DE102011011352A1

DE102011011352A1 - Verfahren zur Herstellung eines Behälters für ein Füllgut

Info

Publication number: DE102011011352A1
Application number: DE102011011352A
Authority: DE
Inventors: Peter Kertels
Original assignee: NOATEC GmbH
Current assignee: Noaflex De GmbH
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2031-02-17
Also published as: CA2830345A1; CN103476683A; RU2013140862A; KR20140027112A; EP2675726A1; BR112013020830A2; US20140061244A1; DE102011011352B4; WO2012110235A1; JP2014506859A

Abstract

Es wird ein Verfahren zu der Herstellung eines Behälters (10) für ein Füllgut vorgeschlagen. Der Behälter umfasst ein Gehäuse (12) sowie einen in das Gehäuse ragenden gummielastischen Krafterzeugungskörper (24) mit einer Längsachse und mit einem Füllraum zur Aufnahme des Füllguts. Der Krafterzeugungskörper besitzt ein geschlossenes ersten Längsende und ist im Bereich eines gegenüberliegenden zweiten Längsendes relativ zu dem Gehäuse aufgehängt. Bei seiner Befüllung dehnt sich der Krafterzeugungskörper in solcher Weise in dem Gehäuse — bezogen auf die Längsachse — radial und axial aus, dass er sich beim Erreichen eines Teilbefüllungszustands insbesondere im Abstand von dem zweiten Längsende an einen die Ausdehnung radial begrenzenden ersten Wandteil (16) des Gehäuses (12) anlegt und bei fortgesetzter Befüllung sich das erste Längsende einem die Ausdehnung axial begrenzenden zweiten Wandteil (18) des Gehäuses unter zunehmender axialer Vergrößerung des Bereichs der Anlage des Krafterzeugungskörpers an dem ersten Wandteil nähert. Zur Herabsetzung übermäßiger Axialkräfte, die von dem Krafterzeugungskörper (24) auf das Gehäuse bei der Befüllung ausgeübt werden können, wird im Rahmen des Herstellungsverfahrens vor der Befüllung des Krafterzeugungskörpers zumindest ein Teil des ersten Wandteils gehäuseinnenseitig oder/und zumindest ein Teil des Krafterzeugungskörpers außenseitig einer reibungsmindernden Oberflächenbehandlung (z. B. einer Fluorierung oder einer Schmierung mit einem Schmierstoff) unterzogen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters für ein Füllgut, wobei der Behälter ein Gehäuse sowie einen in das Gehäuse ragenden gummielastischen Krafterzeugungskörper mit einer Längsachse und mit einem Füllraum zur Aufnahme des Füllguts umfasst, wobei der Krafterzeugungskörper ein geschlossenes erstes Längsende besitzt und im Bereich eines gegenüberliegenden zweiten Längsendes relativ zu dem Gehäuse aufgehängt ist, wobei sich der Krafterzeugungskörper bei seiner Befüllung in dem Gehäuse – bezogen auf die Längsachse – radial und axial ausdehnt.
Die elastische Dehnbarkeit des Krafterzeugungskörpers kann bei einem derartigen Behälter zur Erzeugung einer auf das Füllgut wirkenden, aus der Dehnspannung des Krafterzeugungskörpers resultierenden Ausbringkraft genutzt werden, welche das Füllgut aus dem Krafterzeugungskörper heraustreiben kann. Das Füllgut kann beispielsweise eine flüssige, pastöse, cremeartige oder gelartige Substanz sein, die mittels des Behälters dosiert ausgebracht werden soll. Zur Dosierung der ausgebrachten Menge kann der Behälter mit einem benutzerseitig betätigbaren Ventilsystem ausgestattet sein.
Bei bevorzugten Ausgestaltungen des Behälters resultiert die insgesamt auf das Füllgut wirkende Ausbringkraft allein aus der Dehnspannung des Krafterzeugungskörpers, d. h. es sind zusätzliche Krafterzeugungsmittel in Form eines Treibgases oder gesonderter Federelemente entbehrlich. Es versteht sich freilich, dass solche zusätzlichen Krafterzeugungsmittel gewünschtenfalls unterstützend vorgesehen sein können, wobei vorteilhafterweise zumindest der überwiegende Teil der insgesamt verfügbaren Ausbringkraft aus der Dehnspannung des Krafterzeugungskörpers resultiert.
Hinsichtlich des Stands der Technik zu Behältnissen mit einem elastisch dehnbaren Krafterzeugungskörper zur Aufnahme eines dosiert ausbringfähigen Füllguts wird beispielhaft auf WO 2007/009651 A2 , DE 103 10 079 A1 , US 3,672,543 , DE 43 33 627 C2 , DE 201 20 143 U1 , DE 201 20 142 U1 , DE 10 2004 005 881 A1 und EP 0 361 091 A1 verwiesen.
Des weiteren wird auf CH 591 901 A5 sowie EP 0 276 097 A2 verwiesen. Beide Dokumente offenbaren eine in einem zylinderflaschenartigen Außengehäuse angeordnete, dehnbare Füllblase, welche sich bei Befüllung sowohl radial als auch axial bezogen auf eine Gehäuseachse ausdehnt. In dem CH-Dokument soll die Blase im Endbefüllungszustand ohne wesentliche Behinderung – weder durch den Gehäuseboden noch durch den Zylindermantel – aufgenommen sein. Laut dem EP-Dokument soll die Füllblase im Endbefüllungszustand den innerhalb des Gehäuses verfügbaren Raum vollständig ausfüllen und innig gegen die Gehäusewand drücken.
Die Erfindung geht im Gegensatz hierzu von einer solchen Gestaltung des Gehäuses und des Krafterzeugungskörpers aus, dass sich der Krafterzeugungskörper bei seiner Befüllung in solcher Weise in dem Gehäuse – bezogen auf die Längsachse – radial und axial ausdehnt, dass er sich bei Erreichen eines Teilbefüllungszustands insbesondere im Abstand von dem zweiten Längsende an einen die Ausdehnung radial begrenzenden ersten Wandteil des Gehäuses anlegt und bei fortgesetzter Befüllung sich das erste Längsende einem die Ausdehnung axial begrenzenden zweiten Wandteil des Gehäuses unter zunehmender axialer Vergrößerung des Bereichs der Anlage des Krafterzeugungskörpers an dem ersten Wandteil nähert.
Wenn bei einem solchen Ausdehnungsverhalten des Krafterzeugungskörpers die Reibung zwischen Krafterzeugungskörper und Gehäuse vergleichsweise hoch ist, kann es vorkommen, dass sich der Krafterzeugungskörper im Zuge seiner Ausdehnung an dem ersten Gehäusewandteil im wesentlichen ausschließlich abrollt, ohne dass eine wesentliche Rutschbewegung des Krafterzeugungskörpers an diesem Wandteil stattfindet. Es hat sich gezeigt, dass dieses Abrollen bzw. das Fehlen eines Rutschens zu beträchtlichen Axialkräften führen können, die vom Krafterzeugungskörper auf die zu seiner Aufhängung im Gehäuse vorgesehenen Verbindungsmittel und damit letztendlich auf das Gehäuse ausgeübt werden. Diese Axialkräfte, so hat sich gezeigt, können unter Umständen so groß sein, dass eine Verbindungslösung im Weg zwischen Krafterzeugungskörper und Gehäuse auftreten kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Weg aufzuzeigen, wie bei der Befüllung des Krafterzeugungskörpers das Risiko einer Ablösung desselben durch das Auftreten übermäßiger Axialkräfte verringert werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters für ein Füllgut gemäß Anspruch 1 vor. Der Behälter umfasst ein Gehäuse sowie einen in das Gehäuse ragenden gummielastischen Krafterzeugungskörper mit einer Längsachse und mit einem Füllraum zur Aufnahme des Füllguts, wobei der Krafterzeugungskörper ein geschlossenes erstes Längsende besitzt und im Bereich eines gegenüberliegenden zweiten Längsendes relativ zu dem Gehäuse aufgehängt ist. Der Krafterzeugungskörper dehnt sich bei seiner Befüllung in solcher Weise in dem Gehäuse – bezogen auf die Längsachse – radial und axial aus, dass er sich bei Erreichen eines Teilbefüllungszustands insbesondere im Abstand von dem zweiten Längsende an einen die Ausdehnung radial begrenzenden ersten Wandteil des Gehäuses anlegt und bei fortgesetzter Befüllung sich das erste Längsende einem die Ausdehnung axial begrenzenden zweiten Wandteil des Gehäuses unter zunehmender axialer Vergrößerung des Bereichs der Anlage des Krafterzeugungskörpers an dem ersten Wandteil nähert. Erfindungsgemäß zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass vor der Befüllung des Krafterzeugungskörpers zumindest ein Teil des ersten Wandteils gehäuseinnenseitig oder/und zumindest ein Teil des Krafterzeugungskörpers außenseitig einer reibungsmindernden Oberflächenbehandlung unterzogen wird. Die Oberflächenbehandlung kann das Aufbringen einer reibungsmindernden Substanz auf den ersten Wandteil oder/und den Krafterzeugungskörper umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächenbehandlung eine Fluorierung des ersten Wandteils oder/und des Krafterzeugungskörpers umfassen.
Soweit eine reibungsmindernde Substanz aufgebracht wird, ist es bevorzugt, zumindest den ersten Wandteil des Gehäuses mit einer solchen reibungsmindernden Substanz zu versehen. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, zumindest zusätzlich auch auf die Außenoberfläche des Krafterzeugungskörpers eine reibungsmindernde Substanz aufzubringen. Da die Schichtstärke der aufgebrachten Substanz aber mit zunehmender Ausdehnung des Krafterzeugungskörpers geringer wird (dieselbe Menge der Substanz muss sich auf eine stetig größer werdende Oberfläche verteilen), wird eine ausschließliche Benetzung des Krafterzeugungskörpers mit der reibungsmindernden Substanz (ohne gleichzeitigen Auftrag einer solchen Substanz auch auf das Gehäuse) als nicht bevorzugt angesehen, wenngleich nicht grundsätzlich ausgeschlossen.
Die infolge der Oberflächenbehandlung verminderte Reibung zwischen Krafterzeugungskörper und Gehäuse erlaubt ein besseres Rutschen des Krafterzeugungskörpers an dem ersten Gehäusewandteil, erleichtert dadurch die axiale Ausdehnung des Krafterzeugungskörpers, minimiert axiale Kraftspitzen des Krafterzeugungskörpers auf andere Bauteile des Behälters und vergleichmäßigt die Spannungen im Material des Krafterzeugungskörpers. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise sogar eine kürzere axiale Dimensionierung des Krafterzeugungskörpers möglich ist und damit der Materialeinsatz pro hergestelltem Krafterzeugungskörper reduziert werden kann, was im Rahmen einer Massenfertigung trotz des zusätzlichen Aufwands für die Oberflächenbehandlung dennoch zu insgesamt relevanten Kosteneinsparungen führen kann.
Als reibungsmindernde Substanz kann beispielsweise ein Schmierstoff auf Wasserbasis verwendet werden, im einfachsten Fall sogar bloßes Wasser. Zusätzlich zu Wasser kann ein solcher Schmierstoff auf Wasserbasis beispielsweise Glyzerin als einen weiteren Bestandteil enthalten. Die reibungsmindernde Substanz kann sich bei derartigen Ausführungsformen mit der Zeit teilweise oder sogar im wesentlichen vollständig verflüchtigen, wobei die dann wieder erhöhte Reibung zwischen Krafterzeugungskörper und Gehäuse für die Entleerung des Krafterzeugungskörpers in der Regel keinen nachteiligen Effekt haben wird, vor allem angesichts der Langsamkeit, mit welcher die Entleerung im Vergleich zur Befüllung üblicherweise vonstatten geht.
Der Auftrag der reibungsmindernden Substanz kann beispielsweise durch Sprühen, Tauchen, Schleudern oder Anpinseln erfolgen. Besonders dann, wenn die Reibpartner (d. h. das Gehäuse und der Krafterzeugungskörper) beide eine geringe Oberflächenenergie besitzen, kann es vorteilhaft sein, durch Sprühen der reibungsmindernden Substanz eine feine Vernebelung zu erzielen, um so die gewünschten Oberflächenbereiche des Gehäuses oder/und des Krafterzeugungskörpers mit der reibungsmindernden Substanz großflächig benetzen zu können, denn eine geringe Oberflächenenergie erschwert die Benetzbarkeit; man kann sagen, Flüssigkeiten neigen dazu, von einer Oberfläche niedriger Oberflächenenergie abzuperlen. Sofern die Oberflächenenergien der Reibpartner dies ermöglichen, kann statt einer Vernebelung der reibungsmindernden Substanz der Auftrag beispielsweise auch mit einer Rolle oder einem Pinsel oder in einem Tauchverfahren erfolgen.
Die Oberflächenbehandlung kann auf diejenigen Wandteile des Gehäuses beschränkt werden, an denen überhaupt ein ausdehnungsbedingtes, insbesondere axiales Rutschen des Krafterzeugungskörpers auftreten kann. Beispielsweise kann es möglich sein, den die axiale Ausdehnung des Krafterzeugungskörpers beschränkenden zweiten Gehäusewandteil, der in einem Bodenbereich des Gehäuses angeordnet sein kann, von der reibungsmindernden Substanz frei zu lassen, falls dort – auch im geschmierten Fall – allenfalls vernachlässigbare Rutschbewegungen auftreten würden.
Hinsichtlich der Materialwahl wird für den Krafterzeugungskörper ein Silikonkautschuk, vorzugsweise ein additionsvernetzender Silikonkautschuk (insbesondere ein Flüssigsilikonkautschuk), empfohlen, wobei andere Elastomere (etwa Polyurethan) allerdings nicht ausgeschlossen sein sollen. Vor allem im Fall eines Krafterzeugungskörpers auf Silikonbasis sollte als reibungsmindernde Substanz ein silikonfreier und mineralölfreier Schmierstoff verwendet werden.
Die reibungsmindernde Substanz kann ein abwischbarer, nicht festhaftender Schmierstoff sein, wenngleich es im Rahmen der Erfindung nicht ausgeschlossen ist, zumindest auf das Gehäuse innenseitig einen festhaftenden Schmierstoff aufzutragen.
Die Durchführung einer reibungsmindernden Oberflächenbehandlung ist vor allem bei Materialpaarungen mit vergleichsweise starker gegenseitiger Reibung sinnvoll. So ist beispielsweise bei einem aus Polyethlyen oder Polypropylen gefertigten Gehäuse eine vergleichsweise hohe Reibung mit dem Krafterzeugungskörper festzustellen, besonders wenn dieser aus einem Silikonkautschuk hergestellt ist. Auch andere Kunststoffe können gegenüber der Oberfläche eines Silikonkautschukkörpers eine vergleichsweise starke Reibung zeigen. Insoweit ist die Erfindung keineswegs auf Gehäuse aus PE (Polyethlyen) oder PP (Polypropylen) beschränkt. Beispielsweise ist es grundsätzlich vorstellbar, ein Gehäuse aus PMMA (Polymethylmethacrylat) oder PET (Polyethylenter-ephthalat) zu verwenden, wobei in diesem Fall jedoch die Oberflächenbehandlung vorzugsweise eine dauerhafte Reibungsminderungsschicht am ersten Wandteil oder/und am Krafterzeugungskörper erzeugen sollte. Eine solche dauerhafte Reibungsminderungsschicht kann beispielsweise von einem nicht verdunstenden Schmierstoff gebildet werden, der dann eine permanente Sperrschicht zwischen dem PMMA- oder PET-Material des Gehäuses und dem Material des Krafterzeugungskörpers bilden kann. Der Hintergrund ist, dass zahlreiche Stoffe zu einem „Trockenverkleben” mit selbsthaftendem Silikon neigen können (Materialien aus einem Flüssigsilikonkautschuk zeigen beispielsweise eine solche selbsthaftende Eigenschaft). Dieses „Trockenverkleben” entsteht durch die Ausbildung von Wasserstoffbrücken zwischen den Reibpartnern, die zu einer dauerhaften Verbindung führen können. Bei PMMA und PET ist ein derartiges „Trockenverkleben” zu befürchten, weswegen die Oberflächenbehandlung bei diesen Kunststoffmaterialien eine dauerhafte Barriere gegenüber dem Material des Krafterzeugungskörpers bilden sollte. Polyethylen und Polypropylen haben hingegen keine Sauerstoffatome im molekularen Aufbau, was die Ausbildung von Wasserstoffbrücken zu Silikon vermeidet. Soweit für das Gehäuse ein Material ohne Sauerstoffatome im molekularen Aufbau verwendet wird, ist es daher nicht unbedingt erforderlich, eine dauerhafte reibungsmindernde Barriere zwischen dem Gehäuse und dem Krafterzeugungskörper vorzusehen. Stattdessen kann dort eine flüchtige Schmierung genügen.
Die Gehäuseform kann beispielsweise flaschen- oder dosenartig sein; dabei kann sie beispielsweise annähernd zylindrisch sein oder Bereiche unterschiedlichen Durchmessers haben, etwa nach Art einer Kegelform oder mit einem komplexeren Durchmesserverlauf. Jedenfalls ist das Gehäuse länger als breit, wobei der Krafterzeugungskörper mit seiner Längsachse längs der Längserstreckung des Gehäuses in diesem angeordnet ist. Bei einer solchen Gehäuseform, die also deutlich von einer Kugelform in Richtung zu einer länglichen Form abweicht, hat sich ein Ausdehnungsverhalten des Krafterzeugungskörpers als vorteilhaft herausgestellt, bei dem er sich deutlich vor Erreichen eines bestimmten angestrebten Endbefüllungszustands radial erstmals an einen Mantelteil des Gehäuses anlegt und danach in diesem Bereich keine wesentliche weitere radiale Ausdehnung erfährt. Dennoch ist in axialer Richtung in diesem Zustand noch ausreichend Platz für eine weitere Ausdehnung des Krafterzeugungskörpers vorhanden. Dies ermöglicht insbesondere ein Ausdehnungsverhalten, bei dem sich der Krafterzeugungskörper bei Befüllung zunächst in einem annähernden mittleren Bereich seiner axialen Länge radial auszudehnen beginnt und sich die radiale Ausdehnung vergleichsweise gleichmäßig axial in Richtung zum geschlossenen Ende des Krafterzeugungskörpers – bei gleichzeitiger axialer Ausdehnung desselben – fortsetzt. Ein solches Ausdehnungsverhalten hat sich als vorteilhaft erwiesen, um stabile und reproduzierbare Füll- und Dehnungsverhältnisse im Rahmen einer Massenfertigung zu erhalten.
Der erste Wandteil des Gehäuses kann bei einer bevorzugten Ausführungsform auf seiner gehäuseinnenseitigen Wandoberfläche in dem Bereich der Anlage des Krafterzeugungskörpers mindestens eine beispielsweise rinnenartige Einbuchtung aufweisen. Eine derartige Einbuchtung kann zur definierten Unterbindung der Rutschbewegung des Krafterzeugungskörpers an dem ersten Wandteil genutzt werden. Die Einbuchtung stellt eine lokale Durchmesservergrößerung dar, an der sich der Krafterzeugungskörper stärker radial ausdehnen kann. Es kann sich also der Krafterzeugungskörper in die Einbuchtung hinein ausdehnen und sozusagen in der Einbuchtung „verhaken”. Die Ausdehnung des Krafterzeugungskörpers in die Einbuchtung kann lokal die Rutschbewegung des Krafterzeugungskörpers stoppen oder zumindest herabsetzen, selbst dann, wenn sich die reibungsmindernde Oberflächenbehandlung auf den Bereich der Einbuchtung erstreckt. Durch gezielte Positionierung einer oder mehrerer Einbuchtungen am ersten Wandteil des Gehäuses lassen sich daher in der Serienproduktion stabile, reproduzierbare Bedingungen mit geringer Streuung schaffen, was das Ausdehnungsverhalten des Krafterzeugungskörpers anbelangt.
Bevorzugt ist das Ausdehnungsverhalten des Krafterzeugungskörpers derart, dass er sich nicht vor Erreichen eines Einfüllvolumens axial an den zweiten Wandteil des Gehäuses anlegt, welches mindestens das 1,5-fache, besser mindestens das 2,0-fache, noch besser mindestens das 2,5-fache, bevorzugt mindestens das 2,8-fache eines Einfüllvolumens ist, ab dem sich der Krafterzeugungskörper radial an den ersten Wandteil des Gehäuses anlegt.
Das Ausdehnungsverhalten des Krafterzeugungskörpers kann derart sein, dass er sich vor Erreichen eines Füllgrads von 50%, besser 45%, noch besser 40%, bevorzugt 35% eines angegebenen Nennfüllvolumens des Behälters radial an den ersten Wandteil des Gehäuses anlegt. Das Nennfüllvolumen kann beispielsweise einer außen auf dem Behälter angebrachten, an den Käufer bzw. Benutzer gerichteten Füllangabe entsprechen. Diese kann beispielsweise aufgedruckt oder eingeprägt oder anderweitig eingeformt sein.
Bezogen auf ein Leervolumen des Gehäuses, d. h. das in dem leeren Gehäuse (ohne den Krafterzeugungskörper) vorhandene Innenvolumen, kann das Ausdehnungsverhalten des Krafterzeugungskörpers derart sein, dass er sich vor Erreichen eines Füllgrads von 45%, besser 40%, noch besser 35%, bevorzugt 30% des Leervolumens des Gehäuses radial an den ersten Wandteil des Gehäuses anlegt.
Im Hinblick auf die axiale Ausdehnung kann das Ausdehnungsverhalten des Krafterzeugungskörpers derart sein, dass er sich bei Befüllung nicht vor Erreichen eines Füllgrads von 75%, besser 80%, noch besser 85%, bevorzugt 90% eines angegebenen Nennfüllvolumens des Behälters axial an den zweiten Wandteil des Gehäuses anlegt.
Alternativ oder zusätzlich kann das Ausdehnungsverhalten des Krafterzeugungskörpers derart sein, dass er sich bei Befüllung nicht vor Erreichen eines Füllgrads von 60%, besser 65%, noch besser 70%, bevorzugt 75% des Leervolumens des Gehäuses axial an den zweiten Wandteil des Gehäuses anlegt.
Bevorzugt ist in dem Gehäuse dem Krafterzeugungskörper eine befüllungsbedingte axiale Längung auf mindestens das 1,6-fache, besser mindestens das 1,7-fache, noch besser mindestens das 1,8-fache seiner axialen Länge im unbefüllten Zustand ermöglicht, ohne dass der Krafterzeugungskörper mit seinem geschlossenen Ende axial an das Gehäuse anstößt. Dies ermöglicht ein Ausdehnungsverhalten des Krafterzeugungskörpers, bei dem er sich bei Befüllung mit einem für den Behälter angegebenen Nennfüllvolumen axial auf mindestens das 1,6-fache, besser mindestens das 1,7-fache, noch besser mindestens das 1,8-fache seiner axialen Länge im unbefüllten Zustand ausdehnt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Krafterzeugungskörper im Bereich seines zweiten Längsendes eine Öffnung auf und ist in diesem Bereich mit einem relativ steiferen, ringförmigen Verbindungskörper verbunden, der seinerseits mit mindestens einer weiteren Behälterkomponente, insbesondere zumindest einer Komponente des Gehäuses, im Rahmen der Behältermontage verbunden wird. Der Krafterzeugungskörper kann dabei spritztechnisch hergestellt und an den Verbindungskörper angespritzt werden.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt sieht die Erfindung einen Behälter für ein Füllgut vor, wobei der Behälter ein Gehäuse sowie einen in das Gehäuse ragenden gummielastischen Krafterzeugungskörper mit einer Längsachse und mit einem Füllraum zur Aufnahme des Füllguts umfasst, wobei der Krafterzeugungskörper ein geschlossenes erstes Längsende besitzt und im Bereich eines gegenüberliegenden zweiten Längsendes relativ zu dem Gehäuse aufgehängt ist, wobei sich der Krafterzeugungskörper bei seiner Befüllung in solcher Weise in dem Gehäuse – bezogen auf die Längsachse – radial und axial ausdehnt, dass er sich bei Erreichung eines Teilbefüllungszustands insbesondere im Abstand von dem zweiten Längsende an einen die Ausdehnung radial begrenzenden ersten Wandteil des Gehäuses anlegt und bei fortgesetzter Befüllung sich das erste Längsende einem die Ausdehnung axial begrenzenden zweiten Wandteil des Gehäuses unter zunehmender axialer Vergrößerung des Bereichs der Anlage des Krafterzeugungskörpers an dem ersten Wandteil nähert. Im Zuge der Ausdehnung des Krafterzeugungskörpers führt dieser zumindest in Teilen eine Rutschbewegung an dem ersten Wandteil aus, wobei zur definierten Beeinflussung und gegebenenfalls Unterbindung dieser Rutschbewegung der erste Wandteil auf seiner gehäuseinnenseitigen Wandoberfläche in dem Bereich der Anlage des Krafterzeugungskörpers eine oder mehrere beispielsweise rinnenartige Einbuchtungen aufweist. Beispielsweise kann der erste Wandteil mit mindestens einer rinnenartigen Einbuchtung ausgeführt sein, die sich in Umfangsrichtung des Gehäuses über den gesamten Umfang oder nur einen Teil des Gehäuseumfangs erstreckt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es stellen dar:
1 einen Axiallängsschnitt durch einen als Feuerlöscher ausgebildeten Behälter gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 einen Sprühkopf des Behälters der 1 in vergrößerter Ansicht,
3a bis 3e Axiallängsschnitte des Behälters der 1 (unter Weglassung einer Ventilbaugruppe) in verschiedenen Phasen der Befüllung eines Krafterzeugungskörpers,
4 ein Beispieldiagramm zur graphischen Veranschaulichung eines Füllvorgangs des Behälters der 1 und
5 schematisch eine Phase des Herstellungsprozesses des Behälters der 1, wobei in dieser Phase ein Gehäuse des Behälters innenseitig mit einem Schmierstoff besprüht wird.
Es wird zunächst auf die 1 und 2 verwiesen. Der dort gezeigte, mit 10 bezeichnete Behälter ist beispielhaft als handtragbarer Feuerlöscher ausgestaltet, wenngleich andere Nutzungsformen, etwa als Spender für Kosmetika, Lebensmittel oder technische Substanzen wie z. B. Schmierstoffe gleichermaßen möglich sind. Allgemein dient der Behälter 10 zur Aufbewahrung und dosierten Abgabe eines Füllguts, wobei die äußere Gestaltung des Behälters beispielsweise flaschenartig oder dosenartig (mit z. B. zylindrischer oder tonnenförmiger Grundform) sein kann oder beliebigen anderen Formen folgen kann.
Der Behälter 10 weist im gezeigten Beispielfall ein beispielsweise aus Polyethylen oder Polypropylen gefertigtes Gehäuse 12 mit einer Gehäuseachse 14, einem die Achse 14 umschließenden, allgemein zylindrischen Mantelteil 16 sowie einem an den Mantelteil 16 anschließenden, das Gehäuse 12 axial untenseitig verschließenden Bodenteil 18 auf. Im Bereich des axial oberen Endes verläuft der Mantelteil 16 des Gehäuses 12 nach radial einwärts und bildet einen Gehäusehals 20 mit einer Gehäuseöffnung 22.
In dem Gehäuse 12, konkret im Bereich des Gehäusehalses 20, ist ein gummielastischer Krafterzeugungskörper 24 aufgehängt, welcher in den mit 26 bezeichneten Innenraum des Gehäuses 12 hineinragt. Der Krafterzeugungskörper 24 ist im unbefüllten, entspannten Zustand nach Art eines Kondoms länglich ausgeführt und besitzt eine Längsachse 28. In seinem Inneren bildet er einen Füllraum 30, der zur Aufnahme eines sprühfähigen, beispielsweise schäumenden Füllguts dient. Im hier betrachteten Beispielfall ist das Füllgut ein Löschmittel, etwa in Form eines Löschgels oder einer Löschflüssigkeit. Der Krafterzeugungskörper 24 ist in einem Spritzgießverfahren mit einem kugelartig gerundeten geschlossenen Ende 32 sowie einer am gegenüberliegenden Längsende gebildeten Öffnung 34 hergestellt, vorzugsweise aus einem Silikonwerkstoff, insbesondere Flüssigsilikonkautschuk. Es versteht sich, dass andere gummielastische Materialien gleichermaßen verwendbar sind, etwa ein Kunststoff auf Polyurethan-Basis. Der Krafterzeugungskörper 24 ist im gezeigten Beispielfall einlagig ausgebildet, er kann jedoch gegebenenfalls innen oder/und außenseitig mit einer dauerhaften Schicht aus einem anderen Material vergleichsweise dünn beschichtet sein.
Der Krafterzeugungskörper 24 ist so in dem Gehäuse 12 aufgehängt, dass im unbefüllten Zustand seine Längsachse 28 im wesentlichen parallel zur Gehäuseachse 14 verläuft, insbesondere mit dieser näherungsweise zusammenfällt. Im Bereich seines offenen Längsendes ist er mit einem aus einem vergleichsweise steifen, möglichst unelastischen Material gefertigten Verbindungsring 36 verbunden, der seinerseits an dem Gehäuse 12 befestigt ist. Im gezeigten Beispielfall weist der Verbindungsring 36 einen axial verlaufenden Abschnitt 38 auf, mit welchem er in die Gehäuseöffnung 22 eingesteckt ist. Dieser axial verlaufende Abschnitt 38 erstreckt sich von einem angenähert ringscheibenförmigen Abschnitt 40, welcher den axial verlaufenden Abschnitt 38 sowohl nach radial innen als auch nach radial außen überragt. Mit seinem radial äußeren Teil überdeckt der Ringscheibenabschnitt 40 den Gehäusehals 20, während er an seinem radial inneren Rand einen nach axial oben abstehenden Fortsatz 42 aufweist, der zur Montage eines beispielsweise aus Aluminium oder Weißblech bestehenden Deckelteils 44 dient. Insgesamt kann der Verbindungsring 36 im Querschnitt in grober Näherung als T-förmig angesehen werden, wobei der axiale Abschnitt 38 den Hauptschenkel des T bildet und der Ringscheibenabschnitt 40 den Querschenkel des T bildet. Die T-Form des Verbindungsrings 36 ist im gezeigten Beispielfall aufgrund des Vorhandenseins des nach axial oben abstehenden Fortsatzes 42 leicht modifiziert.
Zur Befestigung des Verbindungsrings 36 an dem Gehäuse 12 kann beispielsweise eine Klebeverbindung zwischen dem Abschnitt 38 oder/und dem radial äußeren Teil des Abschnitts 40 und dem Gehäuse 12 vorgesehen sein. Es ist ebenso vorstellbar, den Verbindungsring 36 mittels einer Schnapp- oder Klemmverbindung oder mittels eines Gewindes oder eines Bajonettverschlusses an dem Gehäuse 12 zu fixieren.
Die Verbindung zwischen dem Verbindungsring 36 und dem Krafterzeugungskörper 24 ist stoffschlüssig. Konkret ist der Krafterzeugungskörper 24 an den Verbindungsring 36 angespritzt, wozu im Rahmen des Spritzvorgangs der Verbindungsring 36 als vorgefertigtes Bauteil in die für den Krafterzeugungskörper 24 vorgesehene Spritzform eingelegt werden kann. Man erkennt, dass der Krafterzeugungskörper 24 nur auf der radial inneren Seite des Verbindungsrings 36 an diesen angespritzt ist. Die radial außen liegenden Bereiche des Verbindungsrings 36 sind frei vom Material des Krafterzeugungskörpers 24. Dies ist vorteilhaft für die Druckverhältnisse im befüllten Zustand; Zugspannungen im Verbindungsbereich zwischen Krafterzeugungskörper 24 und Verbindungsring 36 können so besser vermieden werden.
Für eine gute Anhaftung des Verbindungsrings 36 am Krafterzeugungskörper 24 ist der Verbindungsring 36 vorzugsweise aus einem Polyamid oder aus Polybutylenterephthalat (PBT) oder Polyethylenterephthalat (PET) gefertigt.
Das Deckelteil 44 ist in seinem radial äußeren Bereich durch eine Crimpverbindung mit dem axialen Fortsatz 42 des Verbindungsrings 36 verbunden. In dem Crimpbereich ist zwischen das Deckelteil 44 und den Fortsatz 42 ein im gezeigten Beispielfall im Querschnitt sichelmondförmiger Dichtring 46 eingelegt, um einen unerwünschten Austritt von Füllgut aus dem Füllraum 30 an der Verbindungsstelle zwischen Deckelteil 44 und Verbindungsring 36 zu verhindern.
Das Deckelteil 44 dient als Träger einer allgemein mit 48 bezeichneten Ventilbaugruppe, welche mit dem Deckelteil 44 beispielsweise verklemmt, verklebt oder in anderer Weise daran befestigt sein kann. Es durchsetzt mit einem Ventilgrundkörper 50 eine nicht näher bezeichnete, zentrale Öffnung des Deckelteils 44 und besitzt ein vom Benutzer in axialer Richtung niederzudrückendes Betätigungselement 52, das zugleich einen Austrittskanal 54 für das zu versprühende Löschmittel bildet. Je nach Ausgestaltung, insbesondere Viskosität des Löschmittels, kann die Geometrie des Austrittskanals 54 unterschiedlich sein.
Der Krafterzeugungskörper 24 ist im gezeigten Beispielfall auf einem Großteil seiner axial unterhalb (d. h. jenseits) des Verbindungsrings 36 liegenden Länge nach Art eines Schlauchs mit sowohl innenumfangsseitig als auch außenumfangsseitig kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. In dem schlauchförmigen Bereich treten keine starken Schwankungen der Wandstärke auf, vor allem keine wechselnden Zu- und Abnahmen der Wandstärke. Dieser schlauchförmige Bereich beginnt näherungsweise bei einer in 1 bei 56 gestrichelt eingezeichneten axialen Position und erstreckt sich axial bis dort, wo die Wand des Krafterzeugungskörpers 24 im Bereich des geschlossenen Endes 32 zusammenzulaufen beginnt. Diese Position ist in 1 bei 58 schematisch angedeutet. Zumindest in dem axialen Schlauchbereich zwischen den Positionen 56, 58 nimmt (i) entweder die Wandstärke des Krafterzeugungskörpers 24 gleichmäßig in Richtung zum geschlossenen Ende 32 hin zu oder (ii) es ist die Wandstärke gleichbleibend, aber der Durchmesser wird in Richtung zum geschlossenen Ende 32 hin gleichmäßig kleiner (wegen der gleichbleibenden Wandstärke gilt die Durchmesserabnahme gleichermaßen für den Innendurchmesser wie auch den Außendurchmesser). Sowohl ein linearer Dickenzuwachs als auch eine lineare Durchmesserabnahme (bei gleichbleibender Wanddicke) der Wand des Krafterzeugungskörpers 24 in dem schlauchförmigen Bereich begünstigen ein Ausdehnungsverhalten, wie es in den 3a bis 3e gezeigt ist und anschließend noch erläutert wird. Im Fall eines Dickenzuwachses kann sich dieser über das untere axiale Ende des Schlauchbereichs des Krafterzeugungskörpers 24 hinaus bis in den Bereich des geschlossenen Endes 32 fortsetzen.
Beispielsweise kann der Krafterzeugungskörper 24 in dem schlauchförmigen Bereich eine bezogen auf die Längsachse 28 konisch zum geschlossenen Ende 32 hin sich verjüngende Innenumfangsfläche 60 sowie eine kreiszylindrisch zur Achse 28 verlaufende Außenumfangsfläche 62 aufweisen. Der zwischen der sich konisch verjüngenden Innenumfangsfläche und der zylindrischen Außenumfangsfläche eingeschlossene Winkel (Aufweitungswinkel der Wandstärke) beträgt beispielsweise ca. 0,2 bis 0,3 Grad. Über eine axiale Strecke von beispielsweise ca. 10 cm entspricht der Wandstärkezuwachs dann entsprechend einigen Zehntel Millimeter (z. B. ca. 0,4–0,5 mm).
Alternativ können sowohl die Außenumfangsfläche als auch die Innenumfangsfläche des Krafterzeugungskörpers 24 konisch verlaufen, wobei sie sich beide zum geschlossenen Ende 32 des Krafterzeugungskörpers hin verjüngen. Die Verjüngung der Innenumfangsfläche kann jedoch stärker sein als die der Außenumfangsfläche, so dass sich insgesamt ein Zuwachs der Wandstärke bei Fortschreiten in Richtung zum geschlossenen Ende 32 des Krafterzeugungskörpers ergibt. Der Aufweitungswinkel der Wandstärke kann wiederum einen Wert in der Größenordnung von Zehntel Grad besitzen oder er kann unter Umständen etwas kleiner als zuvor sein, da wegen der Verjüngung der Außenumfangsfläche dem Wandstärkezuwachs eine effektive Durchmesserreduzierung des Krafterzeugungskörpers überlagert ist.
Als weitere Alternative kann sich in dem schlauchförmigen Bereich bei konstanter Wandstärke allein der Durchmesser des Krafterzeugungskörpers 24 reduzieren. Die Innenumfangsfläche und die Außenumfangsfläche sind in diesem Fall vorzugsweise beide konisch ausgeführt und verjüngen sich beide unter demselben Verjüngungswinkel in Richtung zum geschlossenen Ende 32. Der Reduzierungswinkel des Durchmessers kann einen ähnlichen Wert (im Bereich von Zehntel Grad) wie zuvor der Aufweitungswinkel der Wandstärke haben.
Insgesamt erstreckt sich der Bereich kontinuierlicher Zunahme der Wandstärke des Krafterzeugungskörpers 24 oder/und kontinuierlicher Reduzierung des Durchmessers über einen Großteil der axialen Gesamtlänge des Krafterzeugungskbrpers 24, beispielsweise mindestens 70% oder sogar mindestens 75%.
Axial oberhalb des durch die Position 56 gegebenen Beginns des schlauchförmigen Bereichs kann der Krafterzeugungskörper 24 eine komplexere Wandgeometrie besitzen. Die axiale Länge dieses Bereichs ist jedoch im Vergleich zur Gesamtlänge des Krafterzeugungskörpers 24 kurz. Im gezeigten Beispielfall weist der Krafterzeugungskörper 24 im Bereich des axial unteren Endes des Verbindungsrings 36 eine Stelle vergrößerter Wanddicke auf, an der sich eine nach radial innen vorstehende, umlaufende Wandverdickung 63 befindet. Die Wandverdickung 63 hilft, die Spannungen im Material des Krafterzeugungskörpers 24 im Bereich des axial unteren Endes des Verbindungsrings 36 gering zu halten. Zugleich kann sie als Entformungshilfe für den Formkern der zur Herstellung des Krafterzeugungskörpers 24 verwendeten Spritzform dienen.
Es wird nun auf die 3a bis 3e verwiesen. 3a zeigt den unbefüllten Zustand des Krafterzeugungskörpers 24. Man erkennt, dass der Krafterzeugungskörper 24 axialen Abstand vom Bodenteil 18 des Gehäuses 12 besitzt. Außerdem besitzt er ringsum radialen Abstand vom Mantelteil 16, wobei dies zumindest für denjenigen Bereich gilt, in dem der Krafterzeugungskörper 24 radial dehnfähig ist und nicht durch den Verbindungsring 36 an einer radialen Ausdehnung weitestgehend gehindert ist.
Bei Befüllung des Krafterzeugungskörpers 24 mit Löschmittel (oder allgemein: Füllgut) beginnt sich der Krafterzeugungskörper 24 auszudehnen. Die 3b, 3c, 3d und 3e zeigen Ausdehnungszustände des Krafterzeugungskörpers 24 bei unterschiedlichen Graden der Befüllung bis hin zu einem Endbefüllungszustand (3e). Das eingefüllte Volumen im Endbefüllungszustand ist von einer für den Behälter 10 vorgegebenen Nennfüllmenge abhängig und ist jedenfalls größer als diese.
Das Totvolumen des Krafterzeugungskörpers 24 (Innenvolumen im unbefüllten Zustand) kann durch Vorsehung eines Volumenverdrängers (nicht näher dargestellt) klein gehalten werden.
Die Ausdehnung des Krafterzeugungskörpers 24 erfolgt sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung. Man erkennt, dass die radiale Ausdehnung zunächst angenähert in einem axialen Mittelbereich des Krafterzeugungskörpers 24 (mittig bezogen auf seine jeweilige axiale Länge) am größten ist. Bei hinreichendem Füllgrad legt sich der Krafterzeugungskörper 24 schließlich an den Mantelteil 16 ringsum an (3c). Hierdurch werden axial oberhalb und unterhalb des Anlagebereichs, in dem der Krafterzeugungskörper 24 an dem Mantelteil 16 anliegt, zwei Teilräume 64, 66 zwischen dem Gehäuse 12 und dem Krafterzeugungskörper 24 abgetrennt, deren Volumina sich bei weiterer Befüllung des Krafterzeugungskörpers 24 zunehmend verringern. Der Anlagebereich, in welchem der Krafterzeugungskörper 24 an dem Mantelteil 16 anliegt, dehnt sich dabei in beiden axialen Richtungen, d. h. nach axial unten sowie nach axial oben, weiter aus (wenngleich stärker nach axial unten). Der Mantelteil 16 bildet einen die radiale Ausdehnung begrenzenden ersten Wandteil im Sinne der Erfindung.
Im Endbefüllungszustand hat sich der Krafterzeugungskörper 24 axial bis zumindest nahe zum Bodenteil 18 des Gehäuses 12 ausgedehnt und liegt dort vorzugsweise in einer näherungsweise kugelförmigen Bodenmulde 68 (siehe 3d) flächig auf. In diesem Zustand liegt der Krafterzeugungskörper 24 auf einem Großteil der axialen Länge des Mantelteils 16 an diesem an. Das Anstoßen des Krafterzeugungskörpers 24 am Bodenteil 18 erfolgt vorzugsweise erst kurz vor Erreichen der Nennfüllmenge, beispielsweise erst nach Einfüllen von wenigstens 80%, besser wenigstens 85% und noch besser wenigstens 90% der Nennfüllmenge des Behälters 10. Eine Einstülpung des Krafterzeugungskörpers 24 im Bereich des Bodenteils 18 kann bei einem derartigen Ausdehnungsverhalten des Krafterzeugungskörpers 24 vermieden werden, zumindest solange das eingefüllte Füllgut nicht gefriert und nicht dadurch sein Volumen vergrößert. Der Bodenteil 18 bildet einen die axiale Ausdehnung begrenzenden zweiten Wandteil im Sinne der Erfindung.
Die in dem Krafterzeugungskörper 24 gespeicherte Dehnspannung bewirkt eine auf das eingefüllte Füllgut wirkende Kraft, durch welche bei Betätigung der Ventilbaugruppe 48 das Füllgut aus dem Behälter 10 herausgetrieben wird. Weitere Krafterzeugungsmittel sind bei dem gezeigten Behälter 10 nicht vorhanden. Die Ausbringkraft wird vollständig von dem Krafterzeugungskörper 24 aufgebracht.
Die bis zum Endbefüllungszustand einzufüllende Füllmenge (Füllvolumen) kann beispielsweise zwischen 105% und 115% der dem Behälter 10 zugewiesenen Nennfüllmenge betragen. Vorzugsweise wird im Rahmen der Befüllung des Behälters 10 so viel Füllgut eingefüllt, dass die insgesamt eingefüllte Menge der Nennfüllmenge plus dem anfänglichen Luftvolumen im Füllraum 30 im angefüllten Zustand des Krafterzeugungskörpers 24 plus einem zusätzlichen Volumen entspricht. Dieses zusätzliche Volumen dient zur Kompensation von Verlusten, die aus einer abnehmenden Rückstellfähigkeit des – gedehnten – Krafterzeugungskörpers 24 und aus einem Entschwinden von Anteilen des Füllguts durch die Wand des Krafterzeugungskörpers 24 hindurch resultieren können. Beispielsweise kann das zusätzliche Volumen noch einmal mindestens so groß sein wie das anfängliche Luftvolumen im Füllraum 30 des ungedehnten Krafterzeugungskörpers 24.
4 zeigt beispielhaft qualitative Verläufe für die axiale Längung (Kennlinie 1) und die Durchmesseraufweitung (Kennlinie 2) bei Befüllung des Behälters 10. Bis zu einem Füllvolumen V₁ kann sich der Krafterzeugungskörper 24 sowohl axial als auch radial ohne Einschränkung durch das Gehäuse 12 ausdehnen. Bei Erreichen des Füllvolumens V₁ gelangt der Krafterzeugungskörper 24 erstmals in Kontakt mit dem Mantelteil 16 des Gehäuses 12. Dies entspricht dem in 3c gezeigten Zustand. Der in 4 verwendete Begriff Kraftelement bezieht sich dabei auf den Krafterzeugungskörper 24; Wandung meint den vom Mantelteil 16 gebildeten Teil der Gehäusewand.
Nach Überschreiten des Füllvolumens V₁ dehnt sich der Anlagebereich, in welchem der Krafterzeugungskörper 24 am Mantelteil 16 anliegt, in axialer Richtung aus, es erfolgt jedoch keine weitere Durchmesseraufweitung des Krafterzeugungskörpers 24. Die Kennlinie 2 geht deshalb im Diagramm der 4 ab dem Füllvolumen V₁ in eine horizontale Gerade über. Gleichzeitig verschiebt sich die Spitze des Krafterzeugungskörpers 24 (d. h. sein geschlossenes Ende 32) axial in Richtung weiter zum Bodenteil 18 hin. Dies ist im Diagramm der 4 durch einen fortgesetzten Anstieg der Kennlinie 1 jenseits des Füllvolumens V₁ angedeutet.
Bei Erreichen eines Füllvolumens V₂ stößt das axial untere Ende 32 des Krafterzeugungskörpers 24 am Bodenteil 18 des Gehäuses 12 an. Spätestens dann wird der Füllvorgang beendet. Es findet über diesen Punkt des Anstoßens des Krafterzeugungskörpers 24 am Bodenteil 18 hinaus keine, zumindest keine signifikante, weitere Befüllung statt. Gegebenenfalls kann der Einfüllvorgang schon beendet werden, bevor der Krafterzeugungskörper 24 am Bodenteil 18 anstößt. Jedenfalls liegt das Füllvolumen V₂, bei dem der Füllvorgang beendet wird, über dem Nennfüllvolumen des Behälters 10. Um ein Zahlenbeispiel zu geben, könnte bei einem angegebenen Nennfüllvolumen von 800 cm³ des Behälters 10 das insgesamt eingefüllte Füllvolumen V₂ etwa 900 cm³ betragen.
Das Diagramm der 4 verdeutlicht, dass die erstmalige radiale Anlage des Krafterzeugungskörpers 24 am Mantelteil 12 vergleichsweise früh stattfindet, bevor der Endbefüllungszustand (Füllvolumen V₂) erreicht wird. Das Füllvolumen V₁ kann beispielsweise zwischen 20% und 50%, vorzugsweise zwischen 25% und 40%, des Füllvolumens V₂ betragen. Anders ausgedrückt beträgt das Füllvolumen V₂ mindestens das 2,0-fache, beispielsweise ungefähr das 3,0-fache oder sogar ein noch größeres Vielfaches des Füllvolumens V₁. Bezogen auf das für den Behälter 10 angegebene Nennfüllvolumen kann das Füllvolumen V₁ beispielsweise etwa 30% bis 35% des Nennfüllvolumens betragen. Als Alternative zum Nennfüllvolumen ist auch eine Referenzierung auf das Leervolumen des Gehäuses 12 vorstellbar. Hierunter wird das Volumen des Gehäuseinnenraums 26 bei fehlendem Krafterzeugungskörper 24 verstanden. Bezogen auf ein solches Leervolumen des Gehäuses 12 kann das Füllvolumen V₁ beispielsweise etwa zwischen 20% und 30% betragen.
Insgesamt kann die Durchmesseraufweitung des Krafterzeugungskörpers 24 bis zum Anstoßen am Mantelteil 16 beispielsweise zwischen 200% und 300% betragen, die axiale Längung bei Erreichen des Füllvolumens V₂ kann beispielsweise zwischen 80% und 150% betragen.
Der im unbefüllten Zustand axial unterhalb des Krafterzeugungskörpers 24 vorhandene Freiraum bis zum Bodenteil 18 des Gehäuses 12 ist so bemessen, dass sich der Krafterzeugungskörper 24 erst nach Einfüllung einer das Nennfüllvolumen des Behälters 10 übersteigenden Füllmenge axial an den Bodenteil 18 anlegt, also nach mehr als 100% des Nennfüllvolumens. Beispielsweise kann es sein, dass eine Anlage des Krafterzeugungskörpers 24 am Bodenteil 18 erst nach Einfüllung von mindestens 110% oder sogar mindestens 120% des Nennfüllvolumens des Behälters 10 stattfindet. Referenziert auf das Leervolumen des Gehäuses 12 kann dagegen der axiale Freiraum unterhalb des Krafterzeugungskörpers 24 so bemessen sein, dass eine Anlage des Krafterzeugungskörpers 24 am Bodenteil 18 nicht stattfindet, bevor mindestens 85%, vorzugsweise mindestens 90% des Gehäuseleervolumens in den Krafterzeugungskörper 24 eingefüllt sind.
Die Reibung zwischen der Innenoberfläche des Gehäuses 12, insbesondere der Innenoberfläche des Mantelteils 16, und der Außenoberfläche des Krafterzeugungskörpers 24 kann beträchtlich sein. Dies gilt insbesondere für den Fall der Herstellung des Krafterzeugungskörpers 24 aus einem Silikonkautschuk. Silikonwerkstoffe besitzen häufig eine Oberfläche, die alles andere als ein leichtgängiges Gleiten ermöglicht. Ist das Gehäuse 12 zudem aus einem Kunststoff gefertigt, insbesondere Polyethylen oder Polypropylen, kann sich ohne weiteres eine Materialpaarung zwischen Gehäuse 12 und Krafterzeugungskörper 24 ergeben, die nahezu jegliches Rutschen (Gleiten) unterbindet.
Es hat sich allerdings gezeigt, dass in der Ausdehnungsphase des Krafterzeugungskörpers 24, wenn dieser bereits radial am Mantelteil 16 des Gehäuses 12 anliegt, ein Rutschen des Krafterzeugungskörpers 24 entlang des Mantelteils 16 in axialer Richtung vorteilhaft ist, um übermäßig hohe Axialkräfte auf den Verbindungsring 36 zu vermeiden, die unter Umständen sogar zu einer Loslösung des Verbindungsrings 36 von dem Gehäuse 12 führen können. In der Bildfolge der 3a bis 3e sollte daher in den Situationen der 3c und 3d der Krafterzeugungskörper 24 axial an den Mantelteil 16 des Gehäuses 12 entlang rutschen können, um solche Kraftspitzen zu vermeiden und für eine ausgewogene Verteilung der Spannungen im Material des Kraftverteilungskörpers 24 zu sorgen. Zu diesem Zweck wird bei der Herstellung des Behälters 10, konkret vor dem Einbau des Krafterzeugungskörpers 24 in das Gehäuse 12, die Innenoberfläche des Gehäuses 12 zumindest im Bereich des Mantelteils 16 mit einer reibungsmindernden Substanz besprüht, wie dies schematisch in 5 dargestellt ist. Die reibungsmindernde Substanz ist vorzugsweise ein Schmiermittel auf Wasserbasis (z. B. mit Glyzerin als weiterem Hauptbestandteil), das sich mit der Zeit zumindest teilweise verflüchtigen kann. Ein Schmiermittel auf Silikonbasis oder Mineralöl-Basis sollte dagegen nicht verwendet werden, wenn ein Krafterzeugungskörper aus Silikonkautschuk verwendet wird, da der Schmierstoff das Material des Krafterzeugungskörpers angreifen könnte.
Der Schmierstoff wird gemäß 5 beispielsweise mittels eines Sprühstabs 70 versprüht, der durch den Gehäusehals 20 hindurch in das Gehäuse 12 eintauchen kann. Mittels des Sprühstabs 70 kann der Mantelteil 16 zumindest auf einem Teil seiner axialen Länge und gewünschtenfalls auch der Bodenteil 18 des Gehäuses 12 innenseitig mit dem Schmierstoff besprüht werden. Eine schematisch andeutete Sprühsteuereinheit 72 steuert den Sprühvorgang.
Nach dem innenseitigen Schmieren des Gehäuses 12 und dem Herausziehen des Sprühstabs 70 aus dem Gehäuse 12 wird sodann bei der Montage des Behälters 10 der zuvor gesondert gefertigte Krafterzeugungskörper 24 (zusammen mit dem daran haftenden Verbindungsring 36) in das Gehäuse 12 eingesetzt und mit diesem verbunden. Dies ist in 5 schematisch durch einen Pfeil 74 angedeutet. Sodann kann der fertigmontierte Behälter mit dem gewünschten Füllgut befüllt werden, nachdem zuvor noch die Ventilbaugruppe 48 (oder andere geeignete Ventilmittel) angebaut wurde.
Alternativ oder zusätzlich zum Auftrag eines Schmierstoffs kann eine Reibungsminderung zwischen dem Gehäuse 12 und dem Krafterzeugungskörper 24 durch eine Fluorierung mindestens einer der beiden die Reibpaarung bildenden Oberflächen erzielt werden. Durch eine Fluorierung lassen sich die Oberflächeneigenschaften verändern und damit auch die Reibung vermindern. Sowohl Silikonwerkstoffe als auch andere Kunststoffe können in der Regel gut fluoriert werden. Die durch Fluorierung geschaffenen Fluor-Verbindungen an der Oberfläche des so behandelten Körpers sind in der Regel vergleichsweise stabil, so dass eine Fluorierung nicht nur, aber besonders dann infrage kommt, wenn für die Materialien des Gehäuses 12 und des Krafterzeugungskörpers 24 die Gefahr einer „Trockenverklebung” durch Ausbildung von Wasserstoffbrücken besteht. Durch die Fluorierung kann dann eine dauerhafte Trennschicht geschaffen werden, die die Ausbildung solcher Wasserstoffbrücken unterbindet oder zumindest anzahlmäßig herabsetzt.
In den 1 und 3a bis 3e erkennt man gut mehrere im Mantelteil 16 des Gehäuses 12 ausgebildete radiale Einbuchtungen 76, wobei der Begriff der Einbuchtung hier aus der Perspektive eines gehäuseinnenseitig auf den Mantelteil 16 blickenden Betrachters zu verstehen ist. Die Einbuchtungen 76 sind im gezeigten Beispielfall rinnenartig und erstrecken sich in Umfangsrichtung des Mantelteils 16. Sie können z. B. über den gesamten Gehäuseumfang durchgehen. Es können alternativ mehrere Einbuchtungen 76 in einer Axialebene in Umfangsrichtung hintereinander im Abstand angeordnet sein. Im gezeigten Beispielfall sind zudem in mehreren Axialebenen übereinander derartige Einbuchtungen 76 vorgesehen. Mindestens ein Teil der Einbuchtungen 76 befindet sich in einem Bereich des Mantelteils 16, in dem sich der Krafterzeugungskörper 24 im Zuge seiner Ausdehnung über die betreffende Einbuchtung 76 hinweg an den Mantelteil 16 anlegt, wobei im Bereich der Einbuchtung 76 der Krafterzeugungskörper 24 sich etwas stärker ausdehnen kann, d. h. in die Einbuchtung 76 hinein sich ausdehnen kann. Dies bewirkt sozusagen eine „Verrastung” des Krafterzeugungskörpers 24 in der betreffenden Einbuchtung 76, so dass dort lokal eine Rutschbewegung des Krafterzeugungskörpers gegenüber dem Mantelteil 16 beschränkt oder sogar unterbunden werden kann. Mit Blick auf die 3d und 3e kann beispielsweise in den dort mit 76' kenntlich gemachten Einbuchtungen eine solche „Verrastung” des Krafterzeugungskörpers gegenüber dem Gehäuse 12 stattfinden, weil es diese Einbuchtungen 76' sind, die der Krafterzeugungskörper 24 bis zum Erreichen des Endbefüllungszustands vollständig überdeckt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2007/009651 A2 [0004]
DE 10310079 A1 [0004]
US 3672543 [0004]
DE 4333627 C2 [0004]
DE 20120143 U1 [0004]
DE 20120142 U1 [0004]
DE 102004005881 A1 [0004]
EP 0361091 A1 [0004]
CH 591901 A5 [0005]
EP 0276097 A2 [0005]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Behälters (10) für ein Füllgut, wobei der Behälter ein Gehäuse (12) sowie einen in das Gehäuse ragenden gummielastischen Krafterzeugungskörper (24) mit einer Längsachse (28) und mit einem Füllraum (30) zur Aufnahme des Füllguts umfasst, wobei der Krafterzeugungskörper ein geschlossenes erstes Längsende (32) besitzt und im Bereich eines gegenüberliegenden zweiten Längsendes relativ zu dem Gehäuse aufgehängt ist, wobei sich der Krafterzeugungskörper bei seiner Befüllung in solcher Weise in dem Gehäuse – bezogen auf die Längsachse – radial und axial ausdehnt, dass er sich bei Erreichen eines Teilbefüllungszustands insbesondere im Abstand von dem zweiten Längsende an einen die Ausdehnung radial begrenzenden ersten Wandteil (16) des Gehäuses (12) anlegt und bei fortgesetzter Befüllung sich das erste Längsende (32) einem die Ausdehnung axial begrenzenden zweiten Wandteil (18) des Gehäuses (12) unter zunehmender axialer Vergrößerung des Bereichs der Anlage des Krafterzeugungskörpers an dem ersten Wandteil nähert, wobei bei dem Herstellungsverfahren vor der Befüllung des Krafterzeugungskörpers zumindest ein Teil des ersten Wandteils (16) gehäuseinnenseitig oder/und zumindest ein Teil des Krafterzeugungskörpers (24) außenseitig einer reibungsmindernden Oberflächenbehandlung unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenbehandlung das Aufbringen einer reibungsmindernden Substanz auf den ersten Wandteil (16) oder/und den Krafterzeugungskörper (24) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die reibungsmindernde Substanz in einem Sprüh-, Tauch-, Schleuder- oder Pinselverfahren aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei als reibungsmindernde Substanz ein Schmierstoff auf Wasserbasis verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei als reibungsmindernde Substanz ein Schmierstoff verwendet wird, der frei von Bestandteilen auf Silikon- oder Mineralöl-Basis ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei als reibungsmindernde Substanz ein nicht festhaftender Schmierstoff verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenbehandlung eine Fluorierung des ersten Wandteils (16) oder/und des Krafterzeugungskörpers (24) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (12) aus Polyethlyen oder Polypropylen gefertigt ist.
Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 7, wobei das Gehäuse aus Polymethylmethacrylat oder Polyethylenterephthalat hergestellt ist und die Oberflächenbehandlung eine dauerhafte Reibungsminderungsschicht am ersten Wandteil (16) oder/und am Krafterzeugungskörper (24) erzeugt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Krafterzeugungskörper (24) aus einem Silikonkautschuk hergestellt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Wandteil (16) auf seiner gehäuseinnenseitigen Wandoberfläche in dem Bereich der Anlage des Krafterzeugungskörpers mindestens eine beispielsweise rinnenartige Einbuchtung aufweist.
Behälter, hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Behälter (10) für ein Füllgut, wobei der Behälter ein Gehäuse (12) sowie einen in das Gehäuse ragenden gummielastischen Krafterzeugungskörper (24) mit einer Längsachse (28) und mit einem Füllraum (30) zur Aufnahme des Füllguts umfasst, wobei der Krafterzeugungskörper ein geschlossenes erstes Längsende (32) besitzt und im Bereich eines gegenüberliegenden zweiten Längsendes relativ zu dem Gehäuse aufgehängt ist, wobei sich der Krafterzeugungskörper bei seiner Befüllung in solcher Weise in dem Gehäuse – bezogen auf die Längsachse – radial und axial ausdehnt, dass er sich bei Erreichen eines Teilbefüllungszustands insbesondere im Abstand von dem zweiten Längsende an einen die Ausdehnung radial begrenzenden ersten Wandteil (16) des Gehäuses (12) anlegt und bei fortgesetzter Befüllung sich das erste Längsende (32) einem die Ausdehnung axial begrenzenden zweiten Wandteil (18) des Gehäuses (12) unter zunehmender axialer Vergrößerung des Bereichs der Anlage des Krafterzeugungskörpers an dem ersten Wandteil nähert, wobei im Zuge der Ausdehnung des Krafterzeugungskörpers (24) dieser zumindest in Teilen eine Rutschbewegung an dem ersten Wandteil (16) ausführt, wobei der erste Wandteil (16) auf seiner gehäuseinnenseitigen Wandoberfläche in dem Bereich der Anlage des Krafterzeugungskörpers eine oder mehrere beispielsweise rinnenartige Einbuchtungen aufweist.