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Schraubverschluss für Behälter
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Die Erfindung betrifft einen Schraubverschluss aus elastischem Material
für Behälter, insbesondere für Flaschen, die zeitweilig unter Innendruck stehen,
mit einem äusseren, ein Innengewinde tragenden und den Mündungsrand des Behälters
zu umgreifen bestimmten Kappenteil und einem innerhalb desselben liegenden, in die
Mündung des Behälters einzugreifen bestimmten Mittelteil, der eine gekrümmte Scheibe
aufweist, die mit dem Kappenteil über eine Randpartie verbunden ist.
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Es ist bereits bekannt, Schraubverschlüsse für Behälter, insbesondere
für Flaschen, welche am Behälterhals ein Gewinde aufweisen, aus elastischem Material
vorzusehen. Ueblicherweise wird hiezu Kunststoff verwendet. Im Gegensatz zu demjenigen
Kunststoff, der für Verschlüsse vorgesehen ist, welche lediglich
auf
den Behälter aufgedrückt werden und dann unter Schnappwirkung festhalten, muss der
Kunststoff für Schraubverschlüsse härter sein, darf jedoch nicht zu hart gewählt
werden; eine gewisse Härte wird einerseits wegen der mechanischen Beanspruchung
des Verschlussgewindes benötigt, andererseits muss dennoch eine gewisse Elastizität
vorhanden sein, damit beim Festschrauben des Verschlusses auf dem Behälter durch
Anpassen des Verschlusses an allfällige Unregelmässigkeiten und Toleranzen des Behälters
eine gute Abdichtung erreicht wird.
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Die bisher bekanntgewordenen Schraubverschlüsse aus Kunststoff weisen
ein Gewinde auf, das praktisch über die ganze axiale Tiefe der Innenwand des Verschlusses
reicht. Man will damit ein sicheres Abdichten des Behälters erreichen, indem die
Gewindegänge als eine Art Labyrinthdichtung dienen, auch dann, wenn der Verschluss
einen Mittelteil aufweist, der beim Aufsetzen in das Innere des Behälterhalses eingeführt
wird, um dort bereits eine erste Abdichtung zu erreichen.
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Für mässige Innendrücke reicht diese Dichtung jedoch nicht aus.
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Beim Transport von Getränkeflaschen, aber auch beim Pasteurisieren
des Inhaltes solcher Flaschen können Temperaturen auftreten, die das Kunststoffmaterial
aufweichen; ferner entstehen namentlich auch noch durch die Schüttelbewegungen beim
Transport und allenfalls durch Sonneneinstrahlung hohe Gasdrücke, speziell bei kohlensäurehaltigem
Mineralwasser. Es muss jedoch verhindert werden, dass der Druck und mit ihm meistens
auch noch Flüssigkeit aus dem Innern des Behälters entlang der Innenseite des Verschlusses
bis zum letzten untersten Gewindegang durchsickern und dann entweichen kann.
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Dies wird erfindungsgemäss durch einen Schraubverschluss der
eingangs
erwähnten Art erreicht, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er mehrere miteinander
zusammenwirkende und in bezug auf das Entweichen von Flüssigkeit und/oder Gas aus
dem Flascheninnern hintereinander angeordnete Dichtstellen aufweist, wovon die eine
durch den mit dünnen Stellen versehenen Mittelteil, eine weitere durch eine tangential
am Mündungsrand der Flasche anzuliegen bestimmte Ringfläche und eine letzte durch
wenigstens eine oberhalb des Innengewindes angebrachte Dichtlippe gebildet ist.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verschlusses ist in
der beiliegenden Zeichnung im Schnitt dargestellt.
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Eine Getränkeflasche 1, von der nur schematisch der Hals und die Mündung
dargestellt sind, ist mit einem Aussengewinde 2 versehen. Für die folgenden Betrachtungen
ist lediglich von Bedeutur, dass sie oberhalb des Aussengewindes 2 einen gewindelosen
Abschnitt 3 aufweist, der bis zum oberen Rand 4 der Flasche reicht. Der Uebergang
der Aussenseite 5 dieses Abschnittes 3 in den Rand 4 ist durch eine Abrundung 6
gebildet.
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Auf das Aussengewinde 2 ist ein Schraubverschluss 7 aufgeschraubt.
Er weist einen äusseren Kappenteil 8 mit einem Innengewinde 9 und einem innerhalb
des Kappenteils angeordneten Mittelteil 10 auf, der in das Innere der Flasche 1
hineinragt. Der Mittelteil 10 ist durch eine Scheibe 11 gebildet, die über eine
Randpartie 12 mit dem Kappenteil 10 verbunden-ist.
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Die Scheibe 11 und ihre Randpartie 12 bilden eine erste Dichtungsstelle
für die Gase im Innern der Flasche, deren Druck nach oben gegen die Scheibe 11 gerichtet
ist. Wie ersichtlich,
ist die Randpartie 12 an ihrer Aussenseite
12a vorzugsweise zylindrisch ausgeführt. Der Durchmesser dieser Aussenseite hängt
von den jeweiligen Normen für die Durchmesser der Mündungen der Getränkeflaschen
ab, welche von Land zu Land variieren; der Durchmesser der Aussenseite 12a ist jedoch
stets etwas grösser als der jeweilige Nennwert des Mündungsdurchmessers, so dass
auch bei Flaschen mit einem grösseren als dem Nennwertdurchmesser noch eine Dichtung
erzielt wird.
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Wie der solcherarts ausgebildete Mittelteil sich bei Flaschen mit
einem Mündungsdurchmesser verhält, der eine beträchtliche Minustoleranz aufweist,
also erheblich unter dem Nennwert liegt, soll im folgenden erläutert werden. Wie
ersichtlich ist die Randpartie 12 an der Uebergangs stelle 13 zum Kappenteil 8 am
dünnsten, während die Uebergangsstelle 14 zur Scheibe 11 am dicksten ausgeführt
ist. Die Dicke nimmt zwischen diesen beiden Stellen 13 und 14 stetig zu. Im weiteren
ist auch die Scheibe 11 genau in ihrer Mitte M am dünnsten ausgeführt und nimmt
bis zur Uebergangsstelle 14 in der Wandstärke stetig zu. Ferner liegt ihre Mitte
M erheblich tiefer als die Uebergangsstelle 14; die Scheibe 11 ist also annähernd
hohlkugelkalottenförmig ausgebildet.
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Durch diese konstruktive Massnahme kann beim Einsetzen in eine enge
Flasche zuerst die Uebergangsstelle 14 und dann die gesamte Randpartie 12 bis zur
Uebergangs stelle 13 radial nach innen zusammengedrückt werden; dabei verschiebt
sich jedoch durch die Elastizität des Verschlussmaterials die Uebergangs stelle
14 und damit die Scheibe 11 gegen das Flascheninnere zu, und die Scheibe 11 biegt
sich gleichzeitig stärker durch, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet, welche
die untere Seite der Scheibe 11 darstellt.
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Man kann die dünnen Stellen, nämlich die Uebergangsstelle 13 und die
Mitte M der Scheibe auch als Stellen betrachten, die
wegen der geringen
Wandstärke die grössten Durchbiegungen zulassen und in einem gewissen Sinne ähnlich
wie ein Gelenk die Möglichkeit bieten, dass sich stärker ausgebildete und damit
steifere Partien des Mittelteils wie z.B.
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die Uebergangsstelle 14 sich leichter verschieben können (radial und
axial) um sich dem jeweiligen Durchmesser der Flasche anpassen zu können.
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Wirkt nun ein grosser Gasdruck aus dem Innern der Flasche auf den
Mittelteil 10 (ein kleiner Gasdruck hat wegen der relativen Steifigkeit des Verschlussmaterials
keinen Einfluss), ergibt sich auf die Randpartie 12 eine Schubwirkung nach oben.
Die schon erwähnte dünne Stelle 13 wirkt als eine Art Gelenk; der angrenzende horizontale
Abschnitt 8a des Kappenteils 8 nimmt von der Uebergangs stelle 13 aus gegen den
Rand des Verschlusses in seiner Dicke zu. Er wirkt daher wie eine Art Hebel, der
zwar unter Wirkung des auf den Mittelteil 10 einwirkenden Druckes eine minimale
Schwenkbewegung um seine dickste Stelle an der Aussenseite des Verschlusses 7 ausführt,
gleichzeitig aber den Randteil 12 stets gegen die Flasche heranzieht und so die
Dichtwirkung unterstützt.
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Die Oberseite des Abschnittes 8a, die eine Ringfläche 15 bildet, verläuft
im Schnitt gesehen vom äusseren Rand 15a nach innen geneigt (nach Art einer Tellerfeder)
bis zum inneren Rand 15b, während die untere Seite dieses Abschnittes zwei zueinander
konzentrische Ringflächen 16 und 17 aufweist.
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Die radial innere Ringfläche 16 verläuft horizontal, also parallel
zum Rand 4 der Flasche; die radial äussere Ringfläche 17 verläuft jedoch leicht
schräg nach unten und bildet eine Tangente an die schon erwähnte Abrundung 6 der
Flasche.
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Da alle Getränkeflaschen eine mehr oder weniger grosse Abrundung 6
aufweisen, ist durch diesen tangentialen Verlauf der Ringfläche 17 eine zweite Dichtungsstelle
gebildet, die selbst dann wirkt, wenn, wie in der Zeichnung etwas übertrieben gross
dargestellt ist, die Ringfläche 16 vom Rand 4 abgehoben ist. Die Neigung der Ringfläche
17 soll jedoch gering sein, damit auch die Ringfläche 16 zum Anliegen auf den Rand
4 kommt, wenn der Verschluss 7 auf die Flasche 1 aufgeschraubt wird.
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Eine dritte Dichtungsstelle wird durch eine Dichtlippe 18 gebildet.
Sie befindet sich oberhalb des Innengewindes 9 und zwischen diesem sowie dem Abschnitt
8a bzw. der Ringfläche 17 und legt sich dichtend gegen die Aussenseite der Flasche
1 an, bildet also eine Aussendichtung. Zweckmässigerweise ist sie dreieckförmig
ausgebildet, wobei die Spitze des Dreiecks gegen die Flaschenaussenwand anliegt.
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Mit diesen elastisch nachgiebigen Dichtungsstellen, zu denen noch
das Gewinde 9 hinzukommen kann, das bei fest aufgeschraubten Verschluss ebenfalls
eine gewisse Dichtwirkung ausübt, wird eine einwandfreie und auch den höchsten Drücken
widerstehende Dichtung des Behälters bzw. der Flasche erreicht. Ueblicherweise,
d.h. bei Flaschen, die den Normen entsprechen und gegenüber diesen nur kleine Toleranzen
aufweisen, dichtet die Randpartie 12 mit ihrer Aussenseite 12a zur Hauptsache ab.
Ist jedoch wegen Fabrikationsfehler die Mündung der Flasche nicht zylindrisch sondern
von unregelmässiger Form, an welcher die Randpartie 12 nur zu einem kleinen Teil
anliegen kann, dann muss die zweite Dichtung, d.h. die Ringfläche 17, einen grösseren
Anteil der gesamten Dichtwirkung übernehmen. Da die Abrundung 6, gegen welche sich
die Ringfläche 17 anlegt auch bei stark abgenützten Flaschenherstellungsmaschinen
noch
im wesentlichen erhalten bleibt und auch nur eine geringe
Toleranzbreite aufweist, ist hier eine Dichtwirkung zu erreichen, die auch bei mangelhafter
Dichtwirkung des Mittelteiles 10 die letztere fast vollständig bis zur absoluten
Dichtheit ergänzt. Die durch die Dichtlippe 18 gebildete Aussendichtung schliesslich
tritt dann in Funktion, wenn bei besonders hoher Beanspruchung wie beim Pasteurisieren
oder beim Transport- und bei mangelnder Kühlung die ersten beiden Dichtstellen nicht
mehr ganz genügen.
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Bei diesen Darstellungen wurde im wesentlichen eine Flasche in Betracht
gezogen, welche den Normen entspricht, die im wesentlichen von Land zu Land ähnlich
sind. Anpassungen an Abweichungen hievon sind -jedoch möglich. So kann für Flaschen,
deren Halsinnenseite nicht zylindrisch ist, sondern einenandern Verlauf (mit z.B.
kurvenförmigen Mantellinien) oder unregelmässigen Verlauf aufweisen, die Aussenseite
12a entsprechend konvex ausgebildet sein; sie kann auch gerippt sein, wobei beide
Varianten einzeln oder zusammen vorgesehen sein können.
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L e e r s e i t e