CH693064A5 - Zweiteiliger Verschluss mit einem Dichtstift. - Google Patents

Description

  



  Die vorliegende Erfindung betrifft einen zweiteiligen Verschluss aus Kunststoff eines fliessfähige Substanz enthaltenden Behälters, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. 



  Solche Verschlüsse werden meist Zentraldichtstiftverschlüsse genannt. Sie sind besonders geeignet, kleinere Mengen flüssiger oder pastöser Materialien dosiert abzugeben. Entsprechend sind diese Verschlüsse insbesondere im Bereich konzentrierter Reinigungsmittel, Kosmetika und gewisser fliessfähiger Lebensmittel eingesetzt worden. 



  Neben den guten Dosiereigenschaften dieser Verschlüsse haben sie zudem eine relativ gute Dichtigkeit. Dadurch sind insbesondere Kosmetika und \le enthaltende Lebensmittel in absolut genügendem Mass gegen Oxydation gesichert. Daher hat man auch begonnen, technische Flüssigkeiten, insbesondere hochempfindliche Einkomponentenklebstoffe in Behältern mit solchen Zentraldichtstiftverschlüssen anzubieten. Bezüglich der Handhabung haben sich diese Verschlüsse auch bestens bewährt. 



  Immer wieder sind jedoch Beanstandungen aufgetaucht bei Behältern, in denen anaerobe Einkomponentenklebstoffe in Behältern mit solchen Verschlüssen abgepackt waren. Immer wieder kam es vor, dass sich in diesen Fällen vereinzelt die Verschlüsse nicht mehr betätigen liessen. Aus anfänglich nicht nachvollziehbaren Gründen hatten sich die beiden zueinander verdrehbaren Teile des Verschlusses, nämlich Oberteil und Unterteil miteinander verklebt. Untersuchungen haben nun gezeigt, dass unter gewissen Lager- und Transportbedingungen insbesondere auch durch Luftdruckänderungen eine minimale Leckage des Einkomponentenklebstoffes in den Bereich zwischen Oberteil und Unterteil des Verschlusses gelangen kann.

   Dies an sich würde in den meisten Fällen noch nicht genügen, um eine Verklebung zu bewirken, wenn nicht zusätzlich auch noch ein Gasaustausch stattfinden würde, der erlaubt, dass Luft in den Bereich zwischen Oberteil und Unterteil des Verschlusses einströmt. Dies geschieht praktisch bei jeder \ffnung und Schliessung des Verschlusses, da das Gewinde zwischen diesen beiden Elementen selbstverständlich nicht gasdicht ist. Früheste Zentraldichtstiftverschlüsse gehen vermutlich auf die US-A-3 406 880 zurück. Hierbei können Oberteil und Unterteil zwei vom Behälter unabhängige Bauteile sein oder auch, wie dies bereits die US-A-4 646 949 aufzeigt, der Unterteil des Verschlusses gleichzeitig Teil eines Kunststoffbehälters sein. Letzteres zeigt auch die EP-A-0 378 488.

   Aus der WO 93/22 212 ist ein Zentraldichtstiftverschluss bekannt, der etwa den Aufbau des hier interessierenden Verschlusses aufweist. Bei dieser Variante ist das Ausgussrohr direkt zum zentralen Dichtstift hin zusammenlaufend und weist lediglich noch Durchbrüche auf, damit das zu dosierende fliessfähige Medium in einen Raum unterhalb der Ausströmöffnung im Deckel gelangen kann. Das zentrale Ausgussrohr ist auch so gestaltet, dass es teilweise in den Behälterhals eintaucht, sodass ein ringförmiger Graben das Ausgussrohr umgibt. In diesem ringförmigen Graben steht eine vertikale Anschlagswand, die als Verdrehsicherung dient und mit einem in den Graben hineingreifenden Anschlag am Oberteil des Verschlusses zusammenwirkt. Der Anschlag hat jedoch keinerlei dichtende Funktionen. 



  Die vorliegende Erfindung geht von einem zweiteiligen Verschluss gemäss der EP-B-0 412 285 aus. Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den obgenannten Verschluss derart zu verbessern, dass auch unter relativ ungünstigen Lager- und Transportbedingungen es nicht mehr passieren kann, dass Oberteil und Unterteil des Verschlusses verkleben können, wenn ein solcher Verschluss auf einen Behälter, der Einkomponenten- insbesondere anaeroben, Klebstoff enthält, verwendet wird. 



  Diese Aufgabe löst ein Verschluss mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. 



  Damit nach ein- oder mehrmaligem Gebrauch des Verschlusses die Verklebungsgefahr immer noch gemieden ist, ist es von Vorteil, den Verschluss mit den Merkmalen des Patentanspruches 3 zu versehen. Auch den Merkmalen des Verschlusses gemäss dem Anspruch 4 kommen zusätzlich beim Gebrauch Dichtfunktionen zu. Aber auch während der Lagerung bewirken die beiden Dichtschürzen insgesamt einen abgeschlossenen Raum mit gleichbleibenden Druckverhältnissen. 



  Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen des erfindungsgemässen Gegenstandes gehen aus den weiteren abhängigen Patentansprüchen hervor und deren Bedeutung ist in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. 



  Die Zeichnung umfasst eine einzige Figur und zeigt den erfindungsgemässen Verschluss in einem zentrischen Vertikalschnitt im geschlossenen Zustand aufgesetzt auf einen Kunststoffbehälter. 



  Beim hier dargestellten Behälter B handelt es sich um eine Kunststoffflasche mit einem einstückig daran befestigten Behälterhals H. Der hier zur Diskussion stehende, erfindungsgemässe Verschluss, der gesamthaft mit 1 bezeichnet ist, ist jedoch genauso gut geeignet, um auch auf Behältern aus anderen Materialien verwendet zu werden. Beispielsweise kommen auch Aluminium- oder Glasbehälter in Frage. 



  Der erfindungsgemässe Verschluss 1 besteht aus zwei separaten, gesonders gefertigten Kunststoffteilen, nämlich dem Unterteil 2 und dem Oberteil 3. Die Bezeichnungen Unterteil und Oberteil ergeben sich aus der hier dargestellten Benutzerlage. Der Unterteil 2 stellt die Verbindung des Verschlusses 1 mit dem Behälter B her. Hierzu dient ein zylindrischer Mantel 20, der den Behälterhals H von aussen umfasst und auf seiner Aussenfläche ein Aussengewinde 21 aufweist. Der Behälterhals H besitzt auf der Aussenfläche entweder ringförmige Haltewulste W oder ein Aussengewinde. Diese Verbindung zwischen Behälterhals H und Unterteil 2 erfolgt mittels hier nicht dargestellter Formschlussmittel, wie Gewindeabschnitte, ganze Innengewinde oder N lediglich Haltenocken an der Innenfläche des zylindrischen Mantels 20.

   Zum Zwecke der Dichtigkeit wird jedoch bevorzugterweise nicht ein reiner Formschluss zwischen Unterteil 2 und Behälterhals H hergestellt, sondern eher ein kraftschlüssig dichtende Verbindung, wobei der Formschluss die kraftschlüssige Verbindung zusätzlich sichert. 



  Der zylindrische Mantel 20 des Unterteiles 2 übergreift anliegend die Oberkante des Behälterhalses H, worauf ein in den Behälterhals ragender Abschnitt 22 folgt. Im oberen Bereich liegt dieser Abschnitt 22 kraftschlüssig dichtend am Behälterhals H an. Danach ist der Einschnitt zum Zentrum hin verjüngend weiter nach unten gezogen bis zu einem Tiefstpunkt 22 min  und setzt sich dann mit einem verringerten Durchmesser als zylindrisches Ausgussrohr 23 nach oben bis weit über den Behälterhals H hinweg fort. An der Innenwand des annähernd zylindrischen Ausgussrohres 23 sind mehrere schräg nach oben verlaufende Streben oder Stege 24 angebracht, die einen zentrischen Dichtstift 25 tragen. Am unteren Rand des zylindrischen Mantels 20 ist ein radial abstehender Kragen 26 angebracht, auf dessen Funktion später noch eingegangen wird. 



  Der Oberteil 3, der auf den Unterteil 2 aufgesetzt ist, dient im Wesentlichen der \ffnung und Schliessung des Verschlusses 1 sowie im Zusammenspiel mit dem Unterteil 2 der Dichtung des Verschlusses. Im Gesamtaufbau besteht der Oberteil im Wesentlichen aus drei annähernd zylindrischen Bereichen 30, 32, 34, die über ringförmige Deckflächen 35, 36 miteinander verbunden sind. Mit 30 ist der untere Bereich 30 bezeichnet, der ebenso eine Mantelwand bildet wie der zylindrische Mantel 20 des Unterteiles und entsprechend ein Innengewinde 31 aufweist, das mit dem Aussengewinde 21 des Unterteiles 2 zusammenpasst. Über dem unteren Bereich 30 folgt ein mittlerer Bereich 32, der im Durchmesser so gestaltet ist, dass seine Innenfläche der Aussenfläche des Ausgussrohres 23 des Unterteiles 2 entspricht.

   So bildet sich zwischen dem mittleren Bereich 32 des Oberteiles und dem Ausgussrohr 23 eine dichtende Gleitfläche 33. Im zusammengebauten Zustand überragt der mittlere Bereich 32 das Ausgussrohr 23 mindestens geringfügig. Zwischen dem unteren Bereich 30 und dem mittleren Bereich 32 befindet sich eine ringförmige Deckfläche 35, die von aussen nach innen leicht ansteigend gestaltet ist. 



  Über dem mittleren Bereich 32 folgt der obere Bereich 34, der als Ausgusstülle gestaltet ist. Dieser oberer Bereich 34 ist im Durchmesser so gestaltet, dass der Dichtstift 25, der eine geringfügige Konizität aufweist, in der Schliesslage die Ausgusstülle 34 vollkommen durchsetzt und mit dieser mindestens annähernd oben verschliesst und die Ausgusstülle sogar geringfügig überragt. Die Ausgusstülle 34 hat eine geringfügig stärkere Konizität als der zentrale Dichtstift 25. Damit wird einerseits ein Verklemmen vermieden und ein Rücklaufen der Restmenge in diesem Bereich sichergestellt. Der mittlere Bereich 32 und der obere Bereich 34 werden über eine ringförmige Deckfläche 36 miteinander verbunden. 



  Sowohl an der ringförmigen Deckfläche 35 als auch an der ringförmigen Deckfläche 36 sind innen nach unter ragende Dichtschürzen 4, 5 angeordnet. Eine erste ringförmige Dichtschürze 4 befindet sich an der Unterseite der ringförmigen Deckfläche 36. Sie ist so gestaltet, dass sie den oberen Bereich des Ausgussrohres 23 von innen zu umgreifen vermag. Dabei wird diese erste ringförmige Dichtschürze 4 so gestaltet, dass sie mit einem gewissen Federdruck auf der Innenfläche des Ausgussrohres 23 aufliegt. Am einfachsten erreicht man dies, indem man die erste Dichtschürze 4 mit einem konischen, nach unten abnehmenden Querschnitt gestaltet. Damit wird sichergestellt, dass mit dem Verschliessen des Verschlusses die Dichtigkeit zunimmt.

   Aus dieser Gestaltung erkennt man auch, dass selbstverständlich die Stege beziehungsweise Streben 24 an der Innenfläche des Ausgussrohres 23 gegenüber dem oberen Rand des Ausgussrohres 23 nach unten versetzt angeordnet sein müssen, damit genügend Platz für die erste Dichtschürze 4 verbleibt. Dank einem scharfkantigen unteren Rand an der ersten Dichtschürze 4 entsteht so eine scharfkantige Abstreifkante 31, die verhindert, dass bei der Schliess- und \ffnungstätigkeit Flüssigkeit in den Dichtungsbereich 33 gelangen kann. Die scharfkantige Gestaltung der Abstreifkante 37 bewirkt zudem einen sehr hohen spezifischen Druck in diesem Bereich, sodass auch bei der Lagerung keine Kleinstmengen in diesen Bereich eindringen.

   Die erste Dichtschürze 4 ist aber insgesamt derart dünnwandig gestaltet, dass ein eventuell vorhandener Innendruck die Dichtschürze entsprechend mit dem anliegenden Innendruck verstärkt auf die Innenfläche des Ausgussrohres 23 zu drücken vermag. Solche Druckdifferenzen treten während des Transportes häufiger auf. Dabei verändert sich die Relation von Innendruck zu Aussendruck. Während auch bisher bei erhöhtem Aussendruck relativ zum Innendruck keine Probleme entstanden, da hierdurch die dichtende Gleitfläche 33 mit erhöhtem Druck wirksam wurde, war das umgekehrte Druckverhältnis bis heute immer problematisch. 



  Eine zweite Dichtschürze 5 ist an der ringförmigen Deckfläche 35 nach innen und unten gerichtet angebracht. Diese ringförmige zweite Dichtschürze 5 ist dickwandiger gestaltet. Bisher hat man die Dichtung in diesem Bereich im Wesentlichen auf die Andruckkraft der ringförmigen Deckfläche 35 auf den oberen Rand des den Behälterhals H umgreifenden Unterteiles beschränkt. Hat man, um die Dichtigkeit zu erhöhen, den Verschluss kräftig zugeschraubt, so entstanden an der ringförmigen Deckfläche 35 Verformungskräfte, die entsprechend zu einer Verformung des mittleren Bereiches 32 führten, wodurch die Gleitflächendichtung 33 in diesem stationären Zustand nicht mehr gewährt war.

   Weil gleichzeitig zwischen Aussengewinde und Innengewinde der beiden zylindrischen Wandabschnitte des Mantels 20 beziehungsweise des unteren Bereiches 30 ein problemloser Gasaustausch stattfinden kann, war die Wahrscheinlichkeit, dass ein Gasaustausch auch noch im Bereich zwischen dem Ausgussrohr 23 und dem mittleren Bereich 32 des Oberteiles stattfand, äusserst gross. Mit grosser Wahrscheinlichkeit sind die Fälle der Verklebung folglich am ehesten aus diesem Bereich erfolgt. Einerseits geringe Kriechanteile, die von oben her durch Druckwechsellasten in den Gleitflächenbereich 33 gelangten und andererseits Gasaustausch, der von unten wegen Deformationen einströmte, führten vermutlich zur Verklebung der Verschlüsse. 



  Die ringförmige zweite Dichtschürze 5 liegt dichtend und kraftschlüssig auf der Innenseite des in den Behälterhals ragenden Abschnittes 22 des Unterteiles 2 an. Wie bereits erwähnt, hat diese zweite Dichtschürze 5 nicht nur eine Dichtfunktion sondern sie ergibt eine zusätzliche Festigkeit, die dazu führt, dass auch bei fest angezogenem Oberteil 2 keine Deformationsbewegungen auf den mittleren Bereich 32 des Oberteiles 3 ihre Auswirkungen haben. Auch bei dieser Ausgestaltungsform kann am Oberteil 3 eine zylindrische Teilschale 38 vorhanden sein, die zur Positionierung des Oberteiles 3 relativ zum Unterteil 2 dient. Damit soll sichergestellt werden, dass der Oberteil 3 nur um einen beschränkten Winkel aufgeschraubt werden kann und nicht völlig abgeschraubt werden kann. Dieser Mechanismus ist aus diversen Zentraldichtstiftverschlüssen bekannt.

   Entsprechend müssen die Zentraldichtstiftverschlüsse so gestaltet sein, dass die vorhandenen Gewinde zwischen Unterteil 2 und Oberteil 3 unter Druck ratschenförmig übereinander gleiten können. Dies verlangt vorgängig zum Zusammenschieben der beiden Teile eine korrekte Positionierung. 



  In der hier dargestellten Ausführungsform weist der Unterteil 2 wie bereits erwähnt zusätzlich einen Kragen 26 auf. Dieser peripher nach aussen gerichtete Kragen 26 kann gleichzeitig dazu dienen, einen Formschluss herzustellen mit einem Garantieband 37, das über hier nicht genau ersichtliche Sollbruchstellen mit dem unteren Bereich 30 des Oberteiles 3 verbunden ist. Dank dem Formschluss zwischen Garantieband 37 und dem nach aussen gerichteten Kragen 26 können Unterteil 2 und Oberteil 3 nicht relativ zueinander verdreht werden, solange das Garantieband 37 noch nicht entfernt ist.

   Der Vorteil dieser Gestaltung ist zusätzlich darin zu sehen, dass das Ineinandergreifen des Garantiebandes 37 mit dem Kragen 26 gut sichtbar und maschinell abtastbar ist, sodass eine Positionierung der beiden Teile 2 und 3 in korrekter Winkellage zueinander so mit Sicherheit erstellt werden kann, worauf in der korrekten Winkellage die beiden Teile wie bereits erwähnt formschlüssig zusammengeschoben werden können.

Claims (7)

1. Zweiteiliger Verschluss aus Kunststoff eines eine fliessfähige Substanz enthaltenden Behälters (B), mit einem auf den Behälter aufsetzbaren, den Behälterhals (H) dichtend fassenden Unterteil (2), der einen den Behälterhals (H) von aussen umgreifenden zylindrischen Mantel (20) mit Aussengewinde (21) aufweist, und einen in den Behälterhals (H) ragenden, an diesen mindestens im oberen Bereich dichtend anliegenden Abschnitt (22), der sich vom tiefsten Punkt (22 min ) als annähernd zylindrisches Ausgussrohr (23) über den Behälterhals (H) erstreckt, wobei im Ausgussrohr (23) über Verbindungsstege (24) ein zentrischer Dichtstift (25) gehalten ist, und dass auf den Unterteil (2) ein Oberteil (3) mit einem Innengewinde (31) aufsetzbar ist, der drei konzentrische von unten nach oben im Durchmesser abnehmende annähernd zylindrische Bereich 30, 32, 34 aufweist,

wobei der untere Bereich (30) mit dem Innengewinde (31) versehen ist, der mittlere Bereich (32) einen Innendurchmesser gleich dem Aussendurchmesser des Ausgussrohres (23) aufweist und mit diesem eine dichtende Gleitfläche (33) bildet, sowie der obere Bereich (34) als Ausgusstülle gestaltet ist, die im geschlossenen Zustand des Verschlusses den zentrischen Dichtstift (25) dichtend umfasst, während die beiden Abschnitte zwischen den konzentrischen Bereichen 30, 32, 34 als ringförmige Deckflächen (35, 36) gestaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der beiden Deckflächen (35, 36) zwischen dem oberen (34) und mittleren (32) Bereich und zwischen dem mittleren (32) und unteren Bereich (30) des Oberteiles (3) eine ringförmige nach unten gerichtete Dichtschürze (4, 5) vorhanden ist, wobei die Dichtschürzen (4, 5) am Abschnitt (22) und am Ausgussrohr (23) anliegen.

2.

Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtschürze (4) an der Deckfläche (36) zwischen dem oberen (34) und mittleren Bereich (32) einen konischen nach unten abnehmenden Querschnitt aufweist.

3. Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtschürze (4) an, der Deckfläche zwischen dem oberen (34) und mittleren Bereich (32) eine am unteren Rand zum Ausgussrohr (23) gerichtete scharfkantige Abstreifkante (37) aufweist.

4. Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtschürze (5) an der Deckfläche (35) zwischen dem mittleren (32) und dem unteren Bereich (30) im geschlossenen Zustand des Verschlusses am in den Behälterhals (H) hineinragenden Abschnitt (22) des Unterteiles (2) mit Druck anliegt.

5.

Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Behälterhalse (H) ringförmige Halterwulste (W) angeformt sind zur form- und/oder kraftschlüssigen Halterung des Unterteiles (2) auf dem Behälter (B).

6. Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterteil (2) an seiner äusseren zylindrischen Mantelwand des Mantels (20) einen peripher nach aussen gerichteten Kragen (26) aufweist.

7. Verschluss nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der nach aussen gerichtete Kragen (26) in formschlüssigem Eingriff mit einem, die äussere Mantelwand des unteren Bereiches (30) des Oberteiles (3) mindestens teilweise umlaufenden, Garantieband (37) ist.