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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kunststoffverschluss für Behälter, genauer gesagt für Behälter die eine Öffnung mit Hals aufweisen, mit einer Kopfplatte, einer zentralen Öffnung in der Kopfplatte mit einer Achse, einem äußeren, im Wesentlichen zylindrischen Kappenmantel, der sich im radialen Abstand von der zentralen Öffnung von der Kopfplatte abwärts erstreckt, einem bezüglich des Kappenmantels radial inneren Entnahmestutzen, der sich von der Kopfplatte axial abwärts erstreckt, und die zentrale Öffnung umfasst, dessen Querschnitt durch eine durchstoßbare Membran verschlossen ist, wobei ein innerer hohlzylindrischer Dichtungsstutzen sich von der Innenfläche der Kopfplatte zwischen dem Entnahmestutzen und dem äußeren Kappenmantel parallel zu diesem abwärts erstreckt und wobei der Kappenmantel, der Dichtungsstutzen und der dazwischenliegende Teil der Kopfplatte einen ringförmig umlaufenden, im Querschnitt U-förmigen Hohlraum definieren, der für die Aufnahme eines hohlzylindrischen Behälterhalsrandes ausgelegt ist, wobei in dem ringförmigen Hohlraum eine Dichtung vorgesehen ist.
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Derartige Kunststoffverschlüsse sind typischerweise von Großbehältern für Trinkwasser bekannt, die im Allgemeinen ein Volumen zwischen 5 und 50 Liter, zumeist zwischen 8 und 25 Liter, aufweisen.
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Dabei beziehen die im Rahmen der vorliegenden Beschreibung verwendeten Begriffe wie „oben“, „unten“ bzw. axial „aufwärts“ oder axial „abwärts“ sich auf eine Orientierung des Verschlusses, wie sie vorliegt, wenn der Behälter aufrecht steht, die Behälteröffnung sich oben befindet und die Kappe, die üblicherweise entweder ein Schraubgewinde aufweist oder als Aufprellverschluss ausgebildet ist, auf den Hals des Behälters aufgeschraubt bzw. aufgeprellt ist.
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In der praktischen Verwendung wird jedoch der Großbehälter üblicherweise auf den Kopf gestellt, so dass sich die Verschlusskappe unten befindet, und es wird ein Entnahmezapfen bzw. ein Entnahmerohr in den Entnahmestutzen des dann unten liegenden Kunststoffverschlusses eingeführt, wobei das Entnahmerohr auf die den Querschnitt des Stutzens verschließende Membran auftrifft. Durch Aufbringen einer ausreichenden Kraft auf die Membran reißt diese entlang einer Reißlinie auf und wird durch den dann den Entnahmestutzen durchgreifenden Entnahmezapfen beiseite gedrängt, dessen inneres Endes dann mit dem Behälterinneren verbunden ist.
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Entnahmestutzen und Entnahmezapfen sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass der Entnahmezapfen dicht an der Innenwand des Entnahmestutzens bzw. an der die Membran jenseits der Reißlinie umgebenden Rand anliegt.
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Der Entnahmezapfen ist im Wesentlichen ein Rohr, das im Gebrauch durch den Entnahmestutzen hindurch verläuft und mit einem inneren Ende in das Behälterinnere hineinragt, während ein äußerer Abschnitt des Entnahmezapfens mit einem Entnahmeventil versehen sein kann. In derartigen Großbehältern befindet sich üblicherweise Trinkwasser, das mit Hilfe des Entnahmezapfens aus dem über Kopf stehenden Behälter entnommen werden kann, wobei das Trinkwasser (oder eine sonstige Flüssigkeit) unter dem Einfluss der Schwerkraft aus einer Entnahmeöffnung des Entnahmezapfens oder eines Ventils herausfließt.
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Die vorliegende Erfindung beschränkt sich dabei auf den Kunststoffverschluss als solchen, der in Form einer Schraubkappe odereiner Aufprellkappe ausgebildet sein kann, und der Verschluss wird daher nicht in der Überkopfstellung des Behälters, sondern in einer Stellung beschrieben, wie sie im allgemeinen vorliegt, wenn der Verschluss auf den Behälterhals des soeben gefüllten Behälters aufgebracht wird. Die vorzugsweise kreisringförmige Kopfplatte, die die geschlossene Seite des Verschlusses definiert, befindet sich somit oben und der den Behälterhals aufnehmende Hohlraum des Verschlusses weist mit seiner offenen Seite nach unten. Abgesehen von etwaigen dekorativen Elementen oder Verstärkungen, wie zum Beispiel eine äußere Riffelung oder Verstärkungsrippen ist die Kopfplatte eine im Wesentlichen ebene Kreisringscheibe und der Kappenmantel ein Hohlzylinder. Vorzugsweise schließt der Kappenmantel an dem äußeren Rand und der Entnahmestutzen am inneren Rand der kreisringförmigen Kopfplatte an.
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Der Entnahmestutzen ist auf der Außenseite der ringscheibenförmigen Kopfplatte im Allgemeinen noch durch ein Verschlusssiegel verschlossen und abgedeckt, das aus einer dünnen Kunststofffolie bestehen kann und vor der Verbindung des Verschlusses mit einem Entnahmezapfen entweder abgezogen oder durchstoßen wird. Als weiteres Sicherheitsmerkmal kann ein solcher Kunststoffverschluss, wenn er als Schraubverschluss ausgebildet ist, üblicherweise auch ein sogenanntes Garantieband aufweisen, welches sich am unteren Rand des Kappenmantels befindet und abreißt, wenn der Verschluss von dem Behälterhals abgenommen und entfernt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der Endverbraucher den Behälterinhalt, in der Regel Trinkwasser, unverfälscht in der abgefüllten Form erhält.
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Ein Aufprellverschluss hat hingegen auf seiner zylindrischen Innenfläche einen nach innen vorspringenden, umlaufenden Wulst, der auch unterbrochen sein kann und der einen radial nach außen vorspringenden Haltewulst des Behälterhalses hintergreift. Bei einem solchen Verschluss muss als Sicherung gegen eine unbefugten Entnahme oder Verfälschung des Behälterinhalts lediglich der Zugriff auf den Wulst verhindert werden, was üblicherweise durch einen ausreichend großen axialen Überstand des Kappenmantels (nach unten über den Wulst hinaus) erreicht wird.
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Ein weiteres Problem, welches sich im praktischen Gebrauch dieser Verschlüsse gezeigt hat, liegt in der Kraft, die erforderlich ist, die Membran entlang der Reißlinie aufzureißen und beiseite zu drängen. Insbesondere bei den etwas kleineren Gebinden mit Volumina in der Größenordnung von 10 l reicht das Gewicht des über Kopf gestellten Behälters, der mit dem Verschluss bzw. dem Entnahmestutzen des Verschlusses auf einen Entnahmezapfen aufgesetzt wird, mitunter noch nicht aus, die Reißlinie aufzureißen, wobei bereits das Aufsetzen des Behälters auf einen feststehenden Entnahmezapfen ein ziemlicher Kraftakt wäre.
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Der Verbraucher muss deshalb nachhelfen und den Behälter gewaltsam abwärts oder, was eher dem Regelfall entspricht, bei einem fest über Kopf gelagerten Behälter den Entnahmestutzen mit entsprechender Kraft aufwärts und gegen die Membran drücken, um die Reißlinie aufzureißen und die Membran über den größten Teil ihres Umfanges hinweg von dem Entnahmestutzen zu trennen.
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Das Gleiche gilt selbstverständlich, wenn der Entnahmezapfen in den Verschluss eines zunächst noch aufrecht stehenden Behälters eingebracht werden muss, der erst anschließend auf den Kopf gestellt wird. Andererseits ist es aber wegen der oben geschilderten Probleme kaum möglich, die Spritzgussform im Bereich der Reißlinie, entlang welcher die Wandstärke des Kunststoffmaterials typischerweise mindestens 0,15 mm beträgt, noch weiter einzuengen.
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Die zwischen dem Behälterhals und dem Verschluss in dem ringförmigen Hohlraum desselben vorgesehene Dichtung ist insofern von Bedeutung, als die Dichtung zwischen Verschluss und Behälterhals permanent von der Flüssigkeit beaufschlagt wird, deren Druck durch den jeweiligen Flüssigkeitsstand bestimmt wird, der bei vollständig gefülltem Behälter am größten ist.
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Die relativ geringe Maßhaltigkeit der Behälterhälse von Großbehältern und auch Schwierigkeiten in der Einhaltung enger Toleranzen bei der Herstellung der vorgenannten Verschlüsse haben es in der Vergangenheit erforderlich gemacht, zusätzliche Dichtungselemente zwischen Behälterhals und Kunststoffverschluss, insbesondere im Bereich des oberen Randes eines Behälterhalses und an der Kopfplatte des Verschlusses vorzusehen. In der Praxis geschah dies entweder durch Einlegen entsprechend weicher und verformbarer Dichtungsringe in das Innere des Verschlusses, das heißt auf der Innenseite der Kopfplatte, dort wo der Behälterhals mit der Kopfplatte in Kontakt kommt, oder aber durch Anspritzen einer entsprechende Schicht aus einem relativ weichen Dichtungsmaterial an der Innenseite der Kopfplatte.
Derartige zusätzliche Dichtungen machen die Herstellung der Kunststoffverschlüsse aufwändiger und teurer. Die inzwischen verbesserte Einhaltung von Maßtoleranzen der Behälterhälse und der der Verschlüsse selbst hat bei dieser Art von Verschlüssen bisher noch nicht dazu geführt, dass die vorgenannten zusätzlichen Dichtungen entfallen könnten. Vor allem haben die Verschlüsse für Großbehälter üblicherweise einen relativ großen Durchmesser von ca. 50 mm und da bei der Verwendung dieser Verschlüsse die Behälter dauerhaft in eine Überkopfstellung gebracht werden, steht der Verschluss und dessen Dichtungsbereich dauerhaft unter dem Druck, der durch das Gewicht der Flüssigkeit oberhalb des Verschlusses auf diesen ausgeübt wird. Es war deshalb bisher schwierig, entsprechende Verschlüsse mit integrierten Dichtungen, wie sie von Kunststoffverschlüssen kleineren Durchmessers und beispielsweise für Getränkeflaschen bekannt sind, herzustellen.
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Die Erfindung befasst sich daher auch mit dem Problem, auch bei Verschlüssen für Großbehälter Dichtungselemente unmittelbar und einstückig mit dem Kunststoffverschluss selbst zu spritzen, um einen dichten Sitz des Verschlusses auf dem Großbehälter zu gewährleisten, wobei die Ausgestaltung solcher Verschlüsse auch auf andere, kleinere Verschlüsse anwendbar ist.. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Verschluss in der Gebrauchsstellung, d.h. bei über Kopf stehendem Behälter, dauerhaft dem Druck der in dem Behälter über dem Verschluss stehenden Flüssigkeit ausgesetzt ist und die entsprechenden Dichtungen diesem Druck standhalten müssen, ohne dass der Verschluss undicht wird.
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Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung demnach die Aufgabe zugrunde, einen Verschluss mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend weiterzubilden, dass auf zusätzlich eingelegte oder eingespritzte Dichtungselemente verzichtet werden kann und der Verschluss dennoch auch im Überkopfgebrauch des entsprechenden Großbehälters in dichtem, leckfreien Eingriff mit dem Behälterhals bleibt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Dichtung als eine vom unteren Rand des Dichtungsstutzens nach außen und oben umgestülpte, axiale Verlängerung des unteren Endes des Dichtungsstutzens ausgebildet ist.
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Umgestülpte, axiale Verlängerungen von zylindrischen Verschlussteilen sind im Prinzip von Garantiebändern bekannt, die in dieser Form als „Flexbänder“ bezeichnet werden. Solche Flexbänder werden beispielsweise vom unteren Rand eines Verschlusskappenmantels nach innen umgeklappt und dienen dazu, einen radialen äußeren Vorsprung oder Flansch an der Außenseite eines Behälterhalses zu hintergreifen, um dadurch das Garantieband an dem Behälterhals festzuhalten, wenn der entsprechende Verschluss von dem Behälterhals abgeschraubt wird. Ein solches Garantieband ist über leicht brechbare Brücken mit dem unteren Rand eines Kappenmantels verbunden und besteht häufig aus einer Mehrzahl einzeln umgeklappter Elemente mit Vorsprüngen und/oder Unterbrechungen, die zum einen das Umklappen der axialen Verlängerung erleichtern und zum anderen dem sicheren Halt des Garantiebandes am Behälterhals dienen sollen, ohne dass damit jedoch irgendeine Dichtungsfunktion verbunden wäre. Die bekannten Garantiebänder wären auch als Dichtungen geeignet.
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Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat jedoch herausgefunden, dass es mit einer nach außen und axial nach oben umgestülpten, umlaufenden und nicht unterbrochenen axialen Verlängerung eines Dichtungsstutzens möglich ist, auch bei größeren Maßtoleranzen eine dauerhaft enge und feste Anlage der so gestalteten Dichtung an der Innenwand eines Behälters bereitzustellen, so dass eine dichte und leckfreie Verbindung entsteht.
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In einer Ausführungsform weist die Dichtung einen Scharnierabschnitt auf, der unmittelbar an den unteren Rand des Dichtungsstutzens anschließt und eine geringere Wandstärke aufweist, als ein vom unteren Rand des Dichtungsstutzens weiter entfernter Abschnitt der Dichtung.
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Ein solcher Scharnierabschnitt erleichtert nach dem Herstellen des Verschlusses das Umstülpen der axialen Verlängerung, die als Dichtung wirkt und in Analogie zu Flexbändem, die als Garantieband dienen, hier im Folgenden als „Flexdichtung“ bezeichnet wird. Diese an der Außenseite des Dichtungsstutzens vorgesehene Flexdichtung, wobei der Begriff „außen“ sich hier auf die von der Achse des Verschlusses abgewandte Seite des Dichtungsstutzens bezieht, tritt bei entsprechender Bemessung mit der zylindrischen Innenfläche eines Behälterhalses in dichtenden Kontakt, wenn das obere Ende des Behälterhalses beim Aufsetzen der Verschlusskappe auf einen Behälterhals in den U-förmigen Hohlraum eindringt, der durch den Kappenmantel, einen Abschnitt der Kopfplatte und den Dichtungsstutzen mit Flexdichtung gebildet wird. Dabei ist die Flexdichtung in der Lage, größere Maßtoleranzen aufzufangen als dies mit herkömmlichen Dichtungen möglich wäre.
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Durch das Umstülpen der Dichtung 5gerät diese unter Spannung und hat die Tendenz sich auf der Außenseite des Dichtungsstutzens anzulegen. Da der Schamierabschnitt eine geringere Wandstärke hat und dem Umstülpen der Dichtung 5 nur wenig Widerstand entgegensetzt, während dich Dichtung 5 insgesamt unter Zugspannung steht, bleibt die Dichtung vor und bei dem Einsetzen in eine Behälterhals stabil in der umgestülpten Stellung.
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Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Wandstärke der Flexdichtung, ausgehend von dem Schamierabschnitt, vorzugsweise kontinuierlich zunimmt bis zu einer maximalen Wandstärke nahe des freien Endes der Flexdichtung, d. h. in einem Bereich näher am Ende der Dichtung als an dem Schamierabschnitt.
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Diese Ausgestaltung sorgt für einen im Querschnitt annähernd keilförmigen Verlauf des gemeinsamen Querschnitts der Flexdichtung und des Dichtungsstutzens,, der ausgehend vom unteren Abschnitts des Dichtungsstutzens bzw. von dem Schamierabschnitt nach oben breiter wird, was einerseits das Einführen des Dichtungsstutzens in den Behälterhals erleichtert, gleichzeitig aber auch einen vom Schamierabschnitt zum freien Ende der Flexdichtung hin zunehmenden Anpressdruck der Dichtung an der Innenfläche des Behälterhalsrandes hervorruft.
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Dieser Effekt kann noch dadurch verstärkt werden, dass der Abschnitt des Dichtungsstutzens oberhalb des Schamierabschnitts von dem Schamierabschnitt zur Kopfplatte hin zunimmt, beziehungsweise umgekehrt von der Kopfplatte ausgehend, zum unteren Rand des Dichtungsstutzens hin abnimmt.
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Weiterhin kann die innere Wand des Dichtungsstutzens vertikal verlaufende Verstärkungsrippen aufweisen, die für eine gute Kombination von einerseits einer gewissen radialen Nachgiebigkeit insbesondere des unteren Endes des Entnahmestutzens mit dem Schamierabschnitt und andererseits einer ausreichend hohen Anpresskraft zwischen Flexdichtung und Behälterhalsrand sorgen, wenn der Dichtungsstutzen in den Behälterhals eingeführt wird.
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Der von dem Dichtungsstutzen aus radial weiter innen liegende Entnahmestutzen weist einen Querschnitt auf, der durch eine Membran verschlossen ist, die entlang des größten Teils ihres Umfangs abtrennbar ist, um ein Entnahmerohr oder einen Entnahmezapfen durch den Entnahmestutzen in das Behälterinnere einführen zu können. Hierzu wird die Membran typsicherweise mit Hilfe des Entnahmezapfens durchstoßen, wobei der Entnahmezapfen dann durch den Entnahmestutzen in das Innere des Behälters hineinragt und die Flüssigkeit aus dem Behälter durch den Entnahmezapfen entnommen werden kann. Dabei wird der Dichtungsstutzen während des Durchstoßens der Membran nicht nennenswert bewegt oder beeinflusst, sodass sowohl vor dem Durchstoßen der Membran als auch während dieses Vorgangs und danach die Flexdichtung immer in dichtem Kontakt an der Innenfläche des Behälterhalses anliegt.
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Ein einfaches Abtrennen der Membran wird gewährleistet durch einen von der Innenseite des Verschlusses her eingebrachten und über fast den gesamten Umfang der Membran verlaufenden Einschnitt, der im Bereich des Einschnitts die Wandstärke der Membran, die im Übrigen mindestens 0,05 mm beträgt, auf weniger als 0,15 und insbesondere auf höchstens 0,1 mm reduziert. Dies ermöglicht ein Durchstoßen beziehungsweise Wegdrängen der Membran durch einen in den Entnahmestutzen eingeführten Entnahmezapfen, wobei die Wandstärke im Bereich des Einschnitts immer noch ausreicht, um bei auf dem Kopf gestellten Behälter dem Druck der darüber befindlichen Flüssigkeit standzuhalten, auch im Falle eines Sturzes aus beispielsweise einem Meter Höhe. Der Einschnitt verläuft vorzugsweise entlang einer Kreislinie maximalen Durchmessers innerhalb des Querschnittes des Entnahmestutzens. „Maximal“ heißt dabei unter Berücksichtigung von möglicherweise auftretenden Toleranzen jedenfalls innerhalb des Querschnitts.
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Eine weitere Schwächungslinie kann am Kappenmantel vorgesehen sein, wobei diese Schwächungslinie teilweise umläuft und sich mit einem Ende bis zum unteren Rand des Kappenmantels erstreckt. Dabei kann neben der Schwächungslinie an einem von dem oberen Teil des Kappenmantels mindestens teilweise abtrennbaren unteren Teil eine Abreißlasche angebracht sein. Eine solche Schwächungslinie, die einen oberen Teil des Kappenmantels von einem unteren Teil zumindest entlang eines Teils des Umfangs des Verschlusses trennt, ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Verschluss auf den Behälterhals aufgeprellt ist und sich durch einen einwärts ragenden Vorsprung an der Innenseite des Kappenmantels hinter einem Vorsprung an der Außenseite eines Behälterhalses festhält.
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Um einen solchen Verschluss nach dem Leeren des Behälters und vor demWiederbefüllen leichter von einem Behälterhals lösen zu können und um dann den Behälter zu reinigen und erneut zu füllen und zu verschließen, kann der Kappenmantel entlang der Schwächungslinie aufgerissen werden, so dass der Aufprellvorsprung zugänglich ist und der Verschluss dann relativ einfach von dem Behälterhals abgenommen bzw. abgehebelt werden kann.
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Die Herstellung derartiger Kunststoffverschlüsse erfolgt im Allgemeinen im Spritzgussverfahren in einer Form, die typischerweise aus einer Vielzahl sogenannter Kavitäten besteht, wobei jede der Kavitäten die Negativform des Kunststoffverschlusses bildet, in die bei der Herstellung dieses Verschlusses unter hohem Druck heißes, flüssiges Kunststoffmaterial, im Allgemeinen Polypropylen, eingespritzt wird. Da derartige Verschlusskappen, abgesehen von kleineren Details, wie z.B. dem Gewinde, eine im Wesentlichen zylindersymmetrische Form aufweisen, ist es zweckmäßig und üblich, den Anguss, d.h. die Einspritzöffnung der Kavität, welche eine Negativform des Verschlusses bildet, in das Zentrum des Verschlusses zu verlegen. Andere Positionen des Angusses führen leicht zu einer ungleichmäßigen Füllung der Kavität, so dass entsprechende Verschlüsse bei anderen Anordnungen des Angusses nicht mit der erforderlichen Qualität und Maßgenauigkeit hergestellt werden können, oder aber der Verschluss insgesamt mit größerer Wandstärke und größerem Materialverbrauch hergestellt werden müsste.
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Bei einem Verschluss für Großbehälter, der typischerweise einen Nenndurchmesser von 50 mm hat, befindet sich das geometrische Zentrum der Verschlusskappe gleichzeitig im Zentrum der Membran, die aber wiederum eine über mindestens 180°, üblicherweise nahezu 360°, umlaufende Reißlinie aufweist, entlang welcher die Membran bei der späteren Ingebrauchnahme aufreißen soll, damit sie über den noch verbleibenden, nicht geschwächten Abschnitt, der als eine Art Scharnier wirkt, seitlich aus dem Querschnitt des Entnahmestutzens bzw. des Entnahmezapfens heraus weggedrückt werden kann. In der Kavität einer entsprechenden Spritzgussform bildet diese Reißlinie notwendigerweise eine Engstelle zwischen der Membran und, durch welche der flüssige Kunststoff, der über den Anguss im Zentrum der Membran zugeführt wird, hindurchgepresst werden muss, um die übrigen Teile der Form, welche den Entnahmestutzen, die Kopfplatte und den umlaufenden Kappenmantel, gegebenenfalls einschließlich Garantieband, sowie auch noch Dichtungselemente umfassen, auszufüllen.
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Dies erfordert zum einen ein gut fließfähiges Kunststoffmaterial und schränkt damit den zur Verfügung stehenden Kunststoff ein, und erfordert zum anderen auch sehr hohe Drücke, mit welchen der flüssige Kunststoff in die Form eingespritzt werden muss um in die vom Anguss entlegensten Hohlräume zu erreichen. Auch hierdurch sind die Möglichkeiten einer innerhalb kleiner Toleranzen maßgetreuen Herstellung dieser Verschlüsse eingeschränkt.
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Die oben erwähnte Ausgestaltung der Reißlinie als Einschnitt in ein ansonsten dickeres Material der Membran vereinfacht den Spritzgussvorgang beträchtlich, indem der heiße, flüssige Kunststoff durch größere Querschnitte fließen kann, somit die Materialauswahl weniger eingeschränkt ist, und auch die vom Anguss weiter entfernt liegenden, mitunter filigranen Verschlusselemente besser ausgeformt werden können. Dies gilt auch für die oben beschriebenen Dichtungselemente so dass auch die Ausbildung der Reißlinie der Membran aufgrund der dadurch vereinfachten Spritzgussherstellung zu einer besseren Maßhaltigkeit und damit auch einer noch sichereren Abdichtung beiträgt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren.
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Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Verschlusses schräg von unten,
- 2: einen die Achse enthaltenden Querschnitt durch den Verschluss nach 1,
- 2A: einen vergrößerten Ausschnitt aus 2 gemäß Detail A.
- 2B einen vergrößerten Ausschnitt aus 2 mit der Flexdichtung entsprechend dem Detail B in 2
- 3: einen Behälterhals mit aufgesetzter Verschlusskappe,
- 4 Den Verschluss gemäß 1 im Gebrauch auf einem Behälterhals in der ÜberKopf Position
- 5: eine weitere Ausführungsform einer Verschlusskappe, die eine geringe axiale Höhe hat, in einer perspektivischen Ansicht schräg von unten,
- 6: einen die Achse enthaltenden Schnitt durch den Verschluss nach 5,
- 7: eine Draufsicht auf die Verschlusskappe nach 5 von oben und
- 8: eine Schnittansicht der auf einen Behälterhals aufgesetzten Verschlusskappe nach den 5-7.
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1 zeigt eine Ausführungsform eines Verschlusses 100 für Großbehälter, die auch, auch als „Verschlusskappe“ bezeichnet wird, wobei der Verschluss typischerweise einen Nenndurchmesser von 50 mm hat.
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Der Verschluss 100 besteht im Wesentlichen aus einer kreisringförmigen Kopfplatte 1 (siehe 1A), einem Kappenmantel 2, einem Entnahmestutzen 3 mit einer den Querschnitt des Entnahmestutzens 3 verschließenden Membran 7 und einem Dichtungsstutzen 4. In der perspektivischen Ansicht von unten gemäß 1 erkennt man noch eine Schwächungslinie 18, die einen unteren beziehungsweise abreißbaren Teil 2a des Kappenmantels 2 mit einem verbleibenden beziehungsweise oberen Teil 2b des Kappenmantels 2 verbindet, jedoch mit Hilfe der Grifflasche 19 aufgerissen werden kann, um den unteren Teil 2a abzutrennen, soweit die Schwächungslinie reicht. Die Grifflasche 19 befindet sich an einem Ende des abtrennbaren Teils 2a. Das Abtrennen entlang der Schwächungslinie dient dem besseren Zugang zu dem Haltewulst, um den Verschluss von dem Behälterhals lösen zu können.
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1A ist eine Ansicht auf denselben Verschluss entlang der Achse 50 von unten. Man erkennt die im Wesentlichen ebene, kreisringförmige Kopfplatte 1, mit deren äußeren Rand der Kappenmantel 2 verbunden ist, während der innere Rand der Kopfplatte mit einem Entnahmestutzen 3 verbunden ist. Man erkennt weiterhin eine Reißlinie 8, welche die Membran 7 mit dem Entnahmestutzen 3 verbindet, wobei die Verbindung zwischen Membran 7 und Entnahmestutzen 3 entlang dieser Reißlinie 8 aufreißbar ist. Es verbleibt dann eine schmale Brücke 9, entlang welcher die Membran 7 mit dem Entnahmestutzen 3 verbunden bleibt, sodass die Membran 7 seitlich aus dem Querschnitt des Entnahmestutzens 3 wegklappbar ist, wobei die Brücke 9 als eine Art Scharnier wirkt.
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1B zeigt den Verschluss in einer Draufsicht entlang der Achse 50 von oben, in der die kreisringförmige Kopfplatte 1 vollständig zu erkennen ist und im Zentrum der Blick auf die Membran 7 am unteren Ende des Entnahmestutzens 3 fällt.
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2 zeigt einen die Achse 50 enthaltenden Längsschnitt durch den Verschluss nach 1, wobei 2A ein nochmals vergrößertes Detail der Membran 7 und des Entnahmestutzens 3 mit der Reißlinie 8 am Übergang zwischen Membran 7 und Entnahmestutzen 3 zeigt.
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2B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Dichtungsbereichs des Verschlusses 100. Man erkennt auf der Innenseite des Kappenmantels 2 einen nach innen vorspringenden Wulst 17 beziehungsweise einen Abschnitt dieses Wulstes 17, der entlang des inneren Umfangs des Kappenmantels 2 verläuft und der ein- oder mehrfach unterbrochen sein kann und dann jeweils nur aus entsprechenden Wulstabschnitten besteht, die möglichst gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
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Dem Wulst 17 gegenüberliegend erkennt man eine Flexdichtung 5, die über einen Schamierabschnitt 6 mit dem Dichtungsstutzen 4 verbunden ist. Der Dichtungsstutzen 4 bildet zusammen mit dem Kappenmantel 2 und dem dazwischenliegenden, den Entnahmestutzen 4 und den Kappenmantel 2 verbindenden Abschnitt der Kopfplatte 1 eine U-förmige Struktur, die einen ringförmigen Hohlraum eingrenzt.
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In diesem ringförmigen Hohlraum ist, wenn der Verschluss auf einen Behälterhals aufgesetzt wird, das obere Ende eines Behälterhalses aufgenommen. Dabei tritt, wie man in 3 erkennt, die Flexdichtung 5 mit der Innenfläche des oberen Behälterhalsbereichs in Eingriff und dichtet diesen nach außen hin ab. Da die Flexdichtung 5 spritzgusstechnisch als axiale Verlängerung des Dichtungsstutzens 4 hergestellt wird, steht die Dichtung 5 nach dem Umstülpen nach oben und außen unter einer gewissen Vorspannung und legt sich dadurch im Wesentlichen an die Außenseite des Dichtungsstutzens 4 an. Es versteht sich, dass die Dichtung 5 kontinuierlich umlaufend ausgebildet ist und entlang ihres Umfangs ihren Querschnitt im Wesentlichen beibehält.
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Dabei ist ein Scharnierabschnitt 6, der das untere Ende des Dichtungsstutzens 4 mit dem (in 2) unteren Ende der Flexdichtung verbindet, mit einer etwas geringeren Wandstärke ausgebildet als die Flexdichtung 5, um das Umstülpen der Flexdichtung zu erleichtern. Die Flexdichtung 5 hat für sich gesehen bereits einen leicht keilförmigen Querschnitt und auch der gemeinsame Querschnitt von Flexdichtung 5 und Dichtungsstutzen 4 ist annähernd keilförmig, zumal auch der Querschnitt des Dichtungsstutzens sich von der Kopfplatte ausgehend, nach unten hin leicht verjüngt
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Nach dem Umstülpen steht die Flexdichtung 5 unter einer gewissen Vorspannung, wobei jedoch der Dichtungsstutzen 4 so bemessen ist, dass der durch die umlaufende Flexdichtung definierte maximale Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Behälterhalses, was dazu führt, dass die Flexdichtung 5 sehr eng und fest an der Innenfläche des Behälterhalses anliegt, wie man unter anderem in 3 erkennt.
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Die Differenz zwischen dem Innendurchmesser des Behälterhalses und dem Außendurchmesser des Dichtungsstutzens 4 (ohne die Flexdichtung 5) ist etwas kleiner als das Doppelte der maximalen radialen Dicke der Flexdichtung 5, was dazu führt, dass die Dichtung 5 fest an die Innenfläche des Behälterhalsrandes angepresst wird, wobei auch der Dichtungsstutzens hier gegebenenfalls federnd elastisch nachgibt. Um die Nachgiebigkeit des Dichtungsstutzens 4 in radialer Richtung und in ihrem Verlauf parallel zur Achse 50 gezielt und über die axiale Länge variabel einzustellen, sind Rippen 23 auf der Innenseite des Dichtungsstutzens 4 angebracht, deren Querschnitt sich, ausgehend von der Kopfplatte 1, nach unten hin verjüngt.
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4 zeigt den erfindungsgemäßen Verschluss im Gebrauch, wobei von dem betreffenden Behälter 30, der über Kopf steht, nur der Hals dargestellt ist, auf welchem der Verschluss 100 aufgebracht ist. Dabei erstreckt sich durch den Entnahmestutzen 3 ein Entnahmezapfen 20beziehungsweise ein Entnahmerohr. Durch das Einführen des Entnahmezapfens 20 in den Entnahmestutzen 3 wird die Membran 7 entlang der Reißlinie 8 aufgerissen und über den als Scharnier wirkenden Abschnitt 9 seitlich umgeklappt und gibt dadurch den Querschnitt des Entnahmestutzens 3 für das Einführen des Entnahmezapfens 20 frei.
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Der Entnahmezapfen 20 weist an seinem in den Behälter hineinragenden Ende eine halbkugelförmige Kappe auf, die das Aufbringen eines zentralen lokalen Druckes auf die Membran 7 ermöglicht und dadurch das Aufreißen der Reißlinie 8 erleichtert. Die Kappe ist mit einer Reihe von Eintrittsöffnungen versehen. Das andere, nicht dargestellte Ende des Entnahmezapfens weist typischerweise ein Ventil für die Entnahme der Flüssigkeit aus dem Behälter 30 auf.
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Die 5-8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich von der zuvor beschriebenen nur dadurch unterscheidet, dass der entsprechende Verschluss gemäß den 5-8 einen axial deutlich kürzeren Mantel 2 aufweist und im Übrigen durch ein Flexband an dem Außenumfang des Behälterhalses gesichert wird. Dieses Flexband ist mit Hilfe einer Lasche 19' von dem oberen Teil der Kappe abreißbar, sodass der Verschluss nach dem vollständigen Leeren des Behälters, auf welchem der Verschluss angeordnet ist, nach Abreißen des Flexbandes mit Hilfe der Lasche 19' leicht vom Behälterhals abgenommen beziehungsweise abgehebelt werden kann.
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Auch hier ist die Membran 7 über einen geschwächten Materialabschnitt 8, der durch einen Einschnitt erzeugt wurde, mit dem Entnahmestutzen 3 verbunden.
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Alle übrigen Elemente, wie zum Beispiel die Flexdichtung 5, die Rippenstruktur entlang des Dichtungsstutzens und weitere Details stimmen mit den zuvor beschriebenen Details bei der Ausführungsform der 1-4 überein. Anstelle eines Wulstes 17 könnte der erfindungsgemäße Verschluss auch ein Schraubgewinde aufweisen, insbesondere dann, wenn ein Garantieband 21 als Sicherung gegen unbefugtes Abnehmen oder Öffnen des Verschlusses vorgesehen ist.
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Bezugszeichenliste
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| Kopfplatte |
1 |
| Kappenmantel |
2 |
| unterer/abreißbarer Teil des Kappenmantels |
2a |
| oberer/verbleibender Teil des Kappenmantels |
2b |
| Entnahmestutzen |
3 |
| Dichtungsstutzen |
4 |
| Flexdichtung |
5 |
| Schamierabschnitt |
6 |
| Membran |
7 |
| Reißlinie |
8 |
| Öffnung |
11 |
| Ringraum mit U-Querschnitt |
12 |
| Wulst |
17 |
| Schwächungslinie |
18 |
| Grifflasche |
19 |
| Lasche |
19' |
| Entnahmezapfen/Entnahmerohr |
20 |
| Rippen |
22 |
| Achse |
50 |
| Verschluss |
100 |
