DE1942312B2

DE1942312B2 - Durch axiales Aufpressen auf den Hals einer Flasche aufbringbare Verschlußkappe

Info

Publication number: DE1942312B2
Application number: DE1942312A
Authority: DE
Inventors: Jens Langhoff Westmont Ill. Moller (V.St.A.)
Original assignee: Continental Can Co Inc
Current assignee: Continental Can Co Inc
Priority date: 1968-11-26
Filing date: 1969-08-20
Publication date: 1974-10-24
Also published as: US3503534A; GB1278970A; SE349788B; DE1942312A1; CA949392A; BE742174A; DE1942312C3; NL6917473A; FR2024244A1

Description

Die Erfindung betrifft eine durch axiales Aufpressen auf den mit Gewindeelementen versehenen Hals einer Flasche abdichtend aufbringbare Verschlußkappe mit einem eine Dichtung aufweisenden Kappenboden und einem mit diesem über einen Radius verbundenen, im wesentlichen zylindrischen und gegenüber dem Gewindeabschnitt des Flaschenhalses kürzeren Schürzenabschnitt mit abgebogenem Rand und in Umfangsrichtung verteilten Rippen, welcher Schürzenabsrhnitt auf der Flasche aufsitzend an die Gewindeelemente des Flaschenhalses anformbar ist.

Derartige Verschlußkappen sind als Kronenverschlußkappen allgemein bekannt und in verschiedenen Ausführungsformen in Gebrauch. Diese weisen einen relativ kurzen Schürzenabschnitt auf, der einen mit Gewindeelememen versehenen Hals einer Flasche übergreifen. Diese Kronenverschlußkappen können lediglich durch axiales Aufpressen auf den Behälterhals abdichtend aufgeschoben und mit Hilfe eines Formwerkzeuges das am Schürzenabschnitt angreift, so umgeformt werden, daß sich der Schürzenabschnitt bereichsweise an den Hals des Behälters anformt (vgl. US-PS 3 198 369 und 3 346 134). Bei diesen bekannten Verschlußkappen ist in dem Kappenboden e.ne Dichtung eingelegt Der kurze Schürzenabschnitt weist einen nach außen abgewinkelten Flansch auf. Auf einem Teil der Höhe des Schürzenabschnittes sowie auf dem Flansch sind In Umfangsrichtung verteilte, nach Art eines Dachvorsprunges ausgebildete Rippen vorgesehen! die sich etwa diagonal über den W.nkel erstrecken, der zwischen dem Schürzenabschn.tt und dem Randflansch gebildet ist Nach dem axialen Aufschieben der Verschlußkappe auf den Behälterhals wird z. B. mn Hilfe eines axial bewegbaren Preßstempels mit einer inneren hohlen, konischen Preßfläche auf die Rucken der Rippen eine axiale Kraft ausgeübt. Hierdurch wird die Knickstelle zwischen dem Schürzenabschn.tt und ihrem Randflansch radial eingeschnürt und zwar so lange, bis die Rücken der Rippen etwa zur Achse der Kappe ausgerichtet sind. Die Einschnürung der Knickstelle hefer; den mechanisch verriegelten Eingriff zwischen Ve: schlußkappe und Schulter oder zwischen den Gewinde gangen des Behälterhalses. In einem der genannten bekannten Fälle ist die freie Kante sowohl des Flansches als auch der im Flansch endenden Rippen unter Bildung eines im Querschnitt hakenförmigen Teils nach unten abgekrümmt. Dieser abgekrümmte Bereich legt sich be. der Einschnürung des Schürzenabschnittes auf den Behälterhals. Dadurch wird die Gefahr einer Verletzung an der scharfen Kante der Kappe zu e.nem erheblichen Umfange vermindert (vgl. die obengenannte US-PS 3 198 369). Im anderen Falle wird die Gefahr einer Verletzung dadurch vermieden, daß im Kappenboden ein oder mehrere Schlitze vorgesehen sind, welche auf der Innenseite durch die Dichtung abgedeckt sind, in die jedoch von außen ein Geldstück od. dgl. eingesteckt werden kann, das dann dals Hilfswerkzeug zum Aufbringen der Drehmomentkräfte dient, die ⁿ _u ^otwen.^dl8 sind um die Kronenverschlußkappe vom Behalterhals durch Abschrauben zu entfernen (vgl. die obengenannte US-PS 3 346 134). Die zuletzt genannte Losung ist kaum praktikabel, da einerseits ein besonderer Teil zum öffnen der Kronenverschlußkappe benotigt wird, während andererseits die Gefahr besteht, daß die Dichtung durch den Schlitz von außen verletzt oder zerstört werden kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verschlußkappe der eingangs näher bezeichneten Art _sc weiterzubilden, daß sie mit geringstmögl.chem Materialaufwand nicht nur einfach und wirtschaftlich her stellbar ist, sondern auch aus geringer axialer Lange des Schürzenabschnittes einen zuverlässigeren Eingnf als bisher mit den Gewindeelementen des Flaschenhal ses gewährleistet und zugleich auch das Widerver schrauben einer einmal geöffneten Flasche untei gleichzeitiger Gewährleistung eines Schutzes gegei Verletzungen an der Kante des Schürzenabschnitte erleichtert. Dabei soll das Aufbringen der Verschluß kappe mit den herkömmlichen Verschlußmaschinen be hoher Leistung sichergestellt bleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß die Rippen und die dazwischenliegenden Ver tiefungen im Schnitt senkrecht zur Achse der Ver schlußkappe etwa eine Sinuslinie bilden, wobei di Scheitel der Rippen und die Talsohlen der Vertiefunge im wesentlichen zur Achse parallel verlaufen, daß de Rand unter Bildung einer glatten, kreisförmigen Kant

nach innen bis auf einen lichten Durchmesser abgebogen ist, der etwa dem lichten Durchmesser einer die Talsohlen verbindenden Kreislinie entspricht und nur wenig größer als der maximale Durchmesser des Flaschenhalses im Bereich der Gewindelemente ist, und daß der Schürzenabschnitt über seine ganze axiale Länge einschnürbar ist. Bei dieser Ausbildung besitzt die Verschlußkappe nahezu über die ganze Höhe ihres Schürzenabschnittes eine etwa zylindrische Gestalt. Der Schürzenabschnitt weist in allen zur Achse der ι ο Kappe senkrechten Schnittebenen einen sinusförmigen Verlauf im Umfangsrichtung auf. Der Rand des Schürzenabschnittes ist dabei so eingezogen, daß er vor dem Anformen an die Gewindegänge entlang einer glatten Kreislinie verläuft, deren lichter Durchmesser geringfügig größer als der maximale Durchmesser des Behälterhalses der Gewindelemente ist und etwa dem kleinsten lichten Durchmesser des Schürzenabschnittes im Bereicn der Talsohle zwischen den Rippen gleicht. Die fertige schraubfähige Verschlußkappe zeichnet sich weiter dadurch aus, daß sie über die ganze axiaie Höhe des Schürzenabschniites radial eingeschnürt ist. Sie ist dabei über die gan?e axiale Höhe an den Behälterhals und an die an diesem vorgesehenen Gewindeelemente angeformt. Die sich beim Anformen im Schürzenabschnitt bildenden Gegengewindelemente besitzen daher eine erhebliche Eingriffslänge mit den Gewindele menten im Flaschenhals, und zwar trotz der kurzen Länge des Schürzenabschnittes. Gleichzeitig bietet die Kappe über die ganze axiale Höhe eine griffige Fläche für die Hand beim öffnen dar, ohne daß an irgendeiner Stelle die Gefahr einer Berührung mit der Kante des Schürzenabschnittes besteht. Diese Kante übt dabei zusätzlich den wesentlichen Vorteil aus, daß sie ebenfalls beim Ausbilden der Gewindeelemente an die Gewindegänge angeformt ist, und zwar so, daß sie Einlaufabschnitie für die Gewindeelemente des Flaschenhalses beim Wiederverschrauben der Flasche darbietet. Dadurch ergibt sich eine wesentlich zuverlässigere Zentrierung und damit die Gewähr für ein gerades Aufschrauben der Verschlußkappe nach dem erstmaligen öffnen.

Auf Grund der großen Eingriffslänge mit den Gewindegängen des Flaschenhalses läßt sich die Verschlußkappe aus merklich dünnerem Material herstellen als bisher üblich.

Für die Herstellung der Verschlußkappe wird von einem napfförmigen Vorformling aus Blech ausgegangen, dessen Schürzenabschnitl zunächst mit einer Randabwinkelung und mit in Umfangsrichtung verteilten Rippen versehen wird, worauf im Schürzenabschnitt des Kappenrohlinges mit Hilfe der Gewindeelemente eines Flaschenhalses entsprechende gewinde gangartige Elemente angeformt werden. Dieses Verfahren wird durch die Erfindung dadurch weitergebildet, daß der Schürzenabschnitt des Vorformlinges über seine ganze axiale Höhe in Umfangsrichtung fortschreitend entlang einer sinusförmigen Linie und gleichzeitig der untere Rand in einem glatten, kreisförmigen Verlauf mit einer lichten Weite umgeformt wird, die etwa der geringsten lichten Weite des sinusförmigen Schürzenabschnittes entspricht. Eine auf cliese Weise hergestellte Verschlußkappe kann auf einfache Weise nach Aufsetzen der Kappe auf einen Flaschenhals mit Hilfe der üblichen Verschlußmaschinen abdichtend aufgepreßt und im Bereich ihres Sehürzenabschnittes einschließlich des Randes und über die ganze axiale Höhe des Schürzenabschnittes durch einen über den Umfang gleichmäßig wirkenden radialen Druck eingeschnürt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Vorformling zur Herstellung einer Verschlußkappe,

F i g. 2 im größeren Maßstabe und senkrechten Schnitt eine Phase des neuen Herstellungsverfahrens,

F i g. 3 einen horizontalen Schnitt entlang der Schnittlinie HI-IIl in F ig. 2,

F i g. 4 in ähnlicher Darstellung wie F i g. 2 die Verschlußkappe mit eingebrachter Dichtung,

F i g. 5 und 6 in senkrechtem Schnitt zwei verschiedene Stufen des Aufbringungsvorganges der Verschlußkappe auf einen Behälterhals,

F i g. 7 in Seitenansicht, teilweise aufgebrochen, eine Verschlußkappe gemäß der Erfindung im aufgeschraubten Zustand,

F i g. 8 in ähnlicher Darstellung wie F i g. 1 einen abgewandelten Vorformling zur Herstellung einer Verschlußkappe,

F i g. 9 in ähnlicher Darstellung wie F i g. 2 einen Schritt zur Ausformung von sinusförmigen Wellen im Schürzenabschnitt des Vorformlinges,

Fig. 10 einen horizontalen Schnitt entlang der Schnittlinie X .V in F i g. 9 und

F1 g. 11 im Kleineren Maßstabe schematisch in Draufsicht eine Vorrichtung, von der Teile in größerem Maßstabe in F i g. 9 und 10 gezeigt sind.

Bei der Herstellung einer Verschlußkappe, wie sie im aufgeschraubten Zustand bei 9 in F i g. 7 gezeigt ist, wird von einem Vorformling 8 gemäß F i g. 1 ausgegangen, der becherförmig ausgebildet ist und einen Boden 10 und einen etwa zylindrischen Schürzenabschnitt 11 aufweist, der über eine Rundung 12 an den Bodenabschnitt anschließt. Dieser Vorformling wird mit Hilfe eines Werkzeuges 13 so bearbeitet, daß der Schürzenabschnitt 11 des Vorformlinges 8 über seine ganze axiale Höhe in Umfangsrichtung fortschreitend mit Hilfe des Werkzeuges 13 entlang einer sinusförmigen Linie umgeformt wird, die bei 5 in F i g. 3 gezeigt ist. Gleichzeitig wird damit die untere Kante 18 des Vorformlinges 8 nach innen abgebogen, wie dies deutlich aus den F i g. 2 und 4 hervorgeht. Die auf diese Weise hergestellte Verschlußkappe ist in F i g. 4 mit 9 bezeichnet. Die Umformung des Schürzenabschnittes mit Hilfe des Werkzeuges 13 kann bei gestellfest gelagertem Werkzeug durch Rotieren des Vorformlinges oder bei Festhalten des Vorformlinges durch Umlaufen des Werkzeuges erzielt werden. Auch kann das Werkzeug eine oszillierende Bewegung während des Umlaufens des Werkstückes ausführen. Das Formwerkzeug 13 weist im dargestellten Beispiel mehrere in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Rippen 14 und dazwischenliegende Vertiefungen 15 auf, welche an ihrem einen Ende entlang eines gekrümmten Bereiches 16 in die Hüllfläche der Rippen 14 übergeht.

Der Teilungsabstand der bei der Umformung in¹ Schürzenabschnitt entstehenden Rippen, der in F i g. 2 mit A bezeichnet ist, beträgt in der Praxis zweckmäßigerweise 12°, so daß 30 solche Rippen über den Umfang des Schürzenabschnittes verteilt werden können.

Der Abstand zwischen der Talsohle 15 und derr Schciiel der Rippe 14 des Werkzeuges 13 entspriehl etwa dem Doppelten der Dicke des Kappenmaterials Die auf diese Weise hergestellte Verschlußkappe, deren freie Kante 17 durch die Einschnürung des Randes

des Schürzenabschnittes It radial nach innen und nach unten weist, wird anschließend mit einer Dichtung 19 gemäß F i g. 4 versehen, welche einen Teil oder den ganzen Bodenbereich der Verschlußkappe bedeckt. Es wird dabei noch darauf hingewiesen, daß nach der Umformung des Schürzenabschnittes die freie Kante 17 einer glatten Kreislinie folgt, also nicht gewellt ist. Der Abstand zwischen dem Scheitel der Rippen und der Talsohle der Vertiefungen im Schürzenabschnitt ist in F i g. 3 mit H bezeichnet und beträgt ebenfalls etwa das Doppelte der Materialdicke der Verschlußkappe.

Die F i g. 5 und 6 sind senkrechte Schnitte durch Bereiche der Verschlußkappe, die durch die Schnittlinien V-V bzw. VI-VI in F i g. 3 angedeutet sind. Der Schnitt gemäß F i g. 5 verläuft also durch eine Rippe der Verschlußkappe, während F i g. 6 die Talsohle einer Vertiefung enthält. Beide Figuren veranschaulichen den Auf bringungsvorgang der Verschlußkappe auf einen mit Gewindeelementen versehenen Behälterhals, und zwar unter Benutzung der für das Aufbringen von Kronen-Verschlußkappen üblichen Werkzeuge.

Man erkennt, daß der Flaschenhals 20 mit seiner oberen ringförmigen Stirnfläche 24 beim Aufpressen der vorgeformten Verschlußkappe 9 abdichtend in das Dichtmaterial 19 gedrückt wird, und zwar mit Hilfe 2; eines axial bewegbaren zentralen Preßstempels 23, der auf den Kappenboden 10 einwirkt. Am Außenumfang des Flaschenhalses 20 sind Gewindegänge 21 vorgesehen. Man erkennt, daß die Kreislinie der freien Kante 17 sowie die innere zylindrische Hüllfläche der Vertiefungen 32 am Schürzenabschnitt 11 der Verschlußkappe geringfügig größer als der maximale Durchmesser der Gewindeelemente ist, so daß sich die Verschluß kappe leicht über den Flaschenhals 20 axial aufschieben läßt. Der zentrale Preßstempel 23 ist von einem Ringstempel 25 umgeben, der auf der Umfangsfläche 26 des Preßstempels23 in axialer Richtung gleitet und mit seiner unteren Preßfläche 27 auf die Oberseite 20a eines elastisch verformbaren, den Schürzenabschnitt umgebenden Formwerkzeuges 22 einwirken kann, das auf einer nicht näher bezeichneten, aber in den Figuren dargestellten Widerlagerfläche axial abgestützt ist. Durch den auf das Werkzeug 22 ausgeübten axiaicn Druck wird das elastisch verformbare Material des Werkzeuges axial zusammengepreßt und dadurch in der aus der F i g. 6 ersichtlichen Weise radial eingeschnürt. Dabei gelangt die anfänglich zylindrische Innenfläche des Formwerkzeuges 22 zunächst in Berührung mit den Scheiteln der Rippen 33 im Schürzenat^· schnitt. Danach fließt das Material des elastisch verformbaren Werkzeuges in die Vertiefungen 32 des Schürzenabschnittes, so daß das Material des Schürzenabschnittes gleichförmig radial eingeschnürt wird, bis die Talsohlen der Vertiefungen in Berührung mit den Gewindeelementen 21 gelangen. Durch den radialen Formdruck des Formwerkzeuges 22 wird nun das Material der Vertiefungen einschließlich der Flanken 29 im Bereich der Gewinde des Behälterhalses 20 dicht anliegend an diese Gewebe angeformt wie dies aus F i g. 6 hervorgeht Dadurch bilden sich in dem Schürzenabschnitt Gegengewfndeelemente 30. Man erkennt weiter, daß der Schürzenabschnitt über seine ganze axiale Höhe radial eingeschnürt wird, wobei sich die Vertiefungen eng an den Behälterhals 20 und dessen Gewindeelemente anlegen. Um eine Beschädigung des Kappenbodens 10 durch das ringförmige Preßwerkzeug 25 zu vermeiden, ist dessen untere, innere Kante, wie bei 125 in F i g. 6 angedeutet ist abgerundet Während des Einschnürens des Schürzenabschnittes formt sich der Randbereich an den untersten Abschnitt des Gewindeelementes an, während die freie Kante 17 dicht anliegend an einen in F i g. 6 mit 31 bezeichneten Abschnitt des Behälterhalses angeformt wird. Der Abschnitt 31 liegt auf dem gleichen Durchmesser R, wie die zwischen den Gewindeelementen liegenden Bereiche des Behälterhalses 20.

F i g. 7 zeigt eine Verschlußkappe gemäß der Erfindung im voll aufgeschraubten Zustand auf einem Behälterhals, der mit mehreren getrennt wirksamen Gewindeelementen 21 versehen ist. Dabei ist die axiale Höhe des Behälterhalses größer als die axiale Länge des Schürzenabschnittes, so daß die unteren Enden 121 der Gewindeelemente bei aufgeschraubter Kappe von dem Schürzenabschnitt nicht vollständig verdeckt, sind. Bei dieser Ausführungsform bilden sich beim Einschnüren des Schürzenabschnittes im Randbereich 18 und in der freien Kante 17 Gewindeeinlaufabschnitte aus, welche nach dem erstmaligen öffnen der Flasche das Wiederaufschrauben und selbständige Zentrieren der Verschlußkappe auf dem Behälterhals wesentlich erleichtern.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 8 und 9 wird von einem Vorformling 108 ausgegangen, dessen Schürzenabschnitt 111 vom Kappenboden 110, an den er über eine Rundung 112 anschließt, in Richtung auf den Randbereich 118 leicht konisch erweitert ausgebildet ist. In entsprechender Weise weist auch das Formwerkzeug gegenüber der Achse der Kappe geneigte Rippen und Vertiefungen auf. In dem in F i g. 9 dargestellten Beispiel wird zur sinusförmigen Umformung des Schürzenabschnittes ein Kern 150 in die Kappe bis zum Kappenboden 110 eingeschoben, der frei drehbar auf einem Zapfen 158 gelagert ist. Der Kern weist auf seinem Umfang Rippen 153 und Täler 154 auf, die mit den Rippen und Tälern des Formabschnittes 155 eines segmentförmigen, bei 160 in Fig. 11 abgestützten Formwerkzeuges 152 zusammenwirken. Der untere Randbereich 118 wird durch eine entsprechende Fläche 116 eines zweiten Formwerkzeuges 151 nach innen radial abgebogen, so daß die freie Kante 117 im wesentlichen zur Achse der Kappe weist. Der Kern 150 weist eine der Formfläche 116 entsprechende Rundung 156 auf.

Wie F i g. 9 zeigt, können die Rippen am Formabschnitt 155 im oberen Bereich abgeflacht sein, wie dies bei 164 angedeutet ist. Dadurch können entsprechende Übergänge zwischen den Vertiefungen des Schürzenabschnittes und dem Radius 112 zwischen Kappenboden 110 und Schürzenabschnitt 111 ausgebildet werden, wie dies bei 165 angedeutet ist

Die Täler 162 bzw. 163 des Kernes 150 bzw. des Formwerkzeuges 152 können abgeflacht sein, wie dies in F i g. 10 angedeutet ist In F i g. 10 ist die die Achse des Kernes 150 und das Zentrum 160 des Formsegmentes 152 enthaltende Ebene angedeutet während mit C der kleinste Durchmesser des Kernes wiedergegeben ist Ein Pfeil deutet in Fig. 10 die Drehrichtung des Kernes an.

Die Kerne 150 können in größerer Zahl auf einem Drehtisch 159 drehbar angeordnet sein, der um das Zentrum 160 des segmentförmigen Formwerkzeuge; 152 in Richtung des Pfeiles drehbar ist Der Formab schnitt des Werkzeuges 152 ist in F i g. 11 mit 15ί auge mein bezeichnet

Die leicht konische Ausbildung des Vorformlingei gemäß F i g. 8 hat noch den Vorteil, daß sich die Ver

schlußkappc 109 an den Werkzeugoberflächen nicht so leicht festklemmt und daher leichter ausgestoßen werden kann. Trotz der Einschnürung des unteren Randberciches 118 kann die Kappe 109 leicht vom Kern 150 abgezogen werden, und zwar auf Grund der Elastizität des Kappenmaterials.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Durch axiales Aufpressen auf den mit Gewindeelementen versehenen Hals einer Flasche abdichtend aufbringbare Verschlußkappe mit einem eine Dichtung aufweisenden Kappenboden und einem mit diesem über einen Rad-us verbundenen, im wesentlichen zylindrischen und gegenüber dem Gewindeabschnitt des Flaschenhalses kürzeren Schürzenabschnitt mit abgebogenem Rand und in Umfangsrichtung verteilten Rippen, welcher Schürzenabschnitt auf der Flasche aufsitzend an die Gewindeelemente des Flaschenhalses anformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen und die dazwischenliegenden Vertiefungen im Schnitt senkrecht zur Achse der Verschlußkappe etwa eine Sinuslinie bilden, wobei die Scheitel der Rippen und die Talsohlen der Vertiefungen im wesentlichen zur Achse parallel verlaufen, daß der Rand (18) unter Bildung einer glatten kreisförmigen Kante (17) nach innen bis auf einen lichten Durchmesser abgebogen ist, der etwa dem lichten Durchmesser einer die Talsohlen verbindenden Kreislinie entspricht und nur wenig größer als der maximale Durchmesser des Flaschenhalses im Bereich der Gewindeelemente ist, und daß der Schürzenabschnitt über seine ganze axiale Länge radial einschnürbar ist.

2. Verfahren zum Herstellen einer Verschlußkappe nach Anspruch 1, bei dem von einem napfförrnigen Vorformling aus Blech ausgegangen wird, dessen Schürzenabschnitt zunächst mit einer Randabwinkelung und mit einer in Umfangsrichtung verteilten Rippen versehen wird, worauf im Schürzenabschnitt des Kappenrohlings mit Hilfe der Gewindeelemente eines Flaschenhalses entsprechende gewindegangartige Elemente angeformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schürzenabschnitt des Vorformlings über seine ganze axiale Höhe in Umfangsrichtung fortschreitend entlang einer sinusförmigen Linie und gleichzeitig der untere Rand in einem glatten, kreisförmigen Verlauf mit einer lichten Weite umgeformt wird, die etwa der geringsten lichten Weite des sinusförmigen Schürzenabschnittes entspricht.