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Kappe für zerbrechliche Behälter.
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Die Erfindung betrifft eine Kappe, beispielsweise aus Metall, die
für zerbrechliche Behälter, wie Glasbehälter oder Kunststoffbehälter, vorgesehen
ist, die Produkte unter verschiedenem Druck enthalten.
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Ziel der Erfindung ist die Ausbildung einer Kappe, beispielsweise
aus Metall, die mit ihrem Umfang am Behälter mit Hilfe eines ringförmigen Randes
befestigt ist, wobei die Kappe eine sichere hermetische Dichtung bewirkt, die mechanisch
sehr widerstandsfähig ist, wobei die Kappe insbesondere für zerbrechliche Behälter
, wie Glasbehälter oder Plastikbehälter, bestimmt ist, die Produkte unter verschiedenem
Druck enthalten.
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Die Erfindung betrifft ferner die Art und Weise, in der die Kappe
über einen Teil des Behälterhalses befestigt wird, wodurch die Kraft in kontinuierlicher
und gleichmäßiger Weise umfänglich über alle Punkte des unteren Teiles des Vorsprunges
des Behälterhalses verteilt wird, und zwar auch dann, wenn Fabrikationsfehler vorhanden
sind.
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Die Kappe, vorzugsweise Metallkappe, ist umfänglich am Hals des
Behälters
befestigt, und sie ist in der Lage dem Innendruck des Behälters zu widerstehen,
der durch Kohlensäure enthaltende Flüssigkeiten oder durch Sterilisation und/oder
Pasteurisation von Nahrungsmitteln, die vorher abgefüllt und verschlossen sind,
erzeugt wird.
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Durch die Erfindung wird außerdem eine Kappe geschaffen, die umfänglich
am Hals des Behälters befestigt wird und einem maximalen inneren Vakuum widerstehen
kann.
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Die Erfindung schafft auch eine Metallkappe, die umfänglich am Behälter
befestigbar ist und die bei Entfernung mit einem für diesen Zweck geeigneten Werkzeug
sichtbare Spuren hinterläßt, wonach die Dichtung verletzt worden ist, wodurch es
unmöglich ist, die Kappe wieder zu verwenden, um den Behälter hermetisch abzudichten.
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Die Erfindung schafft ferner eine Metallkappe, die umfänglich am Behälter
befestigbar ist, wobei mit Hilfe geeigneter Werkzeuge in den oberen Teil der Kappe
öffnungen eingebracht werden können, um den Behälterinhalt auszubringen.
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Die Erfindung schafft ferner eine umfänglich am Behälter befestigbare
Metallkappe, die an ihrem Oberteil mit verschiedenen Vorrichtungen versehen werden
kann, wodurch die Kappe ohne besonderes Werkzeug von Hand geöffnet werden kann.
Durch die Erfindung wird ferner eine umfänglich am Behälter befestigbare Metallkappe
geschaffen,
die an ihrem Oberteil mit einer Vorrichtung versehen
werden kann, die anzeigt, ob das Behälterinnere unter Vakuum steht.
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Ferner wird durch die Erfindung eine Kombination aus einer umfänglich
befestigbaren Metallkappe und dem Winkel des Befestigungsbereiches des Behälterhalses
geschaffen, wobei d-urch das Zusammenwirken dieser Merkmale die Rückhaltefestigkeit
der Kappe bestimmt ist.
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Ferner wird durch die Erfindung eine Metallkappe geschaffen, die am
Behälter umfänglich mit Hilfe eines ringförmigen Randes befestigt ist, der keine
scharfen Kanten oder Vorsprünge aufweist, die eine physikalische Beschädigung bewirken
könnten oder die die Person, welche den Behälter handhabt oder den Endverbraucher
verletzen könnte.
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Nach der Erfindung ist die Kappe anfänglich hergestellt, wobei die
aufgerollte Kante etwa in der Höhe liegt, in der das Zentrum des aufgerollten Teiles
zusammenfällt mit der Kante des Vorsprunges des Behälterhalses.
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Die Kante des Behälterhalses bzw. Flaschenhalses muß vorzugsweise
einen Radius haben, der gleich der Dicke des Kappenmaterials (Metall) ist, wodurch
ein geeigneter Grad plastischer Deformation des Kappenmaterials (Metall) erreicht
wird, wenn es um den Radius der Kante des Flaschenhalses aufgerollt wird.
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Die Flanschkante der Kappe wird um den Radius der Kante des vorspringenden
Teiles
des Fla-schenhalses umgerollt, wobei gleichzeitig ein umfänglicher Druck aufgebracht
wird, wodurch der Flansch einen kleineren Durchmesser als der ursprüngliche Durchmesser
annimmt und eine in Bezug auf die Umbiegung verhältnismäßig scharfe Kante erzeugt.
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Die Kante der Umbiegung, die mit der umgerollten Kante zusammenwirkt
und einen kleineren Umfang hat als der ursprüngliche Umfang, erfordert eine beträchtliche
Kraft, um vom Behälter wieder entfernt werden zu können.
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Bei einer Untersuchung ist festgestellt worden, daß die mittlere Eindrückung
in der Seitenansicht der Kappe eine große Hilfe zur Erzeugung eines größeren mechanischen
Widerstandes gegen den Innendruck ist, da für einen Druck, der die Dichtung aufbricht,
das anfänglich nach abwärts gedrängte Material zurückgestoßen werden muß. Die Tiefe
der zentralen Eindrückung kann in Abhängigkeit von dem Innendruck, dem die Kappe
widerstehen muß, variieren.
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Das Aufweiten der aufgerolten Kante muß begleitet werden von einem
Gleiten des Metalls über die Schrägfläche des Vorsprunges des Flaschenhalses. Was
die erforderliche Festigkeit betrifft, die erforderlich ist,um die Festigkeit der
Dichtung überwindet, so ist eine angemessene Lösung der Kombination des Radius der
Kante, des Winkels, auf dem der abgerollte Teil der Kappe ruht, und der Betrag an
abgerolltem Metall für die Bildung der Kante erforderlich.
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Im Versuch ist festgestellt, verwirklicht und analysiert worden,
daß
der Radius der Kante des Vorsprunges am Behälterhals einen Bezug zur Dicke des Kappenmetalls
hat, wobei ein Radius gleich der Dicke des Metalls ein zufriedenstellendes Ergebnis
liefert und einfach zu verwirklichen ist. Im übrigen ist festgestellt worden, daß
ein Radius gleich dem 0,75-fachen bis zum 3-fachen der Dicke des Kappenmetalls den
Bereich für den zulässigen Radius bildet.
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Der Winkel des Bereiches, welcher die Dichtung der Kappe hält, beträgt
vorzugsweise 100. Er kann aber mit im wesentlichen identischen Ergebnissen zwischen
3 und 300 variieren.
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Der Winkel des Werkzeuges, mit dem die Befestigung der Kappe am Flaschenhals
bewirkt wird, ist kritisch. Es hat sich gezeigt, daß ein Winkel von 30° eine ausreichende
Festigkeit in der axialen Befestigung erzeugt und daß es auf diese Weise leicht
ist, das Aufrollen und den radialen Druck auf die Flanschkante aufzubringen und
so die Kappe geeignet zu befestigen.
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Nichtsdestoweniger kann der Winkel des Werkzeuges zwischen 10 und
400 variieren, wobei gleichzeitig die Auswahl zwischen der auf die axiale Dichtung
wirkende Kraft und die radiale Kompression der Flanschkante variiert. Es hat sich
gezeigt, daß nur der Winkel des Werkzeuges einen Einfluß auf die Verteilung der
Beziehung zwischen der axialen Kraft und der radialen Kraft hat, während die Wirkung
einer Schmierung der Oberflächen einen nur geringfügigen Einfluß hat.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1: eine Teildarstellung eines Behälters
mit einer Kappe gemäß der Erfindung, Fig. 2: eine Seitenansicht der Kappe in geschlossener
Stellung, und zwar in einem Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1, Fig. 3: einen
Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab, Fig. 4: eine Teildarstellung
des Behälterhalses, wobei notwendige Parameter der Erfindung angegeben sind, und
Fig. 5: eine Teilansicht des Werkzeuges für die Befestigung der Kappe in einem einzigen
Arbeitsgang, in einem Längsschnitt.
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Die erfindungsgemäße Kappe, die aus Metall bestehen kann und die eine
hermetische Dichtung bewirkt, ist in Fig. 1 mit 2 bezeichnet.
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3 ist der Hals des Behälters 1.
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Fig. 2 zeigt die Kappe 2 und den Behälter 1 in einem Schnitt nach
der Linie A-A in Fig. 1, wobei die Kappe 2 am Vorsprung 11 des Halses des Behälters
1 befestigt ist, und zwar mit Hilfe eines Flansches 4, der auf einer abgewinkelten
Fläche 9 ruht.
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Fig. 3 zeigt die Folge der Befestigung der erfindungsgemäßen Kappe
2 mit einer hermetischen Dichtung am Hals 3 eines Behälters.
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Die erfindungsgemäße Kappe mit hermetischer Dichtung ist so ausgebildet,
daß der Mittelteil des ursprünglichen Flansches 5 sich ungefähr auf der Höhe der
Kante 10 befindet, während das Dichtungsmaterial
8 oder das wasserdichte
elastische Material sich noch in unzusammengedrücktem Zustand befindet.
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Wenn das Werkzeug 6 abgesenkt wird, wobei die Schrägfläche 7 über
den ursprünglichen Flansch 5 bewegt wird, wird durch den Winkel ß des Innenkonus
auf die Kappe eine axiale Kraft aufgebracht, während gleichzeitig die Dichtung bzw.
das wasserdichte elastische Material 8 zusammengepreßt wird, bis es deformiert ist
und den Herstellungsfehlern im oberen Teil des Vorsprunges 11 des Halses 3 der Flasche
oder des Behälters 1 angepaßt ist. Das Werkzeug 6 setzt seine Abwärtsbewegung fort,
wodurch die Konusfläche 7 eine axiale Kraft und eine radiale Kraft auf den anfänglichen
Flansch 5 aufbringt, wodurch dieser abgerollt und in radialer Richtung zusammengedrückt
wird, wodurch eine Falte über der Kante 10 gebildet wird, bis der Flansch auf der
Schrägfläche 9 des Vorsprunges 11 des Halses 3 des Behälters 1 ruht.
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Das Werkzeug 6 setzt seine vertikale Bewegung fort und drängt weiterhin
den Flansch 5 radial unter die Schrägfläche 9 des Vorsprunges 11 des Halses 3 des
Behälters 1 bis der reduzierte Durchmesser des zusammengedrückten Flansches es ermöglicht,
daß der zylindrische Teil des Werkzeuges über den Flansch bewegt wird.
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Aufgrund der Tatsache, daß die Flanschkante 4 der Kappe 2 so beaufschlag
wird, daß sie um die Kante 10 abgerollt wird, ist es möglich, Unregelmäßigkeiten
an der Kante 10 des Halses 3 der Flasche 1 zuzulassen. Der zylindrische Innendurchmesser
des Werkzeuges
10 muß größer sein als die maximale Größe des Vorsprunges
des Halses 3 der Flasche 1 zuzüglich der doppelten Dicke des Metalls oder des Materials
der Kappe und zuzüglich eines kleinen Spiels, welches die Befestigungsoperation
erleichtert.
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Während des Umfaltens der Kappe 2 um die Kante 10 wird in dem Material
der Kappe ein plastisches Fließen hervorgerufen, und zwar unter der kombinierten
aufgebrachten Spannung und der Umfaltung, wodurch die Möglichkeit eines Zurückbiegens
ausgeschaltet wird. Das Maß der axialen Last, welche die Zusammendrückung der Dichtung
8 hervorruft und der Spannungsfestigkeit in dem über die Kante 10 umzufaltenden
Material wird durch den Winkel p des Werkzeuges 6 kontrolliert (siehe Fig. 3 und
5).
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Dic auf den Hals des Behälters 1 aufgebrachte Kappe 2 deformiert das
Dichtungsmaterial 8 und drängt dieses gegen den oberen Teil des Vorsprunges 11 des
Halses 3 des Behälters 1, während gleichzeitig die Flanschkante 4 die Stellung der
Kappe 2 und den Dichtungsdruck aufrechterhält, wobei sie sich selbst mit der Falte
über der Kante 10 hält und auf der Schrägfläche 9 des Vorsprunges 11 des Halses
3 des Behälters 1 ruht.
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Die Parameter der Ausbildung des Halses der Flasche 1 sind in Fig.
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4 gezeigt, wo "R" der Radius der Kante 10 ist, dessen Wert von der
Dicke des Metalls bzw. des Materials der Kappe abhängig ist. Es ist festgestellt
worden, daß der Wert R" der Kante 10 auf eine Dicke begrenzt ist, die zwischen dem
0,75-fachen und dem 3-fachen
und dem 3-fachen der Dicke des Metalls
oder des Materials der Kappe liegt.
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Der Winkels der Schrägfläche 9 in Fig. 4 ist so bestimmt, daß er in
dem Bereich von 3 bis 300 liegen muß, damit die Kappe wirksam am Behälter gehalten
wird, und zwar auch gegen unterschiedliche von innen oder von außen wirkende Drücke.
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Die Schrägfläche 7 des Werkzeuges 6 nach den Fig. 3 und 5 ist durch
den Winkel fl bestimmt, der in einem Bereich zwischen 10 und 400 liegt.