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Spannringverschluß
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Die Erfindung betrifft den Verschluß von behälterförmigen Plastformteilen
mittels Plastdeckel und Spannring nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Solche
als Weithalsverschlüsse bekannten Lösungen gelangen besonders bei Fässern zum Einsatz.
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Der Anmelder fertigt im Extrusionsblasverfahren Weithalsgebinde mit
nach innen gewölbter Halssicke, deren obere Kontur mit dem in einer umlaufenden
Deckelnut angeordnetem Dichtring zusammenwirkt. Der Deckelaußenrand endet in der
Ebene des äußeren Faßöffnungsrandes und wird in verschlossenem Zustand gemeinsam
mit diesem von einem Spannring umschlossen. Dabei weist der aus Metall gefertigte
Spannring ein C-förmiges Profil auf und der Verschlußvorgang erfolgt durch Umfangsverkürzung
mittels Hebelverschlußteil.
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Für Anwendungsfälle mit hoher Stapeldruckbelastung und erhöhten Anforderungen
an die Dichtheit des Verschlusses treten dabei Probleme auf. Die den senkrechten
Faßmantelverlauf unterbrechende Halssicke schränkt die Stapelfestigkeit durch ihre
Neibung zu ungleicher Stauchung ein.
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Einem definierten Zusammenwirken von Dichtring und Dichtfläche am
Faßkopf steht entgegen, daß die Dichtfläche an der inneren Faßkontur, das heißt
an der beim Extrusionsblasen nicht formgebundenen sondern blasluftbeaufschlagten
Kontur, gebildet wurde. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist schon vorgeschlagen
worden, einen den Faßhals in senkrechter
Richtung weit übergreifenden
Deckel zu formen, der mit seinem Außenrand mittels Spannring gegen eine nach außen
gewölbte Sicke am Faßhais gespannt wird. Pur die Erhöhung der Stapelfestigkeit wurden
die Innenflächen der Haissicke in der Blasform miteinander verschweißt (DE 2544491).
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Der mit dem Dichtring des Deckels zusammenwirkende Faßöffnungsrand
weist eine bearbeitete Dichtfläche auf. Diese Verschlußvariante ist durch hohe Aufwendungen
zu ihrer Realisierung gekennzeichnet. Das betrifft den Materialeinsatz für den Deckel
und den lrerkseug- und verfahrenstechnischen Aufwand für das Verschweißen der Sickenwände.
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Zur weiteren Versteifung des Faßhalses ist außerdem schon die Ausbildung
von zahnkranzartigen Vertiefungen und Stegen oberhalb der vorsprungbildenden Sicken
diskutiert worden.
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Bei den Verschlußdetails für andere Prinziplösungen (Spanndrahtverschluß,
Schraubdeckel) wurden auch schon die Sickenbildung innerhalb von Faßhalsnocken sowie
an der Deckelperipherie angeordnete einstückige Vorsprünge bekannt.
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Die technische rufgabe besteht in der Anordnung von Einzel merkmalen
am Deckel und am Faßha151 die eine neue Verfahrensteehnik zum Verschweißen der Sichenwände
am Faß erübrigen. Ihre Anordnung soll eine erleichterte Eändhabung der Verschlußelemente
gewährleisten.
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Erfindungsgemäß weist der Deckel an seinem Außenrand obere Vorsprünge
mit Prallflächen und Jeweils versetzt dazu angeformte untere Spannsegmente auf.
Der Faßhals ist über seine gesamte HUhe mit einer senkrechten Profilierung versehen,
die von den Spannsegmenten zugeordneten Spannocken unterbrochen wird und unterhalb
der oben umlaufenden Dichtfläche endet. Unterhalb der Spannsegmente wurden sich
in ihrer Breite verjüngende, Abschnitte des Deckelaußenrandes ausgebildet1 welche
mit konisch verlaufenden Flanken der Spannocken eine Komplettierungshilfe darstellen.
Die Profilbildung erfolgt unter wechselseitig versetzter Neigung
von
senkrechten Wellen des Paßhalses, so daß in Verschlußstellung das untere Ende des
Deckelinnenrandes eine entsprechende wellenförmige Gestalt aufweist. Die Spannsegmente
sind an ihrer Oberseite im Bereich des Überganges in den Deckelaußenrand mit einem
Anschlagsteg für das obere Schenkelende des Spannringes versehen.
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Zur Deckelabstützung an der Spannockenoberfläche sind die Spannsegmente
mit einer nach unten weisenden Verlängerung versehen, die durch radial verlaufende
Stege mit dem Deckelinnenrand verbunden ist. Für die Halterung des Spannringes in
geöffneter Stellung am Deckel sind Federelemente an den Spannsegmenten angeordnet.
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Damit ist ein weitgehend flüssigkeitsdichter, robuster Weithalsverschluß
zu schaffen, dessen Geometrie im Bereich des Faßhalses hohe Stapeldruckbelastungen
zuläßt. Es ist eine mit geringem Aufwand verbundene, bakannte Verfahrenstechnik
sur Herstell g des Hohlkörper anwendbar.
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Einige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Spannringverschlusses
sind als Beispiels in den Figuren 1 bis 10 schematisch dargestellt.
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Figur 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau des beschriebenen Spannringverschlusses.
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An den Faßmantel 1 schließt sich der Bereich der Faßhalsprofilierung
2 an, der nach oben durch die Dichtfläche 6 begrenzt wird. Im Bereich der Faßhalsprofilierung
sind umfangsseitig Spannocken 3 angeformt, wobei deren Länge annährend dem Abstand
zwischen zwei Spannocken entspricht.
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Der auf dem profilierten Faßhals 2 aufzusetzende Deckel 8 besitzt
an der Deckelaußenwand 11 angeformte kastenförmige9 nach unten offene Vorsprünge,
die allflächen 13 bilden, Sie dienen vorrangig dem Schutz des Spannringes 7 bei
Fall- und Stoßbeanspruchung des Verschlußsystems.
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Wechselständig zu den Prallflächen 13 sind an der Unterkante des Deckelaußenrandes
11 Spannsegmente 12 angeordnet.
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Die Länge der Spannsegmente ist dabei so gewählt, daß sie den Raum
zwischen Jeweils zwei Spannocken ausfüllen. Im verschlossenen Zustand liegt der
Spannring 7 abwechselnd an den oberen Flächen des Spannsegmentes, 12 und den unteren
Flächen des Spannockens 3 an.
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Figur 2 zeigt ein. Schnittdarstellung der in Figur 1 dargestellten
Variante, wobei in der gewählten Darstellung der Schnitt durch die Prallfläche 13
des Deckels 8 und den Spannocken 3 verläuft. Hierbei wird eine Phase des Verschlie-Bens
des Fasses mit dem Paßdeckel 8 dargestellt. Beim Verschließen wird die manuell aui
den Deckel 8 auszuübende Kraft über die Unterkante der Prallfläche 13 auf die obere
Flanke des Spannringes 7 übertragen und der Spannring 7 über den Spannocken 3 gedrückt.
Die Prallfläche 13 überragt dabei den Faßnocken 3 in seitlicher Richtung wesentlich.
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Figur 3 zeigt die in Figur 1 und 2 dargestellte Verschlußvariante
im verschlossenen Zustand.
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Der Schnittverlauf wurde durch das Spannsegment 12 des Dekkels .8
gelegt. Auf die Darstellung der seitlich hinter dem Spannsegment 12 liegenden Prallfläche
wurde verzichtet. Der Bereich der Faßhalsprofilierung 2 verjüngt sich durch eine
unterschiedlich stark ausgeführte Wellung in Richtung zur Dichtfläche 6. In Verbindung
mit den sich ebenfalls in Richtung Dichtring 9 verJüngenden Deckelinnenrand 10 und
dem Deckelaußenrand 11 wird mit der Faßhalsprofilierung 2 eine Klemmverbindung hregestellt.
Damit wird auch eine Verformung der Faßhalsprofilierung 2* die bei Belastung des
Faßmantels 1 zur Undichtheit des Verschlusses führen kann, ausgeschlossen In Figur
3 ist ferner dargestellt1 daß die Flanken des geschlossenen Spannrings 7 wechselseitig
die Spannsegmente 12 des Deckels und die an der Faßhalsprofilierung angeformten
Spannocken 3 umschließen. Eine Verformung des Spannsegmentes 12 bei Belastung wird
durch dessen Abstützung am Außenrandabschnitt 16, der an der Faßhalsprofilierung
2 anliegt1 verhindert.
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Figur 4 seigt eine Teilansicht der Faßhalsprofilierung 2
und
des Deckelaußenrandes 10 in Blickrichtung auf die Faßachse. Der Deckel 8 ist teilweise
auf den profilierten Faßhals aufgesetzt. Zur Erleichterung der Lageorientierung
des Deckels 8 beim Verschließen sind die Außenrandabschnitte 16 trapezförmig ausgeführt.
Eine den Außenrandabschnitten 16 analoge Neigung besitzen die Spannockenflanken
17.
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Der in der Figur 4 angegebene Schnitt A-A ist in Figur 5 dargestellt.
Sie zeigt die durch die gewollte Ausführung der Faßhalsprofilierung 2 hervorgerufene
wellenförmige Verformung des Deckelinnenrandes 10 in seinem sich verjüngenden Abschnitt
beim Schließen des Deckels 8. Hierdurch können teilweise fertig sbedingte Durchmesserunterschiede
des profilierten Faßhalses und des Deckelinnenrandes 10 ausgeglichen werden. Es
wird außerdem der Effekt der zwischen Deckel und Faß boim Verschließen entstehenden
n Klemmwirkung erhöht. Um bei einer axialen Belastung des Gebindes die auf den Dichtring
9 wirkenden Kräfte zu begrenzen, sind erfindungsgemäß mehrere Varianten der Abstützung
des Deckelaußenrandes 4 auf dem Spannocken 3 dargestellt. Da der Spannnocken 3 konstruktionsbedingt
zur Faßachse geneigt ausgeführt werden muß, besteht die Gefahr, daß der Deckelaußenrand
11 sich bei axialer Belastung des Deckels 8 verformt, dabei seitlich auf die Schräge
des Spannockens ausweicht und somit die Abstützung nicht mehr gewährleistet ist.
Um diesem Ausweichen des Deckelaußenrandes entgegenzuwirken, sind auf dem Spannocken
3 entsprechende Hinterschneidungen 5 angeformt. Diese können aus einzelnen Elementen
bestehen, aber auch über die gesamte Länge des Spannockens verlaufen.
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Eine weitere Variante zur Vermeidung einer Verformung des Deckelaußenrandes
11 ist in der Figur 7 dargestellt. Am unteren Ende des Deckelaußenrandes 11 wurde
ein umlaufender Anschlagsteg 15 ausgebildet. Bei geschlossenem Spannring 7 liegt
dieser mit seinem Flankenende am Anschlagsteg 15 an und verhindert somit eine Verformung
des Deckelaußenrandes 11.
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Die Figur 8 zeigt eine Schnittdarstellung eines Spannsegmentes
12,
Hierbei liegen Spannsegmentverlängerung 18 und Spannsegmentsteg 19 auf dem unteren
Schenkel des Spannrings 7 auf und gewährleisten somit die Abstützung des Deckels
8.
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Um bei dem beschriebenen Spannringverschluß eine leichte Handhabung
des Spannrings 7 zu ermöglichen 2 ist es zweckmäßig, diesen mit dem Deckel zu verbinden.
Eine entsprechende Lösung ist in der Figur 9 dargestellt. An einem oder mehreren
Spannsegmenten 12 sind zungenartige Federelemente 14 am Deckel angebracht. Diese
können einstückig mit dem Spannsegment verbunden sein1 aber auch als Komplettierungsteile
aus anderem elastischen Material bestehen. Bei 6eschlossenem Spannring liegen die
Federelemente 14 unter dem Spannsegment 12. Wird der Spannring 7 geöffnet, werden
die Federelemente durch ihre Vorspannung radial nach außen gedrückt, greifen somit
in das Profil des Spannrings ein und verhindern ein Heruntergleiten des Spannrings
vom Deckel.
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In der Figur 10 ist die seitliche Anordnung der Federelemeute 14 unter
dem Spannsegment 12 nochmals dargestellt.
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Die auf der Faßhalsprofilierung 2 angeordneten Spannocken werden ebenfalls
gezeigt. Zur Erhöhung der Gestaltfestigkeit der Spannocken sind diese durch eine
oder mehrere Spannockeneinschnürungen 4 geteilt, so daß zusätzliche Spannockenflanken
entstehen.
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L e e r s e i t e