DE9403064U1 - Verschlußaufsatz - Google Patents

Description

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DR.-ING. ANDREAS KNOBLAU*C^#H* "eosso frankfurt/main ²³· ^Feb· !994 PATENTANWÄLTE kühhornshofweg10 _AR/B

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B 136 GM

BLECHWARENFABRIK LIMBURG GmbH

Verschlußaufsatz

Die Erfindung betrifft einen Verschlußaufsatz für eine mit einem Lochkragen versehene Behälteröffnung mit einem Außenring und einem Innenring, die miteinander verbunden sind und einen nach unten offenen Ringraum zwisehen sich bilden, wobei der Innenring eine nach unten weisende und mit Ausnehmung versehene Verlängerung sowie einen nach außen weisenden Aufsatzvorsprung aufweist.

Ein derartiger Verschlußaufsatz ist aus DE 93 OO 283 Ul bekannt. Der Lochkragen der Behälteröffnung steht nach außen aus dem Behälter vor und hat an seinem freien Ende im Querschnitt die Form eines umgedrehten "U". Der Verschlußaufsatz kann nun auf den so ausgebildeten Lochkragen aufgedrückt oder aufgeprellt werden. Hierbei wird die Verlängerung in die Öffnung des Lochkragens eingeführt. Mit zunehmendem Druck wird die Verlängerung durch den Lochkragen nach innen gedrückt. Der Aufsatz

kann in die Behälteröffnung weiter eingesenkt werden und zwar solange, bis das obere Ende des Lochkragens hinter dem Vorsprung einrastet.

Durch die in der Verlängerung vorgesehenen Ausnehmungen ist gewährleistet, daß der Behälter vollständig entleert werden kann. Der Behälter ist also mit einer "Restentleerung¹¹ versehen. Darüber hinaus erleichtern die Ausnehmungen die Verformbarkeit der Verlängerung nach innen.

Allerdings hat man beobachtet, daß beim Aufprellen eines derartigen Aufsatzes auf den Lochkragen einer Behälteröffnung gelegentlich Dichtungsprobleme entstehen.

Dies wird darauf zurückgeführt, daß die freie Kante des Lochkragens, die aus Dichtungsgründen möglichst scharf ausgebildet werden soll, damit sie sich in den Innenring eingraben kann, beim Aufprellen kleine Materialstreifen von der Außenseite des Innenrings abschabt.

Diese Materialstreifen legen sich dann zwischen die Kante des Lochkragens und den Innenring und bilden damit in Umfangsrichtung eine Stufe, die durch die Berührung zwischen Lochkragen und Innenring nicht immer vollständig abgedichtet werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Dichtigkeit des Verschlußaufsatzes zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem Verschlußaufsatz der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Vorsprung auf seiner Außenseite im Bereich jeder Ausnehmung eine Vertiefung aufweist.

Die Vertiefung ist hierbei auf den Vorsprung begrenzt. Die den Ringraum begrenzende Wand des Innenrings wird nicht verändert. Man hat nämlich beobachtet, daß der Verschlußaufsatz, genauer gesagt sein Innenring, beim

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Aufprellen auf den Lochkragen seine kreisförmige Form verliert. Er nimmt dabei die Form eines Polygons an, wobei das Polygon so viele Ecken hat, wie Ausnehmungen in der Verlängerung vorgesehen sind. Die Ausnehmungen führen einerseits zu einer Schwächung des Innenrings. Andererseits wirken die beim Einprellen auftretenden Kräfte zunächst nur auf die zwischen den Ausnehmungen verbleibenden Stege. Die Ecken des so gebildeten Polygons stehen nach außen vor. Hauptsächlich dort erfolgte der Materialabtrag. Durch die Vertiefungen wird nun erreicht, daß die Ecken nicht mehr vorstehen und beim Einprellen folglich auch kein Material mehr abgetragen werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Vertiefung in einem Bereich angeordnet, in dem die Ausnehmung ihre größte Ausdehnung nach oben hat. Hier ist die Schwächung des Innenrings am stärksten. Wenn man die Vertiefung genau an dieser Stelle anordnet, kann man sie in Umfangsrichtung sehr klein halten.

Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, in der die Ausnehmung an ihrem oberen Ende in einer Spitze ausläuft und die Vertiefung in einem Bereich oberhalb der Spitze angeordnet ist. Durch die Spitze bekommt man einen klar definierten Punkt für jede Ausnehmung, an der der Innenring am stärksten geschwächt ist. Genau an diesem Punkt kann man dann die Vertiefung anordnen. Die Vertiefung kann dadurch in Umfangsrichtung sehr schmal gehalten werden, wodurch einerseits eine weitere Schwächung des Innenrings vermieden wird, andererseits aber das Vorstehen einer Ecke des Polygons zuverlässig vermieden wird. Man kann hierdurch auch die Tiefe der Vertiefung gering halten. In der Regel ist es nicht notwendig, die Vertiefung tiefer als 1 bis 2/10 mm zu machen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, daß die Ausnehmung im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine gleichmäßige Kraftverteilung beim Einprellen, so daß die Verformung des Innenrings weitgehend kontrollierbar bleibt.

Eine noch bessere Kontrolle über die Verformbarkeit des Innenrings wird dadurch erzielt, daß bei einer sich nach unten verjüngenden Verlängerung zumindest in einem Bereich der Verlängerung oberhalb eines Einfädelabschnitts die Dickenabnahme der Verlängerung unten größer ist als oben. Die Dickenabnahme der Verlängerung, also die Verjüngung, ist nicht mehr gleichmäßig. Die Dickenabnahme ist im oberen Bereich der Verlängerung vielmehr kleiner als in ihrem unteren Bereich. Die Begriffe "oben" und "unten" dienen nur der Vereinfachung der Erläuterung. Sie treffen nicht zwangsläufig eine Aussage über die Orientierung des Verschlußaufsatzes im Raum. Diese Ausgestaltung führt dazu, daß die Verlängerung zu Beginn des Eindrückens bei gleichem Vorschub wesentlich weiter nach innen gedrückt wird als am Ende des Einführens, also kurz vor dem Einrasten des Lochkragens hinter dem Vorsprung. Da aber zu Beginn des Einprellens der Hebelarm bis zu einem gedachten Drehpunkt der Verlängerung wesentlich länger ist, läßt sich diese Einwartsbewegung der Verlängerung mit kleineren Kräften durchführen. Je weiter der Verschlußaufsatz in die Öffnung hinein bewegt wird, desto kleiner wird der 0 Hebelarm zu dem gedachten Drehpunkt. Da gleichzeitig aber die Einwartsbewegung bezogen auf die Vorschubstrecke kleiner wird, steigt die zum Einprellen erforderliche Kraft nicht mehr so stark an. In einigen Fällen kann man sogar erreichen, daß die Einprellkraft über den gesamten Einprellvorgang konstant bleibt oder sogar zum Ende hin abnimmt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung nimmt die Dickenabnahme von oben nach unten kontinuierlich zu. Die Verlängerung weist also keine Ecken, Stufen oder Kanten auf. Vielmehr ergibt sich eine glatte Außenseite. 5

Hierzu ist es bevorzugt, daß die Verlängerung im Querschnitt eine in Form eines Bogens verlaufende Gleitfläche auf ihrer Außenseite aufweist. Mit der Gleitfläche gleitet die Verlängerung auf der nach innen umgebogenen Rundung des Lochkragens. Die die Verlängerung nach innen bewegenden Kräfte wirken über die Gleitfläche.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Bogen einen Verlauf hat, der bei zunehmender Auslenkung der Verlängerung nach innen zu einem an einem Ort gleichbleibenden Durchmessers zu messenden Winkel der Gleitfläche gegenüber der Längsachse führt, der im wesentlichen konstant bleibt oder abnimmt. Der auf die Verlängerung wirkende Hangabtrieb, der die im wesentlichen axial 0 wirkenden Einprellkraft in eine die Verlängerung nach innen drückende Kraft übersetzt, steigert sich dann beim Einprellen nicht wesentlich. Er kann sich unter Umständen, je nach Ausgestaltung des Bogens sogar so verändern, daß er nach oben hin schwächer wird, also ein geringerer Anteil der axialwirkenden Kraft radial nach innen umgelenkt wird. Der gleichbleibende Durchmesser wird durch den Innendurchmesser des Lochkragens gebildet. Wenn der Aufsatz in den Lochkragen eingeprellt wird, wird die Verlängerung nach innen gepreßt.

Es existiert aber auf der Verlängerung des Innenrings immer ein Ort an dem die Verlängerung den genannten Durchmesser hat. Dieser Ort, der durch eine Umfangslinie gebildet ist, verschiebt sich beim Einprellen von unten nach oben. Die Verlängerung verändert beim Einprellen ihren Winkel gegenüber der Längsachse. Durch die Ausgestaltung der Gleitfläche in Form eines Bogens bleibt der Winkel am Berührungspunkt der Gleitfläche

mit dem Lochkragen, der diesen Ort bildet, immer gleich. Hierdurch kann man die Verformung des Innenrings recht gut kontrollieren. Hauptsächlich wird hier durch die maximal notwendige Einprellkraft gering gehalten. Als zusätzlicher Nebeneffekt wird die auf den Innenring wirkende Verformungskraft, die aus dem ursprünglich runden Innenring ein Polygon macht, das soviel Ecken aufweist, wie Ausnehmungen vorgesehen sind, geringer. Durch die schwächere Verformung läßt sich eine bessere Dichtigkeit des aufgesetzten Verschlußaufsatzes gewährleisten.

Auch ist bevorzugt, daß der Ringraum an seiner Innenwand oberhalb des Vorsprungs eine Stufe mit abgeschrägter Oberseite aufweist. Der Lochrand liegt dann nicht mehr nur flächig an der Innenwand des Ringraumes an. Er kann sich vielmehr mit seiner Kante in die Oberseite der Stufe eingraben. Dadurch, daß die Stufe eine gewisse Länge aufweist, werden Fertigungstoleranzen des Lochrandes ausgeglichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Fuß eines Verschlußaufsatzes vor dem Einprellen,

Fig. 2 den Verschlußaufsatz beim Einprellen, Fig. 3 den Verschlußaufsatz nach dem Einprellen, Fig. 4 einen Schnitt A-A nach Fig. 1 und

Fig. 5 eine Teilansicht eines Verschlußaufsatzes von 5 außen.

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Ein Verschlußaufsatz 1, von dem hier nur der untere Teil gezeigt ist, weist einen Außenring 2 und einen Innenring 3 auf, die über eine Schulter 4 miteinander verbunden sind und zwischen sich einen nach unten offenen Ringraum 5 einschließen. Der Innenring 3 weist eine Verlängerung 6 auf, die nach unten vorsteht und mehrere in Umfangsrichtung gleichförmig verteilte Ausnehmungen 7 aufweist. Ferner weist der Innenring 3 einen Vorsprung 8 auf, der radial nach außen ragt. Am Verschlußaufsatz 1 ist ein Aufbau 9 vorgesehen, der beispielsweise einen Schraubdeckel aufnehmen kann.

Der Verschlußaufsatz ist vorgesehen für das Einprellen an einem Behälterdeckel 10, der eine nicht näher dargestellte Öffnung aufweist, die von einem Lochkragen 11 umgeben ist. Der Lochkragen ist an seinem oberen Ende 12 U-förmig umgebogen, so daß sein innerer Schenkel 13 wieder nach innen weist. Das Ende des Schenkels 13 weist eine Kante auf, die aufgrund des Stanzvorgangs, mit dem die Öffnung normalerweise erzeugt wird, relativ scharfkantig ist.

Auf der Außenseite des Vorsprungs 8 ist eine Vertiefung 14 vorgesehen. Die Vertiefung hat eine Tiefe von etwa 1 bis 2/10 mm. Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, hat die Ausnehmung 7 im wesentlichen die Form eines Dreiecks. Die Vertiefung 14 ist an der Spitze des Dreiecks 7 angeordnet.

0 Die Verlängerung 6 verjüngt sich von oben nach unten. Am unteren Ende weist sie einen Einfädelabschnitt 15 auf.

Die Verjüngung erfolgt jedoch nicht gleichmäßig, d.h. die Dickenabnahme ist nicht linear. Die Dickenabnahme ist vielmehr umso stärker, je weiter man sich auf der Verlängerung nach unten bewegt. Eine Ausnahme kann der Einfädelabschnitt bilden.

Die Verlängerung 6 weist daher eine Gleitfläche 16 an ihrer Außenseite auf, die im Querschnitt in Form eines Bogens verläuft. Auf diese Gleitfläche wirkt das Ende 12 des Lochkragens 11 beim Einprellen.

Die Innenwand des Ringraums 5, also die durch den Innenring 3 gebildete Wand des Ringraums 5, weist zusätzlich zu dem Vorsprung 8 eine Stufe 17 mit abgeschrägter Oberfläche 18 auf. In diese abgeschrägte Oberfläche kann sich nach dem Einprellen die Kante des Schenkels 13 eingraben.

Ferner sind an der Verlängerung 6 noch Drehmomentan-0 griffsflachen 19 vorgesehen, mit denen der Verschlußaufsatz 1 festgehalten werden kann, um beispielsweise einen Deckel aufzuschrauben.

Beim Einprellen des Verschlußaufsatzes 1 in den Behälter 10 wird der Verschlußaufsatz 1 zunächst auf den Lochkragen 11 aufgesetzt. Der Einfädelabschnitt 15 erleichtert die Zentrierung. Nun wird eine axial wirkende Kraft auf den Verschlußaufsatz 1 ausgeübt. Diese Kraft bewegt einerseits den Verschlußaufsatz 1 in den Loch-0 kragen 11 hinein, also nach unten. Andererseits führt sie über den Hangabtrieb dazu, daß die Verlängerung 6 radial nach innen gedrückt wird. Da die Gleitfläche bogenförmig ausgestaltet ist und die Dickenabnahme der Verlängerung 6 unten größer ist als oben, wird bereits bei einer sehr kleinen Einwärtsbewegung des Verschlußaufsatzes 1 eine recht große Auslenkung der Verlängerung 6 nach innen erreicht. Diese Auslenkung ist, bezo-

gen auf die jeweils gleiche Vorschubstrecke, am Beginn des Einprellens größer als am Ende. Am Beginn ist jedoch der Abstand zu einem gedachten Drehpunkt 20, um den die Verlängerung 6 gedreht oder verschwenkt wird, größer, so daß die gleiche Kraft ein entsprechend größeres Drehmoment bewirkt. Der Bogen der Gleitfläche 16 ist hierbei so gewählt, daß der Winkel, unter dem die Verlängerung 6 an dem Lochkragenende 12 anliegt, unabhängig von der Eindrücktiefe gleichbleibt oder sogar kleiner wird. Dieser Winkel wird zwischen der Gleitfläche, genauer gesagt ihrer Tangente im Berührungspunkt zwischen Gleitfläche 16 und Lochkragenende 12 und der Längsachse des Verschlußaufsatzes 1 gemessen. Da der Winkel und damit der Hangabtrieb gleichbleibt bzw. kleiner wird, ist der zum Ende des Einprellens ansonsten zu beobachtende Kraftanstieg wesentlich kleiner. Gegebenenfalls kann die Kraft sogar konstant bleiben oder zum Ende hin abnehmen.

Durch die geringere Kraft am Ende des Einprellvorgangs erfolgt auch eine geringere Verformungszunahme des Innenrings 3 am Ende des Einprellvorgangs. Man kann sich leicht vorstellen, daß die ursprünglich runde Form des Innenrings 3 zu einem Polygon verformt wird, das eine der Anzahl von Ausnehmungen 7 entsprechende Zahl von Ecken hat, weil der Innenring im Bereich der Ausnehmungen 7 zum einen weniger Material aufweist, also mechanisch schwächer ist, und zum anderen die den Innenring kontrahierende Kraft bis nahezu zum Schluß ausschließ-0 lieh auf die Stege der Verlängerung 6, also außerhalb der Ausnehmungen 7 wirkt. Hierdurch wurden die Ecken des Polygons soweit vorstehen, daß das Ende des Schenkels 13 gegebenenfalls etwas Material abschaben könnte. Ein derartiger Materialstreifen könnte sich dann zwisehen den Schenkel 13 und die Oberfläche 18 der Stufe 17 legen. In seiner unmittelbaren Umgebung wäre die Dichtigkeit des Verschlußaufsatzes nicht mehr gewährleistet.

Durch die Vertiefungen 14 wird aber dafür gesorgt, daß die Ecken des entstehenden Polygons nicht mehr soweit vorstehen, so daß diese Gefahr im wesentlichen gebannt ist.

Claims (9)

• · * ♦ · · ♦ ♦ 4 · B 136 GM Ansprüche

1. Verschlußaufsatz für eine mit einem Lochkragen versehene Behälteröffnung mit einem Außenring und einem Innenring, die miteinander verbunden sind und einen nach unten offenen Ringraum zwischen sich bilden, wobei der Innenring eine nach unten weisende und mit Ausnehmung versehene Verlängerung sowie einen nach außen weisenden Aufsatzvorsprung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (8) auf seiner Außenseite im Bereich jeder Ausnehmung (7) eine Vertiefung (14) aufweist.

2. Aufsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (14) in einem Bereich angeordnet, in dem die Ausnehmung (7) ihre größte Ausdehnung nach oben aufweist.

3. Aufsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (7) an ihrem oberen Ende in einer Spitze (21) ausläuft und die Vertiefung (14) in einem Bereich oberhalb der Spitze (21) angeordnet ist.

4. Aufsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (7) im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet ist.

5. Aufsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (6) sich nach unten verjüngt, wobei zumindest in einem Bereich der Verlängerung (6) oberhalb eines Einfädelabschnitts (15) die Dickenabnahme der Verlängerung (6) unten größer ist als oben.

6. Aufsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickenabnahme von oben nach unten kontinuierlich zunimmt.

7. Aufsatz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (6) im Querschnitt eine in Form eines Bogens verlaufende Gleitfläche (16) auf ihrer Außenseite aufweist.

8. Aufsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bogen einen Verlauf hat, der bei zunehmender Auslenkung der Verlängerung (6) nach innen zu einem an einem Ort gleichbleibenden Durchmessers zu messenden Winkel der Gleitfläche (16) gegenüber der Längsachse führt, der im wesentlichen konstant bleibt oder abnimmt.

9. Aufsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch 0 gekennzeichnet, daß der Ringraum (5) an seiner Innenwand oberhalb des Vorsprungs (8) eine Stufe (17) mit abgeschrägter Oberfläche (18) aufweist.