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Die
Erfindung betrifft eine Spritzflasche zur Ausgabe von Flüssigkeit
mit einem Verschluss und Spritzrohr, wobei der Verschluss eine Entlüftungsöffnung
aufweist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Derartige
Spritzflaschen werden im chemischen, biologischen und pharmazeutischen
Labor oft eingesetzt und sind weit verbreitet. Sie dienen zur Bereitstellung
von im Labor häufig verwendeten Flüssigkeiten
unterschiedlichster Zusammensetzung und Substanzen, insbesondere
Lösemittel. Zum anderen erlauben Spritzflaschen eine schnelle
und manuelle Ausgabe dieser bevorrateten Flüssigkeit. Dazu
sind sie aus flexiblem Kunststoff hergestellt und lassen sich zusammendrücken,
wodurch die Flüssigkeit herausgefödert werden
kann.
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Ein
besonderes Problem gibt es mit Spritzflaschen durch ihre Bauart.
Das Spritzrohr ragt nahe dem Boden der Flasche in die bevorratete
Flüssigkeit hinein. Oberhalb der Flüssigkeit und
von der Flasche eingeschlossen, befindet sich ein Luftraum. Dieser
ist mit Umgebungsluft oder dem aus der Flüssigkeit verdunsteten
Gas gefüllt. Das Gas dehnt sich bei einer Temperaturerhöhung
aus und verdrängt die Flüssigkeit über
das Spritzrohr aus der Flasche. So lässt beispielsweise
eine im Sonnenlicht stehende Spritzflasche die Flüssigkeit
tropfend entweichen.
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Eine
Spritzflasche, die dieses Problem löst, ist aus
DE-U 297 18 714 bekannt.
Hier ist vorgeschlagen, an der Flasche oder seinem Verschluss nachträglich
ein Durchgangsloch parallel zum Spritzrohr mit einem Durchmesser
zwischen 5 und 400 μm anzubringen. Als Herstellverfahren
wurde Laserbohren vorgeschlagen. Diese Lösung hat den Nachteil,
dass der aus PE oder PP hergestellte Deckel mit Laserbohren nicht
gleichförmig herstellbar ist. Eine sichere Bearbeitung
lässt sich mit diesem Verfahren nur bei im angegebenen
Bereich größeren Durchmessern mit gleichbleibender
Qualität und somit wirtschaftlich herstellen. Der Laserstrahl
erhitzt nämlich nicht nur das fokussierte, zu verdampfende
Material, sondern auch die Randzone. Bei kleineren Durchmessern kann
so das Loch wieder zulaufen. Wird die Energiedichte dagegen geringer
gewählt, verdampft nicht alles Material. Der geschmolzene
Kunststoff bildet dann Tropfen am Bohrungsrand, die sich wieder über die Öffnung
legen können und verschließen. Auch bei gleichbleibenden
Parameter treten erfahrungsgemäß unerwünschte,
relativ große Schwankungen in den sich ergebenden Laserbohrungen
auf. Die Ausschussteile müssen durch Stückprüfung
aussortiert werden.
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Darüber
hinaus besteht die Gefahr für den Anwender und die unmittelbare
Umgebung, dass die Spritzflasche beim Dosieren schräg gehalten
wird und Flüssigkeit als Strahl aus der relativ großen Öffnung
austritt. Da mit Spritzflaschen auch giftige Flüssigkeiten
gehandhabt werden, besteht bei dieser bekannten Lösung
ein Gesundheitsrisiko für den Anwender oder für
Personen in seiner Umgebung.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzflasche der Eingangs
genannten Art zu schaffen, deren Entlüftung definierter
und kostengünstiger herstellbar ist sowie deren Handhabung
sicherer und die manuelle Flüssigkeitsausgabe feinfühliger
wird.
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Die
Aufgabe wird durch eine Spritzflasche mit den Merkmalen des Anspruch
1 oder 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in
den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß weist
die zur Aufbewahrung und Ausgabe von Flüssigkeiten dienende Spritzflasche
einen flexiblen, manuell verformbaren Flaschenkörper mit
einer Verbindungseinrichtung und einen mit der Verbindungseinrichtung
koppelbaren Verschluss auf. Der Verschluss weist je eine vom Flaschenkörper
und eine von außen umgebene Seite auf und trennt den Flaschenkörper
gegen die Umgebung ab. In einem ersten Lösungsvorschlag
hat der Verschluss eine die beiden Seiten verbindende Öff nung
für ein Spritzrohr und einen die beiden Seiten verbindenden
Durchgang zur Be- und Entlüftung, in dem ein separates
Röhrchen angeordnet ist.
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Das
Röhrchen ist ein exakt hergestelltes, handelsübliches
Extrusionsteil (Meterware), das auf ein Längenmaß gekürzt
wurde. Durch die gute Maßhaltigkeit kann der Querschnitt
des Durchgangslochs geringer gewählt werden ohne Qualitätsverlust
der Funktionalität der Spritzflasche. Der kleine Querschnitt
gewährleistet einen geringen Verlust des Überdrucks
bei der Flüssigkeitsabgabe und ein durchgängig
feinfühliges Dosieren der Flüssigkeit. Das Röhrchen
kann maschinell abgeschnitten und reproduzierbar in den Verschluss
eingepresst werden – eine Prüfung ist nicht erforderlich,
Ausschuss entsteht nicht. Diese Konzeption ist also insgesamt kostengünstig.
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In
weiterer Ausgestaltung weist das Röhrchen einen inneren,
offenen Querschnitt von 20 μm2 bis
0,5 mm2 und einer Länge von 1 bis
30 mm, vorzugsweise 3 bis 6 mm, auf. In einfachster Ausführungsform
hat das Röhrchen einen kreisrunden Querschnitt und einen
Innendurchmesser von 5 bis 50 μm. In diesen Dimensionen
lässt es sich noch mühelos fertigen und montieren.
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Bevorzugt
wird das Röhrchen in den Verschluss von der dem Flaschenkörper
zugewandten Seite eingepresst. So verschmutzt die nach außen zeigende
und unzugänglicher gestaltet Öffnung weniger.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das Röhrchen oder
ein weiterer, dem Röhrchen folgender Abschnitt des Durchgangs
zu der nach außen zugewandten Seite hin auf eine Prallfläche
gerichtet, die bevorzugt direkt am Verschluss angeformt ist. In
der einfachsten Ausgestaltung dient das Spritzrohr als Prallfläche,
wenn das Röhrchen in einem Winkel zum und auf das Spritzrohr
gerichtet angeordnet ist. Das durch das Röhrchen bzw. Durchgangsloch
strömende Medium kann so nicht frei einen Strahl bilden.
Zudem wirkt die Prallfläche als Ausströmwiderstand und
lässt das Medium mit steigendem Überdruck nur unterproportional
entweichen. Am wirkungsvollsten ist die Prallfläche im
Abstand von 0,3 bis 3 mm, vorzugsweise 0,8 bis 1,5 mm, zur Austrittsöffnung
des Durchgangslochs im Röhrchen. Damit lässt sich
die manuell eingesetzte Verformungsarbeit am Flaschenkörper
in einen hohen Anteil ausströmender Flüssigkeit
umsetzen. Dagegen entweicht ein sich relativ langsam entstehender
z. B. thermisch bedingter, ungewollter Überdruck noch sicher.
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Zweckmäßig
wird die Prallfläche in einer Vertiefung im Verschluss
angeordnet. Die Vertiefung, vorzugsweise in einer kreisförmigen
Ausformung im Verschluss, nimmt ein unbeabsichtigt ausströmendes
Flüssigkeitsvolumen auf. Die vom Anwender gegriffene Außenseite
des Flaschenkörpers wird dabei nicht sogleich benetzt,
sondern zunächst wird die Flüssigkeit aufgefangen.
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In
einem zweiten Lösungsvorschlag der Spritzflasche nach dem
Oberbegriff von Anspruch 1 oder 10 weist erfindungsgemäß der
Verschluss der Spritzflasche einen mit mehreren Querschnitten versehenen
Durchgang auf. Der Durchgang hat zunächst eine Stufenöffnung
mit größerem Querschnitt und ein Durchgangsloch
mit kleinerem Querschnitt, wobei das Verhältnis der Querschnitte
der Stufenöffnung zum Durchgangsloch mindestens Faktor
3 beträgt. Der Durchgang kann dabei von einer Kontur einer
Spritzguss-Werkzeughälfte zumindest teilweise gebildet
werden. Die im Werkzeug abgebildete filigrane Kontur eines gestuften
Durchgangs ist insoweit mechanisch stabil und für einen
Spritzguss-Prozess geeignet.
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Bevorzugt
beträgt der kleinere Querschnitt der Stufenöffnung
von 20 μm2 bis 0,1 mm2,
wobei, insbesondere das Durchgangsloch maximal 0,5 mm lang ist.
Bei diesen geometrischen Verhältnissen gelingt nicht nur
das Entlüften der Flasche, sondern auch das dosierte Ausgeben
und Rücksaugen der Flüssigkeit aus dem Spritzrohr.
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Eine
vorteilhafte Formgebung wird dadurch erreicht, dass der Querschnitt
der Stufenöffnung im Übergang zum Durchgangsloch
hin konvex geformt ist, vorzugsweise eine Kugelform aufweist. Zusammen
mit der Anordnung des Durchgangslochs in einer Vertiefung des Verschlusses,
wobei hier die Vertiefung eine konkav geformte Fläche aufweisen
soll, mündet das Durchgangsloch. Hierdurch ist es möglich,
dass sich ein Durchgangsloch zwischen zwei konvex geformten, in
ihrem Abstand zueinander eingestellten Werkzeughälften
bildet.
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Dadurch
ist es auch möglich, die konvexen Flächen seitlich
zu versetzen, sodass dann das Durchgangsloch mit seiner Symmetrieachse
auf eine Kontur des Verschlusses zeigt. Dahingehend strömt die
Flüssigkeit nicht ins Freie, sondern gegen eine Kontur,
die so eine Prallfläche darstellt.
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Eine
weitere vorteilhafte Formgebung wird dadurch erreicht, dass die
Stufenöffnung und das Durchgangsloch in einem Spritzguss-Werkzeug,
insbesondere mit den zuvor genannten geometrischen Dimensionen,
direkt abgeformt werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen der
bevorzugten Ausführungen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 Spritzflasche
in Schnittdarstellung,
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2 Verschluss
der Spritzflasche, entsprechend dem ersten Lösungsvorschlag,
in detaillierter Schnittdarstellung,
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3 Verschluss
der Spritzflasche, entsprechend dem zweiten Lösungsvorschlag,
in detaillierter Schnittdarstellung,
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4 Verschluss
der Spritzflasche, entsprechend dem zweiten Lösungsvorschlag
und in alternativer Ausführung, in detaillierter Schnittdarstellung,
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In 1 ist
eine Spritzflasche 1 dargestellt. Sie besteht aus einem
Flaschenkörper 2 mit einer langgestreckten Wandfläche,
die zum manuellen und mit den gegeneinander gerichteten Pfeilen
angedeuteten Verformen geeignet ist. Im Flaschenkörper 2 wird
die auszugebende Flüssigkeit gelagert, was in 1 nicht
dargestellt ist. Der Flaschenkörper 2 besteht
aus einem flexiblen Kunststoff, der je nach geforderter Chemikalienresistenz
gewählt wird und beispielsweise aus PE, PP oder PFA sein
kann. An der Oberseite des Flaschenkörpers 2 ist
eine Verbindungseinrichtung 3 für einen Verschluss 4 direkt
angeformt. Für diese Kopplung ist eine Gewindeverbindung
zum schnellen und sicheren Öffnen üblich. Am oberen
Gewindeauslauf und im Verschluss sind ein oder mehrere Dichtflächen
zur Abdichtung angeformt.
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Der
Verschluss 4 trennt den Hohlraum im Flaschenkörper 2 zur
Umgebung nach außen ab. Er hat also eine begrenzende Seite
zum Hohlraum des Flaschenkörpers 2 und eine nach
außen gerichtete Seite. Der Verschluss 4 weist
auch eine diese Seiten verbindende Bohrung 5 auf. In dieser Öffnung 5 ist ein
Spritzrohr 6 eingesetzt, das in der Öffnung 5 gleitend
bewegt werden kann, aber dennoch eine dichtende Verbindung mit der Öffnung 5 eingeht.
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Das
Spritzrohr 6 ragt in den Hohlraum des Flaschenkörpers 2 hinein
und kann bis maximal auf dessen Boden anstoßend eingeschoben
werden, sodass seine Eintrittsöffnung 7 sicher
in die Flüssigkeit eintaucht. Auf der anderen Seite des
Verschlusses 4 steht das Spritzrohr 6 über,
ist meist abgebogen und zu einer Düsenöffnung 8 mit
verringertem Querschnitt ausgezogen.
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In 2 ist
der Verschluss 4 und das Spritzrohr 6 halbseitig
in einer vergrößerten Darstellung gezeigt. Bei
dieser Ausführung ist die Öffnung 5 für
das Spritzrohr 6 zentrisch angeordnet. Zwischen der Öffnung 5 und
der Verbindungseinrichtung 3 ist der Verschluss 4 mäanderförmig
gestaltet und weist an seiner Seite nach außen hin eine
umlaufende Vertiefung 9 auf. In der erfindungsgemäßen
Ausführungsform ist in der Vertiefung 9 eine weitere Öffnung 10 zur
Be- und Entlüftung des Hohlraumes im Flaschenkörper 2 angeordnet,
die so unzugänglicher und geschützt liegt. Diese
im Folgenden als Durchgang 10 bezeichnete Öffnung
dient als Druckausgleich. Im Durchgang 10 ist ein Röhrchen 11 von
der dem Flaschenkörper 2 zugewandten Seite des
Verschlusses 4 eingepresst und wird vom Durchgang 10 dichtend
gehalten. Das Röhrchen 11 weist ein Durchgangsloch 12 mit
einem Durchmesser von ca. 15 μm auf und ist ca. 4 mm lang.
Als Werkstoff kommt hier ein formstabiler Kunststoff in Frage. Der
Verschluss 4 wird üblicherweise in einem Spritzguss-Werkzeug
hergestellt. Alternativ zu dem Einpressvorgang könnte das
Röhrchen 11 als Einlegeteil beim Spritzgießen
des Verschlusses 4 umspritzt werden.
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Das
Röhrchen 11 endet auf der Seite nach außen
hin nicht offen. Eine Prallfläche 13 ist gegenüber
dem Durchgangsloch 12 angeordnet und überdeckt
es mindestens zur Hälfte. Die Prallfläche kann einstückig
mit dem Verschluss verbunden sein oder aber durch ein separates,
gefügtes Teil ausgebildet werden. Die Prallfläche 13 in
der Ausführungsform nach 2 ist in
einem Winkel zum Röhrchen 11 und im Abstand 14 in
Höhe des Durchgangsloches 12 gemessen von maximal
1 mm ausgebildet. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform
kann auch ein dem Röhrchen folgender Abschnitt des Durchgangs 10 in
gleicher Weise gegen die Prallfläche 13 gerichtet
sein.
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Die
Spritzflasche 1 wird nun folgendermaßen gehandhabt.
Zum Füllen wird der Verschluss 4 abgeschraubt
und nach dem Verschließen der Spritzflasche 1 sollte
das Spritzrohr 6 mit seiner Eintrittsöffnung 7 bis
auf den Boden des Flaschenkörpers 2 geschoben
werden. Das Röhrchen 11 im Durchgangsloch 12 sorgt
für den Druckausgleich zwischen dem Hohlraum des Flaschenkörpers 2 und
der äußeren Umgebung.
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Wie
bereits beschrieben, kann durch manuelles Verformen des Flaschenkörpers 2 ein Überdruck
in seinem Hohlraum aufgebaut werden. Das gasförmige Medium
oberhalb des Flüssigkeitsspiegels komprimiert und die bevorratete
Flüssigkeit entweicht aus dem Flaschenkörper 2 über
das Spritzrohr 6. Je nach Erfordernis, wird mit manueller Kraft
die Flüssigkeit von fein dosiert und tropfenweise bis in großer
Menge in einem Strahl ausgegeben. Sobald der Flaschenkörper 2 wieder
entspannt wird, entsteht ein Unterdruck im Hohlraum. Dieser soll über
das Spritzrohr 6 ausgeglichen werden, sodass die darin noch
stehende Flüssigkeit in den Flaschenkörper 2 zurückgesaugt
wird. Ansonsten würde die Flüssigkeit im nach
unten abgebogenen Spritzrohr ungewollt herauslaufen.
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Aus
der vorstehend beschriebenen Handhabung wird klar, dass der Durchgang 10 zur
Entlüftung des Hohlraumes im Flaschenkörper 2 möglichst
klein dimensioniert sein muss. Andererseits muss über den
Durchgang 10 eine gerade noch ausreichende Entlüftung
gewährleistet sein. Bei einer raschen Temperaturerhöhung
der Spritzflasche 1 mit einer Flüssigkeit, insbesondere
mit niedrigem Dampfdruck, wie Aceton, dehnt sich das gasförmige
Medium oberhalb des Flüssigkeitsspiegels aus und muss entweichen. Ansonsten
würde der sich bildende Überdruck durch Ausströmen
der Flüssigkeit aus dem Spritzrohr 6 ausgleichen.
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Bei
der erfinderischen Ausführung ist das separate Röhrchen 11 mit
einem maßlich eng tolerierten Durchgangsloch 12 versehen.
Deren innerer offener Querschnitt sollte im Bereich von 20 μm2 bis 0,5 mm2 liegen,
wobei das Röhrchen 11 bzw. das Durchgangsloch 12 eine
Länge von 1 bis 30 mm, vorzugsweise 3 bis 6 mm, aufweist.
Das Durchgangsloch 12 hat bestenfalls einen Innendurchmesser
von 5 bis 50 μm.
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Die
Prallfläche 13 dient primär zum Zweck der
Sicherheit des Anwenders und seiner Umgebung. Wie eingangs beschrieben,
kommt es zur Fehlbedienung beim Ausgeben der Flüssigkeit,
wenn die Spritzflasche schräg gehalten wird und die unter
dem erzeugten Überdruck stehende Flüssigkeit aus
dem Durchgang 10 herausspritzt. Die Prallfläche 13 lenkt den
Strahl ab. Die Flüssigkeit sammelt sich dabei in der umlaufenden
Vertiefung 9 im Verschluss 4.
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Die
Prallfläche 13 dient im Weiteren als Widerstand
für austretende Flüssigkeit oder gasförmiges
Medium. Je höher die Ausströmgeschwindigkeit des
Mediums ist, umso stärker entstehen der Strömungsenergie
entgegenwirkende Turbulenzen. Damit verringert sich einerseits der
zuvor beschriebene Flüssigkeitsaustritt bei der Fehlbedienung
und andererseits auch der Verlust an Überdruck beim Dosieren
der Flüssigkeit. Bei der angegebenen Dimension des Durchgangslochs 12 sollte
die Prallfläche 13 effektvoll in einem Abstand 14 von
0,3 bis 3 mm, vorzugsweise 0,8 bis 1,5 mm, zu dessen Austrittsöffnung
angeordnet sein.
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In 3 ist
eine weitere Ausführung des Durchgangs 10 zur
Be- und Entlüftung vergrößert dargestellt.
Der mäanderförmig gestaltete Bereich zwischen
der Öffnung 5 und der Verbindungseinrichtung 3 mit
der umlaufenden Vertiefung 9 ist erkennbar. Die Bodenfläche
der Vertiefung 9 ist konkav ausgeformt. In diesem Bereich
der Vertiefung 9 mündet das Durchgangsloch 12' und
verbindet als Durchgang 10 die Seiten des Verschlusses 4 vom
Flaschenkörper 2 nach außen. Der Durchgang 10 weist neben
dem Durchgangsloch 12' eine zum Flaschenkörper 2 hin
zeigende Stufenöffnung 15 auf. Deren Querschnitt
ist gegenüber dem Querschnitt des Durchgangslochs 12' ein
Vielfaches größer, mindestens um Faktor 3. Das
Durchgangsloch 12' hat dabei einen offenen Querschnitt
von 20 μm2 bis 0,1 mm2 und
ist ca. 0,1 mm, beim direkten Abformen mit einem Formeinsatz ca.
0,5 mm lang.
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3 zeigt
den Verschluss 4 in einem Spritzguss-Werkzeug hergestellt.
Das Durchgangsloch 12' wird dabei direkt abgeformt. Jedoch
gelingt diese Kontur nicht nur durch die Formgebung des Werkzeugs,
sondern durch das geringe Spaltmaß von ca. 50 μm
und dem Formeinsatz für die Stufenöffnung 15.
Dieser endet in einer Kugelform, sodass im Verschluss 4 ein
entsprechender Durchgang 10 entsteht. Die Kunststoff-Schmelze
umspült zwar den Formeinsatz für die Stufenöffnung 15,
aber vermag aufgrund seiner spezifischen Viskosität nicht
den kompletten Spalt zu durchdringen. Dadurch entsteht das Durchgangsloch 12' mit
kleinster Querschnittsöffnung. Neben der kugelförmigen
Endform des Formeinsatzes kann eine sonstige konvexe oder auch eine
kleine, flache Formgebung gewählt werden.
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In 4 ist
die gleiche konzeptionelle Ausführung im gleichen Abbildungsmaßstab
wie 3 gezeigt. In 4 wurde
lediglich der Formeinsatz für die Stufenöffnung 15 versetzt.
Dadurch ist auch die Position und Lage des Durchgangsloch 12' verändert.
Die Symmetrieachse des Durchgangsloch 12' ist dadurch zu
einer benachbarten Kontur der Vertiefung 9 hin geneigt.
Wie 4 zeigt, ist die Achse in einem Winkel 12'' auf
die äußere Kontur der Vertiefung 9 gerichtet.
Diese Kontur dient in gleicher Weise wie die zuvor beschriebene
Prallfläche 13 als Schutz des Anwenders und Strömungswiderstand.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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