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Prellbare Schraubverschlußkombination
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Die Erfindung betrifft eine prellbare Schraubverschlußkombination,
die aus einem Gewinde entweder auf einer Seite des Behälterhalses oder auf der Innenseite
einer Verschlußkappe oder auf der Außenseite eines Verschlußstopfens und einem sogenannten
"Gegengewindew in Form einer bestimmten Noppenanordnung an dem jeweils anderen Verschlußteil
besteht. Ist beispielsweise die Noppenanordnung auf der Innenseite einer Verschlußkappe
angebracht, so läßt sich dieser Verschluß bei den meisten, handelsüblichen Flaschen
zum Einsatz bringen.
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Bisher bekannt sind sowohl Verschlüsse zum Aufprellen auf einen Behälterhals
bzw. eine Behälteröffnung als auch Verschlüsse zum Auf- und Zuschrauben. Reine Prellverschlüsse
sind z.B. für Arzneimittelflaschen ungeeignet; der Verbraucher ist gewohnt, den
Verschluß auf- und nach Gebrauch wieder zuzuschrauben. Maschinell lassen sich reine
Prellverschlüsse rascher aufbringen als Verschlüsse zum Zu- und Aufschrauben. Verschlüsse,
die sowohl geschraubt als auch geprellt werden können und selbst bei kriechfreudigen
Füllgütern noch dicht abschließen, sind bisher nicht bekannt geworden. Ein großer
Vorteil eines solchen Verschlusses wird darin gesehen, daß sich dieser ohne die
Ingangsetzung aufwendiger Verschraubungsabläufe maschinell auf die Behältermündung
aufprellen läßt, wobei seine Funktion auch als
Schraubverschluß
gewährleistet bleibt. Die besondere Anordnung der Noppen ermöglicht ein einwandfreies
Ab- und Aufschrauben des Verschlusses und gleichzeitig eine einwandfreie Abdichtung
der Behältermündung. Durch die Möglichkeit, den Verschluß auf die Behältermündung
aufzuprellen, wird aber die Leistung der Abfüll- und Verpackungslinie bei der maschinellen
Fertigung der Packungen erheblich gesteigert.
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Gegenstand der Erfindung ist also eine prellbare Schraubverschlußkombination,
bestehend aus einem Gewinde entweder auf einer Seite der Behältermündung oder auf
der Innenseite einer Verschlußkappe oder auf der Außenseite eines Verschlußstopfens
und einer Noppenanordnung an dem jeweils anderen Verschlußteil der Kombination,
welcher sich dadurch auszeichnet, daß sein sogenanntes "Gegengewinde" an dem jeweils
anderen Verschlußteil der Kombination durch eine definierte Anzahl und eine bestimmte
Anordnung von in das Gewinde fest einrastbaren Noppen ersetzt ist, wobei der Verschluß
auf die Behältermündung dann aufprellbar und gleichzeitig aber auch auf- und zuschraubbar
ist, wenn folgende Bedingungen eingehalten sind: a.) alle angebrachten Noppen sind
von gleicher Größe und Gestalt; b.) es liegt eine gleichmäßige Verteilung der Noppen
über den gesamten Umfang des die Noppen tragenden Verschlußteiles vor; c.) die Noppen
sind auf einer oder mehreren horizontalen bzw. parallel zur Dichtebene verlaufenden
Linien verteilt; d.) die Abstände der die Noppen tragenden horizontalen Linien sind
untereinander gleich;
e.) die im Einrastzustand sich befindenden
Noppen bilden in der Draufsicht geometrisch gesehen mindestens die Eckpunkte eines
Dreiecks, ansonsten die Eckpunkte eines gleichseitigen Polygons; f.) der Betrag
der reversiblen Dehnung der Dichteinlage ist größer als das Einrastintervall IR,
welches wie folgt definiert ist: I ,Gewindesteigung an der Behältermündung Anzahl
der horizontalen Noppen und g.) mindestens einer der beiden Verschlußteile muß elastisch
sein.
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Die Gestalt bzw. Ausbildung der Noppen ist jeweils dem Gewinde angepaßt,
bei Trapez- und Sägezahngewinden wird eine Pyramidenform vorgezogen, wobei die mit
dem Gewinde in Eingriff stehende Seite der Pyramide vorzugsweise steiler gegenüber
der Basis gestellt ist als die auf das Gewinde aufgleitende Seite. Vorteilhafterweise
verwendet man ausgesprochene Rastnoppen, die im Querschnitt ebenfalls das Aussehen
eines Sägezahnes zeigen. Bei Rund- oder Kordelgewinden verwendet man vorzugsweise
prismenförmige Noppen, deren Oberkanten parallel zur dem Gewindegang verlaufen.
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Der Verschluß wird zum Zwecke des im welteren durchzuführenden Aufprellens
über die Flaschenmündung gestülpt. Steht der zu verschließende Behälter senkrecht
und zeigt die Behältermündung nach oben, so läßt sich der aufgesetzte Verschluß
ohne Aufwand von Kraft soweit "herunterführen" bis die Noppen der untersten Linie
(die der Verschlußunterkante am nächsten liegt) auf dem obersten Gewindegang aufliegen.
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Durch geringen Kraftaufwand rasten nun in zeitlicher Reihenfolge nacheinander
Noppen unter die Gewindegänge; nach Durchlaufen eines jeden Rastintervalls bildet
sich in der Draufsicht gesehen das gleich, gleichseitige Polygon tragender Noppen.
Dieser Einrast-Ablauf währt solange, bis die Dichteinlage plan auf der Behältermündung
aufliegt. Mittels erhöhtem Kraftaufwand (Kopfdruckru 1000 N) wird nun die Dichteinlage
zusammengedrückt, wobei weitere Noppen ihre endgültige Einraststellung einnehmen.
Dadurch wird ein "Zurückfedern" der Dichteinlage verhindert und der durch die prellbare
Schraubverschlußkombination verschlossene Behälter ist dicht.
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Zum besseren Verständnis des Wesens der Erfindung wird auf die Figuren
1 bis 4 verwiesen, die eine beispielhafte Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung
darstellen.
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Die Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Verschlußteil in der
Höhe einer Noppenlinie parallel zur Dichtebene dieses Verschlußteils.
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Die Figur 2 zeigt die Abwicklung einer zylindrischen Innenfläche mit
den auf parallel zur Dichtebene verlaufenden Linien aufgereihten Noppen.
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Die Figur 3 zeigt eine Projektion der Abwicklung einer Innenfläche
gemäß Figur 2 auf die Abwicklung einer zylindrischen Gewindefläche, z.B. eines Behälterhalses.
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Die Figur 4 stellt einen Längsschnitt an einer bestimmten Stelle der
beiden Verschlußteile dar.
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Die beispielhafte Anordnung der Noppen in dem betreffenden Verschlußteil
und damit das Wesen der Erfindung geht eindeutig aus den Figuren 1 bis 4 hervor.
Hierbei bedeutet (1)
einen Segmentwinkel, (2) ist der untere Verschlußrand,
mit (3) werden die beispielsweise pyramidenförmigen Noppen bezeichnet, (4) ist ein
Segmentgrenzpunkt (im angeführten Fall liegen 6 Segmentgrenzpunkte, mit A bis F
gekennzeichnet, vor), (5) ist ein Segment; die zylindrische Verschlußfläche (hier
Verschlußinnenfläche), die die Noppen (3) trägt, wird mit (6) bezeichnet, in Figur
1 ist (7) die Schnittstelle A mit G, die in den Figuren 2 und 3 als A = G bzw. G
= A wiederzufinden ist, mit (8), (9) und (10) werden die horizontal bzw. parallel
zur Dichtebene des Verschlußes verlaufenden Linien für die Anordnung der Noppen
(3) bezeichnet, (11) kennzeichnet in Figur 3 die Gewindesteigung in Winkelgraden
und (12) die Gewindesteigung in mm (Abstand zwischen den einzelnen Gewindegängen),
mit (13) ist ein Gewindegang angegeben, (14) stellt die Abwicklung der Flaschenmündung
bzw. die Mündungsaussenfläche und (15) die obere Mündungskante dar, (16) ist eine
Segmentgrenzpunktslinie durch einen Segmentgrenzpunkt (4); in den Figuren 3 und
4 stellt (17) eine Schnittzeichnung durch die Flaschenmündung und in Figur 4 schließlich
(18) eine Schnittzeichnung durch eine Verschlußwandung mit tragenden Noppe (19),
bei welcher die Noppe (19) und der Gewindegang im Eingriff stehen, dar. Mit (20)
wird die Außenfläche einer Verschlußzylinderwand bzw. der Deckelteil angedeutet.
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Die Figur 1 zeigt eine Teilung einer zylindrischen Verschluß innenfläche
in beispielsweise sechs gleichgroße Segmente (5). Hieraus ergibt sich der Segmentwinkel
(1) zu 600 (3600:6). Jedes Segment (5) mit seinem jeweiligen Segmentwinkel (1) ist
durch die Segmentgrenzpunkte (4) durch fortlaufende Buchstaben A bis F festgelegt.
Pyramidenförmige Noppen (3) sind gleichmäßig an den Segmentgrenzpunkten (4) an der
zylindrischen Verschlußinnenfläche (6) angebracht.
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Die Anzahl der Segmente (5) und damit die Anzahl der horizontal auf
den Linien (8), (9) und (10) angebrachten Noppen (3) auf der zylindrischen Verschlußinnenfläche
(6) ist ausschlaggebend für das Einrastintervall; über die Bedeutung des Einrastintervalls
IR wird weiter unten noch ausführlich eingegangen. Bei einem Gewinde von z.B. 18
mm Außendurchmesser, einer Steigung von 3 mm und einer Gewinde-Abwicklungslänge
von ungefähr 54 mm läßt sich der Steigungswinkel des Gewindeganges aus der Steigung
und der Abwicklungslänge beispielsweise zu 3016' berechnen.
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Da beispielsweise die pyramidenförmigen Noppen (3) auf der zylindrischen
Verschluß innenfläche (6) horizontal auf den Linien (8), (9) und (10) angeordnet
sind (vgl. Figur 2 und 3), die Gewindegänge auf der Behältermündung hingegen schräg
unter einem bestimmten Winkel verlaufen, rasten beim Niederdrücken des Verschlusses
auf die Behältermündung die pyramidenförmigen Noppen in zeitlicher Reihenfolge nacheinander
in das Gewindeprofil an der Behältermündung ein. Pro Gewindegang (13) an der Behältermündung
rasten beispielsweise gemäß Figur 3 sechs Noppen (3) in zeitlicher Reihenfolge nacheinander
unter dem Behältergewinde ein, wobei sie für kurze Zeit jeweils zu einer tragenden
Noppe (19) werden.
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Beträgt beispielsweige die Steigung 3 mm, so ergibt sich ein Einrastintervall
bei 6 auf einer Linie am Umfang verteilten Noppen von 0,5 mm; das bedeutet, daß
beim Aufprellen dieses Verschlusses in zeitlicher Reihenfolge nacheinander im vertikalen
Abstand von jeweils 0,5 mm eine Noppe unter dem Gewindeprofil der Behältermündung
einrastet. Allgemein errechnet sich das Ein- rastintervall 1R folgendermaßen: ung
+ r an der Behältermündung R Anzahlder der horizontalen Noppen (z.B. an der Verschlußinnenfläche)
Generell
kann gesagt werden, daß die Dichtungsqualität mit kleiner werdendem Einrastintervall
IR zunimmt, wobei selbstverständlich auch die Qualität der Dichteinlage noch eine
Rolle spielt.
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Der Abstand der horizontalen Noppen-Linien (8), (9) und (10) z.B.
auf der zylindrischen Innenfläche (6) eines Verschlusses zueinander ist aber ausschlaggebend
für die Zahl der tragenden Noppen (19) sowie für ihre geometrische Anordnung in
der Draufsicht.
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Beträgt beispielsweise die Gewindesteigung (12) an der Behältermündung
3 mm und der Abstand der horizontalen Noppenlinien auf der zylindrischen Innenfläche
(16) des Verschlusses ebenfalls 3 mm, so ist bei jeder beliebigen Stellung des Verschlusses
zur Behältermündung pro Gewindegang (13) an der Behältermündung (vgl. Figur 3) nur
jeweils eine pyramidenförmige Noppe (19) pro Verschlußlinie (8), (9) und (10) im
Eingriff. Da aber in diesem Fall diese im Eingriff befindlichen Noppen auf einer
Grenzpunktlinie (16) vertikal übereinander liegen, zieht beim Aufprellen der Verschluß
schief und dichtet nicht richtig ab.
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Wählt man dagegen den Abstand der Noppenlinien (8), (9) und (10) im
Verschluß kleiner als die Gewindesteigung (12) an der Behältermündung, so steigt
die Anzahl der tragenden Noppen (19).
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Verbindet man jetzt geometrisch die Punkte der im Eingriff befindlichen
tragenden Noppen (19), so muß sich für den Fall, daß sich ein Aufprellen ohne Verkanten
und damit eine gute Dichtungsqualität erreichen läßt, mindestens ein gleichseitiges
Dreieck bilden lassen, besser ist jedoch, wenn sich ein gleichseitiges Polygon höherer
Eckenzahl bilden läßt.
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Eine auch für kriechfreudige Füllgüter optimale Abdichtung wird erreicht,
wenn beim Aufprellen des Verschlusses die Dichteinlage die Behältermündung berührt
und darüber hinaus beim weiteren Andrücken sich elastisch verformt. Das Einrastintervall
IR muß dabei aber kleiner sein als der Betrag der reversiblen Dehnung der Dichteinlage.
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Zusammenfassend läßt sich sagen: bei der geometrischen Anordnung der
tragenden Noppen (19) spielt die Anzahl der Segmente (5), die Anzahl der Noppen
(3) pro Linie (8), (9) und (10), die Anzahl der Gewindegänge (13) auf der Behältermündung
(17) und das Dehnungsverhalten der Dichteinlage die entscheidende Rolle.
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Die erfindungsgemäße Schraubverschlußkombination bedingt keine spezielle
Gewinde-Ausführung an der Behältermündung, Es empfiehlt sich aber im allgemeinen
die Verwendung von mindestens 3 Gewindegängen; es können auch doppel- oder mehrgängige
Gewinde verwendet werden.
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Als Material eignen sich alle als Verschlußmaterial üblichen Kunststoffe,
vorzugsweise Thermoplaste, beispielsweise Polypropylen. Elastizität, Rißbeständigkeit,
Bruchfestigkeit und Abriebfestigkeit spielen bei der Auswahl der Materialien eine
gewisse Rolle. Werden diese Eigenschaften von der Behältermündung übernommen, so
kann der Verschluß selbst auch aus einem starren Material gefertigt sein.
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