DE8006293U1 - Schraubenverschluss fuer einen Behaelter - Google Patents

Description

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Schraubverschluss für einen Behälter

Die Erfindung betrifft einen Schraubverschluss für einen Behälter, aus elastischem Material und mit einem Innengewinde sowie einem Kappenteil, an dessen auf die Mündungsfläche des Behälterhalses' aufzuliegen bestimmter Seite eine schräg aus der Ebene dieser Seite herausragende ringförmige Dichtlippe angeordnet ist.

Das Problem bei solchen Schraubverschlüssen, die nicht aus Metall bestehen, liegt darin, dass sie trotz der Elastizität des Materials eine ausreichende Dichtung garantieren müssen, insbesondere dann, wenn der Behälter durch Erwärmung seines Inhaltes, beispielsweise beim Transport auf offenen Fahrzeugen, unter einem hohen Innendruck steht. Weil dieser Druck eine grosse axiale Kraft auf den Verschluss ausübt, muss dessen Innengewinde möglichst auf der ganzen Länge mit dem Aussengewinde des Behälters zusammenwirken. Behälter mit Schraubverschlüsse] vor allem Getränkeflaschen, weisen jedoch ein sehr kurzes Gewinde auf, weil dieses bei der vor Jahrzehnten erfolgten Normierung auf metallische Verschlüsse abgestimmt wurde. Eine Aenderung dieses Gewindes ist wegen der riesigen Stückzahl der im Umlauf befindlichen Flaschen ausgeschlossen. Somit muss der Verschluss trotz seines gegenüber Metall weicherem Materials dem Behälter angepasst sein.

Die meisten Kunststoffverschlüsse weisen Dichtungselemente auf, die trotz des durch das Gewinde beengten Raumes mit der Aussenseite des Behälters oder dann mit der

Innenseite seiner Mündung zusammenwirken. Dichtungselemente, die auf die ringförmige Mündungsfläche des Behälters einwirken, sind selten, weil der auf diese Fläche aufliegende Teil des Verschlusses, der sogenannte Kappenteil, durch den Druck des Inhaltes des Behälters von dieser Fläche abgehoben wird. Damit wird die Dichtung üblicherweise problematisch. Es sind allerdings schon Vorschläge in dieser Hinsicht gemacht worden. An einem bekanntgewordenen Verschluss sind konzentrisch zueinander angeordnete, dünne, scharfkantig auslaufende Dichtungsleisten vorgesehen, die gegen die Achse des Verschlusses hin geneigt sind und eine Höhe aufweisen, die grosser ist als der seitliche Abstand benachbarter Dichtungsleisten. Durch dieses Verhältnis zwischen Höhe und Abstand soll ein schuppenartiges Uebereinanderliegen der Dichtungsleisten und damit eine gute Dichtwirkung erzielt werden.

Das ist jedoch nicht unbedingt der Fall. Offenbar bewirkt das schuppenartige Aufeinanderlegen eher das Gegenteil vom beabsichtigten Zweck, indem nämlich die jeweils obere Dichtungsleiste durch die darunterliegende Spitze der benachbarten Dichtungsleiste von der Mündungsfläche mindestens teilweise abgehoben ist und daher trotz ihrer langen und dünnen Form ihrer eigenen Spitze nicht mehr mit genügendem Druck auf der Mündungsfläche anfliegt. Wird dann der genannte Kappenteil infolge des Druckes im Behälter leicht angehoben, so behält zwar die Dichtleiste ihren Kontakt mit der Mündungsfläche bei, der aber für eine einwandfreie Dichtung offenbar nicht mehr ausreicht.

if ' Eine weitere Schwierigkeit kommt noch hinzu. Wie schon j| erwähnt, müssen die Verschlüsse auf das Behältergewinde

I abgestimmt sein. Dies hat vor allem zur Folge, dass der

ψ. Abstand von der Unterseite des Kappenteils bis zum

i| Anfang des Innengewindes am freien Ende des Gewindeteils

1 wegen der Normierung konstant sein muss. Der durch eine

Iv automatische Verschlussmaschine aufzusetzende Verschluss

u_: wird solange rotiert, bis die erwähnte Unterseite auf

|' der Mündungsfläche aufzuliegen kommt, worauf die Rotation

;| sofort aufhört (eine Rutschkupplung fängt dieses schlag-

1 artige Anhalten auf). Daraus ergeben sich mehrere

$ Schlussfolgerungen. Erstens ist ersichtlich, dass der

jjj Verschluss mit einer rotierenden Bewegung schleifend auf

[i der Mündungsfläche des Behälters aufsetzt. Eine solche

I Schleifbewegung mit nachfolgendem hohen Aufsetzdruck

I ist jedoch für lange dünne Dichtlippen, die sich zudem

I aufeinanderlegen sollten, wegen der dabei auftretenden

Reibungs- und Druckkräfte sehr ungünstig und kann zur Beschädigung der Dichtlippen und damit zum Verlust der Dichtwirkung führen. Zweitens besteht die Gefahr, dass die langen dünnen Dichtlippen zu elastisch sind und daher sich zu stark zusammenbiegen, auch dann, wenn ihre Form und Anordnung im aufeinandergelegten Zustand theoretisch die Einhaltung des erwähnten Normalabstandes gewährleisten müssten. Bei zu starkem Zusammenbiegen wird jedoch der Verschluss stärker auf den Behälter aufgewindet als das Gewinde des letzteren dies zulässt; das Verschlussgewinde kommt dann auf den zylindrischen Teil des Behälterhalses zu liegen und dadurch wird der Verschluss an seinem freien Ende aufgeweitet. Bei zu kräftigen Dichtlippen tritt das Gegenteil auf; der Verschluss wird nicht über die ganze Gewindelänge aufgeschraubt. In beiden Fällen sind ein Verlust an Zusammen-

wirkung zwischen den beiden Gewinden und damit eine erhöhte Gefahr des Abspringens des Verschlusses vom Behälter die Folge.

Die Erfindung bezweckt nun, diese Nachteile zu vermeiden. Der Verschluss der eingangs erwähnten Art ist erf indungsgemäss durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet.

Er wird anhand der beiliegenden Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Teil des Verschlusses im Querschnitt,

und
Fig. 2 denselben Teil bei aufgeschraubtem Verschluss.

Der aus elastischem Material, vorzugsweise Kunststoff, bestehende Verschluss weist einen Kappenteil 1, einen von diesem abstehenden Gewindeteil 2 mit Innengewinde 3 und einen ebenfalls abstehenden Mittelteil 4 auf; der letztere ist gemäss Figur 2 dazu bestimmt, in die Mündung der Flasche 5 eingeführt zu werden und dort eine erste Abdichtung zu bewirken. Die Flasche 5 ist mit dem üblichen genormten Aussengewinde 6 versehen, das mit dem Innengewinde 3 des Verschlusses zusammenwirkt. Mit 7 ist die ringförmige Mündungsfläche der Flasche bezeichnet, auf welche der Verschluss aufzuliegen kommt, wenn er durch die automatische Verschliessmaschine auf die Flasche aufgesetzt wird.

Die zwischen dem Gewindeteil 2 und dem Mittelteil 4 liegende Unterseite 8 des Kappenteils 1 weist, in radialer Richtung von aussen nach innen, eine ebene Ringfläche

auf, an welche sich eine ringförmige Dichtlippe 10 und eine ebensolche Vertiefung 11 anschliessen. Die Dichtl ppe 10 ist gemäss Fig. 1 schräg nach unten in Richtung auf die Mittelachse 12 gerichtet und ragt aus der Ebene der Unterseite 8 bzw. aus der durch die Ringfläche 9 gebildeten Ebene nach unten heraus. Ihre an diese Fläche 9 angrenzende Unterseite 10a endet in einer Spitze 10b. Die Oberseite 10c bildet die eine Seite der Vertiefung 11. Die Dichtlippe nimmt von ihrer Wurzel 1Od aus in der Breite rasch ab, ist also keilförmig, wodurch sie zv/ar relativ steif wird, dennoch aber sich, wie noch gezeigt wird, gut elastisch durchbiegen kann.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird der Verschluss soweit aufgeschraubt, bis die Ringfläche 9 auf die Mündungsfläche 7 aufliegt. Der Abstand dieser Mündungsfläche 7 vom Ende 6a des Aussengewindes 6 ist genormt und bei allen Flaschen gleich. Das Innengewinde 3 des Verschlusses muss daher in einer solchen Lage angeordnet sein, dass es beim Aufsetzen der Ringfläche 9 auf die Mündungsfläche 7 über seine gesamte Länge mit dem Aussengewinde 6 der Flasche 5 zusammenwirkt, um den Druck aufnehmen zu können, der durch den Inhalt der Flasche vor allem bei deren Erwärmung erzeugt wird und der auf den zentralen Teil des Kappenteils 1, im Bereich innerhalb des Mittelteils 4, vertikal nach oben drückt. Es folgt daraus, dass auch der Abstand der Ringfläche 9 vom in Fig. 2 tiefsten Punkt 3a des Innengewindes 3 festgelegt sein muss. Wäre er grosser, würde das Innengewinde 3 über das Ende 6a des Aussengewindes 6 hinauslaufen, d.h. der Punkt 3a würde schliesslich im zylindrischen Teil 5a unterhalb des Gewindes anstehen, der,wie auo Fig. 2 ersichtlich,

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einen grösseren Durchmesser aufweist. Der Verschluss würde also aufgeweitet, was gleichzeitig auch nachteilig für das Zusammenwirken zwischen den beiden Gewinden wäre.

Es ergibt sich daraus, dass die in Fig. 1 vorstehende Dichtlippe 10 das Aufsetzen der Ringfläche 9 auf die Mündungsfläche 7 nicht behindern darf. Sie darf also nicht nur umgebogen werden, sondern muss bei dieser Umbiegung auch noch in die Ebene der Ringfläche 9 bzw. der Unterseite 8 zurückweichen können. Dies wird durch die erwähnte Vertiefung 11 erreicht. Diese muss daher eine Breite und Tiefe aufweisen, dass die sich umbiegende Dichtlippe 10 völlig in ihr verschwinden kann, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Auf diese Weise legt sich die Unterseite 10a praktisch über ihre ganze Länge flach gegen die Mündungsfläche 7 an; zusammen mit der Ringfläche 9 ergibt sich dadurch bis auf einen kleinen Bereich am Uebergang zwischen Ringfläche 9 und Unterseite 10a eine Dichtwirkung, die praktisch über die ganze Breite der Mündungsfläche 7 vorhanden ist. Ohne Vertiefung 11 würde die Dichtlippe 10 allein auf der Mündungsfläche 7 aufliegen, und die Dichtwirkung wäre somit auf die Länge der Unterseite 10a beschränkt. Zu beachten ist, dass die elastische Durchbiegung der Dichtlippe in die Vertiefung hinein zur Folge hat, dass die genannte Unterseite 10a mit besonders hohem Druck auf der Mündungsfläche 7 aufliegt.

Dieser Druck kann unter Umständen noch höher werden. Gemäss Fig. 2 bildet sich wegen des abgerundeten Uebergangs zwischen der Oberseite 10c der Dichtlippe nahe ihrer Wurzel 1Od und der dieser Seite gegenüberliegenden

Wand der Vertiefung beim Durchbiegen der Dichtlippe 10 ein Hohlraum oder eine Tasche 13. Diese kann in sich geschlossen sein oder noch eine enge Verbindung mit dem von der Dichtlippe nicht ausgefüllten Teil der Vertiefung 11 haben. Der Gasdruck kann, wenn er einen hohen Wert annimmt, andern an der Innenseite der Flaschenmündung anliegenden Mittelteil 4 vorbeiwandern, worauf er schliesslich diese Tasche 13 erreicht, entweder über $ die schon erwähnte enge Verbindung oder dann, indem er

|i sich eine solche durch Aufweiten schafft (es ist zu

beachten, dass zwischen den beiden Wänden der Vertiefung, auch bei umgebogener Dichtlippe, nur ein geringer gegenseitiger Anpressdruck herrscht sofern diese.Wände sich überhaupt berühren). Dieser erhöhte Druck wirkt nun auf die Oberseite 10c der Dichtlippe und unterstützt somit ihre federnde Wirkung, wodurch sich der Anpressdruck der Unterseite 10a an die Mündungsfläche 7 noch weiter erhöht. (Gasdruck plus Federkraft der Dichtlippe).

Versuche haben gezeigt, dass die Dichtlippe 10 zusammen mit der Ringfläche 9 eine ausserordentlich grosse Dichtwirkung auszuüben vermag, und dass auf diese Weise bei maschinell abgefüllten Flaschen der Anteil an nicht dichthaltenden Flaschen gegenüber der Verwendung anderer Verschlüsse, die ebenfalls schon niedrige Ausschussquoten ergeben, nochmals drastisch gesenkt werden kann.

Der zwischen der Vertiefung 11 und dem Mittelteil liegende Teil 14 des Kappenteils 1 kann entweder in der Ebene der Unterseite 8 bzw. der Ringfläche 9 liegen (gestrichelt eingezeichnet) oder zwecks Materialersparnis etwas über derselben liegen, ohne dass deswegen die Dichtwirkung messbar herabgesetzt wird.

ZUSAMMENFASSUNG

Der Verschluss weist an der Unterseite (8) seines Kappenteils (1) eine abstehende Dichtlippe (10) auf, an die eine Vertiefung (11) angrenzt. Beim Aufsetzen des Verschlusses auf den Behälter kann sich diese Dichtlippe (10) in die Vertiefung (11) hinein durchbiegen und bildet daher zusammen mit der an sie angrenzenden Ringfläche (9) eine die Mündungsfläche des Behälters vollständig abdichtende Fläche.

Anwendung vor allem als Verschluss für Getränkeflaschen mit einen einen Gasdruck erzeugenden Inhalt wie z.B. Mineralwasserflaschen.

(Fig. 1)

16.03.1979
Sb/so

Claims (6)

— 1 — PATEiWANSPRUECHE

1. Schraubverschluss für einen Behälter^ aus elastischem Material und mit einem Innengewinde (2) sowie einem Kappenteil (1), an dessen auf die Mündungsfläche (7) des Behälterhalses aufzuliegen bestimmter Seite (8) eine schräg aus der Ebene dieser Seite (8) herausragende ringförmige Dichtlippe (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dieser Seite (8), an die Dichtlippe (10) angrenzend, eine Vertiefung (11) vorgesehen ist, die zur Aufnahme der beim Aufsetzen des Verschlusses sich durchbiegenden Dichtlippe dient.

2. Schraubverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (11) an der radial innern Seite der Dichtlippe (10) angeordnet ist, und diese schräg gegen die Mittelachse des Verschlusses hin aus der genannten Ebene herausragt.

3. Schraubverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (11) eine solche Form und Breite aufweist, dass bei aufgesetztem Verschluss die der Vertiefung abgewendete Flanke (10a) der Dichtlippe in der Ebene der genannten Seite (8) des Kappenteils liegt.

4. Schraubverschluss nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Flanke (10a) zusammen mit einer radial aussen an der Dichtlippe angeordneten Ringfläche (9), welche in der genannten Ebene liegt, eine die gesamte Breite der Mündungsfläche (7) des

Behälters abzudecken bestimmte Dichtfläche bildet.

5. Schraubverschluss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (10) von ihrer Wurzel (lOd) aus sich keilförmig gegen ihre Spitze (lOd) verjüngt.

6. Schraubverschluss nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (11) in dem an die Wurzel (lOd) der Dichtlippe angrenzenden Bereich so geformt ist, dass bei in die Vertiefung zurückgebogener Dichtlippe (10) in jenem Bereich eine ringförmige Tasche (13) zur Aufnahme eines allfälligen, vom Inhalt des Behälters erzeugten und die Dichtlippe zusätzlich zu ihrer Elastizität an die Mündungsfläche (7) anpressenden Gasdruckes entsteht.