WO2001032525A1

WO2001032525A1 - Becherförmiger schraubverschluss

Info

Publication number: WO2001032525A1
Application number: PCT/DE2000/003823
Authority: WO
Inventors: Hans-Werner Breuer
Original assignee: Breuer Hans Werner
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2001-05-10
Also published as: DE50013868D1; HUP0203749A2; PL354981A1; CZ2002994A3; DE19952214B4; EP1227990B1; EP1227990A1; BR0015015A; ATE348053T1; DE19952214A1

Abstract

Schraubverschluss (3) aus Kunststoff mit einem zylindrischen Dichtrig (7), an dessen äußerer Zylinderfläche ein im Abstand zur Bodenfläche der Bodenplatte (6) radial abragender Dichtwulst (8) angeformt ist, der beim Verschließen einer Behälteröffnung an der Innenwand (13) derselben dichtend zur Anlage kommt und sich bei einem im Behälter entstehenden Überdruck von der Innenwand (13) abhebt, so dass der Überdruck entweichen kann und ein Bersten des Behälters sicher verhindert wird.

Description

BECHERFÖRMIGER SCHRAUBVERSCHLUSS

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen becherförmigen Schraubver- schluss aus Kunststoff mit einer im wesentlichen zylindrischen, ein Innengewinde aufweisenden Seitenwand, einer Bodenplatte und einem von der Bodenplatte im radialen Abstand zur Seitenwand nach innen abragenden, zylindrischen Dichtring, an dessen äußerer Zylinderfläche ein im Abstand zur Bodenfläche der Bodenplatte radial abragender Dichtwulst angeformt ist, der beim Verschließen einer Behälteröffnung mit entsprechendem Außengewinde an der Innenwand dieser Behälteröffnung dichtend zur Anlage kommt.

Bei solchen Schraubverschlüssen besteht die Forderung, daß sie einerseits einen Behälter dicht verschließen sollen, daß aber andererseits bei einem sich in dem Behälter bildenden Überdruck, etwa durch Wärmeausdehnung des Behälterinhalts oder wegen eines Gas bildenden Behälterinhalts, sie einen Druckausgleich ermöglichen, sobald dieser Überdruck einen bestimmten Wert übersteigt, damit ein Bersten des Behälters vermieden wird. D.h. bei einem bestimmten Überdruck soll der Verschluß vorübergehend undicht werden; hat sich der Überdruck ausreichend abgebaut, soll er wieder dicht schließen.

Bekannte Schraubverschlüsse der eingangs genannten Art weisen eine durchgehende Bodenplatte auf, die unmittelbar übergeht in die zylindrische Seitenwand.

Beim Schraubverschluß nach dem deutschen Gebrauchsmuster 2 013 635 kommt der Dichtwulst des Dichtrings unmittelbar hinter der inneren Mündungskante der Behälteröffnung an deren Innenwandung zur Anlage. Wenn die Bodenplatte des Schraubverschlusses durch einen Überdruck im Behälter nach außen gewölbt wird, so hat dies auch eine axiale Bewegung des Dichtrings zur Folge, so dass bei einem bestimmten Überdruck der Dichtwulst über die Mündungskante gleitet und einen Spalt freigibt, durch den der Überdruck entweichen kann, wonach sich die Wölbung der Boden- platte zuruckbildet und der Dichtwulst s ch wieder dichtend an die Innenwand der Behalteroffnung anlegen soll. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Fertigungsgenauigkeit der inneren Mundungskanten bei Behaltern unzureichend ist, um eine definierte Anlage für den Dichtwulst zu bieten und mit diesem zusammen als Überdruckventil funktionieren und zuverlässig offnen und schließen zu können, zumal die Mundungskanten, besonders bei wiederverwendbaren Glasflaschen, häufig leichte Beschädigungen aufweisen. Außerdem findet durch die wiederholte axiale Bewegung des Dichtwulstes an der Innenwand der Behalteroffnung beim Offnen und Schließen des Überdruckventils ein Abrieb an dem Dichtwulst statt, der eine dauerhafte Undichtigkeit des Schraubverschlusses nach sich zieht.

Ein weiterer Nachteil dieses Schraubverschlusses ergibt sich daraus, dass die bis in den Ubergangsbereich der Bodenplatte zur Seitenwand reichende axiale Bewegungskomponente bei der Auswolbung der Bodenplatte auch eine axiale Dehnung der zylindrischen Seitenwand zur Folge hat; m diese Dehnung geht eine Vorspannung ein, die abhangig ist von dem Drehmoment, mit der zuvor der Schraubverschluss aufgeschraubt worden ist. Dies hat zur Folge, dass der Offnungsdruck, bei dem eine Druckentlastung stattfinden soll, nicht genau definierbar sondern in hohem Maße zufallig ist.

Durch die GB-PS 958 417 ist ein ähnlicher Schraubverschluss bekannt, der von der Bodenplatte nach innen abragende Vorsprunge aufweist, die als Anschlage dienen und beim Aufschrauben des Verschlusses auf eine entsprechende Behalteroffnung an deren Stirnflache zur Anlage kommen. Dadurch wird die Dehnung der äußeren, das Innengewinde aufweisenden Seitenwand des Schraubverschlusses nicht dafür genutzt, der Bodenplatte eine axiale Beweglichkeit zu verleihen. Da die Elastizität dieser axialen Beweglichkeit maßgebend ist für den Offnungsdruck, für diese Nachgiebigkeit aber nur der Bereich zwischen dem zylindrischen Dichtring und der Außenkante der Stirnflache der Behalteroff- nung zur Verfugung steht, muß die Bodenplatte sehr dünn sein, um eine ausreichende elastische Nachgiebigkeit zu erreichen. Dies ist nachteilig, zumal sich dabei Herstellungstoleranzen in besonderem Maße auswirken.

Bei einem weiteren bekannten Schraubverschluss der genannten Art ist die durchgehende Bodenplatte im Bereich zwischen dem zylindrischen Dichtring und den als Anschläge an der Stirnfläche der Behälteröffnung dienenden Fortsätzen mit einer ringförmig umlaufenden Innennut versehen, so dass die Bodenplatte hier eine etwas geringere Dicke aufweist oder geschwächt ist. Wenn sich die Bodenplatte innerhalb des Dichtrings infolge von Überdruck im Behälter nach außen wölbt, so erlaubt die erwähnte Schwächungsnut, dass der Dichtring eine kleine Schwenkbewegung einwärts macht, wobei die Schwächungsnut quasi als Drehgelenk wirkt. Dabei hebt sich der Dichtwulst des Dichtrings bei entsprechend hohem Druck radial von der Innenwand der Behälteröffnung ab und gibt einen Spalt frei, durch den sich der Überdruck abbauen kann .

Nachteilig bei diesem Schraubverschluss ist, dass bei relativ hohen Drücken zunächst eine axiale Verschiebung der Dichtung gegenüber der Behälterwand erfolgt und über die Verformung bzw. Durchbiegung der Bodenplatte der Dichtring außer Funktion gesetzt wird. Bei diesem Vorgang wird die Bodenplatte dermaßen verformt, dass ihre Elastizität überbeansprucht werden kann und ein großer Teil ihrer Rückstellfähigkeit verloren geht. Außerdem ist dieses System sehr von engen Toleranzen abhängig und laßt kaum Schwankungen beim jeweiligen Materialeinsatz bei der Produktion zu. Es hat sich auch als fertigungstechnisch schwierig erwiesen, die radiale Druckentlastung zwischen dem Dichtwulst und der Innenwand der Behälteröffnung unter allen Umständen sicherzustellen. Die von der Bodenplatte abragenden Fortsätze, die an der Stirnfläche der Behälteröffnung zur Auflage kommen sollen, verkomplizieren und verteuern die Spritzform und das Herstellungsverfahren und damit auch den Schraubverschluss als Endprodukt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schraubverschluss der eingangs genannten Art zu schaffen, der besonders in seinem Dich- o CΛ ö φ s: l-i > s: D rt rt Φ iQ cd G Ct a σ cn φ cn > DJ D⁾ rt 3 Ω ^•υ o σ to cn cn rt

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stimmen, so dass bei der Massenproduktion des Artikels die Streuwerte gering gehalten werden können und damit Ausschuss vermieden wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der teller- oder scheibenförmigen Mittelteil der Bodenplatte unter Belassung eines Spaltes von dem ringförmigen Auflageteil umgeben und der von dessen Innenkante der nach innen ragende Dichtring weist eine den Spalt im Abstand zur äußeren Bodenfläche überbrückende, dünnwandige Verbindung zum Mittelteil auf.

Der Spalt zwischen dem Mittelteil und dem umgebenden ringförmigen Auflageteil der Bodenplatte begünstigt die kippende Bewegung am Rand des Mittelteils bei Beaufschlagung durch Überdruck.

Bevorzugt liegt die Verbindungsstelle zwischen dem Dichtring und dem Mittelteil der Bodenplatte auf einer Höhe zwischen der Auflagefläche des Auflageteils der Bodenplatte und dem freien Rand des angeformten Dichtrings.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der teller- oder scheibenförmige Mittelteil der Bodenplatte an seinem Umfang einen herabgezogenen Rand auf, dessen Kante durch einen den Spalt überbrückenden Steg mit der ihm zugewandten Innenfläche des zylindrischen Dichtrings verbunden ist. So wird ein gutes und schnelles Ansprechen des Verschlusses bei Überdruck zu einer raschen Druckentlastung erreicht.

Der herabgezogene Rand des Mittelteils der Bodenplatte reicht dann vorzugsweise bis auf die Höhe des Dichtwulstes des zylindrischen Dichtrings und ist hier an seiner Kante durch den Steg mit der Innenfläche des Dichtrings verbunden.

Der Steg kann zwischen dem Dichtring und dem herabgezogenen Rand des Mittelteils eine geschlossene Ringfläche bilden. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Bodenplatte durch eine tiefe, konzentrische, ringförmige Nut in den ringförmigen Auflageteil und den funktionellen Mittelteil unterteilt und der nach innen ragende Dichtring ist ausgehend sowohl von der Innenkante des Auflageteils als auch von der unteren Kante der Umfangsflache des Mittelteils angeformt.

Der nach innen ragende Dichtring kann einen tropfenförmigen Querschnitt haben, um den Dichtwulst zu bilden.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Mittelteil der Bodenplatte durch eine Stufe gegenüber dem ringförmigen Auflageteil nach innen abgesetzt, dabei entspricht die Höhe der Stufe mindestens der Dicke des Auflageteils .

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Mittelteil nach außen gewölbt und geht an seinem Umfang in deutlichem Abstand zum Auflageteil unmittelbar in den Dichtring über.

Vorzugsweise liegt dabei die Verbindungsstelle zwischen dem Mittelteil und dem Dichtring etwa auf der Höhe des Dichtwulstes und der Mittelteil kann dünnwandiger sein als der Auflageteil.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der anhängenden Zeichnungen beispielhaft genauer beschrieben:

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch einen auf eine Behälteröffnung aufgeschraubten Schraubverschluss nach der Erfindung bei im Behälter herrschenden Normaldruck,

Fig. 2 zeigt denselben Teilschnitt wie Fig. 1, jedoch bei einem im Behälter herrschenden Überdruck, der den Schraubverschluss im Sinne der Erfindung hat ansprechen lassen,

Fig. 3 bis 5 zeigen weitere mögliche Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Schraubverschlüssen, ohne dass damit Anspruch auf Vollständigkeit aller möglichen Varianten erhoben wird, weitere Abwandlungen und Ausgestaltungen sind vielmehr möglich, ohne von der Lehre der Erfindung abzuweichen .

In Fig. 1 ist zunächst die Wand 1 einer Behälteröffnung mit Außengewinde 2 als Teilschnitt dargestellt. Auf die Behälteröffnung aufgeschraubt ist ein Schraubverschluss 3, der eine im wesentlichen zylindrische Seitenwand 4 mit einem dem Außengewinde 2 der Behälteröffnung entsprechenden Innengewinde 5 aufweist. Die Bodenplatte 6 des Schraubverschlusses 3 ist unterteilt in einen ringförmigen Auflageteil 6', der an seinem äußeren Rand in bekannter Weise übergeht in die Seitenwand 4, und einen teller-oder scheibenförmigen Mittelteil 6". An den inneren Rand des Auflageteils 6' ist konzentrisch und parallel zur Seitenwand 4 verlaufend ein nach innen ragender, im wesentlichen zylindrischer Dichtring 7 angeformt. An der äußeren Um- fangsfläche dieses Dichtrings 7 ist im Abstand zur Bodenfläche, wie an sich bekannt, einen radial abragender Dichtwulst 8 angeformt. Der Bereich 17 am Übergang des Dichtrings 7 in den ringförmigen Auflageteil 6' ist dünnwandig federnd ausgebildet. Der tellerförmige Mittelteil 6" der Bodenplatte 6 weist einen herabgezogenen Rand 9 auf, der vorzugsweise bis auf die Höhe des Dichtwulstes 8 des Dichtrings 7 reicht und hier durch einen ringförmigen Steg 10 mit der ihm gegenüberliegenden Innenfläche des Dichtrings 7 verbunden ist. Zwischen der radial innen gelegenen Fläche des Dichtrings 7 und der ihr gegenüberliegenden Umfangsflache des herabgezogenen Randes 9, die beide vorzugsweise zueinander konzentrisch parallel verlaufen, besteht ein Spalt 11, der nur durch den Steg 10 überbrückt ist.

Der ringförmige Auflageteil 6' der Bodenplatte 6 und der daran angeformte Dichtring 7 mit seinem Dichtwulst 8 sind so bemessen, dass, wenn der Schraubverschluss 3 gemäß Fig. 1 auf eine entsprechende Behälteröffnung mit Außengewinde 2 aufgeschraubt ist, der Auflageteil 6' der Bodenplatte 6 zur Auflage auf der ringförmigen Stirnfläche 12 der Wand 1 der Behälteröffnung und der Dichtwulst 8 des Dichtrings 7 dichtend zur Anlage kommt an der Innenwand 13 der Behälteröffnung. Wenn in dem dicht verschlossenen Behälter ein bestimmter Überdruck entsteht, so wölbt sich, wie in Fig. 2 dargestellt, der funktioneile Mittelteil 6" der Bodenplatte 6 nach außen, und der Spalt 11 zwischen dem Auflageteil 6' bzw. dem daran angeformten Dichtring 7 und dem Mittelteil 6" mit seinem angeformten Rand 9 sowie der dünnwandige, federnde Bereich 17 am Übergang des Dichtrings 7 in den ringförmigen Auflageteil 6¹ erlauben gemeinsam, dass durch diese Auswölbung, die auch als Doming bezeichnet wird, der Dichtwulst 8 des Dichtrings 7 von der Innenwand 13 der Behälteröffnung abgehoben wird und durch die entstehende Undichtigkeit der Überdruck entweichen kann. Durch die Auswölbung des Mittelteils 6" der Bodenplatte 6 macht der Rand 9 des Mittelteils 6" eine einwärts kippende Bewegung, wobei durch den Steg 10 der Dichtring 7 mitgenommen und der Dichtwulst 8 abgehoben wird. Die bei der Beaufschlagung durch einen im Behälter herrschenden Überdruck im Kraftlinienbereich liegende Dichtring 7 wirkt so bei der Auswölbung des Mittelteils 6¹ direkt mit, wodurch die Dichtwirkung beschleunigt aufgehoben wird. Sobald Druckausgleich erreicht ist, bildet sich die Wölbung des Mittelteils 6" zurück und auch der Dichtwulst 8 legt sich wieder federnd an die Innenwand 13 an.

Der beschriebene Schraubverschluss bietet noch den weiteren Vorteil, dass der Dichtpunkt des Dichtwulstes 8 an der Innenwand 13 der Behälteröffnung infolge der definierten Auflage des Auflageteils 6¹ auf der Stirnfläche 12 der Behälteröffnung durch den Abstand zur Bodenfläche "s" präzise bestimmt werden kann; dadurch können bei der Massenproduktion eines solchen Artikels die Streuwerte gering gehalten und Ausschuss vermieden werden.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schraubverschlusses. Hier ist die Bodenplatte 6 des Schraubverschlusses durch eine nach außen offene, ringförmige Nut 14, deren Tiefe über die gesamte Stärke der Bodenplatte 6 reicht, unterteilt in den äußeren, ringförmigen Auflageteil 6' und den teller- oder scheibenförmigen Mittelteil 6", und der Dichtring 7 ist an der Innenfläche der Bodenplatte 6 und im Bereich der Nut 14 ausgehend sowohl von der Innenkante des Auflageteils 6' als auch von der gegenüberliegenden Kante des Mittelteils 6" angeformt. Auch hier weist der Dichtring 7 den an der Innenwand 13 der Behälteröffnung zur Anlage kommenden Dichtwulst 8 auf; dabei kann der Dichtring 7 in seinem Querschnitt tropfenförmig ausgebildet sein und so einerseits den Dichtwulst 8 bilden und andererseits eine dünnwandige Verbindung sowohl zum Auflageteil 6' und als auch zum Mittelteil 6" herstellen, die die einwärts gerichtete Bewegung des Dichtrings 7 bei der Auswölbung des Mittelteils 6" zulassen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der Mittelteil 6" der Bodenplatte 6 gegenüber dem ringförmigen Auflageteil 6' durch eine Stufe 18 derart nach innen abgesetzt, dass das Mittelteil 6" unmittelbar übergeht in den dünnwandigen Bereich 17 des am Auflageteil 6' angeformten Dichtrings 7. Damit dieser für die erfindungsgemäße Funktion des Schraubverschlusses wichtige dünnwandige Bereich 17 erhalten bleibt, entspricht die Höhe der Stufe 18 mindestens der Dicke des Auflageteils 6'.

Nach der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist der Mittelteil 6" der Bodenplatte 6 nach außen gewölbt und geht an seinem Umfang im deutlichen Abstand zum Auflageteil 6' unmittelbar über in den an diesem angeformten Dichtring 7; nach Fig. 5 liegt dieser Übergangsbereich des Mittelteils 6" in den Dichtring 7 etwa auf gleicher Höhe mit dem angeformten Dichtwulst 8 und geht über in den freien Rand 7' des Dichtrings 7, so daß auch hier der funktioneil wichtige, dünnwandige Bereich 17 des Dichtrings 7 erhalten bleibt. Der gewölbte Mittelteil 6" der Bodenplatte 6 ist hier dünnwandiger ausgebildet als das Auflageteil 6', der höchste Punkt der Wölbung liegt zweckmäßig auf einer Höhe mit der äußeren Bodenfläche des Auflageteils 6¹. Wand

Außengewinde

Schraubverschluss

Seitenwand

Innengewinde

Bodenplatte ' Auflageteil " Mittelteil

Dichtring ' freier Rand

Dichtwulst herabgezogener Rand 0 Steg 1 Spalt 2 Stirnfläche 3 Innenwand 4 Nut 5 äußere Bodenfläche 6 Auflägefläche 7 dünnwandiger Bereich 8 Stufe

Claims

- I I-BECHERFÖRMIGER SCHRAUBVERSCHLUSSPa sntaηspri r. e

1. Becherförmiger Schraubverschluss aus Kunststoff mit einer im wesentlichen zylindrischen, ein Innengewinde (5) aufweisenden Seitenwand (4), einer Bodenplatte (6) und einem von der Bodenplatte (6) im radialen Abstand zur Seitenwand (4) nach innen abragenden, zylindrischen Dichtring (7), an dessen äußerer Zylinderfläche ein im Abstand zur Bodenfläche der Bodenplatte (6) radial abragender Dichtwulst (8) angeformt ist, der beim Verschließen einer Behälteröffnung an der Innenwand (13) derselben dichtend zur Anlage kommt,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Bodenplatte (6) unterteilt ist in einen ringförmigen, auf der Stirnfläche (12) einer zu verschließenden Behälteröffnung zur Auflage kommenden Auflageteil (6') und einen gegenüber diesem abgesetzten, teller- oder scheibenförmigen Mittelteil ( 6" ) , dass der Auflageteil (6¹) an seinem Außenumfang übergeht in die Seitenwand (4) und an seiner Innenkante der nach innen ragende Dichtring (7) mit Dichtwulst (8) angeformt ist, wobei der Bereich (17) des Dichtrings (7) am Übergang zum Auflageteil (6') dünnwandig, elastisch ausgebildet ist und im Abstand zum Auflageteil (6¹) unter Wahrung des dünnwandigen Bereichs (17) eine Verbindung zwischen dem Dichtring (7) und dem Mittelteil (6") besteht.

2. Schraubverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der teller- oder scheibenförmigen Mittelteil (6") unter Belassung eines Spaltes (11) von dem ringförmigen Auflageteil

(6¹) umgeben ist und der von dessen Innenkante der nach innen ragende Dichtring (7) eine den Spalt (11) im Abstand zur äußeren Bodenfläche (15) überbrückende, dünnwandige Verbindung zum Mittelteil (6") aufweist.

3. Schraubverschluss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle zwischen dem Dichtring (7) und dem Mittelteil (6") der Bodenplatte (6) auf einer Höhe zwischen der Auflagefläche (16) des Auflageteils (6¹) der Bodenplatte (6) und dem freien Rand ( ¹) des angeformten Dichtrings (7) liegt.

4. Schraubverschluss nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der teller- oder scheibenförmige Mittelteil (6") der Bodenplatte (6) an seinem Umfang einen herabgezogenen Rand (9) aufweist, dessen Kante durch einen den Spalt

(11) überbrükkenden Steg (10) mit der ihm zugewandten Innenfläche des zylindrischen Dichtrings (7) verbunden ist.

5. Schraubverschluss nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der herabgezogene Rand (9) des Mittelteils (6") der Bodenplatte (6) bis auf die Höhe des Dichtwulstes (8) des zylindrischen Dichtrings (7) reicht und hier durch den Steg (10) mit der Innenfläche des Dichtrings (7) verbunden ist.

6. Schraubverschluss nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (10) eine geschlossene Ringfläche bildet.

7. Schraubverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (6) durch eine tiefe, konzentrische, ringförmige Nut (14) in den ringförmigen Auflageteil (6¹) und den funktionellen Mittelteil (6") unterteilt ist und der nach innen ragende Dichtring (7) ausgehend sowohl von der Innenkante des Auflageteils (6¹) als auch von der unteren Kante der ümfangsflache des Mittelteils (6") angeformt ist.

8. Schraubverschluss nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der nach innen ragende Dichtring (7) einen tropfenförmigen Querschnitt hat.

9. Schraubverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelteil (6") der Bodenplatte (6) durch eine Stufe

(18) gegenüber dem ringförmigen Auflageteil (6') nach innen abgesetzt ist, wobei die Höhe der Stufe (18) mindestens der Dicke des Auflageteils (6') entspricht.

10. Schraubverschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelteil (6") nach außen gewölbt ist und an seinem Umfang in deutlichem Abstand zum Auflageteil (6¹) unmittelbar übergeht in den Dichtring (7) .

11. Schraubverschluss nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle zwischen Mittelteil (6") und Dichtring (7) etwa auf der Höhe des Dichtwulstes (8) liegt.

12. Schraubverschluss nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelteil (6") dünnwandiger ist als der Auflageteil (6 ' ) .