DE3939783A1 - Tiefgezogener drehverschluss aus aluminium fuer unter innendruck stehende glasflaschen sowie tiefziehvorrichtung fuer einen verschliesskopf zum herstellen derartiger drehverschluesse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen tiefgezogenen Drehver­ schluß aus Aluminium für unter Innendruck stehende Glasflaschen mit einer oberen Abschlußfläche, einer seitlichen Gewindefläche sowie gegebenenfalls einem Sicherungsring, wobei auf der Innenseite der Abschluß­ fläche, insbesondere nahe dem Übergang zur Gewinde­ fläche, eine Dichtmasse angeordnet ist, mittels der beim fertig verformten Verschluß eine Abdichtung ent­ lang des Mündungsrandes einer Glasflasche erfolgt.

Ferner betrifft die Erfindung eine Tiefziehvorrich­ tung für einen Verschließkopf zum Herstellen von Drehverschlüssen aus Aluminium für unter Innendruck stehende Glasflaschen mit einer von oben auf einen Rohling aufsteckbaren Matrize mit mehreren konzen­ trischen, von außen nach innen kleiner werdenden Ausnehmungen, wobei sich die erste Ausnehmung kon­ tinuierlich von außen nach innen bis etwa auf den größten Außendurchmesser des Drehverschlusses ver­ jüngt, sich daran eine zweite Ausnehmung mit kon­ stantem Durchmesser anschließt und darauf schließ­ lich eine dritte Ausnehmung mit einem kleineren Durchmesser folgt, welche dem Tiefziehen des Roh­ lings bis auf den seitlichen Mündungsrand einer Glas­ flasche dient, und wobei in der dritten Ausnehmung im übrigen ein Anschlag (Widerlager) verschieblich ge­ halten ist, welcher entgegen der Kraft einer Druck­ feder ins Innere der Matrize eingedrückt werden kann.

Es sind tiefgezogene Drehverschlüsse bekannt, bei denen die obere Abschlußfläche stets nach oben ge­ wölbt (bombiert) ist. Während die Wölbung nach Be­ endigung des Verschließvorganges im allgemeinen nur geringfügig ist, verstärkt sie sich nachfolgend un­ ter dem Einfluß des Innendrucks. Dies gilt aller­ dings nur für intakte Glasflaschen mit einwandfreien Drehverschlüssen, denn nur dabei kann sich ein wirk­ samer Innendruck aufbauen. Somit kann die angegebe­ ne Verformungsänderung grundsätzlich ein Indika­ tor für die ordnungsgemäße Beschaffenheit und Ab­ füllung der Glasflasche oder anders ausgedrückt, ihrer Dichtigkeit sein.

Es ist deshalb auch gängige Praxis, die Verformungs­ änderung zu Kontrollzwecken meßtechnisch zu erfassen. Derartige Kontrollmessungen stoßen jedoch auf ver­ schiedene Schwierigkeiten. So nimmt die Verformung der Drehverschlüsse, d. h. deren oberer Abschluß­ fläche zum Mündungsrand der Glasflasche hin selbst­ verständlich ab. Dort sind praktisch keine Unter­ schiede mehr meßbar.

Für eine Messung eignet sich vielmehr nur der mitt­ lere Bereich der oberen Abschlußfläche. Aber auch dort treten bisweilen keine ausreichend deutlichen Unterschiede zutage. Schließlich kommen an Verfor­ mungsänderungen grundsätzlich nur graduelle Ände­ rungen in der (nach außen gerichteten) Wölbung in Betracht, was verständlicherweise selbst bei engen Fertigungs- oder Verschließtoleranzen nicht immer als Grundlage für eine sichere Erkennung ausreicht.

So kann es vorkommen, daß Glasflaschen aufgrund der Wölbung der oberen Abschlußfläche ihrer Drehver­ schlüsse als drucklos erachtet werden, in Wirlich­ keit jedoch unter Innendruck stehen und umgekehrt. Mit anderen Worten, die bisherigen Kontrollmessungen müssen mit großer Präzision und entsprechend hohem Aufwand durchgeführt werden, liefern aber trotzdem nicht immer verläßliche Ergebnisse.

Vorstehende Einschränkungen beziehen sich auf Drehver­ schlüsse von verhältnismäßig großem Durchmesser, wie sie als sog. Twist-Off-Verschlüsse mit kleineren Durch­ messern, d. h. unter 35 mm, sind die Verformungsände­ rungen sogar derart eingeschränkt, daß sie für prak­ tische Messungen ausscheiden und solche deshalb unter­ bleiben. Derartige Glasflaschen verlassen heutzutage in großen Mengen (allein in der BRD jährlich zu 10 Mrd. Stück und in ganz Europa jährlich zu 30 Mrd. Stück) praktisch unkontrolliert die Abfüllstationen. Ihre Dichtigkeit wird einfach unterstellt, oder aber es wer­ den die Glasflaschen nur stichprobenweise (z. B. 1-2 Flaschen pro 100 000 St. oder Stunde) auf Dichtigkeit geprüft, wobei die Drehverschlüsse angestochen und Gas­ proben genommen werden. Dabei werden die Drehverschlüs­ se zwangsläufig beschädigt bzw. zerstört. Angesichts ei­ ner geschätzten Fehlerquote von 1 Flasche pro 10 000 St. ist eine solche Dichtigkeitskontrolle höchst zufällig und unbefriedigend, noch dazu wo sie mit einer Zerstörung der Drehverschlüsse verbunden ist.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie möchte einen Dreh­ verschluß der angegebenen Art vorschlagen, welcher sich einfach und zweifelsfrei auf Dichtigkeit kontrollieren läßt, und zwar auch noch bei Durchmessern unter 35 mm. Damit sollen sich alle Fehlermöglichkeiten, die zur Un­ dichtigkeit führen (wie fehlende oder beschädigte Dich­ tungen, Beschädigungen der Flaschenmündung vor oder wäh­ rend des Abfüllens, Verschließens, ggf. Pasteurisierens, u. a. mehr), zuverlässig erkennen lassen. Insbesondere soll auch eine Möglichkeit zum raschen Erkennen und Aussortieren von undichten Flaschen geschaffen werden, welche mit den derzeitigen Abfülleistungen bis zu 100 000 Flaschen pro Stunde und mehr Schritt halten und letztlich vollautomatisch und zerstörungsfrei ablaufen kann. Im Ergebnis soll eine umfassende und permanente Qualitäts­ kontrolle ohne Schmälerung der Produktivität ermöglicht werden.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Drehverschluß der angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch, daß die obere Abschlußfläche unmittelbar nach Beendigung des Verschließ­ vorganges mit ihrem mittleren Bereich etwas ins Innere (unterhalb des oberen Mündungsrandes) der Glasflasche ge­ drückt und derart verformbar ist, daß sich der mittlere Bereich unter der nachfolgenden Einwirkung eines ausrei­ chenden Innendrucks nach außen (oberhalb des oberen Mün­ dungsrandes) drücken läßt.

Anders als bisher soll also der Ausgangszustand einer un­ ter Innendruck stehenden Glasflasche so sein, daß die obere Abschlußfläche, d. h. ihr mittlerer Bereich nicht bereits nach außen gewölbt oder bombiert ist, vielmehr ist zunächst eine ins Innere der Glasflasche gerichtete Wölbung vorgesehen. Diese Art der Verformung erlaubt bei sich aufbauendem Innendruck eine größere und damit auch einfacher und verläßlicher zu messende Änderung der obe­ ren Abschlußfläche. Dabei bildet sich normalerweise die Wölbung sozusagen in Richtung einer Nullage (in Höhe des oberen Mündungsrandes) zurück, um anschließend oberhalb dieser Nullage wieder verstärkt in Erscheinung zu treten.

Verglichen mit der bisherigen Meßtechnik (für Drehver­ schlüsse mit verhältnismäßig großem Durchmesser) bedeu­ tet dies, daß nicht mehr nur graduelle Unterschiede ei­ ner gleichgerichteten Verformung erfaßt werden müssen, sondern sozusagen eine Richtungsumkehr in der Verfor­ mung als zusätzliches Erkennungsmerkmal bei im übrigen mehr Beweglichkeit hinzukommt, was die Kontrolle erleich­ tert und auch sicherer macht.

Für Drehverschlüsse mit kleinerem Durchmesser, d h. unter 35 mm, wie er für zahlreiche kohlensäurehal­ tige Getränkeflaschen, und insbesondere Mineral­ wasser- oder Limonadenflaschen, üblich ist, bedeu­ tet der Vorschlag der Erfindung, daß hierbei über­ haupt erstmals eine Erkennung und Aussortierung un­ dichter Flaschen aufgrund meßbarer Verformungsände­ rungen möglich geworden ist. Die Veränderungen sind dabei so sicher und rasch erfaßbar, daß vollauto­ matische Kontrollmessungen im Abfüll- bzw. Ver­ schließtakt durchgeführt werden können.

Der vorgeschlagene Drehverschluß läßt sich während des Verschließvorganges aus einem Rohling durch Ver­ formen desselben herstellen, und zwar zweckmäßiger­ weise dergestalt, daß nach dem Aufsetzen eines Roh­ lings auf die Flaschenmündung zunächst die obere Abschlußfläche ins Innere der Flasche gedrückt und danach der Rohling tiefgezogen und das Gewinde an­ gerollt werden. Dabei entstehen Verformungsebenen ohne abrupte oder schroffe Übergänge und erhält die obere Abschlußfläche auch eine ausreichende Beweg­ lichkeit.

Dagegen läßt sich die Erfindung mit bereits entspre­ chend vorverformten Rohlingen nicht realisieren. So ist eine bleibende Vorverformung im allgemeinen nur durch besondere Verformungsmaßnahmen, wie Sicken o. ä. erreichbar. Das wiederum würde jedoch die spä­ tere Beweglichkeit unweigerlich einschränken, wie sie aber zur Kontrollmessung benötigt wird.

Im übrigen zieht eine Vorverformung Schwierigkeiten für das Einbringen der Dichtmasse nach sich, insbeson­ dere das Einlegen einer (flachen) Dichtscheibe u. ä. Eine weitere Schwierigkeit besteht hinsichtlich der Zentrierung. Diese ist bei einer Vorverformung nicht gewährleistet, d. h. der tiefstliegende Scheitelpunkt würde nicht unbedingt ins Zentrum der Mündung gelan­ gen, wo aber später die Kontrollmessung erfolgen soll.

Die obere Abschlußfläche mit ihrem mittleren Be­ reich sollte nach Beendigung des Verschleißvor­ ganges mindestens 0,4 mm (unterhalb des oberen Mündungsrandes) ins Innere der Glasflasche einge­ drückt und um ein ähnliches Maß in umgekehrter Richtung verformbar sein.

Dies gilt insbesondere für Drehverschlüsse mit ei­ nem Durchmesser im Bereich von 30-35 mm. Die zu wählende Eindrücktiefe hängt im übrigen auch von der Materialstärke und dem zu erwartenden Innendruck ab. Von Bedeutung ist ferner, mit welcher Schnelligkeit und Genauigkeit gemessen werden soll, so daß auch die Produktionsgeschwindigkeit einen Einflußfaktor darstellt.

Vorteilhaft ist die obere Abschlußfläche mit ihrem mittleren Bereich nach Beendigung des Verschleiß­ vorganges etwa 0,7 mm (unterhalb des oberen Mün­ dungsrandes) ins Innere der Glasflasche eingedrückt und um ein ähnliches Maß in umgekehrter Richtung verformbar.

Für eine Tiefziehvorrichtung der eingangs genannten Art schlägt die Erfindung vor, daß der Anschlag ei­ ne mittlere Andrückfläche aufweist, welche etwas über die Grundfläche des Anschlags hervortritt und konzentrisch zur Mittelachse der Matrize angeord­ net ist. Die mittlere Andrückfläche kann dabei - wie die übrige Grundfläche - im wesentlichen eben sein. Sie kann insbesondere die Form eines Kegelstumpfes besitzen.

Die mittlere Andrückfläche sollte mindestens 0,4 mm über die Grundfläche des Anschlags hervortreten. - Vorteilhaft tritt die mittlere Andrückfläche etwa 0,7 mm über die Grundfläche des Anschlags hervor.

Nach einem weiteren Vorschlag beträgt das Verhält­ nis der Durchmesser von mittlerer Andrückfläche zu gesamter Grundfläche des Anschlags mindestens 1 : 2. Dies bedeutet, daß nicht nur eine partielle Verfor­ mung, sondern durchaus eine flächige Verformung er­ folgt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung für bevorzugte Ausführungsbeispiele weiter beschrie­ ben. Darin zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Drehverschluß an ei­ ner Flaschenmündung unmittelbar nach Beendi­ gung des Verschleißvorganges im Schnitt,

Fig. 2 den Gegenstand von Fig. 1 zu späterem Zeit­ punkt unter Einwirkung eines Innendrucks in dichtem Zustand (ausgezogene Linien) bzw. bei späterem Druckabfall (gestrichelte Linien) und

Fig. 3 den unteren Teil einer erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung im Schnitt über der Mün­ dung einer Glasflasche, wobei die rechte Hälfte den Zustand vor Beginn und die linke Hälfte den Zustand nach Beendigung der Ver­ formung der oberen Abschlußfläche eines Dreh­ verschlusses wiedergibt.

Nach den Fig. 1 und 2 befindet sich auf der Mündung einer Glasflasche mit einem oberen Mündungsrand 1 und einem seitlichen Mündungsrand 2 sowie einem Außengewinde 3 ein tiefgezogener Drehverschluß aus Aluminium mit einer oberen Abschlußfläche 4, einer seitlichen Gewindefläche 5, einem hier nicht darge­ stellten Sicherungsring sowie einer Dichtmasse 6. Nach Beendigung des Verschließvorganges, bei dem ein Rohling samt der Dichtmasse 6 auf den seitli­ chen Mündungsrand 2 tiefgezogen und die seitliche Gewindefläche 5 durch Anrollen geformt werden, ist die obere Abschlußfläche 4 des Drehverschlusses, genauer gesagt, der mittlere Bereich 7 etwas ins Innere der Glasflasche, also unterhalb deren obe­ ren Mündungsrand 1 eingedrückt. Es handelt sich da­ bei in aller Regel um einen instabilen Zustand, wie er nur anfänglich besteht und bestehen sollte.

Sobald nämlich bei geschlossener Glasflasche ein stärkerer Innendruck wirksam wird, wie es regelmä­ ßig bei einiger Standzeit durch Freiwerden gelöster Gase und insbesondere bei Erwärmung zu erwarten ist, läßt sich die obere Abschlußfläche 4, d. h. der mitt­ lere Bereich 7 über die Ebene des oberen Mündungs­ randes 1, die man als eine Art Nullage bezeichnen könnte, hinweg anheben und in umgekehrter Richtung verformen, wie mit ausgezogenen Linien in Fig. 2 dargestellt. Diese Verformungsänderung ist beinahe schon visuell sicher erkennbar, in jedem Falle aber meßtechnisch einfach und sicher erfaßbar. Die­ ser Zustand ist allerdings nur bei intakten Glas­ flaschen und dichten Verschlüssen bzw. ausreichen­ dem Gaszusatz erreichbar, weshalb er als ordnungs­ gemäß bezeichnet werden kann. Er sollte unbedingt erreicht werden und noch bis zum Verbrauch der Pro­ dukte anhalten.

Ist die Glasflasche samt Drehverschluß dagegen mit Mängeln behaftet bzw. tritt später noch eine Leckage auf, kann sich die zuvor beschriebene Form, d. h. die nach außen gerichtete Wölbung des mittleren Be­ reichs 7 der oberen Abschlußfläche 4 auch wieder zurückbilden. Wird der Druckverlust unmittelbar nach dem Abfüll- bzw. Verschließ- und ggf. Pasteu­ risiervorgang, also noch beim Hersteller wirksam, kann mit einer vollständigen Rückstellung und da­ mit sicheren Erkennung gerechnet werden. Tritt die Leckage dagegen erst später (beim Händler, Ver­ braucher) auf, ist eher mit einer teilweisen Rück­ stellung bis etwa in Nullage zu rechnen, wie es mit gestrichelten Linien angedeutet ist.

Fig. 3 verdeutlicht den grundsätzlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Tiefziehvorrichtung für einen Ver­ schließkopf zum Herstellen vorgenannter Drehver­ schlüsse. Danach weist eine Matrize 8 drei zu einer Mittelachse 9 konzentrische Ausnehmungen 10, 11, 12 auf. Die erste Ausnehmung 10 verjüngt sich kontinu­ ierlich von außen nach innen bis etwa auf den größ­ ten Außendurchmesser des Drehverschlusses. Daran schließt sich die zweite Ausnehmung 11 mit konstan­ tem Durchmesser an. Darauf folgt die dritte Ausneh­ mung 12 mit einem kleineren Durchmesser, welcher dem Tiefziehen des Rohlings bis auf den seitlichen Mün­ dungsrand 2 dient. In der dritten Ausnehmung 12 ist ein Anschlag 13 verschieblich gehalten, d. h. er kann entgegen der Kraft einer Druckfeder 14 ins Innere der Matrize 8 eingedrückt werden, wie mit derlinken Hälfte von Fig. 3 dargestellt. Dieser Zustand wird nach dem Tiefziehen erreicht. Der An­ schlag 13 ist dann gegenüber seiner mit der rech­ ten Hälfte gezeigten Ausgangsposition um den Be­ trag der vorgesehenen Ziehtiefe (beispielsweise 2,6 mm) eingedrückt.

Vor oder mit Erreichen dieser Endposition wird zu­ sätzlich die obere Abschlußfläche 4, und zwar mit ihrem mittleren Bereich 7, verformt, nämlich etwas ins Innere der Glasflasche eingedrückt. Dafür sorgt eine mittlere Andrückfläche 15, welche etwas über die Grundfläche 16 des Anschlags 14 hervortritt. Im übrigen ist die mittlere Andrückfläche 15 kon­ zentrisch um die Mittelachse 9 angeordnet und hier in etwa kegelstumpfförmig; ihr Durchmesser steht gegenüber dem Durchmesser der Grundfläche 16 im Verhältnis von mindestens 1 : 2 und erlaubt somit eine großflächige Verformung.

Solchermaßen hergestellte (geformte) Drehverschlüs­ se lassen sich einfach und sicher auf Dichtigkeit oder Undichtigkeit kontrollieren. Die dafür in Be­ tracht kommenden Verformungsänderungen eignen sich insbesondere auch für eine vollautomatische Kon­ trolle der abgefüllten Flaschen.

Bezugszeichenliste

1 oberer Mündungsrand
2 seitlicher Mündungsrand
3 Außengewinde
4 obere Abschlußfläche
5 seitliche Gewindefläche
6 Dichtmasse
7 mittlerer Bereich
8 Matrize
9 Mittelachse
10 Ausnehmung
11 Ausnehmung
12 Ausnehmung
13 Anschlag
14 Druckfeder
15 mittlere Andrückfläche
16 Grundfläche

Claims (7)

1. Tiefgezogener Drehverschluß aus Aluminum für unter Innendruck stehende Glasflaschen mit ei­ ner oberen Abschlußfläche, einer seitlichen Ge­ windefläche sowie gegebenenfalls einem Siche­ rungsring, wobei auf der Innenseite der Abschluß­ fläche, insbesondere nahe am Übergang zur Gewin­ defläche, eine Dichtmasse angeordnet ist, mittels der beim fertig verformten Verschluß eine Abdich­ tung entlang des Mündungsrandes einer Glasfla­ sche erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Abschlußfläche (4) unmittelbar nach Be­ endigung des Verschließvorganges mit ihrem mitt­ leren Bereich (7) etwas ins Innere (unterhalb des oberen Mündungsrandes (1)) der Glas­ flasche gedrückt und derart verformbar ist, daß sich der mittlere Bereich (7) unter der nach­ folgenden Einwirkung eines ausreichenden Innen­ druckes nach außen (oberhalb des oberen Mündungs­ randes (1)) drücken läßt.

2. Drehverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die obere Abschlußfläche (4) mit ihrem mittleren Bereich (7) nach Beendigung des Verschließvorganges mindestens 0,4 mm (unterhalb des oberen Mündungsrandes (1)) ins Innere der Glasflasche eingedrückt und um ein ähnliches Maß in umgekehrter Richtung verformbar ist.

3. Drehverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die obere Abschlußfläche (4) mit ihrem mittleren Bereich (7) nach Beendigung des Verschließvorganges etwa 0,7 mm (unterhalb des oberen Mündungsrandes (1)) ins Innere der Glasflasche eingedrückt und um ein ähnliches Maß in umgekehrter Richtung verformbar ist.

4. Tiefziehvorrichtung für einen Verschließkopf zum Herstellen von Drehverschlüssen aus Aluminium für unter Innendruck stehende Glasflaschen mit einer von oben auf einen Rohling aufsteckbaren Matrize mit mehreren konzentrischen, von außen nach innen kleiner werdenden Ausnehmungen, wobei sich die erste Ausnehmung kontinuierlich von außen nach innen bis etwa auf den größten Außendurchmesser des Drehverschlusses verjüngt, sich daran eine zweite Ausnehmung mit konstantem Durchmesser an­ schließt und darauf schließlich eine dritte Aus­ nehmung mit einem kleineren Durchmesser folgt, welche dem Tiefziehen des Rohlings bis auf den seitlichen Mündungsrand einer Glasflasche dient, und wobei in der dritten Ausnehmung im übrigen ein Anschlag verschieblich gehalten ist, welcher entgegen der Kraft einer Druckfeder ins Innere der Matrize eingedrückt werden kann, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anschlag (13) eine mitt­ lere Andrückfläche (15) aufweist, welche etwas über die Grundfläche (16) des Anschlags (13) hervortritt und konzentrisch zur Mittelachse (9) der Matrize (8) angeordnet ist.

5. Tiefziehvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mittlere Andrückfläche (15) mindestens 0,4 mm über die Grundfläche (16) des Anschlags (13) hervortritt.

6. Tiefziehvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die mittlere Andrück­ fläche (15) etwa 0,7 mm über die Grundfläche (16) des Anschlags (13) hervortritt.

7. Tiefziehvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ hältnis der Durchmesser von mittlerer Andrück­ fläche (15) zu gesamter Grundfläche (16) des Anschlags (13) mindestens 1 : 2 beträgt.