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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Schraubstopfen für Behälter flüssiger Produkte.
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Die
zum Abfüllen
von flüssigen
Produkten, wie beispielsweise Getränke, und insbesondere karbonisierte
Getränke,
verwendeten Stopfen umfassen hauptsächlich einen seitlichen Mantel,
der mit einem Innengewinde ausgestattet ist, das die Verbindung mit
dem Gewindehals des Behälters
sicherstellt und sich an eine obere Platte anschließt, die
in ihrem Innern Dichtigkeitsmittel trägt, die dazu bestimmt sind, mit
dem oberen Rand des besagten Halses zusammenzuwirken.
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In
den meisten Fällen
setzt sich der Mantel nach unten hin in einem abtrennbaren Unversehrtheitsband,
das sich in einer Bruchzone befindet, bis zu einem ringförmigen Vorsprung,
der unter dem Gewinde den Hals darstellt, fort.
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Es
gibt bereits Stopfen der aus der EP76778 beschriebenen Art, wo die
Dichtungsmittel nicht das Vorhandensein einer angefügten Abdichtung
erfordern und so ausgeführt
sind, dass sie mit dem Stopfen ein einziges Teil bilden. In diesem
Dokument umfassen die Dichtungsmittel einen starren Kranz, der dazu
bestimmt ist, durch die Kraft in dem Hals des Behälters eingepasst
zu werden. Jedoch erzeugt diese Einpassung Spannungen bis zur oberen
Platte, was unter der Einwirkung der Zeit, der Hitze und des inneren
Drucks, Risse bzw. Verformungen, die sowohl hinsichtlich der Dichtigkeit
als auch hinsichtlich des Ästhetik
schädlich
sind, hervorruft.
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Außerdem ist
es ratsam, damit eine ausreichende Kontaktoberfläche zwischen dem Hals und der
Seitenwand des Kranzes vorhanden ist, diesem letzten eine bedeutende
Höhe zu
verleihen.
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Die
hauptsächlichen
Konsequenzen dieser Konfiguration sind, dass sie einerseits zu einer
starken Verschraubung zwingen und andererseits die Risiken eines
heftigen Entweichens, im Allgemeinen durch einen langsamen Gasverlust
verursacht, erhöhen.
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Diese
Risiken treten außerdem
durch den Gebrauch von einem einzigen Grundmaterial wie das Polypropylen,
das in den herkömmlichen
Stopfen verwendet wird, die mit einer angefügten Abdichtung ausgestattet
sind, zutage.
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Eine
andere Ausführungsform
wird aus der EP481981 beschrieben, wo die Dichtungsmittel aus einer
flexiblen Lippe, die dazu bestimmt ist, über sich selbst zusammen geklappt
zu werden und durch den oberen Rand des Halses in der Schließstellung
des Stopfens eingeklemmt zu werden, bestehen.
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Um
jedoch eine zufrieden stellende Dichtigkeit zu erreichen, ist ist
in jenem Fall erforderlich, eine bedeutende Verschraubung auszuüben, da
die Lippe wenigsten um 90° nach
oben hin über
sich selbst bzw. gegen die Platte zusammen gefaltet bleiben muss.
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Außerdem erweist
sich die Verformung der Lippe als schwierig zu steuern, vor allem
wegen des Fehlens von Mitteln zur Zentrierung des Halses.
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Eine
aus der WO00/56615 beschriebene Weiterbildung besteht in der Dünnermachung
und Verlängerung
der flexiblen Lippe.
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Jedoch
erweisen sich die Länge
und die Dünnheit
dieser Lippe als übermäßig, bis
dahin, dass sie die Positionierung der Form, ebenso wie die Steuerung
des Herstellungsverfahrens, insbesondere die Phase der Abkühlung, erschwert,
was zu einer Verlangsamung des Produktionstakts führt.
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Außerdem hat
diese Weiterbildung zum Ziel, den gesamten Rand des Halses des Behälters mit
einer einzigen Lippe auszustaffieren.
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Jedoch
gestattet es diese einzige Lippe nicht, ein optimales Dichtigkeitsniveau
zu erreichen, weshalb es nicht möglich
ist, den Druck der Verformung der Lippe entlang von so viel Länge, ohne über Einpassungsmittel
in der Innenwand des Stopfens zu verfügen, zu steuern.
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Das
Dokumkent EP0644125, Grundlage des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1, sieht eine weitere Ausführungsform
vor, in der die Lippe mit einer Schulter, die in dem Verbindungsbereich
zwischen dem Mantel und der Platte angebracht ist, verbunden ist;
besagte Schulter aus einer Unterseite und einer radialen inneren
und vertikalen Seite besteht, die dazu bestimmt ist, in der Schließposition
des Stopfens gegenüber
des Halses zu verbleiben.
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Jedoch
ist diese Schulter nicht mehr als eine Ausstülpung der Wand des Mantels,
die nicht einmal eine Einpassung sicherstellt geschweige denn einen Verformungsdruck
der Lippe ausübt.
Dieser Mangel ist schädlich
für die
Dichtigkeit des Abfüllens,
insbesondere in dem Bereich, der sich über den Verbindungsebenen des
Halses des Behälters
befindet.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese technischen Probleme in
einer zufrieden stellenden Art und Weise zu lösen.
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Dieses
Ziel wird, entsprechend der Erfindung, mittels eines Schraubstopfens
der vorhergehenden Art erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass besagte
Lippe mit der Unterseite der Schulter auf der Seite ihres Verbindungsbereiches
mit der inneren Seitenwand des Mantels verbunden ist, indem sie
einen radialen Vorsprung auf besagter Schulter so begrenzt, dass
sich in der Schließstellung
des Stopfens besagte Lippe unter Druck zumindest an einen Teil des
gekrümmten
Außenumfangs
des oberen Randes des Halses anschmiegt.
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Nach
einer ersten Anwendungsform umfassen besagte Dichtungsmittel außerdem eine
elastisch verformbare ringförmige
Innenlippe, die so positioniert ist, dass sich ihr freies Ende in
der Schließstellung
des Stopfens unter Druck an zumindest den Innenumfang des oberen
Randes des Halses des Stopfens anschmiegt.
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Nach
einer Weiterbildung wird besagte Innenlippe von einem eigenständigen,
ringförmigen,
in dem Stopfen angeordneten Element gebildet oder getragen.
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Nach
einer anderen Weiterbildung weist besagte Innenlippe einen Durchmesser
für den
Anschluss an die Platte auf, der zwischen dem Außen- und Innendurchmesser des
besagten Halses liegt, und zu der Achse des Stopfens um einen Winkel,
der zwischen 0° und
45° liegt,
geneigt ist.
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Nach
einer vorteilhaften Eigenschaft, ist besagte Innenlippe dazu bestimmt,
sich in der Schließstellung
des Stopfens unter Druck zwischen einerseits einer mit der Unterseite
der Platte einstückigen Innenschulter
und andererseits dem Hals des Behälters einzufügen.
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Nach
einer anderen Eigenschaft weist die Seite der äußeren Schulter, die in der
Schließstellung des
Stopfens gegenüber
dem Hals liegt, einen Einstich auf.
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Nach
einer weiteren Eigenschaft ist besagte Platte in ihrer Mitte mit
einem Satz von radialen Rippen zur Versteifung versehen. Gegebenenfalls
sind diese Rippen an die Innenschulter angelehnt.
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Nach
einer zweiten Weiterbildung der Ausführung umfassen besagte Dichtungsmittel
außerdem
einen mit der Platte einstückigen
Kranz zur Zentrierung bzw. Arretierung, der sich koaxial gegenüber der
besagten peripheren Lippe erstreckt, wobei er mit der besagten Außenschulter
bzw. mit der peripheren Lippe eine Nut begrenzt, in der der Hals
in der Schließstellung
des Stopfens zu liegen kommt.
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Nach
einer anderen vorteilhaften Eigenschaft ist die radial äußere Seite
des besagten Kranzes am unteren Teil mit einer Ausbuchtung versehen, die
dazu bestimmt ist, an der inneren Seitenwand des Halses zur Anlage
zu kommen.
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Nach
einer weiteren Eigenschaft, ist die Höhe des ins Innere des Halses
vorspringenden Teils des Kranzes in der Schließstellung des Stopfens größer als
der tote Gang der Aufschraubung bei der Abtrennung des Unversehrtheitsbandes.
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Nach
einer vorteilhaften Eigenschaft ist besagte periphere Lippe mit
der Unterseite der äußeren Schulter
verbunden.
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Nach
einer weiteren Eigenschaft umfasst besagte periphere Lippe ein erstes
geradliniges Teilstück,
das an seinem Ende mit der äußeren Schulter verbunden
ist und sich an seinem anderen Ende über eine Biegung in ein zweites
geradliniges Teilstück fortsetzt.
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Vorzugsweise
definiert die Biegung einen Winkel zwischen den zwei Teilstücken, dessen
Wert zwischen 0° und
60° liegt.
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Außerdem ist
besagte periphere Lippe oder ihr erstes Teilstück unter einem zwischen 20° und 60° liegenden
Winkel zur Achse des Stopfens geneigt.
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Nach
einer weiteren Eigenschaft sind die Dicke der besagten peripheren
Lippe, sowie die Geometrie der äußeren Schulter
so festgelegt, dass der Auflagekontakt zwischen der besagten Lippe
und dem oberen Rand des Halses über
den Verbindungsebenen des Halses erfolgt, was eine gute Dichtigkeit sicherstellt.
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Nach
einer spezifischen Weiterbildung ist die Unterseite der Platte mit
einem Ring versehen, der sich in Richtung der Innenlippe erstreckt.
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Die
Erfindung gestattet es, eine verstärkte Dichtigkeit des Behälters mittels
eines Stopfens sicherzustellen, der nur in einem Teil und aus einem Material
hergestellt ist, dazu geeignet ist, durch einen einzigen Formvorgang
(Spritzguss oder Pressung) ausgeführt zu werden und der ein relativ
leichtes und gleichmäßiges Zu-
und Aufschrauben bietet.
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Das
Zusammenwirken der flexiblen Lippen (periphere bzw. innere) mit
den entsprechenden Schultern gestattet es, ihre Verformung und ihre
Positionierung hinsichtlich der Ränder des Halses zu optimieren.
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Die
Erfindung wird man beim Lesen der folgenden Beschreibung besser
verstehen. Der Beschreibung sind Zeichnungen beigefügt, in denen:
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Die 1A, 2A, 3A und 4A zeigen
Schnittansichten von vier Ausführungsformen des
Stopfens der Erfindung, lose, vor dem Verschließen des Behälters;
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die 1B und 1C zeigen
Teil-Schnittansichten der Ausführungsform
der 1A, jeweils in halb verschlossener Stellung in
dem Hals und in der Stellung der dichten Verschließung des
Behälters;
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die 1D und 1E zeigen
Teil-Schnittansichten von zwei Weiterbildungen der Ausführung;
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die 2B und 2C zeigen
Teil-Schnittansichten der Ausführungsform
der 2A, jeweils in halb verschlossener Stellung in
dem Hals und in der der dichten Verschließung;
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die 3B und 3C zeigen
Teil-Schnittansichten der Ausführungsform
der 3A, jeweils in halb verschlossener Stellung in
dem Hals und in der der dichten Verschließung;
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die 4B und 4C zeigen
Teil-Schnittansichten der Ausführungsform
der 4A, jeweils in halb verschlossener Stellung in
dem Hals und in der der dichten Verschließung.
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Der
in den Figuren dargestellte Stopfen ist zum Verschließen von
Behältern
flüssiger
Produkte, wie beispielsweise Getränke (Mineralwasser, Fruchtsäfte, Brauselimonaden
...), bestimmt. Diese Behälter
können
aus Glas oder Kunststoff hergestellt sein, durch Luft-Blasen in
einigen Vorformen.
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Im
Allgemeinen umfasst dieser Stopfen einen seitlichen Mantel 1,
der mit einem Innengewinde 10 versehen ist und an eine
obere Platte 2 anschließt.
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Die
Geometrie und insbesondere der Gang des Gewindes 10 sind
an das Gewinde F des Halses C des Behälters angepasst. Der Mantel 1 setzt
sich nach unten hin in einem Unversehrtheitsband 11 fort, das
sich in einer Bruchzone 12 die dazu geeignet ist, beim
Aufschrauben des Stopfens, durchtrennt zu werden, befindet.
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Die
obere Platte 2 des Stopfens trägt innen Dichtungsmittel, die
dazu bestimmt sind, mit dem oberen Teil des Halses C, und insbesondere
mit seinem oberen Rand B zusammenzuwirken.
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Das
Teilstück
des oberen Rands B ist seitlich auf einer Seite durch einen gekrümmten Außenumfang
b (als "Öffnungsrand" bezeichnet) und
auf der anderen Seite durch den Innenumfang b', der im Allgemeinen gekrümmt ist,
abgegrenzt.
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Im
Rahmen der Erfindung werden die Dichtungsmittel in einem einzigen
Stück mit
dem Mantel 1 und der Platte 2 ausgeführt, wobei
der gleiche Kunststoff, vorzugsweise Polyethylen, verwendet wird.
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In
der Ausführungsform
der 1A bis 1C umfassen
diese Dichtungsmittel eine radiale äußere Schulter 4, die
im Bereich der Verbindung zwischen dem Mantel 1 und der
Platte 2 angeordnet ist, wobei sie einen radialen Vorsprung 41 mit
einer peripheren Lippe 3, die elastisch verformbar ist
und sich im Ruhestand, wie es in der 1A dargestellt ist,
nach unten hin und hin zur Achse X des Stopfens erstreckt, aufweist.
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Die
Lippe 3 befindet sich so in dem Aufwärtsgang des oberen Rands B
des Halses C, wenn der Stopfen auf den Behälter aufgeschraubt wird.
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In
der halb verschlossenen Stellung der 1B kommt
der Rand B des Halses C mit der Lippe 3 in Berührung.
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Das
weitere Zuschrauben führt
zu der zunehmenden Verformung der Lippe 3 durch den Rand
B bis sich die Lippe 3 unter Druck zumindest an einen Teil
des gekrümmten
Außenumfangs
b des Randes B anschmiegt, wobei sie in den zwischen der Schulter 4 und
besagtem Hals eingeschlossenen Raum, wie es in 1C dargestellt
wird, eingefügt
und eingeklemmt wird und wobei sie gegen den Vorsprung 41 angelehnt
wird.
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Die
zum Hals C hin ausgerichtete Seite der Schulter 4 weist,
vorzugsweise über
dem Vorsprung 41, einen Einstich 40 auf, der es
gestattet, etwaige Fehler hinsichtlich der Zentrierung, der dimensionalen
Entfernungen durch Dehnung und hinsichtlich der Ausführung des
Halses bzw. des Stopfens, zu kompensieren.
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Jedoch
kann die Seite 40 der Schulter 4 bzw. der Platte 2,
die sich gegenüber
dem Hals C befindet, nach einer in den 3A bis 3C dargestellten Weiterbildung,
ein zu dem Rand B komplementäres Profil
aufweisen, mit dem Ziel, den Verformungsdruck entlang der Lippe 3 gleichmäßig zu verteilen.
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In
der Ausführungsform
der 1D umfasst die Lippe 3 ein erstes geradliniges
Teilstück 31,
das an einem Ende mit der unteren Seite der Schulter 4 verbunden
ist und sich an seinem anderen Ende über eine Biegung 30 in
ein zweites geradliniges Teilstück 32 fortsetzt.
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Die
Biegung 30 definiert einen Winkel α zwischen beiden Teilstücken 31, 32,
auf der einen Seite und auf der anderen Seite der Achse des ersten
Teilstücks 31,
dessen Wert positiv oder negativ ist und zwischen 0° und 60° liegt.
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Die
Lippe 3 (und hier das erste Teilstück 31 )) ist unter
einem zwischen 20° und
60° liegenden
Winkel β zur
Achse X des Stopfens geneigt.
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Diese
Geometrie gestattet es, die Anpassung der peripheren Lippe 3 auf
dem oberen Rand B des Halses in der Schließstellung, so wie es in der 1C veranschaulicht
ist, sicherzustellen.
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In
einer allgemeineren Art und Weise sind das Profil und die Dicke
(zwischen 0,2 und 0,6 mm) der Lippe 3 ebenso wie die Geometrie
der Schulter 4 und insbesondere des Vorsprungs 41 so
bestimmt, dass sich die Lippe 3 zumindest an einen Teil
des Umfangs b des Randes B über
den Verbindungsebenen des Halses (nicht dargestellt) dicht anschmiegt, wobei
gegebenenfalls der untere Teil, der an den gekrümmten Umfang b angrenzt, bedeckt
wird.
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Diese
Verbindungsebenen bestehen aus schmalen, vertikalen, aus den Herstellungsverfahren des
Behälters
resultierenenden Rippen. In der Tat kann die Formung des Behälters bzw.
die seiner Vorform und insbesondere die des Halses C mittels einer Form
ausgeführt
werden, die aus zwei abtrennbaren Platten gebildet ist, die zwischen
ihren Berührungsrändern einen
sehr engen Spalt abgrenzen, wodurch der Kunststoff fließen kann
und parasitäre
Rippen bilden kann. Diese Rippen bestehen in dem Hals des Behälters nach
dessen Fertigstellung fort.
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Deswegen
kann eine gute Dichtigkeit nur dann sichergestellt werden, wenn
die Lippe 3 auf einer glatten Oberfläche des Halses C, d.h., frei
von jeglicher Unebenheit, ruht, was man nur über den Verbindungsebenen finden
kann.
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In
der Weiterbildung der 1E ist die periphere Lippe 3 einem
Kranz 5 zur Zentrierung und zur Arretierung, der an der
unteren Wand der Platte 2 angeordnet ist, zugeordnet. Der
tiefste Punkt des Kranzes 5 befindet sich im Ruhezustand,
in seiner Stellung vor dem Verschließen, so wie es in 1A dargestellt
wird, über
dem Niveau des freien Endes der Lippe 3. Vorzugsweise ist
die Platte 2 in ihrer Mitte mit einem Satz von radialen
Rippen 7 zur Versteifung, die hier an den Kranz 5 angelehnt
sind, versehen.
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In
der Ausführungsform
der 2A bis 2C sind
die Dichtungsmittel mit einer ringförmigen Innenlippe 6,
die elastisch verformbar ist, ausgestattet.
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Diese
ringförmige
Lippe 6 ist hier mit der Platte 2 verbunden und
zu der Achse X des Stopfens mit einem Winkel γ, der zwischen 0° und 45° liegt, geneigt,
mit einem Durchmesser für
den Anschluss an die Platte 2, der zwischen dem Außen- und
dem Innendurchmesser des Halses C liegt.
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So
ist ihr freies Ende dazu geeignet, sich in der Schließstellung
des Stopfens, unter Druck, an den gekrümmten Innenumfang b' des oberen Randes B
des Halses C in der Weise anzuschmiegen, dass eine Dichtigkeit sichergestellt
wird, die zu der durch die periphere Lippe 3 hinsichtlich
des Außenumfang b
des Randes B sichergestellt wird, komplementär ist.
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In
dieser in der 2C dargestellten Stellung ist
die Innenlippe 6 unter Druck zwischen einem radialen Vorsprung 51,
der von einer mit der unteren Seite der Platte 2 verbundenen
Innenschulter 52 dargestellt ist, und dem oberen Rand B
des Halses eingefügt
und eingeklemmt, ebenso wie die periphere Lippe 3 zwischen
der äußeren Schulter 4 und
dem Rand B.
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Nach
einer nicht dargestellten Weiterbildung ist die Lippe 6 durch
ein unabhängiges
Element, in Form eines Ringes oder einer Platte, die am Boden des
Stopfens angeordnet werden, dargestellt oder wird durch dieses ersetzt.
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Die
zum Hals C ausgerichtete Seite der Schulter 52 stellt hier über dem
Vorsprung 51 einen Einstich 50 dar, dessen Funktion
der des Einstiches 40 der Schulter 4 entspricht.
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In
der Ausführungsform
der 3A bis 3C setzt
sich der Kranz 5 nach unten hin fort und ist dazu bestimmt,
sich koaxial in dem Hals C gegenüber
der Lippe 3 zu erstrecken.
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Der
Kranz 5 begrenzt mit der Außenschulter 4 und
der Lippe 3 eine Nut 20, in der der obere Rand B
des Halses C in der Schließstellung
in der Weise zu liegen kommt, dass eine im Innern des Halses C komplementäre Zentrierung
und Dichtigkeit sichergestellt wird.
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Die
untere Seite der Platte ist mit einem Ring 21 ausgestattet,
der sich über
die Nut 20 hin zur Lippe 3 erstreckt. Der Ring 21 stellt
die Lokalisierung und die Konzentration der durch die Lippe 3 übertragenen
Stützkräfte des
Halses C in einer Kreislinie der Platte 2 sicher.
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Auch
wenn dieser nur in den 3B und 3C dargestellt
ist, kann der Ring 21 in Verbindung mit den Ausführungsformen
der anderen Figuren verwendet werden.
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Die
radiale äußere Seite
des Kranzes 5 ist in ihrem unteren Teil mit einer Ausbuchtung 53 versehen.
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Die
Ausbuchtung 53 ruht in der halb verschlossenen Stellung
(3B) und in der verschlossenen Stellung (3C)
auf der inneren Seitenwand des Halses C, was den unteren Teil des
Kranzes 5 dazu bringt, bis zum Innern des Halses zu wippen.
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Das
Herablassen des Kranzes 5 und die Berührung der Ausbuchtung 53 gegen
die Innenwand des Halses C gestatten es, einen zweiten Dichtigkeits-Bereich anzubieten,
der komplementär
zu dem sich in dem Außenumfang
b des Randes B befindenden Bereich ist.
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In
der Ausführungsform
der 4A bis 4C ist
die Höhe
des ins Innere des Halses C vorspringenden Teils des Kranzes 5 in
der Schließstellung
des Stopfens größer als
der tote Gang der Aufschraubung bei der Abtrennung des Unversehrtheitsbandes 11 durch
Zertrennen der Bruchzone 12.
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Unter
diesen Umständen
stößt der obere Rand
B des Halses C, in dem Moment seiner ansteigenden Verschiebung,
zuerst an den Rand des Kranzes 5 und seine letzte Berührung ist
mit diesem Kranz, wenn er nach unten bewegt wird.
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So
gestattet es diese Anordnung, die Dichtigkeit zu bewahren und jeglichen
Gasverlust zur unpassenden Zeit bzw. jeden für die Qualität des flüssigen Produkts
schädlichen
Kontakt mit der Atmosphäre
zu verhindern, auch in dem Fall des teilweisen, zufälligen oder
betrügerischen,
Aufschraubens, das nicht die Druchtrennung der Burchzone 12 verursacht.
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Die
Innenwand des Halses ist im Unterschied zu der Außenwand,
insbesondere im Falle von Lagerbehältern, immer vor äußeren Angriffen, die
empfänglich
dafür sind,
während
der Herstellungsverfahren, des Transportes und der massiven Lagerung
der Behälter
bzw. der Vorformen aufzutreten, geschützt.
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Es
ist so, dass, wie auch immer die Nutzungsbedingungen sein mögen, der
Zustand der inneren Oberflächen
des Halses, die die Innenlippe 6 bzw. die Ausbuchtung 53 berühren, entsprechend der
Erfindung, dank der vorteilhaften Synergie der verschiedenen Dichtungsmittel,
zur Erreichung eines sehr hohen Abdichtungsniveau beiträgt.