DE3008838C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubverschluß für einen Behälter, aus elastischem Material und mit einem Innengewinde sowie einem Kappenteil, an dessen auf die Mündungsfläche des Behälterhalses aufzuliegen bestimmter Seite eine schräg aus der Ebene dieser Seite heraus­ ragende ringförmige Dichtlippe angeordnet ist.

Das Problem bei solchen Schraubverschlüssen, die nicht aus Metall bestehen, liegt darin, daß sie trotz der Elastizität des Materials eine ausreichende Dichtung garantieren müssen, insbesondere dann, wenn der Behälter durch Erwärmung seines Inhaltes, beispielsweise beim Transport auf offenen Fahrzeugen, unter einem hohen Innendruck steht. Weil dieser Druck eine große axiale Kraft auf den Verschluß ausübt, muß dessen Innengewinde möglichst auf der ganzen Länge mit dem Außengewinde des Behälters zusammenwirken. Behälter mit Schraubverschlüssen, vor allem Getränkeflaschen, weisen jedoch ein sehr kurzes Gewinde auf, weil dieses bei der vor Jahrzehnten erfolgten Normierung auf metallische Verschlüsse abgestimmt wurde. Eine Änderung dieses Gewindes ist wegen der riesigen Stückzahl der im Umlauf befindlichen Flaschen ausge­ schlossen. Somit muß der Verschluß trotz seines gegen­ über Metall weicherem Materials dem Behälter angepaßt sein.

Die meisten Kunststoffverschlüsse weisen Dichtungselemen­ te auf, die trotz des durch das Gewinde beengten Raumes mit der Außenseite des Behälters oder dann mit der Innenseite seiner Mündung zusammenwirken. Dichtungs­ elemente, die auf die ringförmige Mündungsfläche des Behälters einwirken, sind selten, weil der auf diese Fläche aufliegende Teil des Verschlusses, der sogenannte Kappenteil, durch den Druck des Inhaltes des Behälters von dieser Fläche abgehoben wird. Damit wird die Dichtung üblicherweise problematisch. Es sind allerdings schon Vorschläge in dieser Hinsicht gemacht worden. An einem bekanntgewordenen Verschluß sind konzentrisch zueinander angeordnete, dünne, scharfkantig auslaufende Dichtungsleisten vorgesehen, die gegen die Achse des Verschlusses hin geneigt sind und eine Höhe aufweisen, die größer ist als der seitliche Abstand benachbarter Dichtungsleisten. Durch dieses Verhältnis zwischen Höhe und Abstand soll ein schuppenartiges Übereinander­ liegen der Dichtungsleisten und damit eine gute Dicht­ wirkung erzielt werden.

Das ist jedoch nicht unbedingt der Fall. Offenbar bewirkt das schuppenartige Aufeinanderlegen eher das Gegenteil vom beabsichtigten Zweck, indem nämlich die jeweils obere Dichtungsleiste durch die darunterliegen­ de Spitze der benachbarten Dichtungsleiste von der Mündungsfläche mindestens teilweise abgehoben ist und daher trotz ihrer langen und dünnen Form ihrer eigenen Spitze nicht mehr mit genügendem Druck auf der Mündungs­ fläche aufliegt. Wird dann der genannte Kappenteil infolge des Druckes im Behälter leicht angehoben, so behält zwar die Dichtleiste ihren Kontakt mit der Mündungsfläche bei, der aber für eine einwandfreie Dichtung offenbar nicht mehr ausreicht.

Eine weitere Schwierigkeit kommt noch hinzu. Wie schon erwähnt, müssen die Verschlüsse auf das Behältergewinde abgestimmt sein. Dies hat vor allem zur Folge, daß der Abstand von der Unterseite des Kappenteils bis zum Anfang des Innengewindes am freien Ende des Gewindeteils wegen der Normierung konstant sein muß. Der durch eine automatische Verschlußmaschine aufzusetzende Verschluß wird solange rotiert, bis die erwähnte Unterseite auf der Mündungsfläche aufzuliegen kommt, worauf die Rotation sofort aufhört (eine Rutschkupplung fängt dieses schlag­ artige Anhalten auf). Daraus ergeben sich mehrere Schlußfolgerungen. Erstens ist ersichtlich, daß der Verschluß mit einer rotierenden Bewegung schleifend auf der Mündungsfläche des Behälters aufsetzt. Eine solche Schleifbewegung mit nachfolgendem hohen Aufsetzdruck ist jedoch für lange dünne Dichtlippen, die sich zudem aufeinanderlegen sollten, wegen der dabei auftretenden Reibungs- und Druckkräfte sehr ungünstig und kann zur Beschädigung der Dichtlippen und damit zum Verlust der Dichtwirkung führen. Zweitens besteht die Gefahr, daß die langen dünnen Dichtlippen zu elastisch sind und daher sich zu stark zusammenbiegen, auch dann, wenn ihre Form und Anordnung im aufeinandergelegten Zustand theoretisch die Einhaltung des erwähnten Normalabstandes gewähr­ leisten müßten. Bei zu starkem Zusammenbiegen wird jedoch der Verschluß stärker auf den Behälter aufge­ windet als das Gewinde des letzteren dies zuläßt, das Verschlußgewinde kommt dann auf den zylindrischen Teil des Behälterhalses zu liegen und dadurch wird der Verschluß an seinem freien Ende aufgeweitet. Bei zu kräftigen Dichtlippen tritt das Gegenteil auf; der Verschluß wird nicht über die ganze Gewindelänge auf­ geschraubt. In beiden Fällen sind ein Verlust an Zusammen­ wirkung zwischen den beiden Gewinden und damit eine erhöhte Gefahr des Abspringens des Verschlusses vom Behälter die Folge.

Die Erfindung bezweckt nun, diese Nachteile zu vermeiden. Der Verschluß der eingangs erwähnten Art ist erfindungs­ gemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gekenn­ zeichnet.

Er wird anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Teil des Verschlusses im Querschnitt, und

Fig. 2 denselben Teil bei aufgeschraubten Verschluß.

Der aus elastischem Material, vorzugsweise Kunststoff, bestehende Verschluß weist einen Kappenteil 1, einen von diesem abstehenden Gewindeteil 2 mit Innengewinde 3 und einen ebenfalls abstehenden Mittelteil 4 auf; der letztere ist gemäß Fig. 2 dazu bestimmt, in die Mündung der Flasche 5 eingeführt zu werden und dort eine erste Abdichtung zu bewirken. Die Flasche 5 ist mit dem üblichen genormten Außengewinde 6 versehen, das mit dem Innengewinde 3 des Verschlusses zusammen­ wirkt. Mit 7 ist die ringförmige Mündungsfläche der Flasche bezeichnet, auf welche der Verschluß aufzuliegen kommt, wenn er durch die automatische Verschließmaschine auf die Flasche aufgesetzt wird.

Die zwischen dem Gewindeteil 2 und dem Mittelteil 4 liegende Unterseite 8 des Kappenteils 1 weist, in radialer Richtung von außen nach innen, eine ebene Ringfläche 9 auf, an welche sich eine ringförmige Dichtlippe 10 und eine ebensolche Vertiefung 11 anschließen. Die Dichtlippe 10 ist gemäß Fig. 1 schräg nach unten in Richtung auf die Mittelachse 12 gerichtet und ragt aus der Ebene der Unterseite 8 bzw. aus der durch die Ringfläche 9 gebil­ deten Ebene nach unten heraus. Ihre an diese Fläche 9 angrenzende Unterseite 10 a endet in einer Spitze 10 b. Die Oberseite 10 c bildet die eine Seite der Vertiefung 11. Die Dichtlippe nimmt von ihrer Wurzel 10 d aus in der Breite rasch ab, ist also keilförmig, wodurch sie zwar relativ steif wird, dennoch aber sich, wie noch gezeigt wird, gut elastisch durchbiegen kann.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird der Verschluß soweit aufgeschraubt, bis die Ringfläche 9 auf die Mündungs­ fläche 7 aufliegt. Der Abstand dieser Mündungsfläche 7 vom Ende 6 a des Außengewindes 6 ist genormt und bei allen Flaschen gleich. Das Innengewinde 3 des Verschlusses muß daher in einer solchen Lage angeordnet sein, daß es beim Aufsetzen der Ringfläche 9 auf die Mündungsfläche 7 über seine gesamte Länge mit dem Außengewinde 6 der Flasche 5 zusammenwirkt, um den Druck aufnehmen zu können, der durch den Inhalt der Flasche vor allem bei deren Erwärmung erzeugt wird und der auf den zentralen Teil des Kappenteils 1, im Bereich innerhalb des Mittelteils 4, vertikal nach oben drückt. Es folgt daraus, daß auch der Abstand der Ringfläche 9 vom in Fig. 2 tiefsten Punkt 3 a des Innengewindes 3 festgelegt sein muß. Wäre er größer, würde das Innengewinde 3 über das Ende 6 a des Außengewindes 6 hinauslaufen, d. h. der Punkt 3 a würde schließlich im zylindrischen Teil 5 a unterhalb des Gewindes anstehen, der, wie aus Fig. 2 ersichtlich, einen größeren Durchmesser aufweist. Der Verschluß würde also aufgeweitet, was gleichzeitig auch nachteilig für das Zusammenwirken zwischen den beiden Gewinden wäre.

Er ergibt sich daraus, daß die in Fig. 1 vorstehende Dichtlippe 10 das Aufsetzen der Ringfläche 9 auf die Mündungsfläche 7 nicht behindern darf. Sie darf also nicht nur umgebogen werden, sondern muß bei dieser Umbiegung auch noch in die Ebene der Ringfläche 9 bzw. der Unterseite 8 zurückweichen können. Dies wird durch die erwähnte Vertiefung 11 erreicht. Diese muß daher eine Breite und Tiefe aufweisen, daß die sich umbiegende Dichtlippe 10 völlig in ihr verschwinden kann, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Auf diese Weise legt sich die Unterseite 10 a praktisch über ihre ganze Länge flach gegen die Mündungsfläche 7 an; zusammen mit der Ringfläche 9 ergibt sich dadurch bis auf einen kleinen Bereich am Übergang zwischen Ringfläche 9 und Unter­ seite 10 a eine Dichtwirkung, die praktisch über die ganze Breite der Mündungsfläche 7 vorhanden ist. Ohne Vertiefung 11 würde die Dichtlippe 10 allein auf der Mündungsfläche 7 aufliegen, und die Dichtwirkung wäre somit auf die Länge der Unterseite 10 a beschränkt. Zu beachten ist, daß die elastische Durchbiegung der Dichtlippe in die Vertiefung hinein zur Folge hat, daß die genannte Unterseite 10 a mit besonders hohem Druck auf der Mündungsfläche 7 aufliegt.

Dieser Druck kann unter Umständen noch höher werden. Gemäß Fig. 2 bildet sich wegen des abgerundeten Über­ gangs zwischen der Oberseite 10 c der Dichtlippe nahe ihrer Wurzel 10 d und der dieser Seite gegenüberliegenden Wand der Vertiefung beim Durchbiegen der Dichtlippe 10 ein Hohlraum oder eine Tasche 13. Diese kann in sich geschlossen sein oder noch eine enge Verbindung mit dem von der Dichtlippe nicht ausgefüllten Teil der Vertie­ fung 11 haben. Der Gasdruck kann, wenn er einen hohen Wert annimmt, an dem an der Innenseite der Flaschenmün­ dung anliegenden Mittelteil 4 vorbeiwandern, worauf er schließlich diese Tasche 13 erreicht, entweder über die schon erwähnte enge Verbindung oder dann, indem er sich eine solche durch Aufweiten schafft (es ist zu beachten, daß zwischen den beiden Wänden der Vertiefung, auch bei umgebogener Dichtlippe, nur ein geringer gegen­ seitiger Anpreßdruck herrscht sofern diese Wände sich überhaupt berühren). Dieser erhöhte Druck wirkt nun auf die Oberseite 10 c der Dichtlippe und unterstützt somit ihre federnde Wirkung, wodurch sich der Anpreßdruck der Unterseite 10 a an die Mündungsfläche 7 noch weiter erhöht. (Gasdruck plus Federkraft der Dichtlippe).

Versuche haben gezeigt, daß die Dichtlippe 10 zusammen mit der Ringfläche 9 eine außerordentlich große Dicht­ wirkung auszuüben vermag, und daß auf diese Weise bei maschinell abgefüllten Flaschen der Anteil an nicht dichthaltenden Flaschen gegenüber der Verwendung anderer Verschlüsse, die ebenfalls schon niedrige Ausschuß­ quoten ergeben, nochmals drastisch gesenkt werden kann.

Der zwischen der Vertiefung 11 und dem Mittelteil liegen­ de Teil 14 des Kappenteils 1 kann entweder in der Ebene der Unterseite 8 bzw. der Ringfläche 9 liegen (gestrichelt eingezeichnet) oder zwecks Materialersparnis etwas über derselben liegen, ohne daß deswegen die Dichtwirkung meßbar herabgesetzt wird.

Claims (6)

1. Schraubverschluß für einen Behälter, aus elastischem Material und mit einem Innengewinde (2) sowie einem Kappenteil (1), an dessen auf die Mündungsfläche (7) des Behälterhalses aufzuliegen bestimmter Seite (8) eine schräg aus der Ebene dieser Seite (8) heraus­ ragende ringförmige Dichtlippe (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Seite (8), an die Dichtlippe (10) angrenzend, eine Vertiefung (11) vorgesehen ist, die zur Aufnahme der beim Aufsetzen des Verschlusses sich durchbiegenden Dichtlippe dient.

2. Schraubverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vertiefung (11) an der radial innern Seite der Dichtlippe (10) angeordnet ist, und diese schräg gegen die Mittelachse des Ver­ schlusses hin aus der genannten Ebene herausragt.

3. Schraubverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (11) eine solche Form und Breite aufweist, daß bei aufgesetztem Verschluß die der Vertiefung abgewendete Flanke (10 a) der Dichtlippe in der Ebene der genannten Seite (8) des Kappenteils liegt.

4. Schraubverschluß nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die genannte Flanke (10 a) zusammen mit einer radial außen an der Dichtlippe angeordneten Ringfläche (9), welche in der genannten Ebene liegt, eine die gesamte Breite der Mündungsfläche (7) des Behälters abzudecken bestimmte Dichtfläche bildet.

5. Schraubverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (10) von ihrer Wurzel (10 d) aus sich keilförmig gegen ihre Spitze (10 d) verjüngt.

6. Schraubverschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (11) in dem an die Wurzel (10 d) der Dichtlippe angrenzenden Bereich so geformt ist, daß bei in die Vertiefung zurückgebogener Dichtlippe (10) in jenem Bereich eine ringförmige Tasche (13) zur Aufnahme eines all­ fälligen, vom Inhalt des Behälters erzeugten und die Dichtlippe zusätzlich zu ihrer Elastizität an die Mündungsfläche (7) anpressenden Gasdruckes entsteht.