehr notwendig, die Ritzlinien an der Kreuzungsstelle mit der Dichtung zu unterbrechen. Eine derartige Unterbrechung würde natürlich den Aufreissvorgang sehr erschweren. Der Aufreisslappen-8-erstreckt sich von dem Mantel --6-- weg abwärts, wie bei --11-- angedeutet ist, und besitzt einen erhabenen, ringförmigen Teil-12--, der das Erfassen des Lappens mit dem Finger erleichtert. Dieser Griffteil kann natürlich jede geeignete Form haben. Die Kappe selbst wird vorzugsweise aus Leichtmetall, beispielsweise Aluminium, hergestellt, damit sie einerseits die erforderliche Festigkeit hat, anderseits aber ohne Verwendung einer Zange oder eines andern Hilfsmittels leicht abgerissen werden kann.
Gemäss den Fig. 3, 4 und 5 schafft die Erfindung einen neuartigen und verbesserten Randwulst, der als ein beträchtlicher Fortschritt gegenüber allen bekannten Anordnungen angesehen wird. Der Behälter --l-- und sein Hals --2-- können jede gewünschte Form haben und werden hier nur als Tragkonstruktion für den neuartigen Randwulst beschrieben, der allgemein bei --3-- angedeutet ist. Fig. 3 zeigt den Behälterhals --2--, der sich vertikal erstreckt und in eine ringförmige Vertiefung - übergeht, welche die Unterseite des Randwulstes bildet.
Der Randwulst setzt sich dann vertikal mit einem zylindrischen Wand teil --21-- fort, dessen Aussendurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Kappenmantels--6--, so dass sich dieser satt um den Randwulst herumlegen kann. Der Randwulst setzt sich dann in eine ringförmige, konkave obere Vertiefung - fort, welche zu dem oberen Rand-24-des Randwulstes führt. Das Profil des Randwulstes krümmt sich anschliessend in einen vertikalen Teil, welcher die Innenseite des Randwulstes bildet, und geht dann in die gewünschte Form des Halses über. Fig. 4 zeigt die auf den Randwulst aufgewürgte Kappe.
Man erkennt, dass die untere ringförmige Vertiefung --20-- zum Halten des unteren Mantelteiles --13-- dient, der durch geeignete Mittel, beispielsweise Würgerollen, die zum Anbringen der Kappe an dem Behälter dienen, in die Vertiefung--20--hinein verformt wurde. Die zylindrische Wandung --21-- trennt die obere ringförmige Vertiefung --22-- und die untere ringförmige Vertiefung --20-- voneinander und dient auch zum Abstützen des Kappenmantels --6-- in diesem Bereich.
Fig. 4 zeigt, dass die obere ringförmige Vertiefung --22-- den grössten Teil der Dichtung --7-- abstützt. Der Krümmungsradius der Dichtung ist etwas grösser als der der konkaven Vertiefung-22-, so dass die Dichtung beim Herunterziehen der Kappe über den Randwulst verformt wird. Die Dichtung endet plötzlich an einer Stelle im Bereich des unteren Randes - 23-der Vertiefung-22-, weil man eine bessere Abdichtung erhält, wenn sich die Kappe unterhalb dieser Stelle genau der Form des Randwulstes anpassen kann. Dagegen erstreckt sich die Dichtung --7-- etwas über den oberen Rand-24-der Vertiefung-22-hinaus. Dieser Teil der Dichtung ist bei --25-- angedeutet. Sein Zweck wird nachstehend beschrieben.
Die vorstehend angegebene Anordnung ergibt einen sehr vorteilhaften Verschluss schon wegen ihres guten Aussehens und der zweckmässigen Konstruktion. Der wichtigste Vorteil dieses Verschlusses besteht jedoch darin, dass er unter der Einwirkung eines Innendruckes die Abdichtung verbessert. Dieser neuartige und erfinderische Effekt ist genauer in Fig. 5 dargestellt, die eine Kappe und einen Behälter gemäss der Erfindung unter der Einwirkung eines Innendruckes zeigt. Unter diesem Druck wölbt sich die Kappe auswärts, so dass der Kappenmantel --6-- trachtet, sich infolge einer in Richtung A wirkenden Kraft etwas in dieser Richtung zu bewegen. Es ist gezeigt, dass die Kraft--A--in eine horizontale Komponente-B--und eine vertikale Komponente-C-aufgelöst wird.
Der vertikalen Komponente-C-wirkt die Reaktion der unteren ringförmigen Vertiefung-20gegen den aufwärtsgerichteten Zug des unteren Mantelteiles --13-- entgegen. Die horizontale Komponente-B-trachtet, die Dichtung --7-- fester gegen die ringförmige Vertiefung-22zu drücken, so dass bei einem Anstieg des Innendruckes bis zu einem vorbestimmten Wert die Wirksamkeit des Verschlusses verbessert wird. Die Bewegung des Kappenmantels in der Richtung - wird ferner durch den Dichtungsteil --25-- behindert, wenn dieser durch den Spalt zwischen dem hinter dem Dichtungsteil-25-liegenden Kappenteil-14-und dem oberen Rand - der ringförmigen Vertiefung --22-- gedrückt wird.
Die auf die Kappe ausgeübte Kraft trachtet daher, die Kappe gegenüber dem Randwulst in eine Stellung zu bewegen, in welcher die Kappe eine bessere Abdichtung bewirkt, anstatt eine schlechtere Abdichtung, wie dies gewöhnlich der Fall ist.
Diese drei Faktoren, nämlich (1) das Halten des angewürgten Mantelteiles --13-- in der Vertiefung - gegen die vertikale Kraft-C-, (2) das Hineindrücken der Dichtung --7-- in die Vertiefung --22-- infolge der horizontalen Komponente--B--und (3) die Bremswirkung, die auf
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zusammen eine bisher unbekannte Verbesserung.
Wie vorstehend beschrieben wurde und in den Fig. 6 und 7 deutlich gezeigt ist, wird die Kappe dadurch von dem Behälter entfernt, dass einfach der Aufreisslappen--8--hochgezogen wird, wobei er längs der auseinanderstrebenden Ritzlinien--9--abgerissen wird, so dass die beiden Teile --26, 27-- sich von dem Randwulst lösen und die Kappe ohne weiteres entfernt werden kann.
Fig. 9 zeigt eine abgeänderte Form der Dichtung. Hier wird das Dichtungsmaterial über den ganzen mittleren Teil der Kappe gegossen, so dass ein dünnes Häutchen-30-gebildet wird, das eine direkte Berührung zwischen dem Behälterinhalt und der Unterseite der eigentlichen Kappe verhindert.
Die erfindungsgemässe Kappe gewährleistet eine sehr wirksame Abdichtung. Sie ist gegen unbefugtes öffnen gesichert und kann ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen oder Hilfsmitteln sehr leicht abgenommen werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass die Erfindung eine bedeutende Verbesserung auf dem Gebiet der Verschlüsse, insbesondere für Behälter darstellt, die derzeit mit einem Kronenverschluss versehen werden. Die Erfindung ist jedoch auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt, sondern umfasst auch die im Rahmen fachmännischen Könnens liegenden Abänderungen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verschlussanordnung für einen Behälter, mit einem Hals, der in einem ringförmigen Randwulst endigt, in welchen eine aus Leichtmetall bestehende zerstörbare Kappe eingreift, die eine scheibenförmige Deckfläche und einen zylindrischen, verformbaren, sich von der Deckfläche nach unten erstreckenden Mantel besitzt, wobei im Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem Mantel und der Deckfläche der Kappe eine Dichtung angeordnet ist und der Behälterhals eine konkave, ringförmige Hohlkehle zur Aufnahme des unteren Abschnittes der Kappe und eine oberhalb der ringförmigen Hohlkehle angeordnete weitere konkave ringförmige Hohlkehle zur Aufnahme der Dichtung besitzt, und sich zwischen der oberen und unteren Hohlkehle ein Wandabschnitt erstreckt, wobei der Mantel der Kappe einen zwischenliegenden Teil besitzt, der den zylindrischen Wandabschnitt berührt,
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eine gerundete Endfläche übergeht, und die Dichtung (7) sich mit einem kleinen Abschnitt (25) über die Hohlkehle (22) hinaus erstreckend einen Teil der gerundeten Endfläche (24) überlappt und durch einen Randabschnitt der Deckfläche (5) der Kappe gegen diese Endfläche gehalten wird.
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