Verschlusskappe für Behälter

Abstract

 Eine Verschlusskappe (1) zum Verschliessen einer Behältermündung (2) hat eine Dichtlippe (5), welche am Kappenboden (4) angeordnet ist. Die Innenwandung (7) der Dichtlippe (5) hat einen Durchmesser (A), der grösser ist als der Aussendurchmesser (B) der Behälteraussenwand (8). Eine Spannvorrichtung, welche als Innendichtung (13) ausgebildet sein kann, bewirkt beim Aufschrauben der Verschlusskappe (1) auf den Behälter eine Kontraktion des Kappenbodens (4) wodurch die Dichtlippe (5) an die Behältermündung (8) angespresst wird. Auf diese Weise wird die Dichtlippe (5) erst im Verlauf des Aufschraubvorgangs radial an die Behältermündung (2) angepresst. So können Überdehnungen und Materialbeschädigungen an der Dichtlippe (5) verhindert werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Verschlusskappe aus Kunststoffmaterial zum Verschliessen einer Behältermündung bestehend aus einer etwa zylindrischen Kappenwandung mit Innengewinde und einem Kappenboden, der mit einer ringförmigen Dichtlippe zum Abdichten an der Aussenseite der Behältermündung im Mündungsbereich versehen ist.

[0002] Derartige Verschlusskappen werden insbesondere für das ^- Verschliessen von Flaschen mit kohlesäurehaltigen Erfrischungsgetränken verwendet. Mit der ringförmigen Dichtlippe wird eine zuverlässige Abdichtung angestrebt, welche auch dann noch wirksam ist, wenn sich der Kappenboden unter dem Innendruck im Behälter nach aussen wölbt. So ist beispielsweise durch die CH-PS 607 702 eine Verschlusskappe bekannt geworden, bei der der Kappenboden in einen abgeschrägt verlaufenden Dichtring übergeht, der sich an die Aussenseite der Behältermündung anpresst. Auf der Innenseite des abgeschrägten Dichtringes ist eine ringförmige Dichtlippe angeordnet, welche beim Aufschrauben manschettenartig über die Behältermündung gestülpt wird und damit eine zusätzliche Abdichtung bewirkt. In der DE-OS 26 01 771 ist eine Verschlusskappe beschrieben, bei der die ringförmige Dichtlippe schräg nach innen angeordnet ist und mit einer umlaufenden Auskehlung an der Behältermündung zusammenwirkt.

[0003] Bei allen bekannten Ausführungsformen ist der Innendurchmesser der ringförmigen Dichtlippe an der nicht-aufgeschraubten Verschluskappe von anfang an etwas kleiner als der Aussendurchmesser der Behältermündung. Damit soll sichergestellt werden, dass die Dichtlippe auf jeden Fall unter Vorspannung an der Behältermündung anliegt. Ein Nachteil dieser Konfiguration besteht jedoch darin, dass beim Aufschraubvorgang die Dichtlippe nach aussen gedehnt werden muss, was ein entsprechend höheres Drehmoment beim Aufschraubvorgang erfordert. Zudem könnte die Dichtlippe beim Aufschrauben auf Behälter mit scharfen Mündungskanten verletzt werden. Das Dehnen der Dichtlippe hat ausserdem zur Folge, dass die Dichtlippe bei aufgeschraubter Verschlusskappe dauernd einer sehr hohen Spannung ausgesetzt ist. Wie insbesondere in der DE-OS 26 01 771 beschrieben, wird diese Spannung beim Einwirken des Innendrucks auf den Kappenboden noch zusätzlich erhöht. Dadurch kann es jedoch zu Materialrissen oder gar zu Ermüdungsbrüchen kommen, was ersichtlicherweise zu Leckstellen oder gar zum explosionsartigen Absprengen der Verschlusskappe führen kann.

[0004] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Verschlusskappe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein müheloses Aufschrauben auf die Behältermündung mit geringem Drehmoment und ohne Beschädigungsgefahr für die Dichtlippe möglich ist und bei der die Dichtlippe ohne Beeinträchtigung der Dichtfunktion bei aufgeschraubter Verschlusskappe keiner übermässigen Spannung ausgesetzt ist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Innendurchmesser der Dichtlippe vor dem Aufschrauben der Verschlusskappe grösser ist als der Aussendurchmesser der Behältermündung, dass der Kappenboden eine in die Behältermündung eingreifende Spannvorrichtung zum konzentrischen Zusammendrücken des Kappenbodens beim Aufbringen der Verschlusskappe aufweist, und dass wenigstens der Kappenboden derart elastisch ausgebildet ist, dass die Dichtlippe beim Einführen der Spannvorrichtung in die Behältermündung durch Zusammendrücken des Kappenbodens und durch Verringern des Aussendurchmessers des Kappenbodens an die Aussenseite der Behältermündung anpressbar ist.

[0006] Bei dieser Konfiguration muss ersichtlicherweise die ringförmige Dichtlippe während dem Aufschrauben der Verschlusskappe nicht gedehnt werden. Vielmehr presst sich die Dichtlippe im Verlaufe des Aufschraubvorgangs an die Aussenseite der Behältermündung. Diese Funktion beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass bei entsprechender Elastizität des Kappenbodens durch eine geeignete Spannvorrichtung ohne weiteres eine Kontraktion des Kappenbodens möglich ist, und dass mit Hilfe dieser Kontraktion die Dichtlippe bewegt werden kann. Es ist offensichtlich, dass eine derartige Anordnung erhebliche Vorteile gegenüber dem bekannten Stand der Technik aufweist. Einerseits wird die Dichtlippe im Verlauf des Aufschraubvorgangs schonend durch eine radiale Kontraktionsbewegung an die Behältermündung angepresst. Insbesondere bei scharfkantigen Behältermündungen wird dadurch ein Zerkratzen der Dichtlippe durch das gewaltsame Einschieben verhindert. Ausserdem ist mit Hilfe der Spannvorrichtung eine bessere Definition des Anpressdruckes der Dichtlippe möglich. Die Dichtlippe wird nicht von Anfang an überdehnt, sondern erreicht erst bei aufgeschraubter Verschlusskappe den Anpressdruck, der gerade noch ausreicht, um eine zuverlässige Dichtfunktion aufrecht zu erhalten. Zusätzliche, durch den Innendruck bedingte Spannungen können dadurch nicht zu einer.Zerstörung der Verschlusskappe führen. Mit Hilfe der zusammenziehbaren Dichtlippe kann ausserdem erstmals eine kreisringförmige Dichtpartie an der Innenseite der Dichtlippe erzielt werden. Mit den herkömmlichen Dichtlippen konnte lediglich eine Dichtlinie erzielt werden, da ein flächiges Anliegen der Dichtlippe nicht möglich war.

[0007] Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung realisieren, wenn die Spannvorrichtung eine ringförmige Innendichtung ist, deren Innendurchmesser grösser ist als der Innendurchmesser der Behältermündung und welche entlang einer Dichtlinie dichtend an der Innenseite der Behältermündung anliegt. Auf diese Weise erfüllt die Spannvorrichtung zweckmässig die Funktion einer zusätzlichen Dichtung. Der obere Rand der Flaschenmündung wird so innen und aussen abgedichtet, was die Dichtwirkung wesentlich verbessert.

[0008] Eine gute Dichtwirkung wird erzielt, wenn die Innenwandung der Dichtlippe etwa zylindrisch ausgebildet ist. Auf diese Weise liegt die Innenseite der Dichtlippe flächig an der Aussenseite der Behältermündung an. In Bestimmten Anwendungsfällen ist es jedoch zweckmässig, wenn die Innenwandung der Dichtlippe sich gegen den Kappenboden verjüngend etwa kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise können Lageveränderungen der Dichtlippe beim Zusammenziehen im voraus berücksichtigt werden, so dass die Innenwandung der Dichtlippe bei aufgeschraubter Verschlusskappe wiederum flächig an der Behältermündung anliegt.

[0009] Eine zusätzliche Dichtpartie kann dadurch erzielt werden, dass innerhalb der Dichtlippe eine konzentrische Kreisringfläche als Anschlag zum Begrenzen der Aufschraubbewegung angeordnet ist. Eine Begrenzung des Aufschraubvorgangs ist besonders wichtig, da dadurch auch die Kontraktionsbewegung begrenzt werden kann. Auf diese Weise wird ein zu starkes Zusammenziehen der Dichtlippe verhindert. Die Oberkante der Behältermündung presst sich an die Kreisringfläche, so dass eine zusätzliche Dichtung entsteht.

[0010] Eine besonders vorteilhafte Dichtwirkung am oberen Behälterrand wird erzielt, wenn die Unterkante der Dichtlippe etwa auf der Höhe der Dichtlinie angeordnet ist. Dadurch verlaufen die Kräfte an der Dichtlinie und an der Dichtpartie der Dichtlippe etwa in der gleichen Ebene, wodurch ein Zusammenpressen des Behälterrandes erreicht wird.

[0011] Die Funktion der Spannvorrichtung kann dadurch verbessert werden, wenn diese als Vertiefung des Kappenbodens ausgebildet ist, deren der Behältermündung zugewandte Wandung sich etwa kegelstumpfförmig nach unten verjüngt. Durch die Vertiefung im Kappenboden kann sich dessen äussere Randpartie ersichtlicherweise besser zusammenziehen, da in der Ebene der Kontraktionsbewegung der Kappenboden im Zentrum vertieft ist. Durch die kegelstumpfförmige Ausbildung der Vertiefung wird eine Hebelwirkung erzielt, wobei beim Auflaufen der Behältermündung auf der kegelstumpfförmigen Wandung ein Zusammenziehen der äusseren Randpartie des Kappenbodens bewirkt wird. Eine derartige Ausbildung der Verschlusskappe ist insbesondere dort vorteilhaft, wo die Verschlusskappe aus einem relativ starren Material gefertigt ist, so dass ein Zusammenziehen der Dichtlippe bei scheibenförmigem Kappenboden nur mit grösserem Kraftaufwand möglich wäre.

[0012] Besonders gute Ergebnisse im Hinblick auf die Elastizität des Kappenbodens werden erzielt, wenn die Verschlusskappe aus Polyäthylen gefertigt ist. Bei entsprechender Dimensionierung der Verschlusskappe kann mit diesem Material ein Zusammenziehen der Dichtlippe ohne übermässigen Kraftaufwand bewirkt werden.

[0013] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend genauer beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemässe Verschlusskappe in stark vergrösserter Darstellung,

Figur 2 die Verschlusskappe gemäss Figur 1 auf eine Behältermündung aufgeschraubt, und

Figur 3 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit vertieftem Kappenboden.

[0014] Wie in Figur 1 dargestellt, besteht eine Verschlusskappe 1 aus einer etwa zylindrischen Kappenwandung 3 mit Innenschraubgewinde 18 und einem Kappenboden 4. Im Bereich der Verbindungsstelle 6 zwischen Kappenboden und Kappenwandung ist eine Dichtlippe 5 am Kappenboden angeordnet. Unmittelbar innerhalb der Dichtlippe ist ein Anschlag 10 zum Begrenzen der Aufschraubbewegung angeordnet. Der kreisringförmige Anschlag geht in einem Radius 11 in die Innenwandung 7 der Dichtlippe über. Zwischen der Dichtlippe 5 und der Kappenwandung 3 besteht ein Zwischenraum 14, der etwa der Dicke der Dichtlippe entspricht. In bestimmten Anwendungsfällen kann der Zwischenraum 14 auch weggelassen werden, so dass die Dichtlippe 5 von der Unterkante 9 direkt in die Aussenwand übergeht und somit als Schulter ausgebildet ist.

[0015] Eine an sich bekannte Innendichtung 13 übernimmt die Funktion der Spannvorrichtung zum Zusammenziehen der Dichtlippe 5. Die Innendichtung hat im Querschnitt eine etwa konvexe Aussenkonfiguration mit einer Dichtlinie 16, entlang welcher die Innendichtung an der Innenwand der Behältermündung anliegt. Die Dichtlinie 16 liegt etwa auf der gleichen Ebene wie die Unterkante 9 der Dichtlippe 5. Zwischen der Innendichtung 13 und dem Anschlag 10 ist eine Hinterschneidung 12 angeordnet, um auch der Innendichtung eine gewisse Flexibilität zu geben.

[0016] Wie dargestellt ist der Innendurchmesser A der Dichtlippe 5 grösser als der Aussendurchmesser der strichpunktiert dargestellten Aussenwand 8 der Behältermündung. Dadurch ergibt sich ein Spiel a zwischen Behältermündung und Dichtlippe.

[0017] Beim Aufschrauben der Verschlusskappe wird die Innendichtung 13 durch die Oberseite der Behältermündung 17 zusammengepresst. Da der Kappenboden 4 eine gewisse Elastizität aufweist, erfolgt dadurch auch eine Kontraktion des Kappenbodens insbesondere des äusseren Bereichs 6 in Pfeilrichtung X. Dadurch wird das Spiel a überwunden und die Dichtlippe 5 legt sich dichtend an die Aussenwand 8 der Behältermündung. Wie in Figur 2 dargestellt erfolgt dadurch auch eine messbare Kontraktion des Aussendurchmessers C der Kappenwandung 3. Der ursprüngliche Aussendurchmesser C hat jetzt einen reduzierten Durchmesser Cl, während der reduzierte Innendurchmesser Al der Dichtlippe dem Aussendurchmesser B der Behältermündung entspricht.

[0018] Der Kappenboden 4 wölbt sich durch die Kontraktionsbewegung leicht nach aussen, wodurch die Anpresswirkung der Dichtlippe noch verstärkt wird.

[0019] Die Behältermündung 2 kann entweder aus Kunststoff, Glas oder aus einem anderen Material gefertigt sein. Die Verschlusskappe 1 hat auf der Unterseite ein Garantieband 15, welches dazu bestimmt ist, durch Warmverformung an einen Wulst an der Behältermündung angeschrumpft zu werden. Beim erstmaligen Aufschrauben der Verschlusskappe wird das Garantieband 15 aufgerissen.

[0020] In Figur 3 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Kappenboden 4 eine Vertiefung 19 aufweist. Die Seitenwand 20 der Vertiefung ist etwa kegelstumpfförmig ausgebildet, so dass dadurch eine Auflauffläche für die Behältermündung gebildet wird. Die Seitenwand 20 der Vertiefung 19 bildet auf diese Weise einen Hebelarm, mit dem auf besonders einfache Weise eine Kontraktion in Pfeilrichtung X des äusseren Bereiches 6 erreicht werden kann.

[0021] Im Ausführungsbeispiel gemäss Figur 3 ist auch die Innenwand 7 der Dichtlippe 5 etwa kegelstumpfförmig ausgebildet, so dass eine allfällige Lageveränderung der Dichtlippe im voraus berücksichtigt werden kann. Selbstverständlich kann die Innenwand 7 der Dichtlippe auch der jeweiligen Aussenkonfiguration der Behältemündung angepasst werden, welche beispielsweise ebenfalls kegelstumpfförmig sein kann. Ersichtlicherweise sind als Spannvorrichtung zum Zusammenziehen des Kappenbodens auch noch andere Mittel denkbar. So könnten z.B. mehrere konzentrisch angeordnete Keile am Kappenboden befestigt sein, deren Keilflächen an der Innenkante der Behältermündung auflaufen und auf diese Weise den Kappenboden zusammenziehen.

[0022] Bei einem Versuch mit einer Normmündung vom Typ 1716 der Aluminium Company of America wurden folgende Resultate erzielt:

Masse vor dem Aufschrauben:

[0023] Nach dem Aufschrauben der Verschlusskappe mit einem Drehmoment von ca. 17 cm/kg wurde ein Aussendurchmesser Cl an der Verschlusskappe von 30,1 mm gemessen. Die Dichtung war bei einem Innendruck von ca. 8 bar und bei einer Innentemperatur von ca. 40 °C noch absolut dicht. Als Material für die verschlusskappe wurde ein Polyäthylen mit der Spezifikation HDPE verwendet.

Ansprüche

1. Verschlusskappe aus Kunststoffmaterial zum Verschliessen einer Behältermündung, bestehend aus einer etwa zylindrischen Kappenwandung mit Innengewinde und einem Kappenboden, der mit einer ringförmigen Dichtlippe zum Abdichten an der Aussenseite der Behältermündung im Mündungsbereich versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (A) der Dichtlippe (5) vor dem Aufschrauben der Verschlusskappe (1) grösser ist als der Aussendurchmesser (B) der Behältermündung (2), dass der Kappenboden (4) eine in die Behältermündung eingreifende Spannvorrichtung zum konzentrischen Zusammendrücken des Kappenbodens beim Aufbringen der Verschlusskappe aufweist, und dass wenigstens der Kappenboden derart elastisch ausgebildet ist, dass die Dichtlippe beim Einführen der Spannvorrichtung in die Behältermündung durch Zusammendrücken des Kappenbodens und durch Verringern des Aussendurchmessers des Kappenbodens an die Aussenseite der Behältermündung anpressbar ist.

2. Verschlusskappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung eine ringförmige Innendichtung (13) ist, deren Aussendurchmesser grösser ist als der Innendurchmesser der Behältermündung und welche entlang einer Dichtlinie (16) dichtend an der Innenseite der Behältermündung anliegt.

3. Verschlusskappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung der Dichtlippe etwa zylindrisch ausgebildet ist.

4. Verschlusskappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung der Dichtlippe sich gegen den Kappenboden verjüngend etwa kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

5. Verschlusskappe nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Dichtlippe eine konzentrische Kreisringfläche als Anschlag (10) zum Begrenzen der Aufschraubbewegung angeordnet ist.

6. Verschlusskappe nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkante (9) der Dichtlippe etwa auf der Höhe der Dichtlinie angeordnet ist.

7. Verschlusskappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung als Vertiefung des Kappenbodens ausgebildet ist, deren der Behältermündung zugewandte Wandung sich etwa kegelstumpfförmig nach unten verjüngt.

8. Verschlusskappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung aus mehreren konzentrisch angeordneten, sich nach unten verjüngenden Auflaufkeilen besteht, deren Keilflächen mit der Behältermündung zusammenwirken.

Zeichnung