EP2670274B1

EP2670274B1 - Verschlusskappe für einen fluidbehälter und herstellungsverfahren hierfür

Info

Publication number: EP2670274B1
Application number: EP11703392.8A
Authority: EP
Inventors: Hartmuth Timmer
Original assignee: Weener Plastik GmbH and Co KG
Current assignee: Weener Plastik GmbH and Co KG
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2031-02-03
Also published as: BR112013019841B1; EP2670274A1; RU2531748C1; WO2012103900A1; BR112013019841A2; MX2013008869A; BR112013019841B8; ES2527850T3; PL2670274T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschlusskappe für einen Fluidbehälter, eine Fluidbehälteranordnung mit sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verschlusskappe.
Insbesondere für Hygieneartikel wie Deoroller sind gattungsgemäße Fiuidbehälteranordnungen bekannt, bei denen ein Auftragkörper, meist eine Kugel, an einer Aufnahme des Fluidbehälters beweglich gelagert ist. Bei einer Bewegung des Auftragkörpers wird ein zunächst dem Behälterinneren zugewandter und dabei von Fluid benetzter Bereich des Auftragkörpers in eine von außen zugängliche Position gebracht und kann in dieser das Fluid, beispielsweise flüssiges Deodorant, abgeben.
Insbesondere für den Transport ist es bekannt, den Fluidbehälter bei Nichtgebrauch mit einer Verschlusskappe zu verschließen, die einen ungewollten Kontakt mit dem Auftragkörper verhindert. Insbesondere, wenn die Fluidbehälteranordnung bei Nichtgebrauch in einer Überkopfstellung gelagert wird, in der der Auftragkörper in Schwerkraftrichtung gesehen unter dem Fluidbehälter angeordnet ist, um diesen zuverlässig zu benetzen und so unverzüglich einsatzbereit zu sein, werden hohe Anforderungen an eine Abdichtung des Fluidbehälterinneren gestellt, die durch die Verschlusskappe bewirkt wird.
Daher sind, etwa aus der WO 2005/079621 A1 , aufnahmeseitige Dichtungen bekannt, bei denen die Verschlusskappe im verschlossenen Zustand den Auftragkörper gegen eine Dichtung an der Aufnahme spannt und/oder diese gegen den Auftragkörper verformt.
Aus dem US-Patent 4,475,837 ist eine Verschlusskappe bekannt, in der ein poröses, ringförmiges Absorptionselement befestigt ist, welches im verschlossenen Zustand flüchtiges Fluid, welches eine aufnahmeseitige Primärdichtung überwunden hat, abfängt. Das Absorptionselement wird lösbar in der Verschlusskappe befestigt, indem es auf einem Ringdorn aufgesteckt und dort mit axialem Spiel formschlüssig gesichert wird, so dass sichergestellt ist, dass im verschlossenen Zustand die Primärdichtung ausreichend elastisch komprimiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Fluidbehälteranordnung mit einer Verschlusskappe zur Verfügung zu stellen.
Das wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Fluidbehälteranordnung nach der vorliegenden Erfindung weist einen Fluidbehälter und eine erfindungsgemäße Verschlusskappe auf und ist insbesondere für Hygieneartikel wie Deodorants und dergleichen verwendbar.
Der Fluidbehälter weist eine Aufnahme auf, an der ein Auftragkörper beweglich gelagert ist. Der Auftragkörper kann vorzugsweise, wenigstens im Wesentlichen, eine kugelförmige oder zylindrische, insbesondere kreiszylindrische, Mantelfläche aufweisen und um eine Symmetrieachse dieser Mantelfläche in der Aufnahme rotieren, die den Auftragkörper hierzu vorzugsweise teilweise umschließt. Die ein- oder mehrteilige, vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen ringförmige Aufnahme kann integral mit dem Fluidbehälter ausgebildet, insbesondere mit diesem urgeformt, vorzugsweise spritzgegossen, oder separat hergestellt und lösbar, beispielsweise durch Verschrauben, oder unlösbar, insbesondere stoffschlüssig, vorzugsweise durch Kleben oder Verschmelzen, mit dem Fluidkörper verbunden sein. In einer bevorzugten Ausführung ist die Aufnahme elastisch ausgebildet, um den Auftragkörper unter elastischer Verformung der Aufnahme in diese einführen zu können.
Die Verschlusskappe weist einen Kappengrundkörper auf, der lösbar an dem Fluidbehälter und/oder der Aufnahme befestigbar ist. Hierzu weisen in einer bevorzugten Ausführung Kappengrundkörper und/oder Fluidbehälter bzw. Aufnahme entsprechende komplementäre Befestigungsmittel, vorzugsweise eine Schraub- und/oder Rastverbindung, insbesondere eines Bajonettverschlusses, auf. Vorzugsweise ist der Kappengrundkörper, wenigstens im Wesentlichen, topfförmig ausgebildet und weist eine, wenigstens im Wesentlichen, ebene axiale Stirnfläche auf, um die Fluidbehälteranordnung in einer Überkopfstellung stabil lagern zu können. Allgemein weist die Außenkontur der Verschlusskappe in einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung drei oder mehr Kontaktpunkte auf, von denen jeweils wenigstens drei in einer Ebene liegen, um eine Überkopfstellung zu ermöglichen. Bei der vorstehend genannten ebenen axialen Stirnfläche bilden deren Punkte solche Kontaktpunkte. Diese können jedoch auch beispielsweise durch Vorsprünge oder die Ränder von Aussparungen in einer ansonsten gekrümmten Außenkontur der Verschlusskappe definiert sein. Der Kappengrundkörper kann bis auf eine Aufnahmeöffnung für den Fluidbehälter geschlossen, insbesondere fluiddicht, sein. Hierzu sind in einer bevorzugten Weiterbildung Befestigungsmittel von Kappengrundkörper und/oder Fluidbehälter bzw. Aufnahme fluiddichtend ausgebildet. Gleichermaßen kann der Kappengrundkörper auch eine oder mehrere Durchgangsöffnungen aufweisen und lediglich der Lagerung und/oder einem mechanischen Schutz des Auftragkörpers zu dienen. Insofern stellt der Begriff "Verschlusskappe" keinerlei Beschränkung in Hinblick auf die Form dieses Elementes dar.
Die Verschlusskappe weist wenigstens ein Dichtungselement auf, welches vorzugsweise eine geringere Steifigkeit aufweist als der Kappengrundkörper, und welches im verschlossenen Zustand der Fluidbehälteranordnung vorzugsweise unter elastischer Verformung bzw. Deformation die Aufnahme und/oder den Auftragkörper kontaktiert, um einen Fluidspalt zwischen diesen zu reduzieren oder, bevorzugt, fluiddicht zu verschließen. Vorzugsweise wird das Dichtungselement im verschlossenen Zustand der Fluidbehälteranordnung elastisch gegen die Aufnahme und/oder den Auftragkörper verspannt. Als geringere Steifigkeit wird in fachüblicher Weise insbesondere eine größere elastische axiale Kompression unter einer axialen Nennlast bezeichnet. Das Dichtungselement ist vorzugsweise nicht-porös in Bezug auf das abzudichtende Fluid, so dass dieses nicht oder nur in einer obersten Schicht des Dichtungselementes eindringt.
Der Kappengrundkörper weist eine axiale Abstützung auf, an der sich das Dichtungselement axial abstützt. Die axiale Abstützung kann lösbar insbesondere form- und/oder kraft-, vorzugsweise reibschlüssig, an dem Kappengrundkörper befestigt sein. So kann in einer bevorzugten Weiterbildung die Abstützung eine oder mehrere Aussparungen, insbesondere Durchgangsbohrungen, und/oder Vorsprünge aufweisen, welche im montierten Zustand form- und/oder reibschlüssig mit entsprechenden Vorsprüngen bzw. Aussparungen am Kappengrundkörper zusammenwirken, um die Abstützung am Kappengrundkörper festzulegen. Dies kann insbesondere ein wahlweises Ausrüsten und/oder ein Nachrüstung vorhandener Grundkörper mit entsprechenden Abstützungen ermöglichen. Dabei wird unter einer Befestigung einer axialen Abstützung am Grundkörper wenigstens eine Festlegung in axialer Richtung verstanden. In Umfangsrichtung kann die Abstützung am Grundkörper gleichermaßen drehbar oder fest sein, wobei eine drehbare Befestigung einen vorteilhaften Freiheitsgrad zum Ausgleich von Toleranzen zur Verfügung stellen, eine drehfeste Befestigung hingegen Kraftfluss und Führung der Abstützung verbessern kann. Eine drehfeste Befestigung kann insbesondere formschlüssig ausgebildet sein, beispielsweise durch nicht rotationssymmetrische, insbesondere ovale oder eckige, Vorsprünge bzw. Aussparungen.
Alternativ kann die axiale Abstützung dauerhaft mit dem Grundkörper verbunden sein. Hierzu kann sie gleichermaßen als zunächst separates ein- oder mehrteiliges Bauteil gefertigt und anschließend, vorzugsweise stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben, An- bzw. Aufspritzen und/oder Aufschmelzen bzw. Schweißen, an dem Kappengrundkörper befestigt, oder bereits integral, insbesondere als ein- oder mehrstufiger radialer oder schräger Absatz, mit diesem ausgebildet, insbesondere urgeformt, werden. Eine dauerhafte Verbindung kann einen vorteilhaften Kraftfluss und eine stabile Abstützung begünstigen.
Erfindungsgemäß sind das Dichtungselement und die Abstützung, bei einer mehrteiligen Abstützung wenigstens ein Teil der Abstützung, stoffschlüssig miteinander verbunden. Hierdurch wird das Dichtungselement unverlierbar an der Abstützung bzw. deren Teil festgelegt, was insbesondere zur besseren Handhabung scheibenförmiger Dichtungselemente vorteilhaft sein kann. Gleichermaßen kann eine stoffschlüssige Verbindung einen besseren Kraftfluss bewirken und so zu einer günstigeren Spannungsverteilung und damit besseren Dichtungscharakteristik des sich abstützenden Dichtungselements führen. Auch die Verschlusskinematik kann durch ein stoffschlüssig angebundenes Dichtungselement verbessert werden, wenn die kappenseitige Dichtung in Kontakt mit Auftragkörper und/oder Aufnahme kommt.
Eine stoffschlüssige Verbindung kann durch ein Klebemittel zwischen Dichtungselement und Abstützung hergestellt werden. In einer bevorzugten Ausführung sind Dichtungselement und Abstützung bzw. deren Teil direkt stoffschlüssig miteinander verbunden. Hierunter wird vorliegend insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung ohne Klebemittel zwischen Dichtungselement und Abstützung verstanden.
Eine solche direkte stoffschlüssige Verbindung kann insbesondere thermisch hergestellt werden, indem Dichtungselement und/oder Abstützung bzw. deren Teil in erwärmtem Zustand den anderen Partner kontaktieren und in diesem Zustand, vorzugsweise unter Anpressung, abkühlen. Hierzu können Dichtungselement und Abstützung bzw. deren Teil miteinander verschweißt werden, indem wenigstens einer der beiden bereits urgeformten Partner ausreichend thermisch beaufschlagt wird, bevor oder während er in Kontakt mit dem anderen Partner ist. Beispielsweise kann die Abstützung, bei einer mehrteiligen Abstützung wenigstens ein Teil der Abstützung, mittels Bestrahlung, Wärmebad, Heizvorrichtung oder dergleichen erwärmt, in diesem Zustand mit dem Dichtungselement in Kontakt gebracht und gegen dieses gepresst werden und anschließend so abkühlen. Gleichermaßen können Dichtungselement und/oder Abstützung bzw. deren Teil durch eine Relativbewegung reibgeschweißt werden.
Insbesondere, wenn Dichtungselement und/oder Abstützung bzw. deren Teil in erwärmtem Zustand urgeformt, insbesondere spritzgegossen, werden, können dabei das Dichtungselement und wenigstens ein Teil der Abstützung thermisch direkt stoffschlüssig miteinander verbunden werden, wobei vorteilhafterweise eine separate Erwärmung zur stoffschlüssigen Verbindung entfallen kann. In einer bevorzugten Weiterbildung wird das Dichtungselement in einer Form angeordnet oder in dieser urgeformt, in der anschließend die Abstützung bzw. deren Teil, vorzugsweise durch Spritzgießen, urgeformt wird, so dass das Dichtungselement mit der Abstützung bzw. deren Teil durch An- oder Aufspritzen stoffschlüssig verbunden wird. Natürlich kann auch umgekehrt die Abstützung bzw. deren Teil in einer Form angeordnet oder in dieser urgeformt werden, in der anschließend das Dichtungselement urgeformt wird.
Wie vorstehend ausgeführt, kann die Abstützung ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. In letzterem Fall weist die axiale Abstützung wenigstens einen Abstützungsgrundkörper, der mit dem Kappengrundkörper lösbar oder dauerhaft verbunden, insbesondere integral ausgebildet ist, und wenigstens ein Verbindungsteil auf, das stoffschlüssig mit dem Dichtungselement verbunden wird. Das Verbindungsteil ist in einer bevorzugten Weiterbildung aus einem anderen Material als der Abstützungsgrundkörper. Damit kann auch bei an sich ungeeigneter Materialpaarung von Abstützungsgrundkörper und Dichtungselement eine stoffschlüssige Befestigung des Dichtungselements erreicht werden. Auf diese Weise können Abstützungsgrundkörper und Dichtungselement je für sich, beispielsweise in Hinblick auf ihre Elastizität, ihr Gewicht, ihren Materialpreis oder dergleichen, optimiert werden.
Verbindungsteil und Abstützungsgrundkörper können, vorzugsweise stoff-, kraft- und/oder formschlüssig, etwa mittels einer Klebe-, Schweiß-, Rast- und/oder Nut-Feder-Verbindung, dauerhaft oder lösbar aneinander befestigt werden. Insbesondere kann das Verbindungsteil mit dem Abstützungsgrundkörper verbunden werden, wie dies vorstehend für die Verbindung von Dichtungselement und Verbindungsteil der Abstützung erläutert wurde, also insbesondere durch Anordnen des, vorzugsweise bereits mit dem Dichtungselement verbundenen, Verbindungsteils in eine Form, in der dann der Abstützungsgrundkörper, vorzugsweise durch Spritzgießen, urgeformt wird. Gleichermaßen kann ein Abstützgrundkörper in eine Form angeordnet werden, in der dann der Verbindungsteil, vorzugsweise durch Spritzgießen, urgeformt wird, um anschließend diesen mit dem Dichtungselement stoffschlüssig zu verbinden. Wie aus Vorstehendem hervorgeht, ist eine stoffschlüssige Verbindung des Verbindungsteils auch mit dem Abstützgrundkörper bevorzugt, jedoch können Verbindungsteil und Abstützgrundkörper zusätzlich oder alternativ auch kraft- und/oder formschlüssig aneinander befestigt werden.
In einer bevorzugten Ausführung weist das Dichtungselement Silikon und/oder ein oder mehrere thermoplastische Elastomere ("TPE") auf und besteht bevorzugt hieraus. Unter einem thermoplastischen Elastomer bzw. thermoplastisch verarbeitbaren Elastomer wird vorliegend insbesondere in fachüblicher Weise ein Kunststoff verstanden, der sich bei Raumtemperatur ähnlich zu klassischen Elastomeren verhält, sich jedoch unter Wärmezufuhr plastisch verformen lässt und somit ein thermoplastisches Verhalten zeigt. Insbesondere kann das Dichtungselement Blockcopolymere, zum Beispiel SBS, SIS, und/oder Elastomerlegierungen aufweisen, beispielsweise Polyolefin-Elastomer aus Polypropylen und Naturgummi (NR). In einer bevorzugten Ausführung weist das Dichtungselement ein oder mehrere thermoplastische Elastomere aus einer oder mehrerer der folgenden Gruppen auf: thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis bzw. Polyolefinbasis ("TPE-O" bzw. "TPO"), vernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis ("TPE-V" bzw. "TPV"), thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis ("TPE-U" bzw. "TPU"), thermoplastische Copolyester bzw. Polyesterelastomere ("TPE-E" bzw. "TPC"), Styrol-Blockcopolymere ("TPE-S" bzw. "TPS"), thermoplastische Copolyamide bzw. Polyetheramide ("TPE-A" bzw. "TPA").
Ein einteiliges Abstützelement, bei einem mehrteiligen Abstützelement ein Abstützelementgrundkörper, weist vorzugsweise ein Thermoplast, insbesondere Polyoxymethylen (POM) auf, vorzugsweise besteht es bzw. er hieraus. Ein Verbindungsteil eines mehrteiligen Abstützelements weist vorzugsweise ein Thermoplast, insbesondere Polypropylen (PP) auf, vorzugsweise besteht er hieraus. Auch der Verschlusskappengrundkörper weist vorzugsweise ein Thermoplast, insbesondere PP auf, und besteht in einer bevorzugten Ausführung hieraus, wobei eine integral mit dem Kappengrundkörper ausgebildete Abstützung bzw. ein integral mit dem Kappengrundkörper ausgebildeter Abstützungsgrundkörper entsprechend vorzugsweise aus PP besteht.
Insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung eines Dichtungselementes aus einem der vorgenannten Materialen Silikon und/oder TPE mit einer Abstützung aus POM, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Verbindungsteils aus PP, oder einer integral mit einer Verschlusskappe aus PP ausgebildeten Abstützung, kann die vorteilhaften Materialeigenschaften bei gleichzeitig günstigen Dichtungs- und Verschlusscharakteristiken vereinen.
In einer bevorzugten Ausführung ist die axiale Abstützung im Verhältnis zu dem Fluidbehälter und der daran befestigten Verschlusskappe so ausgebildet, dass sie im verschlossenen Zustand der Fluidbehälteranordnung elastisch verformt bzw. deformiert ist, um das Dichtungselement gegen den Auftragkörper bzw. dessen Aufnahme zu spannen. Hierdurch ergibt sich in Kombination mit dessen Elastizität ein weiter Bereich, in dem die Elastizitäts- und damit Dichtungscharakteristik des Dichtungselementes und der damit axial in Reihe geschalteten Abstützung vorgegeben bzw. eingestellt werden kann. Um die axiale Abstützung im verschlossenen Zustand elastisch zu verformen, kann in einer bevorzugten Weiterbildung zusätzlich oder alternativ zu einem entsprechenden Material und/oder einer Wandstärke der Abstützung deren Form geeignet gewählt werden. Allgemein ist in einer bevorzugten Ausführung eine Abstützung vorgesehen, die einen oder mehrere Bereiche aufweist, die sich, wenigstens im Wesentlichen, normal bzw. senkrecht zur axialen Richtung erstrecken, und/oder einen oder mehrere Bereiche, die sich, wenigstens im Wesentlichen, parallel zur axialen Richtung erstrecken. In einer weiter bevorzugten Ausführung ist die Abstützung im Wesentlichen topfförmig ausgebildet, wobei sie sich mit einem Boden, der geschlossen sein kann, aber auch Aussparungen aufweisen kann, oder einem daran ansetzenden, vorzugsweise ringförmigen, Vorsprung an dem Kappengrundkörper abstützt und am Topfrand das Dichtungselement, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Verbindungsteils, befestigt ist.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Dichtungselement, wenigstens im Wesentlichen, scheibenförmig und weist vorzugsweise eine minimale axiale Länge auf, die maximal 10 Prozent der Erstreckung des Auftragkörpers in axialer Richtung, beispielsweise des Durchmessers eines kugelförmigen Auftragkörpers, beträgt.
Der Kappengrundköper kann auf seiner im verschlossenen Zustand dem Auftragkörper zugewandten Innenseite einen oder mehrere, dann vorzugsweise konzentrisch auf einem Umfang um eine Längsachse des Kappengrundkörpers angeordnete, bevorzugt ringförmige, ovale oder eckige, Vorsprünge und/oder Aussparungen bzw. Nuten aufweisen. Vorsprünge können in einer bevorzugten Ausführung als axiales Sicherungsmittel für den Auftragkörper fungieren, indem sie im verschlossenen Zustand eine Axialbewegung des Auftragkörpers begrenzen oder verhindern, insbesondere diesen gegen die Aufnahme spannen. Zusätzlich oder alternativ können diese Vorsprünge, wie vorstehend erläutert, zur Befestigung einer Abstützung dienen, indem diese beispielsweise eine oder mehrere Aussparungen, insbesondere Durchgangsbohrungen, aufweist, die form- und vorzugsweise auch reibschlüssig auf die Vorsprünge aufgesteckt werden.
In einer bevorzugten Ausführung weisen das Dichtungselement und/oder die axiale Abstützung bzw. deren Teil auf einer Kontaktfläche miteinander eine Aussparung auf. Diese begünstigt eine stoffschlüssige Befestigung aneinander. Insbesondere können eine oder mehrere solcher Aussparungen Verbindungselemente aufnehmen, die wie eine Passfeder Dichtungselement und axiale Abstützung bzw. deren Teil, insbesondere beim Verbinden, formschlüssig festlegen. Leere Aussparungen können hingegen beispielsweise Luft, überschüssiges Material oder Klebemittel aufnehmen.
In einer bevorzugten Ausführung weist das Dichtungselement, das, wie vorstehend erläutert vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist, einen ringförmigen Flanschbereich auf, der sich im verschlossenen Zustand zum Fluidkörper hin erstreckt und wenigstens teilweise in einen Fluidspalt zwischen Auftragkörper und Aufnahme eingreift, wobei er hierbei vorzugsweise elastisch deformiert wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt, wenigstens teilweise schematisiert:

Fig. 1A:: eine Fluidbehälteranordnung mit einer Verschlusskappe nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung im Querschnitt;
Fig. 1B:: einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1A;
Fig. 2A:: eine Fluidbehälteranordnung mit einer Verschlusskappe nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 1A entsprechender Ansicht;
Fig. 2B:: einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 2A; und
Fig. 3:: eine Fluidbehälteranordnung mit einer Verschlusskappe nach einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 1, 2A entsprechender Ansicht.

Fig.1A zeigt eine Fluidbehälteranordnung mit einer Verschlusskappe 1 nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.
Die Fluidbehälteranordnung weist einen Fluidbehälter 30 mit einer in dessen Ausgabeöffnung eingesteckten elastischen Aufnahme 31 auf, in der ein kugelförmiger Auftragkörper 32, nachfolgend als Auftragkugel bezeichnet, drehbeweglich aufgenommen ist. Insbesondere, wenn der Fluidbehälter entgegengerichtet zu der Darstellung der Fig. 1A auf dem Kopf stehend angeordnet ist, benetzt Fluid, beispielsweise Deodorant, im Inneren des Fluidbehälters 30 den diesem zugewandten Bereich der Auftragskugel 32. Wird diese in ihrer Aufnahme gedreht, beispielsweise bei abgenommenere Verschlusskappe 1 durch Reibkontakt mit der Haut eines Anwenders, gelangt dieser benetzte Bereich in Kontakt mit der Haut und gibt dort das Fluid, wenigstens teilweise, ab.
Zur, insbesondere auf dem Kopf stehenden, Lagerung sowie zum Transport kann die Verschlusskappe 1 mittels der Befestigungsmittel 40, d.h. komplementären Schraubgewindegängen am Fluidbehälter 30 und der Verschlusskappe 1, lösbar am Fluidbehälter 30 befestigt werden. Die Fluidbehälteranordnung ist dann verschlossen. In einer nicht dargestellten Abwandlung kann die Verschlusskappe zusätzlich oder alternativ in analoger Weise auch an der Aufnahme lösbar befestigt sein.
Die Verschlusskappe 1 weist einen Kappengrundkörper 10 aus PP auf, der im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen topfförmig mit einer platten, die auf dem Kopf stehende Lagerung begünstigenden, äußeren Stirnfläche und einem sich seitlich daran anschließenden, ringförmigen Mantel ausgebildet ist. Auch andere Außenkonturen sind denkbar, beispielsweise eine gekrümmte Außenkontur mit verteilten Aussparungen oder Vorsprüngen, die eine stabile auf dem Kopf stehende Lagerung ermöglichen.
Der Kappengrundkörper 10 weist auf der der Auftragkugel 32 zugewandten Seite eine im Wesentlichen ebene, sich im Ausführungsbeispiel nur leicht kegelförmig vom Fluidbehälter 30 weg verjüngende innere Stirnfläche 11 auf. An dieser ist ein ringförmiger Vorsprung 12 ausgebildet, der sich zur Auftragkugel 32 hin erstreckt und diese axial sichert, ohne sie im Auslegungszustand zu berühren.
Fluidbehälter 30, Aufnahme 31, Auftragskugel 32 und Verschlusskappe 1 sind, wenigstens im Wesentlichen, rotationssymmetrisch ausgebildet, ihre in Fig. 1A strichpunktiert eingezeichnete Symmetrieachse definiert, vom Fluidbehälter 30 zur Verschlusskappe 1 hin, die axiale Richtung A.
Am Kappengrundkörper 10 der Verschlusskappe 1 ist eine axiale Abstützung 20 aus POM axial- und drehfest befestigt. Diese ist ebenfalls im Wesentlichen topfförmig mit einem sich im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung erstreckenden Bereich 21 (vgl. Fig. 1 B) und einem hierzu im wesentlichen senkrechten Bereich 22 mit einer zentralen Durchgangsöffnung, die ein Ringflansch 23 umgibt. Der Ringflansch 23 umschließt formschlüssig den ringförmigen Vorsprung 12 auf der inneren Stirnfläche 11 des Kappengrundkörpers 10. In einer nicht dargestellten Abwandlung können Flansch und Vorsprung auch einen ovalen, drei-, vier- oder mehreckigen oder anderen Querschnitt aufweisen.
In einer Ausbildung ist die axiale Abstützung 20 dreh- und axialfest unlösbar an dem Kappengrundkörper 10 befestigt, indem beispielsweise der Ringflansch 23 mit dem Vorsprung 12 verklebt oder verschmolzen ist. In einer anderen Ausbildung ist die Abstützung 20 dreh- und axialfest lösbar an dem Kappengrundkörper 10 befestigt, indem beispielsweise der Ringflansch 23 reibschlüssig auf den Vorsprung 12 aufgeschoben wurde. Hierzu ist der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung in der Abstützung 20 geringfügig größer als der Außendurchmesser des Vorsprungs 12. Sofern der Reibschluss nur schwach ausgebildet ist, ist die Abstützung 20 axialfest, jedoch drehbar an dem Kappengrundkörper 10 befestigt.
Der ringförmige Vorsprung 12 erfüllt damit eine Doppelfunktion als axiale Sicherung für den Auftragkörper 32 und als Befestigungsmittel für die Abstützung 20.
Am axial gegenüberliegenden, der Auftragskugel 32 zugewandten offenen Rand 24 der topfförmigen axialen Abstützung 20 ist ein ringscheibenförmiges Dichtungselement 2 aus TPE stoffschlüssig mit der Abstützung 20 verbunden. Es weist, wie insbesondere in Fig. 1B erkennbar, einen innenliegenden, sich zum Fluidbehälter 30 hin erstreckenden Ringflansch 3 auf. Mit diesem dringt es im verschlossenen Zustand in einen Fluidspalt S zwischen Aufnahme 31 und Aufragkugel 32 ein.
Das Dichtungselement 2 ist aus, verglichen mit dem Kappengrundkörper 10 aus PP elastischerem, TPE hergestellt. Seine Abmessungen sowie die Abmessungen der axialen Abstützung 20 und der Abstand zwischen den Befestigungsmitteln 40 und der inneren Stirnfläche 11 sind so aufeinander abgestimmt, dass im verschlossenen Zustand der Fluidbehälteranordnung insbesondere das elastischere Dichtungselement 2, in einer bevorzugten Ausführung auch, vorteilhafterweise in geringerem Maße, die Abstützung 20 elastisch verformt sind, so dass der an dem Fluidbehälter 30 befestigte Kappengrundkörper 10 das Dichtungselement 2 vorspannt, um dessen Dichtwirkung zu erhöhen. Zur Verdeutlichung sind in den Figuren die Elemente in ihrem unverformten Referenzzustand dargestellt, in dem sie sich - ohne die oben erläuterte elastische Deformation - teilweise überschneiden.
Das Dichtungselement 2 kontaktiert sowohl die Auftragkugel 32 als auch deren Aufnahme 31 (vgl. Fig. 1 B). Das ringscheibenförmige Dichtungselement 2 weist nur eine geringe axiale Länge auf, die im Ausführungsbeispiel etwa 4 bis 6 Prozent des Auftragkugelradius beträgt. Zusammen mit der in Reihe geschalteten Steifigkeit der Abstützung 20 kann damit eine gewünschte Dichtungs- und Verschlusscharaktetistik eingestellt werden.
Zur Herstellung wird das aus TPE urgeformte Dichtungselement 2 in einer Spritzgussform angeordnet, in die anschließend POM eintritt, um die axiale Abstützung 20 herzustellen. Dabei werden Dichtungselement 2 und Abstützung 20 durch An- bzw. Aufspritzen stoffschlüssig direkt miteinander verbunden.
In den beiden einander zugewandten Kontaktflächen von axialer Abstützung 20 und Dichtungselement 2 ist, wie insbesondere aus der Zusammenschau der Fig. 1A, 1B erkennbar, jeweils eine korrespondierende teilringnutförmige Aussparung 4 (in Dichtungselement 2) bzw. 25 (in Abstützung 20) ausgebildet, die sich längs eines Teils eines Umfanges um die axiale Richtung A erstreckt. In die hierdurch definierte Aussparung 4, 25 im Kontaktbereich ist eine Passfeder eingesetzt, die die Abstützung 20 und das Dichtungselement zusätzlich zum Stoffschluss formschlüssig aneinander festlegt.
Fig. 2A, 2B zeigen in Fig. 1A, 1B entsprechender Darstellung eine Fluidbehälteranordnung nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Übereinstimmende Merkmale sind mit identischen Bezugszeichen versehen, so dass nachfolgend nur die Unterschiede zur ersten Ausführung erläutert werden.
Bei der zweiten Ausführung ist die axiale Abstützung mehrteilig aus einem Abstützungsgrundkörper 20 und einem Verbindungsteil 26 aufgebaut. Der Abstützungsgrundkörper 20 entspricht der einstückigen axialen Abstützung 20 im ersten Ausführungsbeispiel, wobei gegebenenfalls der zur axialen Richtung A parallele Bereich 21 um etwa die Wandstärke des Verbindungsteils 26 reduziert sein kann.
Der Verbindungsteil 26 ist im Wesentlichen ringscheibenförmig und aus PP hergestellt. Mit dem Dichtungselement 2 ist er in vorstehend erläuterter Weise durch An- bzw. Aufspritzen des in die Form eingelegten Dichtungselementes 2 beim Urformen des Verbindungsteils 26 direkt stoffschlüssig verbunden. Mit dem Abstützungsgrundkörper 20 ist er beispielsweise in nicht dargestellter Weise durch eine Nut-Feder-Verbindung formschlüssig und/oder durch Verkleben stoffschlüssig verbunden. Gleichermaßen kann auch der Verbindungsteil 26 vor oder nach Verbinden mit dem Dichtungselement 2 in vorstehend erläuterter Weise durch An- bzw. Aufspritzen beim Urformen des Abstützungsgrundkörpers 20 direkt stoffschlüssig mit diesem verbunden werden. Auf diese Weise können auch bei zur direkten stoffschlüssigen Verbindung ungeeigneter Materialpaarung von Abstützungsgrundkörper 20 und Dichtungselement 2 diese in vorteilhafter Weise aneinander befestigt werden.
Bei der zweiten Ausführung ist nur am Rand 24 des Abstützungsgrundkörpers 20, nicht jedoch in der Kontaktfläche des Dichtungselementes 2 oder einer der Kontaktflächen des Verbindungsteils 26, eine teilringnutförmige Aussparung 25 vorgesehen, um beispielsweise überschüssiges Klebemittel oder Material des urgeformten Verbindungsteils 26 aufzunehmen, das dann als Feder einer Nut-Feder-Verbindung Abstützungsgrundkörper und Verbindungsteil zusätzlich formschlüssig aneinander festlegt. Gleichwohl können in abgewandelten Ausführungen auch in wenigstens einer dieser Kontaktflächen eine oder mehrere Aussparungen vorgesehen sein.
Fig. 3 zeigt in Fig. 1A, 2A entsprechender Darstellung eine Fluidbehälteranordnung nach einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit der ersten bzw. zweiten Ausführung übereinstimmende Merkmale sind mit identischen Bezugszeichen versehen, so dass nachfolgend nur die Unterschiede zur ersten und zweiten Ausführung erläutert werden.
Bei der dritten Ausführung ist die axiale Abstützung 20' integral mit dem Kappengrundkörper 10 der Verschlusskappe 1 als radialer Absatz ausgebildet, auf dem sich das Dichtungselement 2 in axialer Richtung A zwischen der axialvordersten Normalebene der inneren Stirnfläche 11 und dem axialvordersten Kontaktbereich des Dichtungselements axiale abstützt. Auch hier ist das Dichtungselement 2 stoffschlüssig mit der Abstützung 20' verbunden, indem es vor dem Spritzgießen des Kappengrundkörpers 10 aus PP in die Spritzgussform eingelegt wird.
Zudem berührt in der dritten Ausführung im verschlossenen Zustand der ringförmige Vorsprung 12 die Auftragkugel und spannt diese axial gegen die Aufnahme 31. Aufgrund der Elastizität der Aufnahme 31 wird gleichwohl auch das Dichtungselement durch Verschrauben des Befestigungsmittels 40 gegen Auftragkugel 32 und Aufnahme 31 gespannt und dabei elastisch deformiert.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Verschlusskappe (1) für einen Fluidbehälter (30), der eine Aufnahme (31) aufweist, an der ein Auftragkörper (32) beweglich gelagert ist, wobei die Verschlusskappe ein Dichtungselement (2) zur Kontaktierung der Aufnahme und/oder des Auftragkörpers und einen Kappengrundkörper (10) mit einer axialen Abstützung (20; 20') aufweist,
wobei das Dichtungselement und wenigstens ein Teil der Abstützung stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement und wenigstens ein Teil der Abstützung direkt stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement und wenigstens ein Teil der Abstützung beim Urformen eines von dem Dichtungselement und des wenigstens einen Teils der Abstützung, insbesondere durch An- oder Aufspritzen, direkt stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrteilige axiale Abstützung einen Abstützungsgrundkörper, der mit dem Kappengrundkörper verbunden ist, und ein Verbindungsteil aus einem anderen Material als der Abstützungsgrundkörper aufweist, mit dem das Dichtungselement stoffschlüssig verbunden wird.
Verschlusskappe (1) für einen Fluidbehälter (30), der eine Aufnahme (31) aufweist, an der ein Auftragkörper (32) beweglich gelagert ist, wobei die Verschlusskappe ein Dichtungselement (2) zur Kontaktierung der Aufnahme und/oder des Auftragkörpers und einen Kappengrundkörper (10) mit einer axialen Abstützung (20; 20') aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verschlusskappe nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden ist.
Verschlusskappe gemäß einem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Abstützung lösbar oder dauerhaft mit dem Kappengrundkörper verbunden, insbesondere integral mit diesem ausgebildet ist.
Verschlusskappe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement wenigstens ein thermoplastisches Elastomer (TPE) und/oder Silikon aufweist, insbesondere hieraus besteht.
Verschlusskappe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die axiale Abstützung wenigstens ein Thermoplast, insbesondere Polyoxymethylen (POM) und/oder Polypropylen (PP) aufweist, insbesondere hieraus besteht.
Verschlusskappe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Abstützung im verschlossenen Zustand elastisch verformt ist.
Verschlusskappe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement, wenigstens im Wesentlichen, scheibenförmig ausgebildet ist und/oder einen Flanschbereich (3) zum Eingriff in einen Fluidspalt (S) zwischen Auftragkörper und Aufnahme aufweist.
Verschlusskappe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines vom dem Dichtungselement und der axialen Abstützung auf einer Kontaktfläche mit dem anderen vom dem Dichtungselement und der axialen Abstützung eine Aussparung (4, 25), insbesondere mit einem darin aufgenommenen Verbindungselement, aufweist.
Verschlusskappe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusskappe ein axiales Sicherungsmittel (12) für den Auftragkörper aufweist, an dem die axiale Abstützung befestigt wird.
Fluidbehälteranordnung aufweisend einen Fluidbehälter (30) mit einer Aufnahme (31), in der ein Auftragkörper (32) beweglich aufgenommen ist, und eine Verschlusskappe (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusskappe lösbar an dem Fluidbehälter und/oder der Aufnahme befestigbar ist.