Die Erfindung betrifft einen Behälterverschluß mit einer
Druckausgleichsvorrichtung sowie eine
Druckausgleichsvorrichtung für Behälter.
Behälterverschlüsse mit einem Druckausgleich werden
verwendet, um Behälter von Flüssigkeiten oder Feststoffen
flüssigkeits- bzw. feststoffdicht zu verschließen, wobei
der Druckausgleich dazu dient, Über- und Unterdrücke in dem
Behälter zu vermeiden.
Aus US 3 951 293 A ist ein Behälterverschluß bekannt, welcher
die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist. Dieser
Behälterverschluß weist einen Schraubdeckel mit einer
Druckausgleichsöffnung auf, die mittels einer sich parallel
zur Deckwand des Behälterverschlusses erstreckenden Membran
abgedeckt ist.
Aus DE 92 17 614 U1 ist ein Behälterverschluß mit einem
Verschlußkörper bekannt, in welchem als Teil eines
Druckausgleichs eine Belüftungsöffnung ausgebildet ist,
wobei zur Abschirmung der mindestens einen
Belüftungsöffnung mindestens eine Membrane vorgesehen ist.
Aus DE 695 17 947 T2 ist schließlich ein Kappenverschluß
mit einer Ventiliereinrichtung und einer Ablaufeinrichtung
bekannt, wobei die Ventiliereinrichtung mindestens eine
Membrane aufweist.
In der Praxis hat es sich bei Behälterverschlüssen als
nachteilig erwiesen, daß die Membranen durch in den Behältern
aufbewahrte Flüssigkeiten oder ähnliches verstopft
oder häufig stark angegriffen und dadurch zerstört werden,
was die Wirkung signifikant reduziert und zu einer kurzen
Gebrauchsdauer führt. Sollte die Schädigung des Behälterverschlusses
nicht rechtzeitig erkannt werden, kann für mit
den Behältern arbeitende Personen und die Umwelt eine Gefährdung
eintreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Behältern einen
zuverlässigen Druckausgleich bei gleichzeitiger Dichtigkeit
gegen Flüssigkeits- oder Feststoffaustritte zu gewährleisten
und für Behälter eine entsprechend ausgebildete
Druckausgleichsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den
Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 14.
Gemäß der Erfindung ist bei einem Behälterverschluß mit einem
Verschlußkörper, in welchem eine mittels mindestens
einer Membran abgeschirmte Belüftungsöffnung ausgebildet
ist, für die mindestens eine Membran ein Trägerkörper mit
mindestens einer Membranhaltefläche vorgesehen, die derart
ausgerichtet ist, daß der Winkel α einer Normalen auf die
mindestens eine Membrane zur Horizontalen im
Gebrauchszustand des Behälterverschlusses kleiner 70° ist.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des
Behälterverschlusses und insbesondere die Gestaltung des
Trägerkörpers wird bewirkt, daß sowohl in einem Behälter
befindliche, aggressive Flüssigkeiten oder Feststoffe als
auch deren Dämpfe von der Membran zuverlässig abgleiten,
abrutschen oder abperlen und dadurch ihre Einwirkungsdauer,
während der sie die Membran schädigen könnten, deutlich
verkürzt wird. Dadurch verlängert sich nicht nur die
Gebrauchsdauer des Behälterverschlusses sondern es wird
gleichzeitig die Sicherheit erhöht. Es hat sich gezeigt,
daß der genannte Effekt schon dann eintritt, wenn der
Winkel α der Normalen kleiner 70° ist. Durch die Ausbildung
von Membranhalteflächen an einem Trägerkörper wird darüber
hinaus eine zuverlässige Verbindung zwischen der mindestens
einen Membran und dem Trägerkörper ermöglicht.
Eine deutliche Steigerung der mit der Erfindung angestrebten
Wirkung tritt ein, wenn der Winkel α der Normalen auf
die mindestens eine Membrane zur Horizontalen im Gebrauchszustand
des Behälterverschlusses kleiner 45° ist. Darüber
hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Winkel
α der Normalen auf die mindestens eine Membrane zur
Horizontalen im Gebrauchszustand des Behälterverschlusses
zwischen 10° und 30°, vorzugsweise 25° ist.
Eine einfache Herstellung des Behälterverschlusses ergibt
sich, wenn die mindestens eine Membranhaltefläche an
dem Trägerkörper an einem Kunststoffblock durch Anschrägen
einer seiner Seitenflächen ausgebildet ist. Bei einer Großserienherstellung
ist es vorteilhaft, den Trägerkörper als
Spritzgußteil aus Kunststoff herzustellen.
Im Sinne einer einfachen und kostengünstigen Fertigung ist
es ferner vorteilhaft, wenn die mindestens eine Membranhaltefläche
als eine im wesentlichen ebene Fläche ausgebildet
ist, auf der sich dann die Membrane einfach befestigen
läßt. Eine ebene Fläche ist zudem unter dem Gesichtspunkt
des Abgleitens, Abrutschens bzw. Abperlens von
Flüssigkeiten, Feststoffen und niedergeschlagenen Gasen
vorteilhaft.
Alternativ ist es vorteilhaft, wenn die mindestens eine
Membranhaltefläche gekrümmt, vorzugsweise als Kegelfläche
oder als Abschnitt eines Kegels ausgebildet ist. Dies erleichtert
die Erzeugung der Membranhaltefläche und ermöglicht
zudem, mehrere Öffnungen mit einer Membran abzuschirmen.
Vorzugsweise ist der Trägerkörper als separates Bauteil
gefertigt. Bei einem solchen Trägerkörper ist vorzugsweise
eine Kupplungsbohrung vorgesehen, deren Innenwand mit einem
Vorsprung des Verschlußkörpers als Klemm- oder
Rastverbindung ausgebildet ist. Durch eine solche
Ausgestaltung ist es möglich, in einfacher Weise eine
etwaig geschädigte Membran zusammen mit dem Trägerkörper
auszutauschen und so kostengünstig den Behälterverschluß zu
recyclen. Anstelle einer Klemm- oder Rastverbindung ist
auch ein Verkleben oder Verschweißen möglich, um einen
erfindungsgemäßen Behälterverschluß zu erstellen. Wichtig
ist, daß der Trägerkörper mit dem Verschlußkörper
flüssigkeits-, staub- und gasdicht verbunden ist, wobei,
wenn gewünscht, auf ineinandergreifende Kupplungsabschnitte
verzichtet werden kann.
Alternativ zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist
es gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform möglich,
den Verschlußkörper und den Trägerkörper einstückig insbesondere
als Spritzgußteil aus Kunststoff herzustellen.
Der Trägerkörper des Behälterverschlusses selbst läßt sich
mit einfachen Werkzeugen und kostengünstig herstellen, wenn
an diesem eine zu der Kupplungsbohrung im wesentlichen konzentrische
Verbindungsbohrung als Funktionsträger der
Druckausgleichsvorrichtung vorgesehen ist. Dies gilt
insbesondere, wenn in dem Trägerkörper eine zu der
Verbindungsbohrung im wesentlichen senkrechte
Halteflächenbohrung als Teil der Druckausgleichsvorrichtung
vorgesehen ist.
Der mit der Anordnung der Membran verbundene Aufwand wird
gering, wenn die Membran als flacher Folienausschnitt ausgebildet
und mit der Membranhaltefläche verklebt ist. Die
Verklebung erfolgt dabei vorzugsweise linienförmig entlang
einer geschlossenen, vorzugsweise kreisförmigen Linie.
Eine neben dem Verkleben vorteilhafte Ausgestaltung ist das
Hinterspritzen der Membran/Membranen, was sich durch ein
Einlegen oder Durchführen von Membranwerkstoffen in eine
Form bzw. durch eine Form und ein Ablängen in der Form mit
anschließendem Spritzvorgang erreichen läßt.
Für die Handhabbarkeit des Behälterverschlusses sowohl beim
Gebrauch als auch bei einer etwaigen neuen Bestückung mit
einer neuen Membran ist es vorteilhaft, wenn der Vorsprung
an dem Verschlußkörper an dessen Innenseite im wesentlichen
zentral angeordnet ist. In einem solchen Falle hat der
etwaig mit gefährlichen Stoffen benetzte Trägerkörper zum
Rand des Behälterverschlusses einen gleichmäßig großen
Abstand, so daß Berührungen unwahrscheinlich sind. Zudem
wird, so es erforderlich sein sollte, das Erfassen des
Trägerkörpers bei einer Auswechslung desselben erleichtert.
Eine kostengünstige Herstellung ergibt sich insbesondere
dann, wenn der Verschlußkörper als Kunststoffspritzgußteil
gefertigt ist.
Eine erfindungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung für
Behälter, für die auch selbständig Schutz beansprucht wird,
in welcher eine mittels mindestens einer Membrane
abgeschirmte Belüftungsöffnung ausgebildet ist, zeichnet
sich dadurch aus, daß mindestens ein die mindestens eine
Membrane tragender Trägerkörper mit mindestens einer
Membranhaltefläche vorgesehen ist, wobei die
Membranhaltefläche derart ausgerichtet ist, daß der Winkel
α einer Normalen auf die mindestens eine Membrane zur
Horizontalen im Gebrauchszustand kleiner 70° ist. Die
erfindungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung erlaubt es, als
separat handelbares Bauelement vorhandene Behälter und
Behälterverschlüsse nachzurüsten und so die zuvor
beschriebenen Vorteile zu erzielen. Ein Nachrüsten ist dann
besonders einfach durchführbar, wenn die erfindungsgemäße
Druckausgleichsvorrichtung gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform Verbindungsflächen zum Anschluß an einen
Behälter oder Behälterverschluß oder Kupplungselemente
aufweist. Die Kupplungselemente sind dabei vorzugsweise wie
in den Unteransprüchen beschrieben ausgeführt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie
aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Behälterverschluß gemäß einer ersten
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
in einem Schnitt,
- Fig. 2 bis 2d
- eine zweite Ausführungsform eines Trägerkörpers
für einen Behälterverschluß bzw. eine
Druckausgleichsvorrichtung gemäß der Erfindung,
- Fig. 3
- eine dritte Ausführungsform eines Trägerkörpers
für einen Behälterverschluß bzw. eine
Druckausgleichsvorrichtung gemäß der Erfindung,
- Fig. 4 bis 4d
- eine vierte Ausführungsform eines Trägerkörpers
für einen Behälterverschluß bzw. eine
Druckausgleichsvorrichtung gemäß der Erfindung,
- Fig. 5 bis 5d
- eine fünfte Ausführungsform eines Trägerkörpers
für einen Behälterverschluß bzw. eine
Druckausgleichsvorrichtung gemäß der Erfindung
und
- Fig. 6 bis 6d
- eine sechste Ausführungsform eines Trägerkörpers
für einen Behälterverschluß bzw. eine
Druckausgleichsvorrichtung gemäß der Erfindung
Der Behälterverschluß 10 weist einen im Spritzguß aus
Kunststoff gefertigten, einstückigen Verschlußkörper 12
auf, der als Schraubkappe mit einem im wesentlichen kreis-zylindrischen
Mantel 14 und einer im wesentlichen ebenen
Deckscheibe 16 ausgebildet ist. An der Innenseite des
Mantels 14 ist ein Schraubgewinde 18 ausgebildet.
Um eine sichere Abdichtung zu gewährleisten, weist die
Deckscheibe 16 einen angeformten, zum Behälter 19, der
durch eine gestrichelte Linie schematisch dargestellt ist,
hin vorspringenden Ringvorsprung 20 auf, welcher mit einem
oberen Abschnitt des Mantels 14 und der Deckscheibe 16
einen zum Behälter offenen Ringraum 22 zur Aufnahme einer
Dichtung definiert.
An der Deckscheibe 14 ist ein abschnittsweise hohler, zum
Behälter 19 hin weisenden, im wesentlichen rotationssymmetrischer
Vorsprung 24 ausgebildet, welcher einstückig mit
der Deckscheibe 16 ausgebildet ist. Ein in dem Vorsprung 24
ausgebildeter Hohlraum 26 ist über eine Belüftungsöffnung
28, die vorzugsweise in die Deckscheibe 16 mit einem Durchmesser
von 0,5 mm bis 2,0 mm, vorzugsweise 1,5 mm gebohrt
ist, mit der Umgebung verbunden.
Die druckoffene Verbindung zwischen dem Hohlraum 26 und dem
Behälterinneren erfolgt über einen Trägerkörper 30, welcher
einen im wesentlichen kreis-zylindrischen Kupplungsabschnitt
32 und einen Tragabschnitt 34 für mindestens eine
Membrane 36, 37 aufweist. Der Trägerkörper 30, der aus
einem Kunststoffzylinder aus Vollmaterial gefertigt ist,
weist eine Kupplungsbohrung 38 auf, deren Durchmesser dem
Außendurchmesser des Vorsprungs 24 im Kupplungsbereich entspricht.
Ein an dem Vorsprung 24 ringförmig ausgebildeter
Rastrand 40 bewirkt eine Rastverbindung von Trägerkörper 30
und Vorsprung 24.
An die Kupplungsbohrung 38 schließt sich konzentrisch eine
Verbindungsbohrung 42 an, die ihrerseits mit einer oder
mehreren, zu der Verbindungsbohrung 42 senkrechten Halteflächenbohrungen
44, 46 in Verbindung ist. Insgesamt ist
auf diesem Weg, nämlich von der Belüftungsbohrung 28, über
den Hohlraum 26, die Kupplungsbohrung 38, die Verbindungsbohrung
42 und die Halteflächenbohrungen 44, 46 ein Druckausgleich
zwischen dem Innern eines mit dem Behälterverschluß
10 verschlossenen Behälters 19 und der Umgebung
gewährleistet.
Eine erfindungsgemäße Druckausgleichsvorrichtung ist an dem
Behälterverschluß 10 durch den Trägerkörper 30 zusammen mit
den Membranen 36, 37 gebildet.
Um das Austreten von Flüssigkeiten oder Feststoffen zu verhindern,
sind an dem Tragabschnitt 34 des Trägerkörpers 30
zwei ebene Membranhalteflächen 48 , 50 ausgebildet, die die
Membranen 36, 37 tragen. Die Membranhalteflächen 48, 50,
die in einer gemeinsamen scharfen Ablaufkante 52 enden,
sind so ausgerichtet, daß die Normalen 54, 56 auf sie geklebter
Membranen 36, 37 zur Horizontalen, die bei einem
Einsatz des Behälterverschlusses 10 an der Oberseite eines
Behälters 19 mit der Unterkante 58 des Behälterverschlusses
10 zusammenfällt, im Gebrauchszustand des Behälterverschlusses
10 einen Winkel α kleiner 70° einschließen. Der
in der Figur gezeigte Winkel α beträgt 25°.
Sollten im Gebrauch die Membranen 36, 37 mit Flüssigkeit
benetzt werden, sich Gase an diesen niederschlagen oder die
Membranen 36, 37 mit Feststoffen in Kontakt kommen, werden
diese von den Membranen 36, 37 sofort abperlen oder
abgleiten, wodurch die Einwirkzeit verringert wird. Zudem
erleichtert die Kante 52 ein Abperlen, so daß auch dadurch
die Einwirkzeit verringert wird.
Die in den Fig. 2 bis 6 gezeigten weiteren Ausführungsformen
eines Trägerkörpers für einen Behälterverschluß bzw.
eine Druckausgleichsvorrichtung gemäß der Erfindung sind
anstelle des in Fig. 1 gezeigten Trägerkörpers 30 im Zusammenhang
mit einem Behälterverschluß verwendbar, so daß zur
Beschreibung dieser Ausführungsformen Bezugszeichen gewählt
worden sind, die gegenüber der ersten Ausführungsform um
200, 300, 400, 500 bzw. 600 erhöht worden sind. Auf die
entsprechende Beschreibung der so bezeichneten Merkmale im
Zusammenhang mit der Fig. 1 wird hiermit Bezug genommen.
Die beschriebenen Ausführungsformen des Trägerkörpers gemäß
den Fig. 1 bis 6 können außer mit der im Zusammenhang mit
Fig. 1 beschriebenen Schraubkappe auch mit anderen Behälterverschlüssen
oder aber auch direkt an einer permanenten
Behälterwand eingesetzt werden.
Der in den Fig. 2 bis 2d gezeigte Trägerkörper 230 ist als
Kunststoff-Spritzgußteil gefertigt. Er weist eine Kupplungsöffnung
238 auf, deren Durchmesser dem Außenmesser des
Vorsprungs 24 eines Verschlußkörpers 12 einer Schraubkappe
entspricht. Wie bei der ersten Ausführungsform sind zwei
Membranhalteflächen 248, 250 vorgesehen, die in einer gemeinsamen
scharfen Ablaufkante 252 enden. Um ein Abscheren
der mit diesem Trägerkörper 230 zu haltenden zwei Membranen
zu verhindern, sind in der Membranhaltefläche 248, 250 Vertiefungen
260, 262 vorgesehen, in welche jeweils eine nach
Art eines Plättchens geschnittene Membrane eingelegt und
mit dem Trägerkörper 230 verklebt oder verschweißt werden
kann. Um eine große Fläche für den Druckausgleich zur
Verfügung zu stellen ohne die Gefahr eines Durchstoßens
oder Reißens der Membranen zu riskieren, sind die
Druckausgleichsöffnungen 264, 266 des Trägerkörpers 230,
die mit der Kupplungsöffnung 238 in Verbindung stehen, mit
einer kreuzförmig ausgebildeten Membranstützfläche oder
Kreuzrippe 268 bzw. 270 versehen.
Die in Fig. 3 gezeigte dritte Ausführungsform eines Trägerkörpers
330, die entsprechend Fig. 2b in einer Ansicht von
unten gezeigt ist, unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform
dadurch, daß sie asymmetrisch ausgeführt ist
und nur eine Membranhaltefläche 348 aufweist. In dieser
Membranhaltefläche 348 ist wiederum eine Vertiefung 360 zur
Aufnahme einer Membrane vorgesehen, wobei die Öffnung 364
wiederum eine Kreuzrippe 368 zur Abstützung der Membrane
aufweist.
Der in den Fig. 4 bis 4d gezeigte Trägerkörper 430 gemäß
einer vierten Ausführungsform ist als im wesentlichen
kreiszylindrischer Stopfen gefertigt, wobei in seiner Zylindermantelfläche
zwei Vertiefungen 460, 462 vorgesehen
sind, in welchen Membranen aufgenommen werden. In den Vertiefungen
sind jeweils ebene Membranhalteflächen 448, 450
ausgebildet, wobei die in diesen ausgebildeten Öffnungen
466 wiederum mit einer Kupplungsöffnung 438 in Verbindung
stehen. Zur Abstützung der Membran sind wiederum Kreuzrippen
468, 470 vorgesehen. Ferner ist wie bei den vorherigen
Ausführungsformen vorgesehen, daß der Trägerkörper 430 mit
einem Vorsprung 24 gekuppelt wird, wobei sowohl ein Klemmen
oder Rasten als auch ein Verkleben vorgesehen ist.
Die in den Fig. 5 bis 5d gezeigte fünfte Ausführungsform
unterscheidet sich von der in den Fig. 4 bis 4d gezeigten
vierten Ausführungsform eines Trägerkörpers 430 dadurch,
daß eine Schwallschutzkappe 580 vorgesehen ist. Hinsichtlich
der Kupplungsöffnung 538 und den Membranhalteflächen
548, 550 gleicht der Trägerkörper 530 gemäß der fünften
Ausführungsform dem Trägerkörper 430 gemäß der vierten
Ausführungsform, so daß auf dessen Beschreibung hiermit
verwiesen wird.
Die Schwallschutzkappe 580, die die Form einer zylindrischen,
offenen Schale besitzt, ist an der der Kupplungsöffnung
538 gegenüberliegenden Stirnseite des Trägerkörpers
530 einstückig durch Spritzgießen ausgebildet. Die Schwallschutzkappe
580, deren Durchmesser in einer Ansicht auf die
Stirnseite etwa dem zweifachen Durchmesser des Trägerkörpers
530 an sich entspricht, verhindert, daß Flüssigkeit
oder Feststoffe, die in einem Behälter in Bewegung geraten
sein können, schwallartig auf die von den Membranhalteflächen
548, 550 getragenen Membranen auftreffen können.
Der Trägerkörper gemäß der in den Fig. 6 bis 6d gezeigten
sechsten Ausführungsform weist einen Zylinderabschnitt 690
sowie einen Kegelabschnitt 692 auf. Dabei ist in dem Zylinderabschnitt
690 eine Kupplungsöffnung 638 vorgesehen, die
mit einem Vorsprung 24 beispielsweise an einer Schraubkappe
zusammenwirkt. In dem Kegelabschnitt 692, dessen Mantelfläche
eine Membranhaltefläche 648 darstellt, sind zwei
durch Kreuzrippen 668, 670 unterbrochene Öffnungen 664, 666
vorgesehen, die dazu dienen, eine auf der Kegelmantelfläche
aufgebrachte Membrane, insbesondere in Form eines Kegelmantels
zu tragen.
Die mit den verschiedenen Trägerkörpern 30, 230, 330, 430,
530, 630 verwendeten Membranen sind vorzugsweise folienartig
ausgebildet. Es sind jedoch auch gesinterte Membranen
verwendbar.