DE102012100592B4

DE102012100592B4 - Entgasungseinsatz

Info

Publication number: DE102012100592B4
Application number: DE201210100592
Authority: DE
Inventors: Nikolas Dicke
Original assignee: Sabeu Kunststoffwerk Northeim GmbH
Current assignee: Sabeu GmbH and Co KG
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2032-01-25
Also published as: DE202011003247U1; DE102012100592A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Entgasungseinsatz für Behältnisse, bestehend aus einem Befestigungsstutzen (1) mit einer Durchgangsöffnung (2) und einem Einsteckende (3). In der Durchgangsöffnung (2) ist eine gasdurchlässige Membran (4) angeordnet. Die Membran (4) schließt mit ihrer durch ihre Auflagefläche definierten Auflageebene (Z-Z) und einer senkrecht zur Längsache (X-X) des Befestigungsstutzens (1) verlaufenden Ebene (Y-Y) einen spitzen Winkel (α) ein, wobei α insbesondere kleiner/gleich 45° ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Behältnis für die Aufnahme von Flüssigkeiten bzw. Füllgut, mit einem in die Behältniswandung oder in einem Behältnisverschluss des Behältnisses eingesetzten erfindungsgemäßen Entgasungseinsatz.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Entgasungseinsatz für Behältnisse, bestehend aus einem Befestigungsstutzen mit einer Durchgangsöffnung und einem Einsteckende, wobei in der Durchgangsöffnung eine gasdurchlässige Membran angeordnet ist.
Bei einem derartigen Entgasungseinsatz wie aus der DE 83 21 798 U1 bekannt, besteht der Nachteil, dass sich die Membran durch eine Benetzung mit einer Flüssigkeit zusetzen kann, z. B. durch ein Auskristallisieren der Flüssigkeit auf der Membran.
Aus der DE 103 04 350 B3 ist auch eine Schräganordnung einer Membran bei einem Entgasungseinsatz bekannt. Jedoch liegt hierbei die Membran notwendigerweise auf der Außenseite des Entgasungseinsatzes. Hierdurch ist einerseits eine leichte mechanische Beschädigung der sehr dünnen Membran möglich, da sie vollständig ungeschützt auf der Außenseite des Entgasungseinsatzes liegt und andererseits kann sie ungehindert von einer im zu entgasenden Behälter befindlichen Flüssigkeit beaufschlagt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diesen vorstehenden Nachteil bekannter Entgasungseinsätze zu beheben, indem die Einwirkungszeit von Flüssigkeit auf die Membran reduziert wird.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Membran mit ihrer durch ihre Auflagefläche definierten Auflageebene und einer senkrecht zur Längsachse des Befestigungsstutzens verlaufenden Ebene einen spitzen Winkel insbesondere von α < 45° einschließt. Hierbei ist vorteilhafterweise der Winkel α ≥ 20° und ≤ 30°. Insbesondere beträgt der Winkel α 25°. Hierbei liegt die Membran innerhalb des Abschnittes der Durchgangsöffnung, der im Befestigungsstutzen vorhanden ist. Weiterhin kann die Erfindung vorsehen, dass die Membran auf einem Auflageteil, das in der Durchgangsöffnung des Befestigungsstutzens ausgebildet ist, angeordnet ist, wobei das Auflageteil ebenfalls unter dem spitzen Winkel α zu einer senkrecht zur Längsachse des Befestigungsstutzens verlaufenden Ebene verläuft.
Weitere vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Entgasungseinsatzes sind in den Unteransprüchen 5 bis 11 enthalten. Zudem kann es gemäß der Erfindung von Vorteil sein, wenn auf der von dem Einsteckende wegweisenden Seite des ringförmigen Anschlags ein Belüftungsfortsatz vorhanden ist, in dessen Innenraum die Durchgangsöffnung endet und der mindestens eine Belüftungsöffnung aufweist, wobei auf dem Belüftungsfortsatz eine Schwallschutzkappe diesen nach oben verschließend angeordnet ist und am Umfang des Belüftungsfortsatzes mindestens die Belüftungsöffnung unterhalb der Schwallschutzkappe ausgebildet ist. Durch die erfindungsgemäße schräge Anordnung der Membran insbesondere unter dem Winkel α von 25° kann auf der Membran befindliche Flüssigkeit ablaufen und von der Oberfläche abtropfen. Hierdurch wird ein Zusetzen der Membran, z. B. durch Auskristallisieren der Flüssigkeit vermieden. Zudem befindet sich die Membran innerhalb der Durchgangsöffnung des Entgasungseinsatzes, so dass die Membran nach außen gegen Beschädigungen geschützt ist. Durch den vorteilhafterweise zusätzlich vorhandenen Schwallschutz mittels der Schwallschutzkappe wird die Beaufschlagung und Beschädigung der Membran durch eine in dem zu entgasenden Behälter befindliche Flüssigkeit weitgehend vermieden.
Erfindungsgemäß liegt die Membran geschützt innerhalb des Einsteckstutzens, wobei trotzdem eine Schrägstellung der Membran möglich ist und zusätzlich kann durch die erfindungsgemäße Schwallschutzkappe ein Schwallschutz realisiert werden. Hierbei wird insgesamt eine sehr kompakte Bauform realisiert. So beträgt z. B. die Gesamthöhe eines erfindungsgemäßen Entgasungseinsatzes nur 7,5 mm in der Ausführung ohne Schwallschutzkappe, und in der Ausführung mit einer erfindungsgemäßen Schwallschutzkappe beträgt die Gesamthöhe z. B. nur 15 mm.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. Zudem umfasst die Erfindung ein Behältnis für die Aufnahme von Flüssigkeiten mit einem in die Behältniswandung oder in einen Behältnisverschluss des Behältnisses eingesetzten Entgasungseinsatz mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 17.
Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Entgasungseinsatzes,
2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in 1,
3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entgasungseinsatzes,
4 eine Schnittansicht des Entgasungseinsatzes gemäß der Schnittlinie B-B in 3
5 eine Ansicht gemäß Pfeil V in 1 auf einen erfindungsgemäßen Entgasungseinsatz in einer weiteren Ausgestaltung.
In den verschiedenen Figuren sind gleiche bzw. sich funktionell entsprechende Teile und Komponenten des erfindungsgemäßen Entgasungseinsatzes stets mit denselben Bezugszeichen versehen.
Wie aus den 1 und 2 zu entnehmen ist, besteht ein erfindungsgemäßer Entgasungseinsatz aus einem Befestigungsstutzen 1 mit einer Durchgangsöffnung 2 und einem Einsteckende 3. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Befestigungsstutzen 1 einen kreisförmigen Querschnitt und die Durchgangsöffnung 2 ist ebenfalls im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Der Außendurchmesser des Befestigungsstutzens 1 ist derart dimensioniert, dass der Befestigungsstutzen 1 in eine dem Durchmesser angepasste Aufnahme beispielsweise eine Verschlusskappe oder dergleichen kraftschlüssig eingesetzt werden kann. Das Einsteckende 3 des Befestigungsstutzens 1 besitzt gegenüber dem übrigen Bereich des Befestigungsstutzens 1 einen verringerten Außendurchmesser, wodurch das Einstecken in die entsprechende Aufnahme erleichtert wird, da das Einsteckende 3 eine Einführhilfe bildet. Innerhalb der Durchgangsöffnung 2 ist eine gasdurchlässige Membran 4 angeordnet. Hierbei ist die Membran 4 derart angeordnet, dass sie im denjenigen Bereich der Durchgangsöffnung 2 verläuft, der innerhalb des Befestigungsstutzens 1 liegt. Die Membran 4 ist auf einem Auflageteil 6 angeordnet, das schräg unter einem spitzen Winkel α zur Längsachse X-X des Befestigungsstutzens 1 verläuft. Hierdurch schließt die Membran 4 mit ihrer durch ihre Auflagefläche definierten Auflageebene Z-Z und einer senkrecht zur Längsachse X-X des Befestigungsstutzens 1 verlaufenden Ebene Y-Y ebenfalls den spitzen Winkel α ein. Vorzugsweise beträgt der Wert des Winkels α 20° bis 30° und insbesondere weist er einen Wert von 25° auf. Das Auflageteil 6 besitzt eine durchgehende Verbindungsöffnung 7, und die Membran 4 ist auf dem Auflageteil 6 derart angeordnet, dass sie die Verbindungsöffnung 7 abdeckt und auf der von dem Einsteckende 3 abgekehrten Seite des Auflageteils 6 auf diesem vollflächig angeordnet ist. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn unterhalb der Membran 4 eine die Verbindungsöffnung 7 umgebende Vertiefung 8 im Auflageteil 6 angeordnet ist. Die Membran 4 ist vorzugsweise als ebener, flacher, vorzugsweise kreisförmiger Zuschnitt ausgebildet. Die Membran 4 besteht insbesondere aus einem mikroporösen Material mit einer Dicke von 10 bis 23 μm. Vorzugsweise ist die Membran 4 aus einem Polyethylenterephthalat(PET)- oder Polycarbonat(PC)-Folienmaterial hergestellt. Die Porendichte der Membran 4 beträgt insbesondere 10⁴ bis 10⁹ pro cm² und ihre Porengröße liegt im Bereich von 0,03 bis 15 μm.
Hierbei ist eine sehr enge Porengrößenverteilung vorgesehen. Der Luftdurchlass der Membran 4 beträgt bei einer Porengröße von 0,2 μm–1 μm ca. 4–8 Liter. Der Wassereintrittsdruck der Membran 4 kann bei einer Porengröße von 0,9 μm ≥ 1,5 bar betragen. Die Membran 4 besitzt eine gute chemische und thermische Beständigkeit, eine glatte Oberfläche und hat eine hohe mechanische Festigkeit. Sie erfüllt die Forderungen gemäß USP-Klasse IV.
Dadurch, dass die Membran 4 unter einem spitzen Winkel α insbesondere von 25° angeordnet ist, bildet ihre Oberfläche eine Ablauf- und Abtropfschräge, so dass ein leichtes Abtropfen von Flüssigkeiten nach Benetzung der Membran 4 erfolgt. Hierdurch wird ein Zusetzen durch Auskristallisieren der Flüssigkeit auf der Membran 4 verhindert, so dass die Belüftungsfunktion gewährleistet ist. Vorzugsweise ist die Membran 4 mit dem Auflageteil durch Verschweißung verbunden. Wie sich weiter aus den 1 und 2 ergibt, ist an dem dem Einsteckende 3 gegenüberliegenden Ende des Befestigungsstutzens 1 an der Außenseite desselben ein ringförmiger Anschlag 9 angeformt, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Befestigungsstutzens 1, so dass hierdurch der Einsteckweg des Befestigungsstutzens 1 in der entsprechenden Aufnahme, beispielsweise eines Behälterverschlusses begrenzt wird. Hierbei wird der Befestigungsstutzen 1 derart in die Aufnahme des Behälterverschlusses eingesteckt, dass die Membran 4 in Richtung auf ein in einem Behälter enthaltenes Füllgut zeigt, wenn der Behälter mit dem den erfindungsgemäßen Entgasungseinsatz enthaltenden Verschluss verschlossen ist.
Der erfindungsgemäße Entgasungseinsatz ist vorzugsweise als Kunststoffspritzgussteil, z. B. aus Polyethylen oder Polypropylen, oder einem anderen Werkstoff ausgebildet.
In den 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entgasungseinsatzes dargestellt. Hierbei ist auf der von dem Einsteckende 3 wegweisenden Seite des ringförmigen Anschlages 9 ein Belüftungsfortsatz 11 ausgebildet, in dessen Innenraum die Durchgangsöffnung 2 endet und der mindestens eine Belüftungsöffnung 12 aufweist. Auf dem Belüftungsfortsatz 11, der eine der Durchgangsöffnung 2 gegenüberliegende endseitige Öffnung 13 aufweist, ist eine Schwallschutzkappe 14 befestigt, die die endseitige Öffnung 13 verschließt und die Belüftungsöffnung 12 begrenzt. Die Belüftungsöffnung 12 ist als Wandungsdurchbruch am Ende des Belüftungsfortsatzes 11 axial randoffen ausgebildet. Hierbei sind vorzugsweise vier Wandungsdurchbrüche als Belüftungsöffnungen 12 gleichmäßig verteilt am Umfang des Belüftungsfortsatzes 11 angeordnet. Vorzugsweise ist die Schwallschutzkappe 14 mit dem Belüftungsfortsatz 11 über eine Rastverbindung 15 verbunden, so dass die Schwallschutzkappe 14 auf das Ende des Belüftungsfortsatzes 11 aufgeclipst werden kann. Die Schwallschutzkappe 14 verhindert, dass ein möglicher Flüssigkeitsschwall aus dem Behälter direkt auf die Membran 4 trifft und diese beschädigt. Die Schwallschutzkappe 14 ist vorzugsweise ebenfalls aus Polyethylen als Spritzgussteil hergestellt, so dass der in den 3 und 4 gezeigte Entgasungseinsatz aus zwei Kunststoffteilen gebildet wird.
Die in den 1 bis 4 gezeigten Entgasungseinsätze sind zum Einstecken beispielsweise in Verschlusskappen wie z. B. in DIN 45, 51 und 61 beschrieben, mit entsprechend vorhandener Aufnahme geeignet. Die erfindungsgemäßen atmungsaktiven Entgasungseinsätze erlauben die Belüftung von Verpackungen mit Flüssigkeiten, die insbesondere organische Bestandteile, Netzmittel und Öle enthalten. Sie ermöglichen eine schnelle Wiederbelüftung nach Flüssigkeitskontakt und sorgen für eine hohe Sicherheit, indem sie das Auslaufen von Flüssigkeiten verhindern und dadurch Beschädigungen beispielsweise am Etikett vorbeugen. Weiterhin ermöglichen sie eine Warmabfüllung von Flüssigkeiten und Granulaten und beschleunigen dadurch einen Produktionsprozess. Zudem erlauben sie eine Reduzierung der Wanddicke des das jeweilige Füllgut aufnehmenden Behälters und senken somit die Materialkosten zur Herstellung des Behälters. Zudem sind die erfindungsgemäßen Entgasungseinsätze einfach zu installieren und fordern meist keine Modifikation der bestehenden Verpackung. Die oliophobe und hydrophobe Eigenschaft der erfindungsgemäß verwendeten Membran 4 bietet hohen Auslaufschutz und schützt so zuverlässig vor Leckagen. Durch die hohe Gasdurchlässigkeit werden Druckunterschiede ausgeglichen und es wird verhindert, dass Behälter bombieren oder kollabieren.
In 5 ist eine alternative Ausführungsform eines Auflageteils 6 eines erfindungsgemäßen Entgasungseinsatzes dargestellt. Hierbei besitzt das Auflageteil 6 in seiner Verbindungsöffnung 7 eine Gitterstruktur 16. Diese Gitterstruktur 16 dient zur Abstützung der auf dem Auflageteil 6 liegenden Membran 4. Der auf eine zur Längsachse X-X senkrechten Ebene projizierte Durchmesser der Verbindungsöffnung 7 ist zweckmäßigerweise 15 bis 30% kleiner als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 2 des Befestigungsstutzens 1, so dass trotz der Gitterstruktur 16 ein großer freier Öffnungsquerschnitt für einen guten Gasaustausch vorhanden ist und gleichzeitig ein verbleibender, umlaufender Rand 17 ausgebildet ist, der eine sichere Befestigung und Verbindung mit der Membran 4 ermöglicht. Vorzugsweise liegt die Membran 4 auf dem umlaufenden Rand 17 mit einem geringen Abstand oberhalb der Oberfläche der Gitterstruktur 16 auf. Dieser Abstand liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 10 bis 23 μm, also im Bereich der Dicke der Membran 4. Die Gitterstruktur 16 besteht aus sich insbesondere senkrecht kreuzenden Gitterstegen 18, die eine Breite von vorzugsweise 0,73 mm besitzen. Der Abstand von zwei parallelen Gitterstegen 18 beträgt vorzugsweise 1,3 mm. Der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung eines Entgasungseinsatzes beträgt z. B. 10,3 mm und der projizierte Durchmesser beträgt z. B. 7,5 mm
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Behältnis für die Aufnahme von Flüssigkeiten oder anderes Füllgut, insbesondere organische Bestandteile enthaltende Flüssigkeiten, wie Netzmittel und Öle, wobei der erfindungsgemäße Entgasungseinsatz, wie in den 1 bis 4 beschrieben, unmittelbar in die Behältniswandung eingesetzt bzw. integriert ist. Ein erfindungsgemäßer Entgasungseinsatz kann auch in einen Behältnisverschluss für derartige Behältnisse eingesetzt sein, und zwar in eine entsprechend an den Befestigungsstutzen 1 angepasste Aufnahme kraftschlüssig eingesteckt sein.

Claims

Entgasungseinsatz für Behältnisse, bestehend aus einem Befestigungsstutzen (1) mit einer Durchgangsöffnung (2) und einem Einsteckende (3), wobei in der Durchgangsöffnung (2) eine gasdurchlässige Membran (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (4) mit ihrer durch ihre Auflagefläche definierten Auflageebene (Z-Z) und einer senkrecht zur Längsache (X-X) des Befestigungsstutzens (1) verlaufenden Ebene (Y-Y) einen spitzen Winkel (α) einschließt, wobei α insbesondere kleiner/gleich 45° ist.
Entgasungseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) ≥ 20° und ≤ 30°, insbesondere 25° beträgt.
Entgasungseinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (4) innerhalb des Befestigungsstutzens (1) angeordnet ist.
Entgasungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (4) auf einem Auflageteil (6) angeordnet ist, das unter dem spitzen Winkel (α) zu einer senkrecht zur Längsachse (X-X) verlaufenden Ebene (Y-Y) verläuft.
Entgasungseinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflageteil (6) eine Verbindungsöffnung (7) besitzt, und die Membran (4) die Verbindungsöffnung (7) abdeckend auf der dem Einsteckende (3) abgekehrten Seite des Auflageteils (6) vollflächig befestigt ist.
Entgasungseinsatz nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Membran (4) eine die Verbindungsöffnung (7) umgebende Vertiefung (8) des Auflageteils (6) angeordnet ist.
Entgasungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (4) ein ebener, flacher, kreisförmiger Zuschnitt ist.
Entgasungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (4) aus einem mikroporösen Material mit einer Dicke von 10 bis 23 μm aus Polyethylenterephthalat (PET) oder Polycarbonat (PC) besteht und insbesondere oliophobe und hydrophobe Eigenschaften besitzt.
Entgasungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (4) eine Porengröße von 0,03 bis 15 μm und eine Porendichte von 10⁴ bis 10⁹ pro cm² besitzt.
Entgasungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (4) mit dem Auflageteil (6) durch Verschweißung verbunden ist.
Entgasungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Einsteckende (3) gegenüberliegenden Ende des Befestigungsstutzens (1) an dessen Außenseite ein ringförmiger Anschlag (9) angeformt ist.
Entgasungseinsatz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der vom Einsteckende (3) wegweisenden Seite des ringförmigen Anschlages (9) ein Belüftungsfortsatz (11) angeformt ist, der einen Innenraum aufweist, in dem die Durchgangsöffnung (2) endet und der mindestens eine Belüftungsöffnung (12) aufweist.
Entgasungseinsatz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Belüftungsfortsatz (11), der eine der Durchgangöffnung (2) gegenüberliegende endseitige Öffnung (13) aufweist, eine die endseitige Öffnung (13) verschließende Schwallschutzkappe (14) befestigt ist und am Umfang des Belüftungsfortsatzes (11) ein Wandungsdurchbruch als Belüftungsöffnung (12) ausgebildet ist.
Entgasungseinsatz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandungsdurchbruch an dem dem Einsteckende (3) gegenüberliegenden Ende des Belüftungsfortsatzes (11) randoffen ausgebildet ist.
Entgasungseinsatz nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass vier jeweils eine Belüftungsöffnung (12) bildende Wandungsdurchbrüche am Umfang des Belüftungsfortsatzes (11) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Entgasungseinsatz nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwallschutzkappe (14) mit dem Belüftungsfortsatz (11) über eine Rastverbindung (15) verbunden ist.
Entgasungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsöffnung (7) des Auflageteils (6) eine Gitterstruktur (16) ausgebildet ist.
Behältnis für die Aufnahme von Flüssigkeiten bzw. Füllgut, mit einem in die Behältniswandung oder in einem Behältnisverschluss des Behältnisses eingesetzten Entgasungseinsatz, dadurch gekennzeichnet, dass der Entgasungseinsatz die Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 17 aufweist.