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Die Erfindung betrifft eine Rückdrehsicherung für ein Drehverschlusssystem mit einem ersten Verschlusselement, das drehbar gegenüber einem zweiten Verschlusselement angeordnet und in wenigstens einer orientierten Position halterbar ist, aufweisend wenigstens ein Rastelement, dass an einem der Verschlusselemente festgelegt ist und derart mit wenigstens einer zugeordneten Rastnocke korrespondiert, dass das erste Verschlusselement gegenüber dem zweiten Verschlusselement in der wenigstens einen orientierten Position lösbar gehaltert ist.
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Es ist bekannt, dass Schraubverschlüsse für Behälter oder Volumina verschiedenster Art zu Anwendung kommen, um diese gegenüber dem Inhalt weitgehend oder vollständig dicht zu verschließen. Üblicherweise werden solche Schraubverschlüsse als Drehverschlusssysteme bestehend aus einem Flansch und einer Schraubkappe gebildet und sind als wiederverschließbare Systeme ausgeführt. Um die Entnahme des Behälterinneren zu unterstützen, sind die Verschluss- oder Schraubkappen häufig derart ausgeführt, dass sie nach dem Öffnen des Verschlusssystems entfernbar sind.
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Der Flansch weist in der Regel einen Schulterbereich auf, der zur Festlegung an dem eigentlichen Behälter vorgesehen ist. Alternativ kann ein Behälter einteilig mit dem Flansch ausgebildet sein. In diesem Fall sind das Behältermaterial und das Flanschmaterial gleich und der Flansch ist integraler Bestandteil des Behälters. Weiterhin ist ein an die Schulter des Flansches angrenzender Bereich als Ausgießöffnung für das Behälterinnere ausgebildet und mit einem Gewinde versehen, das mit der Schraubkappe derart korrespondiert, dass durch Drehbewegungen der Schraubkappe die Ausgießöffnung mit der Schraubkappe verschließbar ist.
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Die Schraubkappe ist in diesem System ein erstes Verschlusselement. Infolge der Tatsache, dass Gewinde in der Regel keine Dichtfunktion übernehmen können, wird eine im Gewinde und durch eine Drehbewegung erzeugt Axialkraft dazu verwendet, den Schraubkappengrund gegen das stirnseitige Ende der Ausgießöffnung des Flansches zu Pressen und dadurch eine Abdichtung zu erreichen. Das Gewinde kann als Außengewinde entweder an dem Flansch oder an der Schraubkappe ausgeführt sein.
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Es ist praktisch immer erwünscht, dass der Schraubverschluss unter allen Lagerungs-, Transport- und Handhabungsbedingungen zuverlässig den Behälter verschließt. In der Regel wird gefordert, dass die Verschlussfunktion hermetisch dicht ausgeführt ist. Dies gilt auch für Situationen, in welchen durch den Behälter unterschiedliche Substanzen mit fließ- oder schüttfähigen Eigenschaften aufgenommen sind, oder ein Behälterinnendruck, der über dem atmosphärischen Druck liegt, zumindest nicht ausgeschlossen ist.
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Um die Forderung nach einer zuverlässigen Verschlussfunktion zu realisieren, sind verschiedene Maßnahmen realisiert. Die Werkstoffe des Verschlusssystems sind derart aufeinander abgestimmt, dass eine ausreichend hohe Haftreibung und ein Losbrechmoment der Schraubverschlusselemente bestehend aus dem Gewinde an der Ausgießöffnung und dem Gewinde an der Verschlusskappe vorliegt.
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Weiterhin werden insbesondere bei häufig verwendeten Kunststoffwerkstoffen die immanent innewohnenden Relaxationsvorgänge berücksichtigt. Die Gewindegestaltung ist derart realisiert, dass sowohl eine Selbsthemmung als auch ausreichende Verschlusskräfte erreicht werden. Neben der eigentlichen Gewindegeometrie ist die Gewindesteigung ein primärer Einflussfaktor dafür.
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Eine weitere, der zuverlässigen Verschlussfunktion entgegenstehende Situation kann vorliegen, wenn die Verschlusskappe durch von außen einwirkende Drehmomente in Öffnungsrichtung verdreht wird und dies nicht Resultat eines bewussten oder zielgerichteten Handhabungsvorganges ist. Ebenfalls kann ein Rückdrehen unerwünscht sein, um eine unrechtmäßige Produktentnahme zu verhindern.
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Es ist bekannt, dass Rückdrehsicherungen in Drehverschlusssystemen Anwendung finden, um die rotatorische Verschlussposition der Verschlusskappe und die dadurch erzeugten Verschlusskräfte auch in Situationen aufrecht zu erhalten, in denen von außen einwirkende Drehmomente in Öffnungsrichtung vorliegen, die nicht Resultat eines bewussten oder zielgerichteten Handhabungsvorganges sind.
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Bekannte Rückdrehsicherungen sind häufig durch Rastelemente und Rastnocken gebildet, die in korrespondierender Weise jeweils an einem Verschlusssystemelement festgelegt sind. Üblich ist es, diese Rückdrehsicherungen benachbart zum Gewinde und direkt an der üblicherweise zylindrischen Ausgießöffnung oder der Verschlusskappe als integralen Bestandteil anzuordnen. Diese einteilige Ausführung unterstützt eine Spritzgussherstellung insbesondere bei der Verwendung von Kunststoffwerkstoffen. Mit einer solchen Rückdrehsicherung ausgestattete Verschlüsse sind nur bedingt maschinengängig bzw. verhindern das unbeabsichtigte Aufdrehen nicht ausreichend.
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Die Kontaktstellen bzw. Festlegungsbereiche der integralen Rastelemente an dem jeweiligen Verschlusselement sind zum Beispiel von trapezförmiger geometrische Ausgestaltung, was zu einer gewissen Inelastizität führt. Infolge der praktisch starren oder nur wenig elastisch verformbaren Rastelementbefestigung muss das Rastelement an sich gegenüber den Rastnocken teilweise elastisch-plastisch verformt werden, um die Öffnungs- oder Verschlussbewegung zu realisieren. Infolge dessen sind die erforderlichen Öffnungs- und Verschlussdrehmomente, die auf die Verschlusskappe wirken müssen, sehr hoch und schlecht einstellbar.
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Weiterhin resultiert die fortwährende elastisch-plastische Verformung der Rastelemente in einem erhöhten Verschleiß und einem dadurch bedingten Materialverlust mit der Folge, dass sich die für die Öffnung erforderlichen Drehmomente mit zunehmender Gebrauchsdauer verringern. Der Verschleiß kann Größenordnungen annehmen, bei welchen die erforderlichen Verschlusskräfte nicht mehr ausreichend sind, um den Schraubverschluss unter allen Lagerungs-, Transport- und Handhabungsbedingungen zuverlässig in der geschlossenen Position zu halten.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Rückdrehsicherung für Dreh- bzw. Schraubverschlüsse derart bereitzustellen, dass eine unbeabsichtigte Öffnung des Schraubverschlusses verhindert, eine definierte Öffnungskraft ermöglicht wird und die Maschinengängigkeit unterstützt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch wenigstens ein Rastelement, dessen Kontaktstelle bzw. Festlegungsbereich an dem jeweiligen Verschlusselement derart ausgestaltet ist, das eine elastische Festlegung unterstützt ist und dass das Rastelement infolge der elastischen Festlegung schwingbar ist.
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Die erfindungsgemäße Lehre erkennt, dass infolge einer elastischen Festlegung des wenigstens einen Rastelementes durch eine geeignete geometrische oder werkstofftechnische Gestaltung der Kontaktstelle bzw. des Festlegungsbereiches an dem jeweiligen Verschlusselement das Rastelement schwingbar ist. Die teilweise elastisch-plastische Verformung des Rastelementes und damit auch der Verschleiß können dadurch reduziert werden. Zum einen lässt sich die für die Öffnungs- und Verschließbewegungen erforderliche Kraft durch Beeinflussung des Elastizitätsgrades einstellen, zum anderen wird durch das verschleißreduzierte Zusammenwirken von Rastelement und Rastnocken eine Verringerung der erforderlichen Öffnungs- und Verschließkräften entgegengewirkt.
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Die Festlegung des Rastelementes kann derart erfolgen, dass zusätzlich in der Endstellung, d. h. in der verschlossenen Stellung des ersten Verschlusselementes, das schwingbare Rastelement hinter der Rastnocke einschnappt. Der Einschnappvorgang kann derart ausgestaltet sein, dass eine akustische und/oder haptische Rückmeldung an den Benutzer erfolgt. Die akustische Rückmeldung kann durch ein Klickgeräusch realisiert sein. Die haptische Rückmeldung kann durch eine erhöhte Verschlusskraft längs eines Teiles der Drehbewegung realisiert sein.
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Die elastische Festlegung des wenigstens einen Rastelementes an dem jeweiligen Verschlusselement durch eine geeignete geometrische Gestaltung der Kontaktstelle bzw. des Festlegungsbereiches wird in verschiedenen Ausführungsvarianten alternativ oder kumulativ dadurch realisiert, dass der Festlegungsbereich bzw. die Kontaktstelle durch einen sich radial zum Verschlusselement erstreckenden Steg gebildet ist. Der Steg kann mit einem gegenüber dem Rastelement verringerten Querschnitt ausgebildet sein, der ein elastisches Bauteilverhalten unterstützt. Weiterhin kann die äußere Kontur des Steges zwischen dem jeweiligem Verschlusselement und dem Rastelement radienähnlich ausgestaltet sein, sodass durch eine gezielte innere Spannungskonzentration infolge Kerbwirkung die lokale Elastizität des Steges unterstützt wird.
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Die elastische Festlegung des wenigstens einen Rastelementes an dem jeweiligen Verschlusselement durch eine geeignete Materialauswahl oder eine Materialkombination der Kontaktstelle bzw. des Festlegungsbereiches wird in verschiedenen Ausführungsvarianten alternativ oder kumulativ dadurch realisiert, dass der Festlegungsbereich bzw. die Kontaktstelle wenigstens teilweise durch einen elastischen Werkstoff wie Kunststoff, z. B. PE, PP, PET, PLA, PEF, Kautschuk oder einen Federstahl gebildet ist.
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Im Sinne der Erfindung ist auch daran gedacht, dass das Rastelement aus einem anderen Material ist als das Verschlusselement ausgebildet ist.
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Um die Öffnungs- und Schließkräfte einzustellen, können sowohl wenigstens eine der geometrischen Ausgestaltungen als auch wenigstens eine der vorgeschlagen Materialspezifikation oder auch eine Kombination dieser Eigenschaften angewendet werden.
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Weiterhin erkennt die Erfindung, dass durch eine asymmetrische Ausgestaltung oder eine asymmetrische Festlegung des wenigstens einen Rastelementes an dem jeweiligen Verschlusselement unterschiedlich hohe Kräfte zum Öffnen oder Verschließen des Schraubverschlusses sowohl realisierbar als auch einstellbar sind. Eingestellt werden können die jeweiligen Kräfte für das Öffnen und Schließen auch durch Abschrägungen an dem Rastelement in der jeweiligen Bewegungsrichtung.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des wenigstens einen Rastelementes (11) an der Schraubkappe (10) gemäß einem bekannten Stand der Technik, wobei das Rastelement direkt auf dem gewindetragenden Zylinder angeordnet ist und
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2 eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht sowie eine Einzelheit A des Verschlusssystems (1) gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Basiselement vom gewindetragenden Zylinder separat angeordnet ist.
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1 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des wenigstens einen Rastelementes (11) an der Schraubkappe (10). Alternativ kann das wenigstens eine Rastelement (11) auch an dem zweiten Verschlusselement (20) festgelegt sein und die wenigstens eine Rastnocke (24) kann an dem ersten Verschlusselement (10) angeordnet sein. Der Festlegungsbereich (13) ist trapezförmig gestaltet und unterstützt eine Spritzgussherstellung insbesondere bei der Verwendung von Kunststoffwerkstoffen. Das wenigstens eine Rastelement (11) korrespondiert mit der wenigstens einen Rastnocke (24) und wird bei der Öffnungs- oder Schließbewegung teil- und, oder bereichsweise elastisch-plastisch verformt.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht sowie eine Einzelheit A des erfindungsgemäßen Verschlusssystems (1). Die Draufsicht bildet das erste Verschlusselement in Form einer Schraubkappe (10) ab. Die Schraubkappe (10) ist mit einem Innengewinde (12) versehen und derart ausgebildet, dass das Innengewinde (12) mit dem Außengewinde (22) des zweiten Verschlusselementes korrespondiert. Das zweite Verschlusssystem ist als Flansch (20) ausgebildet und verfügt über eine Ausgießhilfe (21). An dem Flansch (20) ist das Außengewinde (22) angeordnet. Es kann alternativ ein Außengewinde an der Schraubkappe (10) vorgesehen werden, welches mit einem Innengewinde der Ausgießhilfe (21) korrespondiert.
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Das wenigstens eine Rastelement (11) ist durch einen Festlegungsbereich (13) an der Schraubkappe (10) festgelegt und in der dargestellten Ausführungsvariante durch einen gegenüber dem Rastelement (11) verringerten Querschnitt ausgebildet, sodass ein elastisches Bauteilverhalten unterstützt ist. Die äußere Kontur des stegförmigen Festlegungsbereiches (13) ist mit einer radienähnlichen Oberflächenkontur (14) zwischen der Schraubkappe (10) und dem Rastelement (11) ausgestaltet, sodass eine gezielte innere Spannungskonzentration infolge Kerbwirkung die lokale Elastizität des Steges (13) unterstützt.
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Das wenigstens eine Rastelelement (11) ist in der dargestellten Ausführungsvariante durch den Festlegungsbereich (13) nicht zentrisch, sondern asymmetrisch an der Schraubkappe (10) festgelegt und zusätzlich auch asymmetrisch und flügelförmig ausgestaltet, sodass unterschiedlich hohe Kräfte zum Öffnen oder Verschließen des Schraubverschlusses sowohl realisierbar als auch einstellbar sind. Die mit dem wenigstens einen Rastelement (11) korrespondierende Rastnocke (24) kann endseitig der dem Rastelement (11) zugewandten Seite in Richtung der Öffnungs- und, oder der Verschlussbewegungsrichtung eine Rampe aufweisen, sodass die Relativbewegung der Rückdrehsicherung bestehend aus dem Rastelement (11) und der Rastnocke (24) unterstützt wird und über die Rampenneigung zusätzlich die jeweils erforderliche Kraft einstellbar ist.
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Das zweite Verschlusselement (20), das als Flansch (20) ausgebildet ist und über eine Ausgießhilfe (21) verfügt, an dem das Außengewinde (22) angeordnet ist, kann einteilig mit dem Behälter (30), oder wie in der perspektivischen Seitenansicht dargestellt, als separates Element ausgeführt sein. Die wenigstens eine Rastnocke (24) ist am Übergangsbereich von der Flanschschulter (23) zur Ausgießhilfe (21) mit dem Außengewinde (22) angeordnet.
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Wie bereits vorstehend grundsätzlich erläutert, ist das Rastelement (11) über einen stegartigen Festlegungsbereich (13) mit der Schraubkappe (10) verbunden. Aus der Darstellung in 2 ist erkennbar, dass der stegartige Festlegungsbereich (13) eine gelenkartige Verbindung zwischen dem Rastelement (11) und der Schraubkappe (10) bereitstellt. Das Rastelement (11) kann hierdurch bezüglich des Festlegungsbereiches (13) die bereits erläuterte Schwingbewegung bzw. Pendelbewegung durchführen. Bei einem Auflaufen der relativ zu einer Umfangsrichtung schräg angeordneten Bereiche des Rastelementes (11) auf die Rastnocke (24) führt das Rastelement (11) die bereits beschriebene Pendel- oder Schwingbewegung um den Festlegungsbereich (11) herum durch. Durch die Materialkonsistenz und die Dimensionierung des Festlegungsbereiches (11) wird eine elastische Rückstellkraft definiert. Diese Rückstellkraft sorgt zum einen für ein Zurückkehren des Rastelementes (11) in die Grundpositionierung, darüber hinaus werden die bereits beschriebenen Mindestkräfte für die Durchführung von Vorwärts- oder Rückwärtsbewegungen bereit gestellt.
