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Die Erfindung betrifft einen für die Öffnung eines
zusammendrückbaren Behälters geeigneten Abgabeverschluß nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Abgabeverschluß dieser Art ist
aus der EP-A-0 405 472 A1 bekannt.
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Die EP-A-0 278 125 beschreibt einen Abgabeverschluß, der ein
selbstabdichtendes Ventil aufweist.
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Es sind eine Vielzahl von Verpackungen, darunter
Abgabeverpackungen oder Abgabebehälter für Produkte der persönlichen
Pflege, wie etwa Shampoos, Lotionen etc. als auch für andere
flüssige Stoffe entwickelt worden. Die Verschlüsse für diese
Arten von Behältern weisen üblicherweise ein biegsames,
selbstabdichtendes, schlitzformiges Abgabeventil auf, das auf
der Behälteröffnung angebracht ist. Beim Zusammenquetschen des
Behälters wird der flüssige Inhalt des Behälters durch das
Ventil abgegeben.
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Einige dieser Verschlüsse weisen aus mehreren Teilen
bestehende Gehäuse oder Hauptteile auf, in denen das Ventil angeordnet
ist. Auch wenn Verschlüsse für derartige Verpackungen im
allgemeinen zufriedenstellend funktionieren, so ist es doch in
einigen Anwendungen wünschenswert, aus mehreren Teilen
bestehende Konstruktionen zu vermeiden. Desweiteren besteht ein
Bedarf für einen verbesserten Verschluß, der bei verminderten
Herstellungskosten einfacher hergestellt und zusammengebaut
werden kann.
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Auch wäre es vorteilhaft, wenn ein derartig verbesserter
Verschluß mit einem Aufbau zur Verfügung gestellt werden könnte,
der Herstellungsverfahren erlaubt, die eine hohe
Geschwindigkeit aufweisen, für große Mengen ausgelegt sind und einen
vermindertem Ausschuß haben.
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Bei einigen der herkömmlichen Aufbauten besteht die Gefahr,
daß das biegsame, selbstabdichtende Abgabeventil teilweise
oder vollständig von der Behälteröffnung entfernt wird. In
einem solchen Fall wird der Behälterinhalt leicht verschüttet.
Auch besteht die Gefahr, daß ein kleines Kind versucht, das
lose Ventil herunterzuschlucken. Angesichts dieser
potentiellen Probleme ist es wünschenswert, einen Verschluß mit einem
Aufbau zur Verfügung zu stellen, der verbesserte
Abdichtungs- und Haltefähigkeiten besitzt.
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Zusätzlich wäre es vorteilhaft, wenn der Aufbau eines
derartigen, verbesserten Verschlusses es erlauben würde, den
Verschluß für eine Vielzahl herkömmlicher Behälter zu verwenden,
die eine Vielzahl herkömmlicher Behälterenden, wie etwa
übliche Gewinde- und Schnappverbindungsanordnungen aufweisen.
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Die vorliegende Erfindung stellt einen für die Öffnung eines
zusammendrückbaren Behälters geeigneten Abgabeverschluß gemäß
den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 zur Verfügung.
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Der Verschluß weist ein Hauptteil auf, das an der
Behälteröffnung auf den Behälter aufsetzbar ist. Das Hauptteil weist
einen Abgabedurchlaß auf, der über die Behälteröffnung eine
Verbindung zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Behälters
herstellt.
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An dem Hauptteil befindet sich ein biegsames,
selbstabdichtendes Ventil, das sich bei erhöhtem Behälterdruck öffnet. Um das
Ventil im Abgabedurchlaß zu befestigen, weist das Ventil einen
Umfangsflansch auf, der im Hauptteil angeordnet ist.
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Das Hauptteil besitzt einen einheitlichen Aufbau und ist aus
thermoplastischem Material geformt. Es ist versehen mit (1)
einer ringförmigen Auflage um den Abgabedurchlaß herum zur
Anlage an den Ventilflansch und (2) einer ersten Wand, die
sich von der Auflage erstreckt und einen Hohlraum um die
Auflage herum vorgibt, der den Ventilflansch aufnimmt. Der
Hauptteil weist eine zweite Wand auf, die sich von der ersten
Wand erstreckt. Die zweite Wand ist in eine im wesentlichen
ringförmige Anordnung verformt, die sich von der ersten Wand
radial nach innen erstreckt und zum Festklemmen des
Ventilflansches zwischen der Auflage und der zweiten Wand die
Auflage überlappt.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch ein neues Verfahren zur
Herstellung von Abgabeverschlüssen zur Verfügung. Das
Verfahren beinhaltet das Formen des Hauptteils als einheitliches
Gebilde aus thermoplastischem Material, wobei sich von der
Auflage eine Umfangswand erstreckt, die zur Aufnahme des
Ventilflansches um die Auflage herum einen Hohlraum vorgibt.
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Das Ventil wird zur Befestigung im Abgabedurchlaß zunächst an
das Hauptteil angelegt, wobei der Ventilflansch auf der
Auflage anliegt.
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Als nächstes wird ein oberer Bereich der Umfangswand in eine
im wesentlichen ringförmige Anordnung verformt, die sich
radial nach innen erstreckt, um die Auflage zu überlappen und
den Ventilflansch zwischen der Auflage und dem verformten
Bereich der Umfangswand festzuklemmen. In einer bevorzugten
Ausführungsform wird die Verformung dadurch bewirkt, daß
Ultraschallenergie auf die Wand gerichtet wird.
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Zahlreiche weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, ausführlichen
Beschreibung der Erfindung sowie aus den Ansprüchen und den
zugehörigen Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die zugehörigen Zeichnungen sind Bestandteil der Beschreibung.
Gleiche Bezugszeichen werden zur Kennzeichnung gleicher Teile
verwendet. Es zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform
des Verschlusses der vorliegenden Erfindung mit einer
optionalen Verschlußkappe, die sich in geschlossener
Position auf dem Verschluß befindet;
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Verschlusses der
Fig. 1 mit der Verschlußkappe in einer geöffneten
Position;
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Fig. 3 eine gebrochene Ansicht gemäß Fig. 2, jedoch mit
einer vergrößerten, perspektivischen Anordnung des
Verschlusses während einer Zwischenstufe der
Herstellung;
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Fig. 4 eine stark vergrößerte, gebrochene
Querschnittsansicht entlang der Ebene 4-4 der Fig. 1;
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Fig. 5 eine stark vergrößerte Querschnittsansicht entlang
der Ebene 5-5 der Fig. 2;
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Fig. 6 eine gebrochene Draufsicht auf das Hauptteil des
Verschlusses entlang der Ebene 6-6 der Fig. 3;
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Fig. 7 eine gebrochene Querschnittsansicht einer zweiten
Ausführungsform des Verschlusses der vorliegenden
Erfindung;
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Fig. 8 eine gebrochene Querschnittsansicht entlang der Ebene
8-8, wobei das Ventil zur Verdeutlichung innerer
Einzelheiten nicht dargestellt ist;
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Fig. 9 eine gebrochene Draufsicht auf das geformte Hauptteil
einer dritten Ausführungsform des Verschlusses der
vorliegenden Erfindung, wobei das Ventil zur
Verdeutlichung innerer Einzelheiten nicht dargestellt ist;
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Fig. 10 eine gebrochene Querschnittsansicht des geformten
Hauptteils einer vierten Ausführungsform des
Verschlusses der vorliegenden Erfindung während einer
Zwischenstufe der Herstellung, bevor das Ventil
eingesetzt und die Umfangswand bis zur Anlage an den
Ventilflansch verformt wird;
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Fig. 11 eine gebrochene Querschnittsansicht der vierten
Ausführungsform des Verschlusses der vorliegenden
Erfindung mit zusammengesetztem Verschluß nach
Beendigung der Herstellung;
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Fig. 12 eine gebrochene Querschnittsansicht einer fünften
Ausführungsform des Verschlusses der vorliegenden
Erfindung in einer Herstellungsphase nach Formen des
Hauptteiles, jedoch vor Anbringen des Ventils und vor
Verformung der Wand des Hauptteils zur Anlage an das
Ventil;
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Fig. 13 eine gebrochene Querschnittsansicht der fünften
Ausführungsform des Verschlusses in vollständig
zusammengesetztem Zustand nach Beendigung der
Herstellung;
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Fig. 14 eine gebrochene Querschnittsansicht einer sechsten
Ausführungsform des Verschlusses der vorliegenden
Erfindung;
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Fig. 15 eine gebrochene Querschnittsansicht entlang der Ebene
15-15 der Fig. 14, jedoch zur Verdeutlichung innerer
Einzelheiten ohne Darstellung des Ventils;
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Fig. 16 eine gebrochene Querschnittsansicht einer siebten
Ausführungsform des Verschlusses der vorliegenden
Erfindung;
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Fig. 17 eine gebrochene Querschnittsansicht des Hauptteiles
einer achten Ausführungsform des Verschlusses der
vorliegenden Erfindung in einer Herstellungsphase
nach Formung des Hauptteils, jedoch vor Einsatz des
Ventils und vor Verformung der Wand des Hauptteils
zur Anlage an das Ventil;
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Fig. 18 eine gebrochene Querschnittsansicht des Verschlusses
während der Zwischenstufe der Herstellung gemäß
Fig. 3 und mit einer Ultraschalleinrichtung, die sich
gerade an die Umfangswand des Hauptteiles anlegt,
jedoch noch vor Verformung der Wand; und
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Fig. 19 eine Ansicht gemäß Fig. 18, jedoch nach Beendigung
der Verformung der Umfangswand des Hauptteiles des
Verschlusses.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Es sind eine Vielzahl möglicher Ausfürrungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung denkbar. In dieser Beschreibung und den
zugehörigen Zeichnungen sind lediglich einige
Ausführungsformen beispielhaft offenbart. Die Erfindung beschränkt sich in
ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen
Ausführungsbeispiele. Die Tragweite und der Schutzbereich der Erfin
dung ergeben sich vielmehr aus den Ansprüchen.
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Einfachheitshalber wird der Verschluß der vorliegenden
Erfindung im folgenden in der normalen (aufrechten)
Arbeitsposition beschrieben, wobei Begriffe wie oben, unten, hon
zontal, etc. in bezug auf diese Position verwendet werden. Es
wird jedoch darauf hingewiesen, daß der Verschluß der
vorliegenden Erfindung in einer anderen als der beschriebenen
Position hergestellt, gelagert, transportiert, gebraucht und
verkauft werden kann.
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Eine erste Ausführungsform des Verschlusses der vorliegenden
Erfindung ist in den Fig. 1 bis 6 dargestellt und in diesen
allgemein durch die Bezugsziffer 40 gekennzeichnet. Der
Verschluß 40 dient der Anbringung an einen Behälter (nicht
dargestellt), der eine übliche Schnauze oder Öffnung aufweist,
die durch einen Hals oder eine andere geeignete Gestaltung
gebildet ist. Der Verschluß 40 ist etwa aus thermoplastischem
Material oder anderen verformbaren Materialien, die mit dem
Inhalt des Behälters verträglich sind, herstellbar.
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Wie insbesondere in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, weist der
Verschluß 40 ein Gehäuse, Basis oder Hauptteil 50 auf. In der
dargestellten Ausführungsform ist das Gehäuse oder Hauptteil
50 mit einer Umfangswand in Gestalt eines zylindrischen
Mantels 52 versehen. Der Mantel 52 weist auf seiner
innenseitigen Oberfläche ein herkömmliches Gewinde 54 oder
andere geeignete Mittel (z.B. Schnappverbindungen (nicht
dargestellt)) auf, die in geeignete, auf dem Behälterhals
(nicht dargestellt) befindliche Zusammenwirkungsmittel, wie
etwa ein Gewinde oder andere geeignete Mittel (z.B.
Schnappverbindungen) eingreifen, um das Hauptteil 50 in lösbarer
Weise mit dem Behälter zu verbinden.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 6 weist das
Hauptteil 50 eine Kopfwand 58 auf (Fig. 2, 4, 5), in der ein
unterteilter Abgabedurchlaß 62 ausgebildet ist, wie in den
Fig. 4, 5 und 6 verdeutlicht ist. Der Abgabedurchlaß 62 stellt
mittels der durch den Behälterhals begrenzten Behälteröffnung
eine Verbindung zwischen dem Inneren und Äußeren des Behälters
her.
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Wie insbesondere in Fig. 5 dargestellt, weist das Hauptteil 50
einen innenseitigen Abdichtungsring 64 auf, der sich von der
Unterseite der Kopfwand 58 nach unten erstreckt und als
Abdichtung dient, indem er gegen oder in den Behälterhals
hervorspringt und dadurch in die Umfangsfläche des
Behälterhalses eingreift, so daß ein dichter Verschluß erreicht wird.
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Die Kopfwand 58 des Hauptteils des Verschlusses weist
desweiteren ein mittiges Stützteil 68 auf, das innerhalb des
Abgabedurchlasses 62 angeordnet ist und das Abgabeventil 70
unterstützt, wie weiter unten im einzelnen beschrieben wird.
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Das Stützteil 68 weist eine nach oben gerichtete konkave
Fläche 74 (Fig. 5 und 6) auf, die von einer flachen,
ringförmigen Umfangsfläche 76 abgeschlossen wird. Das Stützteil 68
wird durch radial nach außen gerichtete Stege 80 (Fig. 6) im
Abgabedurchlaß 62 in Position gehalten, die sich von einer
ringförmigen Auflage 84 bzw. einem Ventilklemmteil 84
erstrecken (Fig. 3 und 4).
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Die nach oben gerichtete Fläche der Auflage bzw. des
Ventilklemmteils 84 stellt sich als eine Auflage- oder
Festklemmfläche 112 zur Anlage an das Ventil 70 dar, wie weiter unten
im einzelnen beschrieben wird.
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Das Hauptteil 50 des Verschlusses wird anfänglich als
einheitlicher Aufbau aus thermoplastischem Material in einer
Anordnung oder "Vorform" geformt, die anschließend während des
Herstellungsverfahrens zur Aufnahme des Ventils 70 verformt wird.
Insbesondere wird das Hauptteil 50 des Verschlusses mit einer
Umfangswand 88 (Fig. 3) geformt, die sich von dem Klemmteil
oder der Auflage 84 des Hauptteils nach oben erstreckt und um
die Auflage 84 herum einen Hohlraum zur Aufnahme des Ventils
70 vorgibt.
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Anschließend wird das Ventil 70 zur Befestigung des Ventils im
Abgabedurchlaß auf das Hauptteil aufgelegt, wobei das Ventil
auf der Auflage 84 anliegt. Danach wird die Umfangswand 88
durch ein neues, weiter unten beschriebenes Verfahren
verformt, derart, daß die Wand 88 einen unteren Bereich oder
erste Wand 88' aufweist, die unverformt bleibt, und einen
oberen Bereich oder zweite Wand 88'' aufweist, die in eine im
wesentlichen ringförmige Anordnung verformt wird, die sich von
der ersten Wand 88' radial nach innen erstreckt. Die zweite
Wand 88'' dient zur Überlappung eines Teils des Ventils 70 und
damit dem Festklemmen des Ventils 70 zwischen der Auflage und
der zweiten Wand 88'', wie in Fig. 5 dargestellt.
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> Gemäß den Fig. 3 und 5 weist das Ventil 70 eine biegsame,
mittige Wand 92 auf, die über mindestens einem Teil des
Abgabedurchlasses des Hauptteils 50 angeordnet ist. Die
mittige Wand 92 des Ventils besitzt mindestens einen
üblicherweise geschlossenen Abgabeschlitz 94. Bevorzugt sind zwei
derartige Schlitze 94 vorgesehen, die sich zur Bildung einer
Kreuzform im rechten Winkel schneiden. Jeder Schlitz 94
erstreckt sich vollständig durch die mittige Wand 92.
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Die mittige Wand 92 des Ventils ist von einem im wesentlichen
zylindrischen Bereich 96 umgeben, der sich von einem Flansch
98 erstreckt. In der bevorzugten Ausgestaltung des ersten
Ausführungsbeispiels des Abgabeverschlusses gemäß den Fig. 1
bis 6 weist der Ventilflansch 98 gemäß Fig. 5 im Querschnitt
eine Form auf, die als "Schwalbenschwanz"-Form beschrieben
werden kann.
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Bei Anordnung des Ventils 70 im Abgabedurchlaß 62 des
Hauptteils 50 des Verschlusses wird der Umfangsflansch 98 des
Ventils entlang einer quer zum Abgabedurchlaß 62 verlaufenden
Mittenebene 100 (Fig. 5) ausgerichtet. Die Dicke des Flansches
98 senkrecht zu dieser Ebene ist am äußeren Umfang des
Flansches größer als in weiter innen liegenden Bereichen des
Flansches. Die Dicke des Ventilflansches 98 ist auch als mit
zunehmender Entfernung von dem äußeren Umfangsrand des
Flansches abnehmend beschreibbar. Der Flansch 98 weist erste
und zweite Eingriffsflächen 101 und 102 auf, die symmetrisch
auf entgegengesetzten Seiten der Mittenebene 100 verlaufen.
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Durch Verformen der Wand 88 des Hauptteils zur Anlage an den
Ventilflansch 98 wird das Ventil 70 sicher im Hauptteil 50 des
Verschlusses festgehalten. Zu diesem Zweck ist die Wand 88
derart verformt, daß der obere Bereich 88'' eine erste oder
obere Festklemmfläche 111 bildet, die in Eingriff mit der
Fläche 101 des Ventilflansches 98 steht.
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Die erste Festklemmfläche 111 steht in Abstand zu der unteren,
zweiten Festklemmfläche 112 des Hauptteils des Ventils. Beide
Festklemmflächen 111 und 112 sind symmetrisch auf
gegenüberliegenden Seiten der Mittenebene 100 des Ventilflansches
angeordnet (Fig. 5). Nahe des Abgabedurchlasses ist der Abstand
zwischen den Festklemmflächen 111 und 112 geringer als in
weiter außen liegenden Bereichen. Der Abstand zwischen den
Festklemmflächen nimmt somit mit zunehmender Entfernung zum
Abgabedurchlaß zu.
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Das Oberflächenprofil jeder Festklemmflche 111, 112
entspricht bevorzugt jeweils dem Oberflächenprofil der
benachbarten Oberfläche 101, 102 des Ventilflansches. Auch
divergieren
in einer bevorzugten Ausführungsform die
Angriffsflächen 101 und 102 des Ventilflansches gemäß der Darstellung mit
zunehmender Entfernung vom Abgabedurchlaß in einheitlicher
Weise, etwa mit einem konstanten spitzen Winkel.
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Ebenso divergieren die beabstandeten Festklemmflächen 111 und
112 bevorzugt mit zunehmendem Abstand vom Abgabedurchlaß in
einheitlicher Weise, etwa mit dem konstanten spitzen Winkel
gemäß der Darstellung. Wie in Fig. 5 dargestellt, ist die
erste Festklemmfläche 111 der Wand 88'' bevorzugt abgestumpft
kegelförmig (frustoconical) ausgebildet. Die zweite Festklemm
fläche 112 der Auflage 84 des Hauptteils des Verschlusses ist
ebenfalls abgestumpft kegelförmig (frustoconical) ausgebildet.
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Die oben beschriebene neue Festklemmanordnung für den
Ventilflansch wird bevorzugt durch Einziehen oder Verformen der
ringförmigen Umfangswand 88 ausgebildet (Fig. 3). Hierzu
werden mechanische Kräfte oder Ultraschallenergie auf die Wand
88 gerichtet, wobei die Verformung mittels einer geeigneten
Verformungsfläche geführt wird. Fig. 18 zeigt eine gewölbte,
konkave Verformungsfläche 300, die eine ringförmige, nach
unten offene Aussparung aufweist. Diese ist in einer allgemein
zylindrischen Bearbeitungsvorrichtung oder einem Aufsatz 310
angeordnet, der in üblicher Weise mit einer herkömmlichen
Ultraschalleinrichtung (nicht dargestellt) verbunden ist.
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Die Ultraschalleinrichtung erzeugt Ultraschallenergie in Form
hochfrequenter Schwingungen, die durch den Aufsatz 310 auf die
Umfangswand 88 des Hauptteils des Verschlusses gerichtet
werden. Während der Aufsatz 310 mit der Ultraschallfrequenz
schwingt, wird der Aufsatz 310 bei gleichzeitigem Erfassen der
äußeren Umfangsfläche der Wand 88 in Richtung des Hauptteils
des Verschlusses bewegt. Der distale Stimbereich der Wand 88
berührt die gebogene Fläche 300 und wird radial nach innen
gedrückt.
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Wenn der Wand 88 ausreichend Ultraschallenergie zugeführt
wird, erfolgt durch Dämpfung der Ultraschallschwingungen eine
örtliche Erhitzung, so daß die Temperatur der Wand 88 über die
Schmelztemperatur des Wandmaterials steigt. Die Wand oder ein
Bereich der Wand beginnt zu schmelzen und sich zu verformen.
Wenn die Wand vollständig verformt ist, so daß sie, wie in
Fig. 19 dargestellt, vollständig an dem Ventilflansch 98
anliegt, ist der Wandbereich 88'', der sich zwischen der
oberen Eingriffsfläche 101 des Flansches und der gewölbten
Verformungsfläche 300 des Aufsatzes befindet, derart
ausgestaltet, daß er den Flächen 101 und 300 entspricht.
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Eine übliche, für das oben beschriebene Verfahren geeignete
Ultraschalleinrichtung ist das Modell 48B2001 Thruster, das in
den Vereinigten Staaten von Amerika von der Dukane
Corporation, Ultrasonic Division, St. Charles, Illinois 60174 U.S.A.
verkauft wird. Eine derartige Einrichtung wird mit einer
Ausgangsleistung von 2000 Watt bei einer Ausgangsfrequenz von
20 kHz mit einem maximal zur Verfügung stehendem
Festklemmdruck von 293,54 kg ( 540 pounds) betrieben. Die Einzelheiten
des Aufbaus und des Betriebes einer derartigen herkömmlichen
Vorrichtung sind nicht Teil der vorliegenden Erfindung.
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In einer möglichen Ausführungsform des Abgabeverschlusses der
vorliegenden Erfindung wird der Hauptteil des Verschlusses aus
Polypropylen geformt, wobei der Abgabedurchlaß 62 am inneren
Umfang der Auflage 64 für das Ventil einen Außendurchmesser
von etwa 12,8 mm (0.504 inch) aufweist. Die abgestumpft
kegelförmige (frustoconical) Festklemmfläche 112 der Auflage 84 ist
in Richtung des Fußes der Umfangswand 88 in einen Winkel von
22º nach unten geneigt. Die Umfangswand 88 hat einen
Innendurchmesser von etwa 17,91 mm (0.705 inch). Der
Außendurchmesser der Wand 88 beträgt etwa 19,76 mm (0.778 inch). Die
Höhe der Wand, gemessen von der Unterseite der Kopfwand 58 zum
oberen Ende der Wand 88 beträgt etwa 7,57 mm (0.298 inch).
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Der Vorgang des Einziehens oder der auf andere Weise
erfolgenden Verformung oder Umgestaltung der Umfangswand 88, die dem
sicheren Festklemmen des Umfangsflansches 98 des Ventils 70
dient, kann auch durch andere als Ultraschallverfahren bewirkt
werden. Die Umfangswand 88 kann etwa durch Verwendung eines
geeigneten Werkzeuges umgeformt werden, welches die
Umfangswand 88 erfaßt und das Umbiegen oder das Formen der Wand 88
lenkt. Weiter ist es möglich, eine Erhitzung durch andere
Mittel, etwa chemische Reaktionen, Konvektion etc. zu
bewirken. Soweit das Material, aus dem das Hauptteil des
Verschlusses geformt ist, dies erlaubt, ist es auch denkbar, daß die
Wand 88'' durch Kaltverformung der Wand 88 hergestellt wird.
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Der neuartige, in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Verschluß
stellt eine Festklemmanordnung zur Verfügung, die das Ventil
70 sicher im Hauptteil des Verschlusses hält, ohne daß nahe
der Innenfläche des zylindrischen Bereiches 96 des Ventils
besondere, innenseitige Stützelemente oder Lagerungsteile
notwendig wären. Dies ermöglicht, daß der der Innenfläche des
zylindrischen Bereiches 96 benachbarte Bereich im wesentlichen
offen und frei ist, so daß jegliche Beschränkung des Flusses
des Behälterinhaltes.durch den Durchlaß 62 minimiert wird.
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Das Ventil 70 funktioniert in bekannter Weise. Wenn auf den
Behälter 42 (Fig. 11) äußere Kräfte einwirken, wenn der
Behälter etwa zur Abgabe seines Inhaltes gequetscht wird, wird das
flüssige Material im Behälter gegen das Ventil 70 gedrückt.
Dadurch wird der mittige Bereich 92 des Ventils zeitweise
deformiert, wodurch das flüssige Material durch die Schlitze
94 aus dem Behälter abgegeben wird. Wenn die Anwendung äußeren
Druckes auf den Behälter beendet ist, bewirkt die inhärente
Elastizität des Ventilmaterials, daß das Ventil in seine
normale, spannungsfreie, geschlossene Ausrichtung zurückkehrt.
Biegsame, selbstabdichtende Ventile sind im Stand der Technik
bekannt. Beispielsweise wird auf die US-Patentschriften Nr.
1,607,993, 1,825,553, 2,802,607, 2,937,795 und 3,257,046
hingewiesen.
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Das Ventil 70 ist aus thermoplastischem Material herstellbar,
wie etwa Polypropylen, Polyethylen, Elastomeren aus
Copolyestern, Polyurethanen, verschiedenen Styrenen und chlorierten
Olefinen. Es ist ebenso denkbar, andere Materialien, wie etwa
thermogehärtete Materialien einschließlich Silizium,
natürliches Gummi und Ethylen, zu verwenden.
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Der Verschluß ist mit einer Verschlußkappe 120 versehbar. Die
Verschlußkappe 120 kann ein getrennter, nichtverbundener
Bestandteil sein, der auf das Hauptteil 50 des Verschlusses
aufgesetzt und davon entfernt werden kann. Bevorzugt ist die
Verschlußkappe 120 jedoch gemäß Fig. 2 an einer Kante des
Hauptteils 50 des Verschlusses befestigt. Die Verschlußkappe
kann zwischen (1) einer geschlossenen Stellung (Fig. 1), in
der sie sich über der Kopfwand 58 des Verschlusses und dem
Ventil 70 befindet, und (2) einer offenen Stellung, in der sie
von der Kopfwand 58 und dem Ventil 70 einen Abstand aufweist
(Fig. 2), geschwenkt werden.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist die Verschlußkappe 120
gemäß Fig. 2 mittels geeigneter Mittel, wie etwa einem
Schnappverschlußgelenk 124 mit dem Hauptteil 50 des
Verschlusses verbunden. Ein derartiges Schnappverschlußgelenk 124
wird zusammen mit dem Hauptteil 50 des Verschlusses und der
Verschlußkappe 120 ausgebildet. Das dargestellte
Schnappverschlußgelenk 124 ist bekannt und in der US-PS 4,403,712
beschrieben.
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Die Verschlußkappe 120 und das Hauptteil des Verschlusses
werden bevorzugt als einheitliches Gebilde aus geeigneten
thermoplastischen Materialien, wie etwa Polypropylen oder
Polyethylen geformt.
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Das Vorsehen einer flachen, ringförmigen Fläche 76 um die
konkave Fläche 74 vereinfacht den Formungsprozeß bei Formen
des Hauptteils des Verschlusses aus thermoplastischem
Material. So wird dadurch vermieden, am Umfangsrand der
konkaven Fläche 74 einen spitzen Winkel zu formen. Ein
derartiger spitzer Winkel ist schwierig zu formen und bricht
mit höherer Wahrscheinlichkeit.
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Bei Anbringen des Verschlusses am Behälter besteht die
potentielle Gefahr, den Verschluß zu deformieren und das
festgeklemmte Ventil 70 zu lockern. Insbesondere wird die
Kopfwand 58 des Hauptteils des Verschlusses nach oben
gedrückt, wenn die obere Stirnfläche des Behälterhalses mit
dem Hauptteil 50 in Eingriff steht.
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Da die Kopfwand 58 des Verschlusses an seinem Umfang mit der
Seitenwand oder dem Mantel 52 des Hauptteils 50 des
Verschlusses verbunden ist, tendiert die Kopfwand 58 dazu, sich in den
Bereichen, die radial weiter innerhalb des Umfangs des
Hauptteils des Verschlusses liegen, stärker nach oben zu bewegen
als in Bereichen, die am äußeren Umfang des Hauptteils des
Verschlusses liegen. Dies kann ein "Biegen" oder "Wölben" der
Kopfwand 58 verursachen. Dies wiederum könnte bewirken, daß
die Wände 88' und 88'' sich radial nach außen sowie axial nach
oben dehnen. Dies könnte zu einer Erhöhung des Durchmessers
der Wände 88' und 88'' führen mit der Folge, daß das Ventil 70
in den Wänden 88' und 88'' gelockert würde.
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Um die Neigung zur "Wölbung" des Hauptteils 50 des
Verschlusses bei Aufsetzen auf einen Behälter zu vermeiden, weist der
Verschluß 40 eine besondere Ausbildung auf. So ist in der
Kopfwand 58 radial auswärts der Wand 88' eine ringförmige
Aussparung 140 ausgebildet. Die Aussparung 140 weist bevorzugt
einen V-förmigen Querschnitt auf und öffnet sich um die Wand
88' herum nach oben, um einen Bereich reduzierter Dicke in der
Kopfwand festzulegen. Dies ermöglicht eine Dehnung dieses
Bereiches, wenn die Kopfwand 58 mit dem Ende des
Behälterhalses in Eingriff steht.
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Insbesondere wenn das obere Ende des Behälterhalses mit der
Kopfwand des Verschlusses in Eingriff steht (am
Abdichtungsring 64 der Kopfwand 58), wird der Bereich der Kopfwand 58,
der radial innerhalb der ringförmigen Aussparung 140 liegt,
beträchtlich weniger nach oben "gewölbt", da der Bereich
verminderter Dicke unterhalb der Aussparung 140 sich verformen
und dehnen kann. Damit wirkt die Aussparung 140 in gewissem
Maße als Biege- oder Gelenkmittel.
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Der radial innerhalb der Aussparung 140 gelegene Bereich der
Kopfwand 58 wird damit unter beträchtlich geringerer
Deformation nach oben gedrückt und die Wände 88' und 88'' bleiben
eher in ihrer ursprünglichen, spannungsfreien Ausrichtung.
Dies bedeutet, daß der Durchmesser der Wände 88' und 88'' im
wesentlichen unverändert bleibt, wenn der Verschluß fest in
den Behälterhals eingreift. Als Ergebnis wird das Ventil 70
weiterhin sicher im Verschluß 40 festgehalten.
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Ein weiteres Merkmal der bevorzugten Ausführungsform des
Abgabeverschlusses verhindert ein versehentliches Entleeren
oder Verschütten des Behälterinhalts aus dem Verschluß. Dieses
Merkmal beruht auf einer einzigartigen Zusammenwirkung
zwischen der Verschlußkappe 120 des Verschlusses, dem Ventil
70 und dem Stützteil 68.
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Wie insbesondere in den Fig. 2 und 4 dargestellt, weist die
Verschlußkappe 120 des Verschlusses einen ringförmigen
Abdichtungskragen 160 auf, der bei geschlossener
Verschlußkappe 120 an der mittigen Wand 92 des Ventils anliegt, wie in
Fig. 4 dargestellt. Der Kragen 160 drückt die mittige Wand 92
des Ventils gegen das Stützteil 68 des Hauptteils des
Verschlusses, um das Ventil um die Schlitze 94 herum dicht zu
verschließen (Fig. 2 und 3).
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Die Verschlußkappe 120 weist desweiteren bevorzugt eine äußere
ringförmige Hülse 170 auf, die kürzer als der ringförmige
Abdichtungskragen 160 ist. Die Verschlußkappe 120 ist
desweiteren mit Zapfen 172 versehen, die in Abständen kreisförmig
entlang des inneren Umfanges der Hülse 170 der Verschlußkappe
angeordnet sind. Die Zapfen 172 bilden ein einheitliches
Ganzes mit der Hülse 170 der Verschlußkappe, und jeder Zapfen
172 weist eine Stirnfläche auf, die in einer Ebene mit der
Stirnfläche der Hülse liegt.
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Die Zapfen 172 und die Hülse 170 drücken bei geschlossener
Verschlußkappe eine ringförmige, flache Umfangsfläche 178 des
Ventils 70 nach unten (Fig. 4). Dadurch wird die mittige Wand
92 des Ventils nach unten bewegt und entsprechend dem
Stützteil 68 gebogen, so daß die Ventilschlitze 94 innerhalb des
ringförmigen Abdichtungskragens wirkungsvoll verschlossen
sind.
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Der Abdichtungskragen 160 weist bevorzugt eine abgestumpft
kegelförmige (frustoconical) Stirnfläche 180 auf, um
sicherzustellen, daß der Abdichtungskragen 160 wirksam an der mittigen
Wand 92 des Ventils anliegt. Die abgestumpft kegelförmige
(frustoconical) Stirnfläche 180 legt einen Winkel fest, der,
sofern die Verschlußkappe geschlossen ist, gleich dem Winkel
einer Tangente an die konkave Fläche 74 des Stützteils an
einem Punkt ist, der sich auf einer Achse mit einem
ausgewählten Punkt der Stirnfläche 180 befindet.
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Bei geöffneter Verschlußkappe 120 kehrt das Ventil 70 dank
seiner inhärenten Elastizität in seinen ursprünglichen,
spannungsfreien Zustand zurück (Fig. 5). In diesem Zustand
befindet sich die mittige Wand 92 des Ventils oberhalb und in
Abstand von der konkaven Fläche 74 des Stützteils. Dann nimmt
der zylindrische Bereich 96 des Ventils seinen ursprünglichen,
spannungsfreien, zylindrischen Zustand ein. In diesem Zustand
kann der Inhalt des Behälters durch den Abgabedurchlaß 62
hindurch und durch das Ventil 70 heraustreten, sofern der Druck
der Flüssigkeit ausreicht, um die elastischen Verschlußkräfte
des Ventus 70 zu überwinden.
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Die Haltefähigkeit des Verschlusses in bezug auf das Ventil
ist dadurch weiter steigerbar, daß mindestens ein abstehender
Vorsprung auf einer oder auf beiden Festklemmflächen
vorgesehen
wird. Die Vorsprünge, etwa zahnartige Erhebungen,
Stifte, Riffel und Kränze erhöhen die Festhaltekräfte, da sie
in das Material des Ventilflansches eingebettet werden oder
anderenfalls das Material des Ventilflansches verformen.
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Fig. 7 bis 17 veranschaulichen derartige zusätzliche Ventil-
Festhalteanordnungen. Diese Ausführungsformen sind für das
Festhalten selbstabdichtender, mit einem Flansch versehener
Ventile geeignet. Die spezielle innere Anordnung der Ventile,
die Wanddicken, die Krümmung des mittigen Wandbereichs des
Ventils etc. können beliebig sein, sofern diese
Ausgestaltungen mit der dargestellten Befestigungsanordnung für den
Ventilflansch verträglich sind.
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Fig. 7 und 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung, bei dem das Hauptteil des Verschlusses eine
Kopfwand 58A aufweist, in der ein Abgabedurchlaß 62A ausgebildet
ist. Ein Ventilstützteil, wie etwa das Ventilstützteil 68 der
Fig. 3, ist in dieser Ausführungsform nicht vorgesehen.
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Ein selbstabdichtendes Ventil 70A ist mit einem Umfangeflansch
98A versehen, der auf einer nach oben gerichteten Fläche 112A
der Auflage 84A des Hauptteils aufliegt und der durch eine
Kopfwand 88A'' festgeklemmt ist. Die Festklemmfläche 112A
weist Vorsprünge 130A auf, wobei diese Vorsprünge 130A die
Gestalt von kreisförmigen Ringen mit jeweils einer scharfen
Kante zum Eingriff in den Ventilflansch 98A haben.
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Fig. 9 zeigt eine Abwandlung, bei der das Hauptteil des Ver
schlusses eine Auflage für den Ventilflanschsitz mit einer
nach oben gerichteten Festklemmfläche 112B aufweist, die mit
segmentartigen Teilringen 131B versehen ist. Die Anordnung der
Ringe ist beispielsweise in vier Quadranten unterteilt, wobei
ein einzelnes Ringsegment 131B in jedem von zwei gegenüber
liegenden Quadranten und zwei Ringsegmente 131B in jedem der
beiden anderen gegenüberliegenden Quadranten angeordnet sind.
In dem Quadranten mit zwei Ringsegmenten 131B sind die
Ringsegmente
131B beabstandet und im Vergleich zu den einzelnen
Ringsegmenten 131B in den benachbarten Quadranten radial
versetzt. Wie dargestellt, hat jedes Ringsegment 131B ein
rechteckiges oder quadratisches Querschnittsprofil. Alternativ
weist das Ringsegment 131B auch ein scharfes, umgekehrt
Vförmiges Profil ähnlich dem Profil der Ringe 130A der Fig. 7
und 8 auf.
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Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Hauptteils
des Abgabeverschlusses zu einem Zeitpunkt vor Einsatz des
Ventils und Verformung der Umfangswand 88C. Das Hauptteil des
Verschlusses weist eine Auflage 84C mit scharfen,
kreisförmigen Ringen 130C entsprechend den oben bezüglich der Fig. 7 und
8 beschriebenen Ringe 130A auf.
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Zusätzlich weist ein oberer Bereich der Umfangswand 88C eine
Vielzahl nach innen gerichteter, scharfer Ringe 140C auf, die
den gleichen Querschnitt wie die Ringe 130C aufweisen.
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Nachdem die Wand 88C gemäß Fig. 11 zur Anlage an den
Ventilflansch 98C verformt ist, liegen die Ringe 130C an der unteren
Fläche des Ventilflansches 98C und die Ringe 140C an der
oberen Fläche des Ventilflansches 98C an.
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Die in den Fig. 12 und 13 dargestellte, alternative
Ausführungsform entspricht der oben beschriebenen Ausführungsform
der Fig. 10 und 11. Allerdings weist das Hauptteil des
Verschlusses gemäß der Ausführungsform der Fig. 12 und 13 eine
Umfangswand 88D mit im Abstand zueinander angeordneten Halte
ringen 140D auf, die sich im wesentlichen entlang der gesamten
Höhe der Innenfläche der Wand 88D erstrecken. Das Hauptteil
des Verschlusses weist desweiteren eine Auflage 84D mit
Halteringen 130D für das Ventil auf.
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Nachdem ein Ventil im Hauptteil des Verschlusses angeordnet
ist, wobei der Ventilflansch 98D gemäß Fig. 13 auf der Auflage
84D aufliegt, wird die Wand 88D derart verformt, daß die
Umfangsflächen des Flansches 98D vollständig an den Ringen
130D und 140D anliegen und von diesen gehalten werden.
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Fig. 14 und 15 zeigen eine alternative Ausführungsform, bei
der der Ventilflansch 98E zwischen einer Ventilauflage 84E und
einer Wand 88E gehalten wird. Die Auflage 84E weist eine
Vielzahl nach oben gerichteter, in Abstand stehender Stifte 160E
auf, die die Unterseite des Ventilflansches 98E halten. Diese
Stifte 160E werden gemäß Fig. 15 bevorzugt in zwei
konzentrischen Kreisen angeordnet.
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Fig. 16 zeigt eine weitere Ausbildung des Verschlusses der
vorliegenden Erfindung, bei der das Hauptteil des Verschlusses
eine Auflage 84F für den Ventilflansch mit einer im
wesentlichen flachen, an dem Flansch anliegenden Fläche 112F aufweist.
Die Fläche 112F neigt sich nicht mit zunehmender radialer
Entfernung nach unten. Die Fläche 112F ist zum Erfassen und
Festklemmen einer durchgängig flachen Fläche 102F des
Flansches 98F eines selbstabdichtenden Ventils geeignet.
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Der Ventilflansch 98F weist eine obere Fläche 101F auf, die
sich mit zunehmender radialer Entfernung nach oben erstreckt.
Die Fläche 101F liegt an eine verformte Wand 88F'' an.
Gegebenenfalls können Vorsprünge, wie etwa die oben
beschriebenen Stifte oder Ringe auf der Festklemmfläche 112F der
Auflage und an der Wand 88F'' angeordnet werden.
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Fig. 17 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Hauptteils
des Verschlusses, bei dem dieses eine ringförmige Auflage 84G
zur Aufnahme des Flansches eines selbstabdichtenden Ventils
(nicht dargestellt) aufweist. Das Hauptteil des Verschlusses
weist desweiteren eine nach oben gerichtete, ringförmige
Umfangswand 88G auf, die zur Anlage an den Ventilflansch
verformbar ist. Gegebenenfalls können Stifte oder Halteringe
vorgesehen werden.
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Es ist möglich, die Innenfläche der Wand 88G bei einigen
Anwendungen und für einige Materialien und Größen mit einer
ringförmigen Aussparung 180G herzustellen. Dadurch wird die
Dicke der Wand 88G verringert, wodurch die Wand 88G
insbesondere in diesem Bereich verbiegbar ist. Jedoch haben
Experimente gezeigt, daß bei einigen Materialkombinationen,
Anordnungen und Größen der schmale Materialbereich um die
Aussparung 180G herum eine Energiebündelung bewirkt, die zu einer
unerwünschten Scherung im Bereich der Aussparung 180G führt.
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Bei sämtlichen oben genannten Ausführungsformen, in denen auf
den Festklemmflächen des Hauptteils des Verschlusses
Vorsprünge vorgesehen sind, kann jeder Vorsprung in Gestalt eines
länglichen Teiles (z.B. eines Zahnes oder eines Stiftes)
ausgeführt werden, das nahe seiner Basis derart umgebogen ist,
daß es sich relativ zum Abgabedurchlaß radial nach außen sowie
parallel zur Angriffsfläche des Ventilflansches erstreckt. Bei
einer derartigen Anordnung werden Kräfte, die darauf
ausgerichtet sind, den Ventilflansch nach innen oder nach oben aus
dem Hauptteil des Verschlusses zu ziehen, bewirken, daß die
umgebogenen Stifte in den Flansch eingreifen und eine radial
nach innen gerichtete Kraft erfahren. Diese Kraft dreht die
Stifte von ihrer "umgebogenen" Position in Richtung einer
vertikalen Position. Dadurch erhöht sich der Eingriff zwischen
den Stiften und dem Ventilflansch, so daß eine erhöhte
Gegenkraft zum Festhalten des Ventilflansches entsteht.
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Aus der vorhergehenden, ausführlichen Beschreibung der
Erfindung und den Zeichnungen ist ersichtlich, daß zahlreiche
Variationen und Abwandlungen denkbar sind, ohne das Wesen und
den Schutzbereich der neuen Ideen und Prinzipien dieser
Erfindung zu verlassen.