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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Verschlussstopfen, der speziell
für das
Verschließen
des Flaschenhalses von Wasserkanistern mit einem Fassungsvermögen von
im allgemeinen 2, 3 oder 5 Gallonen geeignet ist, der für den Einsatz
in umgekehrter Stellung auf Geräten
zur Wasserausgabe (auch „Wasserspender" genannt) bestimmt
ist.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung dieses Verschlussstopfens
in einer einzigen Kunststoff-Einspritzung in eine speziell für diesen
Zweck konzipierte Form.
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Technischer
Hintergrund
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Verschlussstopfen
des oben erwähnten
Typs sind bereits beschrieben worden. Hierzu kann Bezug genommen
werden auf das amerikanische Patent
US
5 222 530 von 1993 und sein europäisches Äquivalent
EP 0 641 713 B1 von 1997,
alle beide erteilt auf den Namen der ELKAY MANUFACTURING CO. mit
Nennung von Henry E. BAKER und Kollegen als Erfinder.
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Die
Verschlussstopfen dieses Typs sind außerordentlich interessant,
aber es ist schwierig, sie in einer einzigen Einspritzung herzustellen,
d.h. ohne Schweissen durch Ultraschall oder anderes vornehmen zu
müssen.
Zu diesem Thema kann man sich auf die Kommentare in der Präambel des
amerikanischen Patents
US 5 392
939 von 1995 in Namen von Walter E. HIDDING et al. beziehen,
wo in Spalte 2, Zeilen 3 bis 20, auf das Problem der Gussformung Bezug
genommen wird, das in dem amerikanischen Patent
US 5 121 778 von 1992 im Namen der
ELKAY MANUFACTURING CO. beschrieben ist, das von der gleichen Basis
der Patentanmeldung ausgeht wie das oben zitierte Patent
US 5 222 530 , und wo man zu
dem Schluss kommt, dass die Einspritzung in einem einzigen Stück unmöglich ist.
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Die
internationale Patentanmeldung WO 02/060808 A1, im Jahre 2002 veröffentlicht
in Namen von W. KRASKA, beschreibt einen Verschlussstopfen entsprechend
der Präambel
des Anspruchs 1, des gleichen Typs wie der vorher besprochene, sowie
ein Verfahren, um diesen Stopfen durch Einspritzung in einem einzigen
Stück herzustellen.
Allerdings besteht ein potentielles Problem bei dem in dieser internationalen
Anmeldung vorgeschlagenen Verfahren darin, dass man nicht unbedingt
alle Winkelformen und die Konstanz der kreisförmigen dünnen Abreißstelle erreichen kann, sowie
die Krümmungen, die
notwendig sind, damit die Hülse
des Stopfens mit einer oder mehreren inneren Dichtlippen versehen werden
kann, und damit der obere Rand dieser Hülse nach innen geneigt oder
abgeschrägt
ist, um das Gleiten der Kapsel in die Hülse beim Herausziehen des Wasserversorgungsrohrs
zu erleichtern. Nun sind aber diese strukturellen Kennzeichen in
der Tat wesentliche Elemente, wenn man einen Stopfen erhalten will,
der gut wasserdicht und luftdicht und folglich einwandfrei hygienisch
ist und der außerdem
Eigenschaften der Sicherheit vor Beschädigung hat.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, einen Verschlussstopfen
mit verbesserter Struktur des Typs zu bieten, der folgendes umfasst:
- – eine
Verschlusskappe mit einer zentralen Öffnung;
- – einen
ringförmigen
Mantel, der sich in einer gegebenen Richtung ganz um die äußere Peripherie der
Verschlusskappe herum erstreckt, wobei dieser Mantel eine zentrale
Achse hat und so konzipiert und dimensioniert ist, dass er um den
Hals des Kanisters fest anliegt;
- – eine
ringförmige
Hülse,
die sich um die zentrale Öffnung
der Verschlusskappe herum in die gleiche Richtung erstreckt wie
der Mantel und zu diesem koaxial ist, wobei die zentrale Öffnung und die
diese umgebende Hülse
beide so dimensioniert sind, dass sie das Versorgungsrohr des Wasserspenders
aufnehmen und führen,
der mit dem von dem Stopfen verschlossenen Kanister verwendet wird;
und
- – eine
Kapsel, die mittels einer dünnen
Abreißstelle
bündig
mit einem freien Rand der Hülse
abtrennbar befestigt ist, die der zentralen Öffnung gegenüber liegt,
wobei diese Kapsel mit der Hülse koaxial
ist und so konzipiert ist, dass sie von dieser getrennt werden kann,
wenn der mit dem Stopfen verschlossene Kanister auf den Wasserspender
aufgesetzt wird, wobei die dünne
Abreißstelle,
die die Hülse
mit der Kapsel verbindet, in einem abgewinkelten Eingangsbereich
angeordnet ist, der an dem freien Rand der Hülse vorgesehen ist, um einerseits
einen glatten Bruch der dünnen Abreißstelle
beim Aufstecken des Stopfens auf das Versorgungsrohr des Spenders
zu erleichtern, und andererseits das Eingreifen der Kapsel in die
Hülse bei
jedem Herausziehen des Versorgungsrohrs zu erleichtern, wobei die
Kapsel dann als Verschluss wirkt, und wobei diese Kapsel auch mit
innen liegenden Greifvorrichtungen versehen ist, um vorübergehend
am oberen Ende des Versorgungsrohrs fest zu sitzen, während das
Wasser fließt,
sowie mit außen
liegenden Dichtungsmitteln, um die Hülse zu verschließen, wenn
der Kanister vom Wasserspender abgenommen wird, wobei die Kapsel
dann zur Hülse
hin geführt
und durch das Versorgungsrohr in diese gedrückt wird, während letzteres aus der Hülse herausgezogen
wird, und
- – Verschlusskappe,
Mantel, Hülse
und Kapsel des Stopfens, die aus einem einzigen Stück geformt sind,
d.h. ohne Schweißen
oder Anfügen
anderer Komponenten oder abnehmbarer Teile,
dadurch gekennzeichnet,
dass:
- – der
abgewinkelte Eingangsbereich, in dem sich die dünne Abreißstelle der Kapsel befindet,
einen über
der dünnen
Abreißstelle
befindlichen Teil mit einem Neigungswinkel nach innen zwischen 20 und
60° und
einen unter der dünnen
Abreißstelle befindlichen
Teil mit einem Neigungswinkel nach innen zwischen 5 und 20° umfasst;
und
- – mindestens
eine Dichtlippe auf der Innenfläche der
Hülse sitzt,
um die Dichtigkeit des Stopfens zu verbessern und darüber hinaus
eine Vor-Justierung der Kapsel in der Hülse beim Herausziehen des Versorgungsrohrs
zu gewährleisten.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung das Verfahren, mit dem dieser Stopfen hergestellt
werden kann.
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Diese
zwei Themen der Erfindung und ihre Vorteile werden aus der folgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung klarer
hervorgehen, die nicht einschränkend
ist und die Bezug nimmt auf die anhängenden Zeichnungen.
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Kurze Übersicht über die
Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Schnittansicht eines Verschlussstopfens entsprechend
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
des in 1 umrahmten Bereichs II;
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3 ist
eine Querschnitt-Ansicht des in 1 gezeigten
Stopfens;
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4 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
des linken Bereichs der Hülse
und der Kapsel des in 3 gezeigten Stopfens;
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5 ist
eine schematische Darstellung des Halses eines Kanisters, der mit
dem in 1 gezeigten Stopfen ausgestattet ist, beim Aufstecken
auf einen Wasserspender und vor dem Brechen der dünnen Abreißstelle;
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6 ist
eine Ansicht ähnlich
der 5, die den Kanister und seinen Stopfen zeigt,
wenn sie auf den Wasserspender gesteckt sind; und
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7 ist
eine Ansicht ähnlich
den 5 und 6, die zeigt, wie die Kapsel
durch der Versorgungsrohr in die Hülse des Stopfens gezogen wird, wenn
der Kanister vom Wasserspender abgenommen wird;
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Die 8 bis 14 zeigen eine Spritzgussform, die für die Herstellung
des in den vorigen Figuren gezeigten Stopfens verwendet werden kann,
während der
diversen Phasen und Stationen der Herstellung; und
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15 ist
eine Teilansicht der in den 8 bis 14 gezeigten Spritzgussform in vergrößertem Maßstab, um
die Identifizierung der wichtigsten Elemente zu erleichtern.
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Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung
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Der
Verschlussstopfen
1 gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das in den beigefügten
Zeichnungen gezeigt wird, ist dazu bestimmt, zum Verschließen des
Flaschenhalses eines Wasserkanisters benutzt zu werden, der konzipiert
wurde, um auf einen Wasserspender des Typs gesetzt zu werden, der
in der oben erwähnten
amerikanischen Patentschrift
US
5 222 530 beschrieben ist.
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Dieser
Stopfen umfasst eine ringförmige
Verschlusskappe 3 mit einer ebenfalls ringförmigen zentralen Öffnung 5.
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Ein
ringförmiger
Mantel 7 erstreckt sich in einer gegebenen Richtung ganz
um die äußere Peripherie
der Verschlusskappe 3 herum. Dieser Mantel 7 hat
eine zentrale Achse A und ist so konzipiert und dimensioniert, dass
er um den Hals des Kanisters fest anliegen kann. Wie diese Fixierung
ausgeführt sein
kann, ist relativ genormt und muss nicht weiter im Detail beschrieben
werden.
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In
der Tat, die einzigen Einzelheiten, die genau beschrieben werden
sollen, sind diejenigen, dass der Mantel, wie es in der Praxis üblich ist,
vorteilhafterweise mit einer Reißlasche 9 versehen
ist, die zu einer dünnen
Abreißstelle
gehört,
die in der Innenfläche
des Mantels ausgeführt
ist, damit dieser aufgerissen und der Stopfen leichter vom Hals
des Kanisters abgezogen werden kann, sobald dieser geleert ist.
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Außerdem können die
Innenfläche
der Verschlusskappe sowie die Innenwand des Mantels vorteilhafterweise
auch mit Wulsten 13 und 15 versehen sein. Der
Wulst 13, der an der Innenfläche der Verschlusskappe 3 angeordnet
ist, ist koaxial mit der Öffnung 5 und
dient im wesentlichen dazu, während
der Einspritzphase eine homogene Befüllung der Spritzgussform zu
gewährleisten,
die für
die Herstellung des Stopfens benutzt wird, so, wie es nachstehend erklärt wird.
Der Wulst oder die Wulste 15, die auf der Innenfläche des
Mantels vorgesehen sind, dienen ihrerseits zur Verbesserung der
Dichtigkeit des Stopfens sowohl hinsichtlich Luft als auch Wasser,
was die Erfüllung
der hygienischen Anforderungen begünstigt, die an den Kanister
gestellt werden.
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Um
diese Dichtigkeit zu gewährleisten,
kann an einer geeigneten Stelle auch eine ringförmige Dichtung 16 angebracht
werden, und zwar vorzugsweise an der Verbindungsstelle zwischen
der Verschlusskappe und dem Mantel, so wie in der 1 gezeigt
ist. Diese Dichtung 16 besteht vorteilhafterweise aus einem
lebensmitteltauglichen Harz und wird durch Einspritzen hergestellt,
um alle Sicherheiten für
den Schutz der organoleptischen Eigenschaften und der Reinheit des
Wassers im Kanister zu geben.
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Schließlich ist
es vorteilhaft, die äußere Fläche der
Verschlusskappe 3 mit einem zentralen Bereich zu versehen,
der in der Größenordnung
von 0,5 mm vertieft ist, um das Anbringen eines nicht abnehmbaren
Schildes 14 (siehe 1) zu erlauben, das
folgenden Zwecken dient:
- – einen Schutz gegen das Einführen von
Fremdkörpern
in den Bereich der zentralen Öffnung 5 zu gewährleisten,
insbesondere bei der Lagerung und beim Transport der Kanister;
- – gleichzeitig
eine Garantie der Unverletztheit auf einem ersten Niveau zu sichern
(wobei das zweite Niveau beim Brechen der dünnen Abreißstelle der Kapsel gegeben
ist, wie nachstehend erklärt
werden wird); und
- – eine
vom Verbraucher leicht lesbare Identifizierung der verwendeten Wasserquelle
oder der Identität
der Abfüllers
zu ermöglichen.
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Vorzugsweise
wird das Schild 14 besser geschweißt als geklebt, um so den Eintrag
von Klebstoff zu vermeiden, der nicht lebensmitteltauglich sein könnte, und
ein Risiko auszuschließen,
dass nach dem Abziehen Klebstoff am Kanister verbleibt; dadurch
wird die Arbeit der Abfüller
erleichtert und gleichzeitig werden die Reinigungskosten nach der Rückgabe von
Pfand-Kanistern gesenkt.
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Der
Stopfen 1 umfasst auch noch eine Hülse 17 in Form eines
ringförmigen
Körpers,
die sich um die Öffnung 5 der
Verschlusskappe herum in der gleichen Richtung wie der Mantel 7 erstreckt
und zu diesem koaxial ist. In der Praxis sind die zentrale Öffnung 5 und
die diese umgebende Hülse 17 beide
so dimensioniert, dass sie das Versorgungsrohr des Wasserspenders
aufnehmen und führen,
an dem der mit dem Stopfen verschlossene Kanister benutzt werden
soll (siehe die 4 bis 7).
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Eine
Kapsel 19, deren Oberseite 21 vollständig geschlossen
ist, ist mittels einer dünnen
Abreißstelle 23 bündig mit
dem freien Rand 25 der Hülse 17 abtrennbar
befestigt. Die Kapsel 19, die als „Verschlussstück" wirkt, ist koaxial
zur Hülse 17 und
so konzipiert, dass sie von dieser getrennt werden kann, wenn der
mit dem Stopfen verschlossene Kanister am Versorgungsrohr des Wasserspenders
aufgesteckt wird (siehe 6).
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So,
wie es gezeigt ist, ist die Kapsel 19 mit innen liegenden
Greifvorrichtungen 27 versehen, die vorzugsweise aus einem
radial nach innen hervorstehenden Halteclip bestehen, so dass sie
in eine ringförmige
Rille eingreifen können,
die nahe beim oberen Ende des Versorgungsrohres vorgesehen ist,
wie es in den 4 bis 7 dargestellt
ist.
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Die
Kapsel 19 ist außerdem
mit Stegen 20 ausgestattet, die dazu dienen, beim Gebrauch
eine gute „Zentrierung" dieser Kapsel am
oberen Ende des Versorgungsrohrs zu gewährleisten.
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Schließlich ist
die Kapsel 19 mit einem außen liegenden Dichtmittel 29 versehen,
das die Hülse 17 verschließt, wenn
der Kanister vom Spender abgenommen wird und die Kapsel dabei mit
dem Versorgungsrohr zur Hülse
hin geführt
und von diesem in die Hülse
gedrückt
wird. Dieses außen
liegende Dichtmittel 29 besteht vorzugsweise aus einem
außen
liegenden ringförmigen
Bördelflansch,
der benachbart zu der geschlossenen Oberseite 21 der Kapsel 19 angeordnet
ist und der beim Herausziehen des Kanisters (siehe 7)
als Anschlag dient und auf dem oberen Rand 25 der Hülse aufliegt.
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Die
Funktionsweise des zuvor beschriebenen Verschlussstopfens 1 ist
analog zu derjenigen, die bereits in den oben erwähnten Vorveröffentlichungen
beschrieben ist. Hierzu kann der Leser auf die beigefügten 5 bis 7 Bezug
nehmen, die das Funktionsprinzip dieses Stopfens zeigen, wenn ein mit
ihm verschlossener Kanister auf einen Wasserspender aufgesetzt wird. 5 zeigt
den Stopfen beim Aufstecken. 6 zeigt
den Stopfen, nachdem dieser aufgesteckt ist. 7 zeigt,
wie die Kapsel in der Hülse
sitzt, um so den Stopfen dicht zu verschließen, wenn der Kanister vom
Wasserspender abgenommen ist.
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Wie
bereits erwähnt,
ist ein erstes Kennzeichen der Erfindung, das sie von dem bekannten Stand
der Technik unterscheidet, die Tatsache, dass die dünne Abreißstelle 23,
die die Hülse 17 mit
der Kapsel 19 verbindet, in einem Eingangsbereich sitzt, der
sich winklig zu dem freien Rand 25 der Hülse erstreckt,
um einerseits einen glatten Bruch der dünnen Abreißstelle beim Aufstecken des
Stopfens auf das Versorgungsrohr des Spenders zu erleichtern, und um
andererseits beim Herausziehen des Versorgungsrohrs das Gleiten
der Kapsel in die Hülse
zu erleichtern.
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Genauer
gesagt ist die dünne
Abreißstelle 23,
wie in den 2 und 4 zu sehen
ist, in einem Eingangsbereich angeordnet, der einen kurzen oberen
Teil 31 aufweist, dessen Neigungswinkel nach innen zwischen
20° und
60° beträgt und vorzugsweise in
der Größenordnung
von 45° liegt,
und einen langen unteren Teil 33, dessen Neigungswinkel
nach innen zwischen 5° und
20° beträgt und vorzugsweise
in der Größenordnung
von 5° liegt.
Hier ist zu bemerken, dass diese Winkel leicht variieren könnten, da die
einzige wirkliche Bedingung ist, dass der Winkel des oberen Teils
des Bereichs 31 größer ist
als der andere, um das Gleiten der Kapsel in die Hülse beim Herausziehen
des Versorgungsrohrs zu erleichtern.
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Damit
die Kapsel besser in die Hülse
gleiten kann, kann der untere Rand 35 der Kapsel 19 unter der
dünnen
Abreißstelle,
von der die ringförmige
Lippe 27 radial ausgeht und die als innen liegende Greifvorrichtung
dient, ebenfalls nach innen geneigt sein (siehe 2).
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Gemäß einem
zweiten wichtigen Kennzeichen der Erfindung, ist die Hülse 17 ebenfalls
so geformt, dass sie eine oder zwei Dichtlippen 37 auf
ihrer Innenfläche
aufweist.
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Der
Vorteil dieser Dichtlippe oder dieser Dichtlippen 37 besteht
darin, dass sie unter Wahrung der Dichtungsfunktion bei der Inbetriebnahme
und beim Gleiten der Kapsel in die Hülse auch eine geringere Kraftanstrengung
des Bedienungsmanns bei der Montage gewährleisten.
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Der
unterschiedliche Durchmesser, der von den Winkeln dieser Dichtlippen 37 herrührt, so
wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, hat zudem den Vorteil,
beim He rausziehen des von dem Stopfen verschlossenen Kanisters eine
Vor-Justierung der Kapsel in der Hülse zu gewährleisten, wie in 7 gezeigt
ist.
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Schließlich besteht
ein weiterer Vorteil dieser Dichtlippen darin, dass eine von ihnen,
vorzugsweise diejenige, die dem freien Rand 25 der Hülse 17 am nächsten liegt,
als Teil eines Halteclips für
die Kapsel wirken kann in der Weise, dass beim Abziehen des Kanisters
eine äußere Abdichtung
gesichert ist. Der äußere periphere
Teil der Kapsel 19 kann ebenfalls mit einer außen liegenden
Dichtlippe 26 versehen sein, die mit der „oberen" Dichtlippe 37 zusammenwirkt,
um die Kapsel zu halten, wenn der Kanister wieder in das Versorgungssystem
eingesetzt wird.
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Schließlich wird
der gesamte oben beschriebene Stopfen, der die Verschlusskappe 3,
den Mantel 7, die Hülse 17,
die Kapsel 19 und alle dazu gehörenden Teile, wie den Wulst 13,
die Dichtlippen 37, die Dichtwulste 15 und andere
einschließt,
alle in einem einzigen Stück
gespritzt, ohne dass Schweißen,
Kleben oder andere Verfahren eingesetzt werden müssen, die bei der Herstellung
in zwei Teilen verwendet werden, die beim früheren Stand der Technik beschrieben
wurden.
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Die
Tatsache, dass der Stopfen demnach in einem einzigen Stück gespritzt
wird, ist deshalb wichtig, weil damit mögliche Kontaminationen vermieden werden,
die auftreten können,
wenn der Stopfen aus zwei oder mehreren Teilen hergestellt wird,
die vor dem Zusammenbau gelagert und innerbetrieblich transportiert
werden müssen.
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Dieses
Spritzformen in einem einzigen Stück ist auch in dem Maße wichtig,
wie es erlaubt, dem Stopfen eine beliebige gewünschte Farbe zu geben, was
sich als unmöglich
erweist, wenn der Stopfen aus mehreren Kunststoffteilen gemacht
ist, die durch Schweißen
oder irgendein anderes Mittel zusammengefügt werden müssen.
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Der
Stopfen 1 entsprechend der Erfindung, wie er gerade beschrieben
wurde, ist daher sehr interessant in dem Maße, wie er aus einem einzigen Stück mit außerordentlich „leistungsfähiger" Struktur hergestellt
wird.
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Wie
die diversen anderen Stopfen des gleichen Typs, die in den naheliegenden
vorhergehenden Patenten beschrieben sind, hat die Tatsache, dass
die Kapsel 19, die vom Ende der Hülse 17 abtrennbar
ist und in diese gleiche Hülse
einsteckbar ist, den Vorteil, dass der Kanister vom Spender auch dann
abgenommen werden kann, wenn dieser Kanister nicht völlig leer
ist. Das kann für
die Reinigung des Spenders oder jede andere Wartungsmaßnahme erforderlich
sein. Das hat außerdem
den Vorteil, dass der Kanister dem Abfüller zurückgegeben werden kann und dabei
auch vor verunreinigenden Substanzen geschützt ist, was aufgrund dieser
Tatsache die Wahl der Waschdetergentien erleichtert.
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Über die
obengenannten Vorteile hinaus hat der erfindungsgemäße Stopfen
den Vorteil, eine zylinderförmige
dünne Abreißstelle 23 mit
sehr wirksamer Struktur zu haben, die zwischen dem freien Rand der
Hülse 17 und
der Kapsel angeordnet ist. Im Gegensatz zu dem Stopfen, der in der
internationalen Patentanmeldung WO 02/060808 A1 beschrieben ist,
hat der erfindungsgemäße Stopfen
zudem den Vorteil, mindestens eine und vorzugsweise zwei Dichtlippen 37 aufzuweisen,
die eine bessere Dichtigkeit, einen geringen Kraftaufwand beim Aufsetzen, wenn
der Kanister vom Spender abgenommen ist, und Verstärkungen
gewährleisten,
die das Ausheben des Stücks
aus der Form erleichtern, indem das Innere der Hülse versteift wird.
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Der
erfindungsgemäße Stopfen
kann schließlich
eine ringförmige
Dichtung 16 bekommen, um seine Dichtigkeit zu verbessern,
sowie ein Schild 14, dessen Vorteile bereits oben erklärt wurden.
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Es
ist also ganz besonders eine Hygiene-Garantie, die der erfindungsgemäße Stopfen
bietet, der aus einem einzigen Stück besteht und aus Kunststoff hergestellt
ist, der für
Lebensmittel in für
diese Art der Versorgung zertifizierten Räumlichkeiten zugelassen ist.
Der erfindungsgemäße Stopfen
ermöglicht
auch ein Absperren bei jeder Abnahme des Kanisters, wobei die Kapsel
wieder verwendet wird. Das ist vor allem wichtig, wenn der Kanister
nicht vollständig
leer ist, denn so kann jedes Risiko hinsichtlich Spritzern oder
Verunreinigung vermieden werden. Sobald der Kanister geleert ist,
erlaubt es eben diese Verschlusssicherheit, nach der Rückgabe an
den Abfüller
vor der Wiederverwertung eine Standardreinigung durchzuführen, ohne
dass eine besondere Sortierung erfolgen muss.
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Der
erfindungsgemäße Stopfen 1 kann durch
Einspritzen in eine Form hergestellt werden, wobei Struktur und
Vorgang in mehreren Phasen und Stationen in den 8 bis 15 gezeigt
werden.
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8 und
die linke Seite der 14 zeigen die
Phase 1, Station 1. Die Form ist hier geschlossen.
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Wie
in dem umrahmten Detail der 14 besser
zu sehen ist, erfolgt das Einspritzen des Stopfens 1 in
einem Becken 61, das sich auf einem außen liegenden Radius 63 befindet,
mittels einer heißen Düse 65,
die an der Seite angeordnet ist und von einem geheizten Verteiler 67 gespeist
wird. Das Einspritzen erfolgt demnach „seitlich" an einem Punkt 69 (siehe 3),
der auf einem Wulst 72 liegt, der an der Verbindung zwischen
der Verschlusskappe und dem Mantel des Stopfens gebildet ist.
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Die 9 und 15 zeigen
die Phase 1, Station 2. In dieser Position befindet sich die Spritzgussmaschine
in der Öffnungsphase
(siehe Pfeil „A" in 15).
Die Hülse 17 des
Stopfens 1 wird dann von einem Kernstift 40 durch
Stossen einer rohrförmigen
Auswerfvorrichtung 41 extrahiert, die zum Kernstift 40 koaxial
ist. Während
dieser Bewegung wird ein zentraler Kern 43, der im Kernstift 40 montiert
ist und dessen unteres Ende in der Kapsel 19 des Stopfens
ist, mit diesem letzteren vorwärts
bewegt. Diese sehr spezifische Bewegung hat den Zweck, dass die dünne Abreißstelle,
die die Hülse 17 mit
der Kapsel 19 des Stopfens verbindet, nicht beschädigt oder
verformt wird. Festzustellen ist, dass in der Produktions-Spritzgussform
der Kernstift 40 vorteilhafterweise mit Regulierungsmitteln
versehen ist, mit denen die Dicke der dünnen Abreißstelle optimiert werden kann.
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10 zeigt
die Phase 1, Station 3. Diese Phase entspricht dem Ende des Öffnens der
Spritzgussmaschine. Der zentrale Kern 43 ist dann aus der Kapsel
und der Hülse
des Stopfens 1 extrahiert. Während dieser Extraktion wird
die Kapsel 19 von ihrem Bördelflansch 29 gehalten.
Tatsächlich
wird, so wie es gezeigt ist (siehe 15) der
Bördelflansch geklemmt
gehalten zwischen einem Einsatz 49 und einem rohrförmigen Kernstift 51,
um die dünne
Abreißstelle 23 nicht
zu beschädigen.
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Es
muss erwähnt
werden, dass die Bewegungen in der Phase 1, Station 2, und der Phase
1, Station 3 gesteuert werden entweder durch mechanische Haken (des
zylindrischen Typs oder andere) oder durch einfach oder doppelt
wirkende hydraulische oder pneumatische Zylinder 71 (siehe 14).
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11 zeigt
die Phase 2, Station 1, wo der spritzgegossene Stopfen aus dem Form-Hohlraum (dem sogenannten „beweglichen" Bereich) extrahiert wird.
Diese Extraktion wird durch den Stoß entweder einer Auswerfmaschine
und eines Zweitakt-Auswerfsystems
ausgeführt,
oder durch einfach oder doppelt wirkende Hydraulikzylinder. Dann
folgt eine Vorwärtsbewegung
eines Kerns 47, in dessen Zentrum der Einsatz 49,
der rohrförmige
Kernstift 51 und ein zentraler Kernstift 52 montiert
sind (siehe 15). Hierzu muss gesagt werden,
dass der Einsatz 49 und der zentrale Kernstift 52 sich
gleichzeitig mit dem Kern 47 verschieben. Der rohrförmige Kernstift 51 bleibt
dagegen in seiner Stellung, um den Bördelflansch 29 des
Stopfens frei zu machen, der bis zu diesem Augenblick zwischen den
Teilen 49 und 51 geklemmt gehalten wurde.
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12 zeigt
die Phase 2, Station 2. Während
dieser Phase wird der Stopfen vom Kern 47 extrahiert. Diese
Extraktion geschieht durch den Stoß entweder einer Auswerf-Maschine
und ein darin befindliches Auswerf-System oder durch einfach oder doppelt
wirkende hydraulische oder pneumatische Zylinder, die den Einsatz 49 und
den zentralen Kernstift 52 vorwärts bewegen. Zu diesem Stoßvorgang wird
gleichzeitig Druckluft zugegeben, um zu dekomprimieren und um die
Verformung des spritzgegossenen Stopfens zu verhindern.
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13 zeigt
die Phase 2, Station 3. Diese Phase umfasst das endgültige Auswerfen
des Stopfens. Dieses Auswerfen erfolgt durch eine Vorwärtsbewegung
des zentralen Kernstifts 52 im Inneren des Einsatzes 49 durch
Stoßen
des einfach oder doppelt wirkenden pneumatischen oder hydraulischen
Zylinders oder der Zylinder, die bereits oben erwähnt wurden.
Das gewährleistet,
dass der Stopfen 1 als Ensemble, einschließlich der
Hülse und
der Kapsel, extrahiert wird. Dieses endgültige Auswerfen kann durch
das Druckluft-Programm ergänzt
werden, das bei der Phase 2, Station 2 eingesetzt wurde.
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14 zeigt die Phase 3, Stationen 1 und
2. Während
der Station 1 dieser Phase kehren die Zylinder nach Durchführung der
Phase 2, Station 3 zurück,
dann kehren die Auswerf-Zylinder in die Spritzguss-Position zurück. Während der
Station 2 werden die Platten der Presse geschlossen und in die Füll-/Einspritz-Stellung
gebracht. Damit ist der Spritzguss-Zyklus beendet.
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Man
wird feststellen, dass im Gegensatz zu den vorhergehenden Figuren
die 14 eine Form mit zwei Matrizen
anstelle einer einzigen zeigt. Dies geschah zu Demonstrationszwecken,
um zu zeigen, dass beim Betrieb die Anzahl der Matrizen je nach Bedarf
und Kapazität
der verwendeten Presse variieren kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren,
so wie es oben detailliert beschrieben wurde, kann demnach zusammengefasst
werden wie folgt.
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Bei
einem ersten Schritt (Phase 1, Station 1) spritzt man den Kunststoff
in einen Form-Hohlraum, der
die Form des Stopfens hat, der mittels einer, bezogen auf diesen
Hohlraum, seitlich angeordneten Düse 65 spritzgegossen
werden soll, wobei die Einspritzung seitlich an einem Punkt 69 erfolgt,
der auf dem von der Verschlusskappe und dem ringförmigen Mantel
gebildeten Wulst 72 liegt.
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Der
betreffende Form-Hohlraum befindet sich in einer Spritzgussform,
die einen sogenannten „festen" Bereich umfasst,
der mit einem System axial verschiebbarer Teile ausgestattet ist,
wobei dieses System folgendes einschließt:
- – einen
rohrförmigen
Kernstift 40, dessen untere Außenperipherie als Spritzguss-Unterlage
für die Innenfläche der
Hülse 17 dient;
- – eine
rohrförmige
Auswerfvorrichtung 41, die an der Außenseite des rohrförmigen Kernstifts 40 koaxial
montiert ist; und
- – einen
zentralen Kern 43, der im Innern des rohrförmigen Kernstifts 40 montiert
ist und ein unteres Ende hat, das als Spritzguss-Unterlage für die Innenfläche der
Kapsel 19 dient.
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Die
Spritzgussform umfasst außerdem
einen sogenannten „beweglichen" Bereich, der mit
einem anderen System axial verschiebbarer Teile ausgestattet ist,
wobei dieses andere System folgendes einschließt:
- – einen
anderen Kern 47 mit einer oberen Außenperipherie, die als Spritzguss-Unterlage für die Innenfläche des
Mantels 7 dient;
- – einen
Einsatz 49, der im Innern des anderen Kerns 47 koaxial
montiert ist, wobei dieser Einsatz einen oberen Rand und eine obere
Innenperipherie hat, die als Spritzguss-Unterlage für die Außenflächen der
Hülse 17 und
der Kapsel 19 und für
einen Teil der äußeren Dichtmittel
der Kapsel (z.B. der Bördelflansch 29)
dienen;
- – einen
anderen rohrförmigen
Kernstift 51, der im Innern des Einsatzes 49 koaxial
montiert ist, wobei dieser andere rohrförmige Kernstift einen oberen
Rand hat, der als Spritzguss-Unterlage für einen anderen Teil der äußeren Dichtmittel 29 der Kapsel
dient; und
- – einen
zentralen Kernstift 52, der in dem anderen rohrförmigen Kernstift 51 koaxial
montiert ist, wobei dieser zentrale Kernstift eine obere Fläche hat,
die als Spritzguss-Unterlage für
die Außenfläche der
Kapsel dient.
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Die
Spritzgussform umfasst darüber
hinaus Betätigungsmittel
(71 und weitere, nicht gezeigte) zur Trennung des sogenannten „festen" und des sogenannten „beweglichen" Bereichs der Spritzgussform und,
je nachdem, zum Stoßen
oder Ziehen der verschiebbaren Teile dieser Bereiche.
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Selbstverständlich befinden
sich während dieses
ersten Einspritzvorgangs der sogenannte feste und der sogenannte
bewegliche Bereich der Spritzgussform in benachbarter Position,
um den Spritzform-Hohlraum zu vervollständigen und abzuschließen.
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Bei
einem zweiten Arbeitsgang des Verfahrens (Phase 1, Station 2) leitet
man eine Trennung zwischen dem sogenannten festen Bereich und dem sogenannten
beweglichen Bereich der Spritzgussform ein, wobei gleichzeitig der
rohrförmige
Kernstift 40 festgehalten wird, was die Innenfläche der
Hülse frei
macht, und wobei der zentrale Kern 43 in der Kapsel 19 bleiben
und sich mit dieser verschieben kann.
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Bei
einem dritten Arbeitsgang (Phase 1 Station 3) setzt man fort und
aktiviert die Trennung zwischen dem sogenannten festen und dem sogenannten
beweglichen Bereich der Spritzgussform in der Weise, dass eine Extraktion
des zentralen Kerns 43 aus der Kapsel 19 und der
Hülse 17 erreicht
wird, wobei der Verschlussstopfen dann durch seine äußeren Dichtmittel
(z.B. seinen Bördelflansch 29)
im sogenannten beweglichen Bereich zurückgehalten wird.
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Bei
einem vierten Arbeitsgang (Phase 2, Station 1) betätigt man
dann den anderen Kern 47 gleichzeitig mit dem Einsatz 49 und
dem zentralen Kernstift 52, um den Stopfen aus dem beweglichen Bereich
der Spritzgussform zu extrahieren, wobei die Extraktion erfolgt,
indem der andere rohrförmige Kernstift 51 in
seiner Stellung gehalten wird, um so die äußeren Dichtmittel der Kapsel
(z.B. den Bördelflansch 29)
aus dem sogenannten beweglichen Bereich der Spritzgussform frei
zu machen.
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Bei
einem fünften
Arbeitsgang (Phase 2, Station 2) betätigt man den Einsatz 49 und
den zentralen Kernstift 52, um den Stopfen aus dem anderen
Kern 47 zu extrahieren, wobei diese Extraktion den Mantel 7 des
Stopfens frei macht.
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Bei
einem sechsten Arbeitsgang (Phase 2, Station 3) betätigt man
den zentralen Kernstift 52, um ihn im Innern des Einsatzes 49 vorzuschieben,
was die Extraktion des gesamten Verschlussstopfens gewährleistet.
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Schließlich führt man
bei einem siebten und letzten Arbeitsgang die Teile und Bereiche
in ihre ursprüngliche
Stellung zurück,
um das Spritzgießen
eines weiteren Verschlussstopfens beginnen zu können.
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Die
Schritt für
Schritt gegebene vorhergehende Beschreibung der Funktionsweise der
Spritzgussform, die für
das Spritzen des Stopfens in einem einzigen Stück verwendet wird, erlaubt
es jedem Fachmann auf diesem Gebiet zu verstehen, wie die Erfinder
die Probleme gelöst
haben, die in den früheren
Patenten aufgezeigt wurden, sei es, dass eine schwierige Herstellung
mit folglich erhöhten
Kosten oder sei es, noch kategorischer, dass die Unmöglichkeit
der Realisierung behauptet wurde (siehe insbesondere das oben zitierte
Patent
US 5 392 939 ).
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Die
Originalität
der oben beschriebenen Spritzgussform und ihrer Funktionsweise liegt
im wesentlichen in der Tatsache, dass, da die Einspritzstelle auf
den Außenradius
der Verschlusskappe des Stopfens versetzt ist, eine Bewegung eines
zweiten zentralen Kerns in dem festen Bereich der Spritzgussform
möglich
wird. Darüber
hinaus ermög licht
es die Kombination einer doppelten Bewegung der Spritzgussform,
der Beschädigung
und der Verformung des Stopfens vorzubeugen, indem die Hindernisse
der Formschrägen
beseitigt werden.
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In
anderen Worten, eine doppelte Bewegung des Auswerfens ist möglich geworden
dank der Einspritzung im Hohlraum 61 am äußeren Radius 63 (siehe
Phase 1 Station 1, wie in 14 gezeigt).
Außerdem
erlaubt die Verwendung eines regulierbaren Kernstifts 40 die
Optimierung der Dicke der zylindrischen dünnen Abreißstelle 23.
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Man
wird feststellen, dass in der Praxis die gefundene Lösung einer
seitlichen Einspritzstelle, die auf dem äußeren Radius des Stopfens liegt,
dazu führt,
dass ein Wulst 13 auf der Verschlusskappe 3 vorzusehen
ist, um das Gleichgewicht der zentralen Versorgung bei der Einspritzung
zu gewährleisten. Im
Verbindungsbereich zwischen dem oberen Teil des Stopfens und dem
Mantel ist eine Aufnahme für eine
eingespritzte Dichtung 16 ausgeführt, wie sie bereits oben erwähnt wurde.
Diese Dichtung ist Garant für
die Dichtigkeit, für
den Geschmack und für die
Qualität
des Inhalts dieses Kanisters.
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Selbstverständlich könnten diverse
andere Änderungen
am oben beschriebenen und dargestellten Verschlussstopfen und seinem
Herstellverfahren vorgenommen werden, ohne dass der Rahmen der vorliegenden
Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, verlassen würde.