DE2428907A1

DE2428907A1 - Aufgeschweisster kunststoff-verschluss

Info

Publication number: DE2428907A1
Application number: DE2428907A
Authority: DE
Inventors: Jeremiah J Laurizio
Original assignee: American Flange and Manufacturing Co Inc
Current assignee: American Flange and Manufacturing Co Inc
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1974-06-14
Publication date: 1975-01-16
Also published as: FI56354B; MX143129A; CA1006451A; IN142525B; DK138881B; IE40782B1; AR200196A1; FI183274A; FR2235843B1; IE40782L; NO143208B; BE816177A; SE7408650L; YU36281B; ES427589A1; FI56354C; ATA528074A; CH575866A5; JPS5070181A; ZA743717B

Description

BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 68 8 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49 BERLIN: DIPL.-ING. R. MÜLLER-BÖRNER

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MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-H. WEY

Berlin, den 14. Juni 1974

American Flange & Manufacturing

Company Inc.

New York, N.Y. (Ver.St.A.)

Aufgeschweißter Kunststoff-Verschluss

Die Erfindung betrifft einen aufgeschweißten Kunststoff-Verschluss.

Mit fortschreitender Verbesserung der zugrundeliegenden wirtschaftlichen Ausrüstung, auf der die Fertigung von Kunststoff-Eimern und -Trommeln beruht, wird in zunehmendem Maß die Aufmerksamkeit auf die Entwicklung geeigneter Verschlüsse für solche Behälter konzentriert. Obwohl zahlreiche erhältliche Verschlußkonstruktionen für diesen Zweck zur Verfügung gestellt wurden, bleiben gewisse, ernstliche Mängel bei der Vervollkommnung solcher Anordnungen noch bestehen. Beispielsweise sind Verschlußeinheiten, die mechanisch auf einen Behälter aufgebördelt werden, hinsichtlich ihrer Abdichtungswirksamkeit auf die Qualität des aufrechtstehenden Behälterwandöffnungshalses angewiesen. Häufig führen Oberflächeneinbrüche, die von dem Formvorgang herrühren, zu Leckkanalbildungsmöglichkeiten. Schraubverschlußkonstruktionen von der Art, die in eine Kunststoffbehälterwandöffnung mit einer Übermaßpassung eingepreßt werden, scheinen hinsichtlich der Dichtungseigen-

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schäften an der Grenze zu liegen, insbesondere bei den stärkeren Größen, bei denen Verschlußfestigkeit und Drehmomentaufnahmefähigkeit erhöhte Bedeutung gewinnen. Eine andere Annäherung, die mit begrenztem Erfolg versucht wurde, besteht in dem Einpressen eines Normrohrgewindes direkt in einen aus einem Stück mit dem Behälter geformten Öffnungshals. Jedoch erfordert diese Anordnung ebenfalls einen Genauigkeitsgrad bei der Gewindeausbildung, der häufig beim Pressen von Kunststoffeimern und -trommeln, wie sie auf dem Gebiet der industriell verwendeten Behälter benutzt werden, fehlt.

Zusätzlich zu den vorerwähnten Anordnungen gibt es eine Anzahl von Kunststoff-Schweißtechniken, die vorteilhaft frei der Fertigung von Kunststoffbehältern anwendbar sind. Diese Techniken umfassen, ohne irgendwie darauf beschränkt zu sein, die Induktionsschweißung, die Ultraschallschweißung und die Reibungsschweißung (spin welding), welche sämtlich benutzbar sind, um eine im wesentlichen homogene Verbindung an der Grenzfläche zwischen einem Verschlußflansch und einem umgehenden Behälterwandabschnitt zu bilden. Bisher wurden diese Verbindungstechniken auf dem- Gebiet der industriell benutzten Behälter nur begrenzt angewendet, und auf diese spezielle Verschlußbauweise bezieht sich die Erfindung.

Der aufgeschweißte Kunststoff-Flansch, der vorliegend beschrieben wird, dürfte in vorteilhafter Weise alle Mängel des Standes der Technik überwinden, die bei der mechanisch befestigten Verschlußbauweise so vorherrschend waren, während gleichzeitig die günstigen Merkmale der konventionellen Verschlüsse bewahrt werden, wie die Fähigkeit einen Industrienorm-Schraubgewindestopf en und eine darüberliegende, eingriffsichere Kappenversiegelung aufzunehmen. Dies wurde erreicht durch das Formen eines zylindrischen, mit Innengewinde versehenen Verschlußflansches aus Kunststoff mit einem umfangsseitigen Hals, der speziell für das thermoplastische Aufkleben auf einen ebenen Behälterwandabschnitt geeignet ist, welcher eine Öffnung in derselben umgibt. Zusätzlich hat das oberste Ende des Flansches ei-

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nen umfangseitig verbreiterten Wulst zur Ermöglichung des Aufbördelns einer Kappenversiegelung über der Ausgabeöffnung.

Demgemäß ist es die.Hauptaufgäbe der Erfindung, einen neuen Kunststoff-Verschlußflansch vorzusehen, der für das thermoplastische Aufkleben auf eine Wandöffnung eines Behälters aus Kunststoff geeignet ist.

Eine weitere Aufgabe besteht in dem Vorsehen eines Kunststoff-Verschlusses, der einteilig mit einem Wandabschnitt eines Behälters aus Kunststoff verbunden und zur Aufnahme eines Schraubgewindestopfens und einer eingriffsicheren Kappenversiegelung geeignet ist.

Andere und mehr ins einzelne gehende Aufgaben liegen zum Teil auf der Hand und gehen zum Teil aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung hervor. In dieser zeigen:

Fig. 1 den Verschlußflansch zum Teil im Schnitt, zum Teil in Seitenansicht,

Fig. 2 eine Draufsicht auf denselben,

Fig. 3 einen vergrößert dargestellten Teilschnitt, der den Flansch in der Stellung für sein Anschweißen an die Innenseite einer Behälterwand wiedergibt,

Fig. 4 einen Teilschnitt ähnlich dem in Fig. 3 dargestellten, der den Flansch in der Stellung für sein Anschweißen an der Außenseite öiner Behälterwand wiedergibt, und

Fig. 5 einen Teilschnitt der in Fig. 3 wiedergegebenen Einheit nach Beendigung des Verbindungsvorgangs.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, besteht der aus Kunststoff geformte Verschlußflansch 1 aus einem aufrechtstehenden, zylindrischen Hals 2, der einen mit Innengewinde versehenen

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Teil 3 aufweist. Das obere Ende des Flanschhalses hat einen kurzen, gewindelosen Abschnitt 4 und endigt in einer in Umfangsrichtung verbreiterten Wulst 5. Die Außenfläche des Flanschhalses 3 beginnt an einer hinterschnittenen Oberfläche 6 unter der Wulst 5, die sich an einen kurzen Abschnitt 7 von vermindertem Durchmesser anschließt. Unterhalb des Abschnitts 7 ist der Flanschhals wieder in Umfangsrichtung zu einem Einführ ab schnitt 8 verdickt und von einem sich seitlich erstreckenden ringförmigen Bund 9 umgeben, der eine nach oben gerichtete Oberfläche 10 und eine nach unten gerichtete Oberfläche 11 aufweist.

Wie auch aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, ist die obere Bundoberfläche 10 mit einer nach oben gerichteten, ringförmigen Nut 12 versehen, die in radialer Richtung von dem Hals 2 entfernt ist. Ein elektrischer Leiter 13, der aus einem in thermoplastischen Werkstoff eingebetteten Metallpartikeln besteht, ist in der Nut 12 untergebracht. Zu einem noch genauer zu erläuternden Zweck ist die radial innere Wand der Nut 12 an ihrer Übergangsstelle 14 in die obere BünctoiaaD-' fläche 10 abgerundet. Ferner erstreckt sich die äußere Viand der Nut 12 über die Oberfläche 10, um so den Leiter 13 sicherer in der Nut 12 zu halten, und endigt in einem scharfen, ringförmigen Vorsprung 15. Die untere Oberfläche des Bundes 9 ist in ähnlicher Weise mit einer nach unten offenen Nut 16 versehen, wobei die innere Wand der Nut an ihrer Übergangsstelle 17 in die untere Bund-Oberfläche 11 abgerundet ist und die äußere Wand der Nut sich in einem scharfen, ringförmigen Vorsprung 18 unter die Oberfläche 11 erstreckt. Das untere Ende des Flansch-Halses 2 endigt in einem gewindelosen, unteren Einführungsteil 19, der sich unter die untere Bsüiä-Oberflache 11 erstreckt. Ein ringförmiger Hohlraum 20 ist innerhalb des Flanschhalses angeordnet und erstreckt sich von der unteren Bund-Oberfläche 11 bis zu einer Stelle oberhalb der oberen Bund-Oberfläche 10.

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Für die Befestigung des Flansches 1 an einem Behälterwandabschnitt 21, der mit einer ebenen Öffnung 22 versehen ist, läßt sich aus einem Vergleich von Fig. 3 und 4 ersehen, daß der Flansch mit gleicher Leichtigkeit entweder an der Innenseite oder an der Außenseite der Behälterwand anbringbar ist. Beispielsweise erfordern große, einteilige, im Blas-Press-Verfahren hergestellte Trommeln, daß der Verschlußflansch an der Außenfläche angebracht wird, während im Spritzgußverfahren hergestellte, zweiteilige Eimer erfordern können, daß der Flanschhals sich nach oben durch die Öffnung in dem Eimerdeckel erstreckt, um das für die Stapelbarkeit' erforderliche niedrige Profil zu erzielen. Fig. 3 veranschaulicht die gegenseitige Lage der Teile vor dem Verbindungsvorgang, wenn der Flansch an der Unterseite eines iJämerdeckels zu befestigen ist. Hier ist ersichtlich, daß der verbreiterte Halsteil 8 als Vorläufer für das Zentrieren des Flanschhalses 2 in der Behälterwandöffnung 22 wirkt, so daß die Unterfläche der Behälterwand 21 auf den Halsvorsprung 15 aufruht und auch an der oberen Oberfläche des Leiters 13 anliegt. Bei Aufbringung eines abwärts gerichteten Druckes und Einbringung der Einheit in ein magnetisches Feld ist der Flansch 1 bereit für seine Induktionsschweißung an die Behälterwand 21. Wenn der Induktionsschweißvorgang beginnt, fängt das Kunststoff-Bindemittel in dem Leiter 13 an, mit den Wänden der Nut 12 zusammenzuschmelzen. Der Vorsprung 15 fängt ebenfalls an zu schmelzen, indem er die obere Oberfläche 10 des Bundes 9 veranlaßt, sich auf die Unterfläche der Behälterwand 21 zu zu bewegen. Wenn diese Bewegung stattfindet, wirkt der Vorsprung 15 als ein Damm gegen das Ausfließen des Kunststoff-Bindemittels, während die abgerundete Übergangsstelle 14 den radial nach innen gerichteten Fluß des Bindemittels begünstigt. Im Ergebnis werden, wie aus Fig. 5 ersichtlich, der Bund und die Behälterwand einteilig durch eine homogene Verbindung der zueinander benachbarten Oberflächen des Flansches und der Behälterwand aneinander angeschlossen. Als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme während des Verbindungsvorgangs

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ORIGINAL INSPECTED

verhindert der Hohlraum 20 die Übertragung einer möglichen Wärmekonzentration direkt auf den mit Gewinde 3 versehenen Teil, der ein unerwünschtes Verziehen in diesem Bereich zur Folge haben könnte. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, kann der vorerwähnte Verbindungsvorgang alternativ dadurch durchgeführt werden, daß die untere Bund-Oberfläche 11 mit der Oberseite der Behälterwand 21 verbunden wird. In diesem Fall sichert der Flansch-Einführungsteil 19 das ordnungsgemäße und leichte Zentrieren des Bundes 9 in der Behälterwandöffnung 22. Wie bei der Anordnung nach Fig. 3 verursacht der Vorsprung 18 zusammen mit der abgerundeten Übergangsstelle 17 ein leichtes, radial nach innen gerichtetes Fließen des Bindemittels in dem Leiter 13. Das Ergebnis ist wiederum eine homogene, thermoplastische Verbindung des Flansches mit der Außenseite der Behälterwand, wie sie für nach dem Blasformverfahren hergestellte Behälter erforderlich sein würde.

Wie ferner aus Fig. 5 ersichtlich, wird die Verschlußeinheit durch den Gewindeeingriff eines Verschlußstopfens 23 in den Flanschhals 2 vervollständigt, der einen in Umfangsrichtung verbreiterten Kopf 24 mit einem selbstabdichtenden Teil 25 in abdichtendem Eingriff mit dem Flanschwulst 5 aufweist. Eine eingriffsichere Kappenversiegelung 26 wird dann über dem Flansch und dem Stopfen angebracht, die eine Deckelplatte 27, einen herabhängenden Mantel 28 und eine ringförmige Dichtung 29 aufweist. Der Mantel 28 wird dicht gegen die unterschnittene Oberfläche 6 an dem Halswulst gebördelt, so daß die Dichtung 29 fest gegen die Wulst 5 und den Stopfenkopf 24 gepreßt wird.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß eine vollständig abgedichtete Verschlußeinheit wirksam einteilig mit der Wand eines Kunststoffbehälters verbunden ist. Die Beschreibung behandelte zwar die Anwendung des Induktionsverbindungsvorgangs, es ist aber darauf hinzuweisen, daß andere thermoplastische Verbindungsverfahren, wie Ultraschallschweißung

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und Reibungsschweißung (spin welding) gleichfalls bei der erfindungsgemäßen Bauweise verwendbar sind.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

Verschlußflansch, der aus für die thermoplastische Verbindung mit einer Kunststoff-Behälterwand geeignetem Kunststoff geformt ist, gekennzeichnet durch einen aufrechtstehenden, zylindrischen Hals (2), in diesem ausgebildetes Schraubeninnengewinde, Einführungsmittel (8, 19), die an dem Hals (2) zum Zentrieren des Flansches (1) in einer Behälterwandöffnung (22) ausgebildet sind, einen sich seitlich erstreckenden, ringförmigen Bund (9), der den Hals (2) umgibt und eine obere und eine untere Oberfläche (10, 11) aufweist, Mittel, die in einer der beiden Oberflächen (10, 11) ausgebildet sind, um die thermoplastische Verbindung des Bundes (9) mit einem sich seitwärts erstreckenden Kunststoff-Behälterwandabschnitt (21) zu erleichtern und eine in Umfangsrichtung verbreiterte, zur Aufnahme einer darüberliegenden, eingriffsicheren Kappenversiegelung (26) geeignete Wulst (5) am obersten Ende des zylindrischen Halses (2).
2. Verschlußflansch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erleichterung der thermoplastischen Verbindung einen ringförmigen Vorsprung (15, 18) umfassen, der sich von der Oberfläche (10, 11) des Bundes (9) aus erstreckt.
3. Verschlußflansch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erleichterung der thermoplastischen Verbindung eine ringförmige Vertiefung (12, 16), die in einer der Oberflächen (10, 11) des Bundes (9) ausgebildet und, zur. 'Aufnahme eines elektrischen Leiters (13) geeignet ist, umfassen.

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Verschlußflansch nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß auf sowohl der oberen als auch der unteren Oberfläche (10, 11) des Bundes (9) Mittel zur Erleichterung der Verbindung des Bundes (9) mit entweder der inneren oder der äußeren Oberfläche der Behälterwand (21) ausgebildet sind.

Verschlußflansch nach einem der Ansprüche 1 bis 4,. gekennzeichnet durch einen ringförmigen Hohlraum (20), der innerhalb des Flanschhalses (2) zwischen dem Halsgewinde (3) und den Mitteln (12, 16) zur Erleichterung der thermoplastischen Verbindung ausgebildet ist.

Verschlußflansch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Verschlußstopfen (23), der in Gewindeeingriff mit dem Hals (2) steht, einschließlich Dichtungsmitteln, die in Abdichtungseingriff mit dem Hals (2) stehen und einer darüberliegenden, eingriffsicheren Kappenversiegelung (26), die abdichtend um die Wulst (5) des Halses (2) herum mit dieser in abdichtendem Eingriff steht.

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