DE19521924C2

DE19521924C2 - Screw cap for a vessel and device for automatically closing the vessel

Info

Publication number: DE19521924C2
Application number: DE19521924A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Simon
Original assignee: Dr Bruno Lange GmbH
Current assignee: Hach Lange GmbH
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2015-06-10
Also published as: DE19521924A1; DE29509760U1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubverschluß für ein Ge fäß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vor richtung zum automatisierten Verschließen des Gefäßes ge mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The invention relates to a screw closure for a Ge barrel according to the preamble of claim 1 and a front Direction for automatic closure of the vessel according to the preamble of claim 8.

Es ist bekannt, Fertig-Reagenzien in Küvettengefäßen aus Glas zu liefern, die eine als Schraubverschluß ausgebil dete Verschlußkappe aufweisen, wobei eine photometrische Bestimmung durch Einsetzen der Küvette in ein Photometer und Hinzufügen der Analysensubstanz erfolgt.It is known to prepare ready-made reagents in cuvette vessels To deliver glass, the one trained as a screw cap Dete have cap, a photometric Determination by inserting the cuvette into a photometer and adding the analysis substance.

Zur Abdichtung weisen die bekannten Schraubverschlüsse ein in der Regel aus Kunststoff bestehendes rotations symmetrisches Dichtungselement auf, welches sich an der Innenseite des das Gewinde aufweisenden Halses anlegt und damit eine Dichtwirkung erzeugt. Beispiele für solche Ge fäße zeigen DE 41 39 810 C2 und US 4 322 012.The known screw closures have for sealing a rotation made of plastic as a rule symmetrical sealing element, which is on the The inside of the threaded neck and so that creates a sealing effect. Examples of such Ge Vessels show DE 41 39 810 C2 and US 4 322 012.

Die bisher verwendeten Kunststoffe sind gegen verschiede ne in dem Gefäß zu verwahrende Substanzen nicht bestän dig. Wenn der Kunststoff mit der Zeit angegriffen wird, ist aber naturgemäß auch die Dichtwirkung nicht mehr si chergestellt. Insbesondere die Aufbewahrung von Chrom- Schwefelsäure bereitet hierbei Probleme.The plastics used so far are against various no substances to be kept in the container dig. If the plastic is attacked over time, but naturally the sealing effect is no longer si made. In particular the storage of chrome Sulfuric acid causes problems here.

Beim Verschließen der bekannten Gefäße mit den bekannten Schraubverschlüssen wird in der Regel der Schraubver schluß solange zugedreht, bis dieser mit der Innenseite seines Deckels oben auf dem Hals des Gefäßes aufsetzt. Nach dem Aufsetzen des Schraubverschlusses auf den Hals des Gefäßes wird dieser aufgrund mangelnder Sorgfalt des Benutzers oder wegen der Trägheit der Verschließ vorrichtung oftmals noch weiter mit einem Drehmoment be aufschlagt. Hierdurch entstehen relativ große mechanische Spannungen in dem Schraubverschluß, die diesen beschädi gen können. Insbesondere bei Schraubverschlüssen, die mehrfach verwendet werden sollen, wirkt sich dies störend aus.When closing the known vessels with the known Screw caps are usually the screw cap close until it is on the inside its lid on top of the neck of the vessel. After putting the screw cap on the neck of the vessel is due to insufficient care of the User or because of the sluggishness of the closure device often be even further with a torque hits. This creates relatively large mechanical Tensions in the screw cap that damage it can. Especially with screw caps that to be used several times, this is disruptive out.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Schraubver schluß der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der langfristig auch gegen aggressive Chemikalien, insbeson dere gegen Chrom-Schwefelsäure, beständig ist und eine sichere Abdichtung des Gefäßes gewährleistet.It is therefore an object of the invention to provide a screwdriver to create the conclusion of the type mentioned above, the in the long term also against aggressive chemicals, in particular which is resistant to chromium-sulfuric acid and one secure sealing of the vessel guaranteed.

Zusätzlich soll eine Vorrichtung geschaffen werden, mit der der Schraubverschluß automatisiert zugedreht und da bei in seiner Dichtwirkung überprüft werden kann.In addition, a device is to be created with the screw cap is automatically closed and there can be checked in its sealing effect.

Die Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des An spruchs 1 bzw. - hinsichtlich der Vorrichtung zum auto matisierten Verschließen des Gefäßes - mit den im kenn zeichnenden Teil des Anspruchs 8 angegebenen Maßnahmen gelöst.The task is carried out with the in the characterizing part of the To Proverb 1 or - with regard to the device for the car automated closure of the vessel - with the drawing part of claim 8 specified measures solved.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, daß ein überma ßiges, in Teilbereichen konisch bzw. ballig konvex ge formtes Dichtungselement eine im wesentlichen zylindri sche Öffnung eines Gefäßes verschließt, wobei sich das Dichtungselement infolge der im wesentlichen in radialer Richtung wirkenden Anpreßkraft in seiner Form verändert und an die Öffnung des Gefäßes anpaßt.The invention includes the idea that an oversize iges, in some areas conical or convex convex molded sealing element a substantially cylindri closes the opening of a vessel, the Sealing element due to the essentially radial The direction of the contact pressure is changed in its shape and adapts to the opening of the vessel.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich Kunststoff, insbesondere Polyvenylidenfluorid (PVDF) oder Polyhexafluorpropylen (HFP) bzw. das Copolymer Poly vinylidenflourid (PVDF)/Polyhexaflourpropylen (HFP), un ter Druck plastisch verformt. Diese plastische Verformung - auch als Kaltfließen bezeichnet - führt beim Verschlie ßen des Gefäßes mit dem Schraubverschluß dazu, daß sich das Dichtungselement verformt und der Oberfläche der In nenseite des Halses des Gefäßes anpaßt, wodurch eine op timale Dichtwirkung erreicht wird.The invention is based on the knowledge that Plastic, especially polyvinylidene fluoride (PVDF) or Polyhexafluoropropylene (HFP) or the copolymer poly vinylidene fluoride (PVDF) / polyhexafluoropropylene (HFP), un ter pressure plastically deformed. This plastic deformation - also known as cold flow - leads to the closure ate the container with the screw cap so that the sealing element deformed and the surface of the In the neck of the vessel, creating an op maximum sealing effect is achieved.

Wegen der verbleibenden elastischen Vorspannung kann sich der Kunststoff während des Kaltfließvorgangs im Verlauf von einigen Tagen der Gefäßwandung noch präziser anpas sen, wobei gleichzeitig das aufzubringende Schraubmoment verringert wird.Because of the remaining elastic bias, the plastic during the cold flow process adjust more precisely from a few days of the vessel wall sen, at the same time the torque to be applied is reduced.

Dadurch ist das erforderliche Drehmoment beim Öffnen des Schraubverschlusses geringer als beim Schließen. Auf die se Weise kann der Schraubverschluß zur Erzielung einer optimalen Dichtwirkung mit dem durch die Stabilität des Halses des Gefäßes begrenzten maximal zulässigen Drehmo ment angezogen werden und ist trotzdem auch manuell leicht wieder zu öffnen.This ensures the required torque when opening the Screw cap less than when closing. On the way, the screw cap to achieve a optimal sealing effect with the through the stability of the Neck of the vessel limited maximum permissible torque ment and is still manual easy to open again.

Der Schraubverschluß weist ein Dichtungselement auf, das im verschlossenen Zustand an der Innenseite des Halses des Gefäßes anliegt und so eine Dichtwirkung herstellt. Hierzu weist das Dichtungselement axiale Teilbereiche auf, in denen der Außenradius des Dichtungselements grö ßer ist als der Innenradius des Halses des Gefäßes. Hier durch wird sichergestellt, daß zwischen dem Dichtungs element und dem Hals des Gefäßes eine Preßpassung ent steht. Durch die infolge der Preßpassung auftretende ra diale Spannung verformt sich das Dichtungselement teil weise plastisch und paßt sich der Form und der Ober flächenstruktur der Innenseite des Halses gut an.The screw closure has a sealing element that when closed on the inside of the neck of the vessel and thus creates a sealing effect. For this purpose, the sealing element has axial partial areas in which the outer radius of the sealing element grö is larger than the inner radius of the neck of the vessel. Here by ensuring that between the seal element and the neck of the vessel a press fit ent stands. Due to the ra occurring due to the interference fit The tension element deforms in part wise plastic and adapts to the shape and the upper surface structure of the inside of the neck well.

Die Preßpassung tritt dabei nur in den axialen Teilberei chen des Dichtungselements auf. Die von dem Hals des Ge fäßes auf das Dichtungselement aufzubringenden radialen Kräfte konzentrieren sich also auf die Bereiche des Dich tungselements, in denen dessen Außenradius größer ist als der Innenradius des Halses. Da diese radialen Kräfte also nur von einem relativ kleinen Flächenbereich und nicht von der gesamten Wandungsfläche des Dichtungselements aufgenommen werden, herrscht im Bereich der Preßpassung eine relativ hohe Spannung und demzufolge eine gute Form anpassung von Dichtungselement und Hals. Die zur Erzeu gung einer bestimmten Spannung von dem Hals des Gefäßes aufzubringenden radialen Kräfte sind deshalb geringer als bei den bekannten Anordnungen. Es können deshalb vor teilhaft härtere Kunststoffe oder dünnwandigere Gefäße verwendet werden.The interference fit only occurs in the axial section chen of the sealing element. From the neck of the Ge radial to be applied to the sealing element Forces therefore concentrate on the areas of you tion elements in which its outer radius is greater than the inner radius of the neck. Because these radial forces only of a relatively small area and not from the entire wall surface of the sealing element are recorded, prevails in the area of the press fit a relatively high voltage and therefore a good shape adjustment of sealing element and neck. The one to generate a certain tension from the neck of the vessel radial forces to be applied are therefore less than in the known arrangements. It can therefore some harder plastics or thin-walled vessels be used.

Die Außenwandung des Dichtungselements ist in Richtung der Gewindeachse in einem Teilbereich ballig, ins besondere faßartig konvex geformt. Der Radius des Dich tungselements nimmt also von seinem freien Ende zum Fuß bereich zunächst bis zu einem maximalen Radius zu und an schließend wieder auf den Radius im Fußbereich ab.The outer wall of the sealing element is in the direction the thread axis crowned in a partial area special barrel-shaped convex shape. The radius of you tion element takes from its free end to the foot range up to a maximum radius conclude again on the radius in the foot area.

Der Radius des Dichtungselements an seinem freien Ende ist dabei kleiner als der Innenradius des Halses des Ge fäßes unmittelbar an der Öffnung. Hierdurch wird das Auf setzen des Schraubverschlusses erleichtert, da dieser selbstzentrierend wirkt.The radius of the sealing element at its free end is smaller than the inner radius of the neck of the Ge barrel directly at the opening. This will open up put the screw cap easier because of this acts self-centering.

Das Dichtungselement weist in der Mitte einen axialen Teilbereich auf, in dem sein Außenradius größer ist als der Innenradius des Halses des Gefäßes. Dadurch entsteht in einem im wesentlichen zylindermantelförmigen Bereich eine Preßpassung von Dichtungselement und Hals des Gefä ßes. Da die Preßpassung sich nur auf einen axialen Teil bereich und nicht auf die gesamte Außenwandung des Dich tungselements erstreckt, ist der lokale Druck am Ort der Preßpassung relativ hoch, was zu einer guten Form anpassung und damit zu einer guten Dichtwirkung führt.The sealing element has an axial one in the middle Subarea in which its outer radius is greater than the inner radius of the neck of the vessel. This creates in a substantially cylinder-shaped area a press fit of the sealing element and neck of the vessel eats. Because the interference fit only on an axial part area and not on the entire outer wall of you tion element, the local pressure is at the location of the Press fit relatively high, resulting in a good shape adjustment and thus leads to a good sealing effect.

Das Übermaß des Dichtungselements gegenüber dem Hals des Gefäßes ist dabei so bemessen, daß einerseits der Hals den von dem Dichtungselement ausgeübten radialen Kräften standhält und andererseits das Kaltfließen des Kunst stoffs erreicht wird.The excess of the sealing element against the neck of the The vessel is dimensioned so that the neck on the one hand the radial forces exerted by the sealing element withstands and on the other hand the cold flow of art substance is achieved.

Die Höhe der auftretenden Spannungen ist ausschließlich durch die Form des Dichtungselements und des Halses des Gefäßes sowie durch die Materialeigenschaften des Dich tungselements bestimmt.The level of the occurring tensions is exclusive by the shape of the sealing element and the neck of the Vessel as well as the material properties of the you tion element determined.

Das Dichtungselement hat die Funktion, ein Entweichen der in dem Gefäß enthaltenen Substanz zu verhindern. Die Strömungsrichtung der Substanz beim Entweichen ist dabei - bedingt durch die Form des Gefäßes - im wesentlichen axial. Da die das Gefäß abdichtende Preßpassung des Dich tungselements eine axiale Erstreckung aufweist, ist die Zuverlässigkeit der Dichtung besonders hoch. Insbesondere werden Fehlstellen in der Außenwand des Dichtungselements oder der Innenwand des Halses des Gefäßes, wie vorzugs weise in azimutaler Richtung verlaufende Riefen, von der Preßpassung abgedeckt und führen so nicht zu einer Beein trächtigung der Dichtwirkung.The sealing element has the function of escaping prevent substance contained in the vessel. The The direction of flow of the substance during the escape is there - due to the shape of the vessel - essentially axially. Because the vessel's press fit seals you tion element has an axial extension is Reliability of the seal is particularly high. In particular defects in the outer wall of the sealing element or the inner wall of the neck of the vessel, as preferred wise grooves running in the azimuthal direction from which Press fit covered and so do not lead to leg the sealing effect.

Der Querschnitt des Dichtungselements nimmt von seinem freien Ende zu seinem Fußbereich hin im wesentlichen kon tinuierlich zu.The cross section of the sealing element decreases from its free end towards its foot area essentially con continuously too.

Auf diese Weise wird sichergestellt, daß bei einer Bela stung des Dichtungselements in radialer Richtung von au ßen her die Nachgiebigkeit in umgekehrter Weise zum Fuß punkt hin abnimmt. Da andererseits die in bezug auf eine tangentiale Achse wirkende tordierende Belastung (bezogen auf die radial gerichtete Darstellungsebene) durch den entstehenden Hebelarm im Fußpunkt am größten ist, wird durch diese Bemessung sichergestellt, daß das Dichtungs element beim Einführen in den Mündungsbereich des Gefäßes entlang eines tangential gerichteten äquatorial streifen förmigen Anlagebereichs sicher dichtend anliegt. Der streifenförmige Anlagebereich weist eine hohe Flächen pressung auf, so daß nach dem Einsetzen durch das eintre tende Kaltfließen des Kunststoffs eine Dichtwirkung unter Anpassung an die Glasoberfläche im mikroskopischen Be reich eintritt.This ensures that a Bela the sealing element in the radial direction from the outside owing to the flexibility in the opposite way to the foot point decreases. On the other hand, because of one torsional load acting on tangential axis (related to the radially directed display plane) by the resulting lever arm is greatest at the base point this dimensioning ensures that the gasket element when inserted into the mouth area of the vessel streak along a tangential equatorial line shaped contact area is securely sealed. The strip-shaped contact area has high areas pressure so that after insertion through the door cold flowing plastic under a sealing effect Adaptation to the glass surface in the microscopic loading rich entry.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die ballige Außen form des Dichtungselements einen guten Kompromiß dar stellt zwischen den Anforderungen eines möglichst großen lokalen Drucks in der Preßpassung einerseits und einer möglichst großen axialen Erstreckung der Preßpassung zur Abdeckung von Fehlstellen andererseits.To sum up, the crowned exterior form of the sealing element is a good compromise puts between the requirements of a large as possible local pressure in the press fit on the one hand and one greatest possible axial extent of the press fit Coverage of defects on the other hand.

Der Schraubverschluß weist aber auch ein konisches Dich tungselement auf, das beim Verschließen des Gefäßes mit seiner sich verjüngenden Seite in die kreisförmige Öff nung des Gefäßes im wesentlichen axial eingeführt wird.The screw cap also has a conical you tion element on when closing the vessel with its tapered side into the circular opening tion of the vessel is introduced substantially axially.

Der Radius des konischen Dichtungelements ist dabei an seinem freien Ende kleiner als der Radius des Halses un mittelbar an der Öffnung des Gefäßes. Hierdurch hat das Dichtungselement eine Zentrierwirkung, in dem es bei ei nem leicht exzentrischen Aufsetzen des Schraubver schlusses auf den Hals des Gefäßes den Schraubverschluß beim weiteren Hineingleiten des konischen Dichtungs elements in den Hals des Gefäßes in eine zentrische Lage zwingt. Hierdurch ist es möglich, den Schraubverschluß mit relativ geringer Genauigkeit zu positionieren.The radius of the conical sealing element is on its free end is smaller than the radius of the neck and indirectly at the opening of the vessel. This has the Sealing element a centering effect, in which it is at ei slightly eccentric fitting of the screw the screw cap on the neck of the vessel as the conical seal slides in further elements in the neck of the vessel in a central position forces. This makes it possible to use the screw cap to position with relatively low accuracy.

Das konische Dichtungselement weist ebenfalls einen axia len Bereich auf, in dem sein Radius größer als der Radius der Öffnung des Gefäßes ist. Hierdurch wird sicherge stellt, daß das Dichtungselement groß genug ist, um die Öffnung des Gefäßes abzudichten.The conical sealing element also has an axia len area in which its radius is larger than the radius the opening of the vessel. This will secure represents that the sealing element is large enough to the To seal the opening of the vessel.

Darüberhinaus wird durch die konische Form des Dichtungs elements eine annähernd parallele und fluchtende Ausrich tung der Gewindeachsen des Schraubverschlusses und des außen an dem Hals des Gefäßes befindlichen Außengewindes erreicht. Schließt das konische Dichtungselement die Öff nung des Gefäßes locker ab, so ist bei einem Hals mit ei ner zylindrischen Innenseite eine Verdrehung der Gewinde achsen des Schraubverschlusses und des Außengewindes und damit des Gefäßes maximal um den Konuswinkel des koni schen Dichtungselements möglich. Je kleiner dieser Winkel gewählt ist und je größer die Tiefe ist, bis zu der das konische Dichtungselement in dem Hals des Gefäßes steckt, desto besser ist die erzwungene Ausrichtung der beiden Gewindeachsen. Dadurch wird ein korrekter Eingriff des Gewindes des Schraubverschlusses in das Außengewinde des Gefäßes erzwungen und damit das Gewinde geschont.In addition, the conical shape of the seal elements an almost parallel and aligned alignment tion of the thread axes of the screw cap and external thread located on the neck of the vessel reached. If the conical sealing element closes the opening loosening of the vessel loosely, so with a neck with egg a twisted thread axes of the screw cap and the external thread and so that the vessel at most by the cone angle of the koni possible sealing element possible. The smaller this angle is selected and the greater the depth to which that conical sealing element is in the neck of the vessel, the better the forced alignment of the two Thread axes. This will ensure correct intervention by the Thread of the screw cap into the external thread of the Forced vessel and thus the thread is protected.

Beim Verschließen des Gefäßes bildet sich zunächst eine kreisringförmige Kontaktfläche des konischen Dichtungse lements mit der Innenseite des Halses des Gefäßes. Beim weiteren Zudrehen des Schraubverschlusses wird das Dich tungselement an der Kontaktfläche radial auf Druck bean sprucht und paßt sich in seiner Form an die Innenseite des Halses an. Zur Erreichung einer optimalen Dicht wirkung ist ein möglichst großer lokaler Druck auf das Dichtungselement erwünscht. Der maximal mögliche Druck ist jedoch durch die von dem Hals maximal aufnehmbaren radialen Kräfte begrenzt. Bei dem erfindungsgemäßen Schraubverschluß ist die Kontaktfläche von Dichtungs element und Hals des Gefäßes minimal bzw. bei einer geo metrisch idealisierten Betrachtung der "Kontaktfläche" eines Konus mit der Mündung eines Hohlzylinders sogar Null. Der entstehende Druck als Quotient aus Anpreßkraft und Kontaktfläche ist bei dieser Variante der Erfindung deshalb sehr hoch, wodurch eine gute Dichtwirkung er reicht wird.When the vessel is closed, one initially forms circular contact surface of the conical seal lements with the inside of the neck of the vessel. At the further tightening the screw cap will make you pressure element on the contact surface radially under pressure speaks and adapts in its form to the inside of the neck. To achieve an optimal seal effect is the greatest possible local pressure on the Sealing element desired. The maximum possible pressure is, however, the maximum that can be absorbed by the neck radial forces limited. In the inventive Screw cap is the contact surface of the gasket element and neck of the vessel minimal or with a geo metrically idealized consideration of the "contact area" of a cone with the mouth of a hollow cylinder Zero. The resulting pressure as a quotient of the contact pressure and contact surface is in this variant of the invention therefore very high, which ensures a good sealing effect is enough.

Beim Zudrehen des Schraubverschlusses wird die Innenkante des Halses des Gefäßes in das konische Dichtungselement hineingedrückt. Beim Entweichen eines Teils der in dem Gefäß befindlichen Substanz aus dem Gefäß muß die Sub stanz die Preßpassung aus Dichtungselement und Hals des Gefäßes passieren und dabei zwangsläufig mehrmals ihre Richtung wechseln, da sie nur entlang dem Zwischenraum zwischen Dichtungselement und Hals entweichen kann. Durch diese erzwungene mehrfache Richtungsänderung wird der die entweichende Substanz antreibende effektive Druck verrin gert und damit die Dichtwirkung erhöht. Die Dichtung wirkt also zusätzlich als Labyrinthdichtung.When the screw cap is closed, the inside edge the neck of the vessel into the conical sealing element pushed in. When part of the escapes in the Vascular substance from the vessel must be the sub punch the press fit from the sealing element and neck of the Pass vessel and inevitably several times theirs Change direction as it is only along the gap can escape between the sealing element and neck. By this forced multiple change of direction becomes the one escaping substance driving effective pressure reduce and thus increases the sealing effect. The seal also acts as a labyrinth seal.

Beim Zudrehen des Schraubverschlusses wird dieser auch nach Eintritt einer ersten Dichtwirkung weiter zugedreht, um die Dichtwirkung noch zu steigern. Dabei wird das in dem Gefäß befindliche Volumen infolge der axialen Bewe gung des Dichtungslements beim Zudrehen komprimiert.When the screw cap is closed, it will also after a first sealing effect has been turned on, to further increase the sealing effect. This is in volume in the vessel due to the axial movement compression of the sealing element when closed.

Die Höhe der auftretenden Spannung ist nicht nur durch die Form und die Materialeigenschaften von Dichtungsele ment und Hals bestimmt, sondern auch durch das Auf schraubmoment bzw. durch den Aufschraubwinkel. Aus diesem Grund läßt sich der Schraubverschluß für Gefäße mit un terschiedlichen Innenradien des Halses und unterschiedli chen Festigkeiten verwenden, da die beim Zuschrauben ent stehenden Spannungen durch das Aufschraubmoment gesteuert werden können.The level of voltage occurring is not just due to the shape and material properties of gasket elements ment and neck, but also by the opening torque or by the screwing angle. For this Reason the screw cap for vessels with un Different inner radii of the neck and different use tensile strengths, since the ent standing voltages controlled by the screwing torque can be.

Die Stärke der Wandung des Dichtungselements nimmt von ihrem freien Ende zu ihrem Fußbereich hin zu. Die Nach giebigkeit des Dichtungselements in radialer Richtung nimmt deshalb von dem freien Ende zum Fußbereich hin ab. Beim Zudrehen des Schraubverschlusses ist also zunächst die Nachgiebigkeit relativ hoch und nimmt mit dem Dreh winkel ab. Hierdurch wird ein weiches Ansprechen des Schraubverschlusses mit einer progressiven Drehmoment- Drehwinkel-Kennlinie erreicht. Darüberhinaus wird hier durch der Tatsache Rechnung getragen, daß das von dem Dichtungselement aufzunehmende axiale Drehmoment im Fuß bereich am größten ist und zum freien Ende des Dich tungselements hin abnimmt.The thickness of the wall of the sealing element decreases their free end towards their foot area. The After flexibility of the sealing element in the radial direction therefore decreases from the free end to the foot area. So when you close the screw cap is first the resilience is relatively high and increases with the turn angle from. This will give a soft response to the Screw cap with a progressive torque Angle of rotation characteristic reached. Furthermore, here taken into account by the fact that the Sealing element absorbing axial torque in the foot area is largest and towards the free end of you tion element decreases.

Das Übermaß des Dichtungselementes im konischen Bereich nimmt gegenüber dem Hals des Gefäßes an der Kontaktstelle wegen der konischen Form beim Zudrehen mit zunehmendem Drehwinkel zu. Mit dem Übermaß steigt infolge der zu überwindenden Reibungskräfte auch das zum Zudrehen erfor derliche Drehmoment. Während des Zudrehens des Schraub verschlusses zeigt also das Drehmoment - mathematisch be trachtet - über dem Drehwinkel einen streng monoton stei genden Verlauf. Mit dem Übermaß nimmt ebenfalls der von dem Hals des Gefäßes auf das Dichtungselement ausgeübte Druck und damit die Qualität der Dichtwirkung zu. Das zum Zudrehen des Schraubverschlusses erforderliche Drehmoment kennzeichnet also die Qualität der Dichtwirkung.The excess of the sealing element in the conical area takes opposite the neck of the vessel at the contact point because of the conical shape when closing with increasing Angle of rotation too. With the excess increases as a result of overcoming frictional forces also needed to close torque. While tightening the screw closure shows the torque - mathematically seeks - a strictly monotonous steep above the angle of rotation course. With the excess also increases from the neck of the vessel exerted on the sealing element Pressure and thus the quality of the sealing effect. That for Tighten the screw cap required torque indicates the quality of the sealing effect.

Bei der balligen Außenform des Dichtungselements nimmt das Drehmoment ebenfalls zunächst streng monoton zu. Wenn jedoch im Verlauf des Zudrehens die Preßpassung zwischen dem Dichtungselement und dem Hals des Gefäßes auf der ganzen Länge der axialen Erstreckung entstanden ist, bleibt das Drehmoment beim weiteren Zudrehen des Schraub verschlusses im wesentlichen konstant. Das zum Zudrehen des Schraubverschlusses erforderliche Drehmoment ist kennzeichnend für die Qualität der Dichtwirkung.The spherical outer shape of the sealing element takes the torque is also initially strictly monotonous. If however, in the course of turning the press fit between the sealing element and the neck of the vessel on the the entire length of the axial extension, the torque remains when the screw is tightened further closure essentially constant. That to close of the screw cap is the required torque characteristic of the quality of the sealing effect.

Bei der Kombination der balligen Außenform des Dich tungselementes mit der konischen ergänzen sich beide Be reiche in ihrer vorteilhaften Wirkung. Hierbei können die jeweiligen Eigenschaften insbesondere so eingestellt wer den, daß wechselseitig gerade in Grenzbereichen der Wir kung der einen Dichtung die andere ein maximales Dicht vermögen erzeugt und umgekehrt.When combining the crowned outer shape of the you ting element with the conical complement each other rich in their beneficial effects. Here, the respective properties in particular who that that mutually, especially in border areas of the we one seal the other a maximum seal wealth generated and vice versa.

Als Kunststoff ist ein Werkstoff zu verwenden, der in seinem Fließverhalten und seiner Beständigkeit den durch das hier beschriebene Vorgehen umrissenen Anforderungen genügt. Hierfür sind insbesondere die genannten geeignet. Diese haben den Vorteil, daß sie sich auch zu Kenn zeichnungszwecken einfärben lassen und hierbei ihre vor teilhaften Eigenschaften im wesentlichen beibehalten.A material is to be used as plastic which is in its flow behavior and its resistance through the procedure outlined here enough. The aforementioned are particularly suitable for this. These have the advantage that they also become Kenn Colorize for drawing purposes and yours Maintaining some of the par- ticular properties.

Die Vorrichtung zum automatisierten Verschließen eines Gefäßes mit dem erfindungsgemäßen Schraubverschluß mißt das Drehmoment beim Zudrehen des Schraubverschlusses (DE 40 11 398 A1).The device for the automated closing of a Measures vessel with the screw cap according to the invention the torque when closing the screw cap (DE 40 11 398 A1).

Hierbei ist ein Greifer vorgesehen, der den Schraubver schluß aufnehmen und über der Öffnung des Gefäßes so po sitionieren kann, daß die Gewindeachsen des Schraubver schlusses und des Gefäßes im wesentlichen fluchten.Here, a gripper is provided which the screwdriver close up and so po over the opening of the vessel can sition that the thread axes of the screw and the vessel are essentially aligned.

Der Greifer besteht aus einem rotationssymmetrischen, hohlen, einseitig offenen Kunststoffelement, dessen In nenraum sich entlang der Rotationsachse konisch verjüngt. Der Innendurchmesser des Kunststoffelements ist an der Öffnung etwas größer als der Durchmesser der Außenwandung des Schraubverschlusses, sinkt jedoch nach innen hin un ter diesen Wert ab. Durch die konische Innenform entsteht deshalb beim axialen Aufdrücken auf den Schraubverschluß eine kraftschlüssige Verbindung von Greifer und Schraub verschluß, die es erlaubt, den Schraubverschluß auf zunehmen und das zum Zudrehen erforderliche Drehmoment auf diesen aufzubringen.The gripper consists of a rotationally symmetrical, hollow, one-sided open plastic element, the In inner space tapers conically along the axis of rotation. The inside diameter of the plastic element is on the Opening slightly larger than the diameter of the outer wall of the screw cap, but sinks towards the inside ter this value. The conical inner shape creates therefore when axially pressing on the screw cap a positive connection between gripper and screw closure, which allows the screw cap on increase and the torque required to close to apply to this.

Der Greifer ist im wesentlichen parallel zur Gewindeachse des Gefäßes verschiebbar, so daß der Schraubverschluß auf das Gefäß aufgesetzt werden kann. Diese Verschiebung kann durch einen Motorantrieb erfolgen.The gripper is essentially parallel to the thread axis of the vessel slidable, so that the screw cap the vessel can be put on. This shift can done by a motor drive.

Weiterhin weist die Vorrichtung einen Drehwinkelgeber und einen Drehmomentgeber auf. Furthermore, the device has a rotary encoder and a torque sensor.

Zur Steuerung des Verschließens ist ein Schwellwertglied vorgesehen, das als Schwellwerte zunächst einen maximalen Drehwinkel und ein maximales Drehmoment aufweist. Wird einer dieser beiden Schwellwerte überschritten, so gibt das Schwellwertglied ein Signal an eine Steuereinheit, die den Antrieb anhält.A threshold value element is used to control the closing provided that the maximum threshold values Has angle of rotation and a maximum torque. Becomes one of these two threshold values is exceeded, so there the threshold value element sends a signal to a control unit, that stops the drive.

In diesem Fall ist entweder der Schraubverschluß oder das Gefäß fehlerhaft oder der Schraubverschluß nicht richtig auf das Gefäß aufgesetzt.In this case, either the screw cap or that Vessel defective or the screw cap is not correct placed on the vessel.

Bei einem Durchrutschen des Schraubverschlusses infolge eines fehlerhaften Gewindes wird so das Zudrehen des Schraubverschlusses nach Erreichen des maximalen Dreh winkels abgebrochen. Durch die Begrenzung auf das maxima le Drehmoment wird das Zudrehen eines schief aufgesetzten Schraubverschlusses mit entsprechend hohem Drehmoment ab gebrochen.If the screw cap slips as a result a faulty thread is the closing of the Screw cap after reaching the maximum rotation angle canceled. By limiting it to the maxima le torque is the closing of a crooked Screw cap with a correspondingly high torque Broken.

Das Schwellwertglied weist zusätzlich einen minimalen Drehwinkel und ein minimales Drehmoment als weitere Schwellwerte auf. Liegt sowohl das Drehmoment oberhalb des minimalen Drehmoments als auch der Drehwinkel ober halb des minimalen Drehwinkels, so wird das Zudrehen des Schraubverschlusses beendet, da die Dichtwirkung als hin reichend gut betrachtet werden kann.The threshold value element also has a minimal one Angle of rotation and a minimal torque as further Thresholds. Both the torque is above the minimum torque as well as the angle of rotation upper half of the minimum angle of rotation, so the turning of the Screw cap ended because the sealing effect as out can be viewed well enough.

Durch die vier Schwellwerte wird also ein "Drehmoment- Drehwinkel-Fenster" definiert. Dieses Fenster kennzeich net den Bereich von Drehmoment und Drehwinkel, innerhalb dessen die Dichtwirkung des Schraubverschlusses als hin reichend gut betrachtet wird. Die Vorrichtung dreht nun den Schraubverschluß so lange zu, bis entweder das maxi male Drehmoment oder der maximale Drehwinkel erreicht ist oder sowohl Drehmoment als auch Drehwinkel in das "Drehmoment-Drehwinkel-Fenster" hineinlaufen. The four threshold values therefore represent a "torque Angle of rotation window " net the range of torque and angle of rotation, within whose the sealing effect of the screw cap as out is considered sufficiently well. The device now turns the screw cap until either the maxi male torque or the maximum angle of rotation is reached or both torque and angle of rotation in that Run into the "torque-angle window".

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Verschließvor richtung ist eine Selektionsvorrichtung vorgesehen, die diejenigen Gefäße kennzeichnet oder entfernt, deren Ver schließen wegen Erreichen des maximalen Drehmoments oder des maximalen Drehwinkels bei nicht erreichten Soll- oder Minimalwerten der jeweils anderen Größe abgebrochen wur de. Die Selektionsvorrichtung wertet hierzu das Ausgangs signal des Schwellwertglieds aus.In an advantageous development of the closing device direction, a selection device is provided, the identifies or removes those vessels whose ver close due to reaching the maximum torque or the maximum angle of rotation when the target or Minimum values of the other size were canceled de. For this purpose, the selection device evaluates the output signal of the threshold element.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Other advantageous developments of the invention are in marked the subclaims. Below will be preferred embodiments with reference to the figures shown. It shows:

Fig. 1 eine Verschlußkappe mit einem insgesamt koni schen Dichtungselement als Teil eines ersten Ausführungsbeispiels im Teilschnitt, Fig. 1 is a closure cap with a total koni rule sealing member as part of a first embodiment in partial section,

Fig. 2 das konische Dichtungselement der Verschlußkappe gemäß Fig. 1 detailliert im Schnitt, Fig. 2, the conical sealing element of the closure cap of FIG. 1 in detail in cross-section,

Fig. 3 eine Verschlußkappe mit einem insgesamt balligen Dichtungselement als Teil eines zweiten Aus führungsbeispiels im Teilschnitt, Fig. 3 shows a cap with a generally spherical sealing member as part of a second example in partial section from the guide,

Fig. 4 das ballige Dichtungselement der Verschlußkappe gemäß Fig. 3 detailliert im Schnitt, Fig. 4, the spherical sealing element of the closure cap of FIG. 3 in detail in the section,

Fig. 5 die Verschlußkappe gemäß den Fig. 1 und 2 in Verbindung mit einem Gefäß, Fig. 5 the closure cap shown in FIGS. 1 and 2 in connection with a vessel,

Fig. 6 die Verschlußkappe gemäß den Fig. 3 und 4 in Verbindung mit einem Gefäß, Fig. 6 shows the closure cap shown in FIGS. 3 and 4, in connection with a vessel

Fig. 7 eine weitere Verschlußkappe mit einem balligen Dichtungselement kombiniert mit einem konischen Ansatz als Teil eines dritten Ausführungs beispiels der Erfindung im Teilschnitt, Fig. 7 shows a further sealing cap having a spherical sealing element combined with a conical projection as part of a third execution of the invention in partial section,

Fig. 8 das Dichtungselement der Verschlußkappe gemäß Fig. 7 detailliert im Schnitt, Fig. 8, the sealing element of the closure cap of FIG. 7 in detail in section,

Fig. 9 den mit einem Schraubgewinde versehenen Hals bereich einer Küvette zur Aufnahme einer Ver schlußkappe, Fig. 9 section of a cuvette for receiving a closure cap Ver the neck provided with a screw thread,

Fig. 10 ein Drehwinkel-Drehmoment-Kennlinien-Diagramm, aufgenommen beim Zuschrauben von unterschied lichen Schraubverschlüssen sowie Fig. 10 is a rotation angle-torque characteristic diagram, taken when screwing different union screw caps as well

Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum automatisierten Verschließen des Gefäßes. Fig. 11 is an embodiment of the device according to the invention for the automated closing of the vessel.

Die in Fig. 1 im Teilschnitt dargestellte (nicht an spruchsgemäße) Schraubkappe 1 ist auf den Schraubhals ei ner Küvette 3 aufsetzbar, wie es weiter unten in Fig. 7 dargestellt ist. Die Schraubkappe besteht aus Poly venylidenfluorid (PVDF) oder Polyhexafluorpropylen (HFP) bzw. einem Copolymer aus den vorgenannten, und damit aus Kunststoffen, die sich durch Härte und Chemikalien beständigkeit bei großer Zähigkeit auszeichnen und insbe sondere für die hier beschriebene Verarbeitungsweise ge eignet sind. In dem in Fig. 1 links dargestellten, unge schnittenen Bereich ist erkennbar, daß die Schraubkappe 1 an ihrer Außenwandung im oberen Bereich eine Riffelung 4 aufweist, welche das Auf- und Zudrehen der Schraubkappe 1 zum Öffnen bzw. Schließen der Küvette 3 erleichtert.In Fig. 1 in partial section shown (not to demanding contemporary) screw cap 1 is placed on the threaded neck ei ner cuvette 3, as shown below in Fig. 7. The screw cap consists of poly venylidene fluoride (PVDF) or polyhexafluoropropylene (HFP) or a copolymer of the aforementioned, and thus of plastics that are characterized by hardness and chemical resistance with great toughness and are particularly suitable for the processing described here. In the uncut section shown on the left in FIG. 1 it can be seen that the screw cap 1 has a corrugation 4 on its outer wall in the upper area, which facilitates the screwing on and off of the screw cap 1 for opening or closing the cuvette 3 .

An der Innenseite der Schraubkappe 1 ist ein Dichtungs element angeformt, welches durch die Wandung eines hohlen Konus 5 gebildet wird, der zentral am Innenboden der Schraubkappe 1 vorgesehen ist und an seinem Ansatz den Außenradius R₁ aufweist. Am Ansatz des Konus 5 ist die Übergangsstelle, an der der Konus 5 in den Innenboden der Schraubkappe 1 übergeht, abgerundet. Hierdurch werden die mechanischen Spannungen verringert, die beim Zudrehen der Schraubkappe 1 entstehen, da die Spannungen an einsprin genden Ecken mit zunehmendem Rundungsradius abnehmen.On the inside of the screw cap 1 , a sealing element is formed, which is formed by the wall of a hollow cone 5, which is provided centrally on the inner bottom of the screw cap 1 and has the outer radius R ₁ at its neck. At the base of the cone 5 , the transition point at which the cone 5 merges into the inner base of the screw cap 1 is rounded. This reduces the mechanical stresses that occur when the screw cap 1 is closed, since the stresses at the corners at the infeed decrease with increasing radius of curvature.

Dieser Konus 5 bildet mit seiner äußeren Oberfläche 5a eine Dichtung, welche ein Auslaufen des in definierter Menge in der Küvette 3 enthaltenen Reagens verhindert. Der Bereich I ist in Fig. 2 detailliert dargestellt.This cone 5 forms with its outer surface 5 a a seal which prevents leakage of the reagent contained in the cuvette 3 in a defined amount. The area I is shown in detail in FIG. 2.

Ebenfalls an der Innenseite der Schraubkappe 1 ist ein Gewinde 7 angeformt, das so bemessen ist, daß es im ver schlossenen Zustand paßgenau in das Gewinde 8 in der Au ßenwand des Halses der Küvette 3 eingreift.Also on the inside of the screw cap 1 , a thread 7 is formed, which is dimensioned so that it engages in the closed state ver fit into the thread 8 in the outer wall of the neck of the cuvette 3 .

Bei dem in Fig. 2 detailliert im Querschnitt dargestell ten Bereich I von Fig. 1 ist erkennbar, daß der Konus 5 einen Konuswinkel von ca. 9° und an seinem Ansatz eine Verrundung mit einem Außenradius R₁aufweist, der größer ist als der Innenradius R₅ der Öffnung der in Fig. 7 dargestellten Küvette 3. Dadurch dichtet der Konus 5 die Öffnung der Küvette 3 beim Hineindrehen bereits in einer Position vollständig ab, die nicht identisch zu sein braucht mit dem erreichten Endanschlag des Schraubdec kels. Es ist also nicht notwendig, die Schraubkappe 1 vollständig zuzudrehen, bis diese axial auf der Oberseite der Mündung 9 des Halses der Küvette 3 aufliegt.In the area I shown in FIG. 2 in detail in cross section in FIG. 1, it can be seen that the cone 5 has a cone angle of approximately 9 ° and at its base has a rounding with an outer radius R ₁ which is greater than the inner radius R _{5 of} the opening of the cuvette 3 shown in FIG. 7. As a result, the cone 5 seals the opening of the cuvette 3 completely when it is screwed in in a position which need not be identical to the end stop of the screw cap. It is therefore not necessary to turn the screw cap 1 completely until it lies axially on the top of the mouth 9 of the neck of the cuvette 3 .

An dem in der Verjüngungsrichtung gelegenen Ende des Ko nus 5 weist dieser einen Außenradius R₂ auf, der kleiner ist als der Innenradius R₅ der Öffnung der in Fig. 7 dargestellten Küvette 3. Dadurch wirkt der Konus 5 selbstzentrierend, und die Schraubkappe 1 kann mit rela tiv geringer Positionierungsgenauigkeit aufgesetzt wer den.At the end of the cone 5 located in the tapering direction, it has an outer radius R ₂ that is smaller than the inner radius R _{5 of} the opening of the cuvette 3 shown in FIG. 7. As a result, the cone 5 is self-centering, and the screw cap 1 can be put on with relatively low positioning accuracy.

In Fig. 3 ist eine nicht anspruchsgemäße Schraubkappe 2 im Teilschnitt dargestellt, welche auf den Schraubhals einer Küvette 3 gemäß Fig. 7 aufsetzbar ist. Die Schraubkappe 2 besteht aus PVDF, einem Kunststoff, der sich durch Härte und Chemikalienbeständigkeit auszeich net. In dem in Fig. 3 links dargestellten, ungeschnitte nen Bereich ist erkennbar, daß die Schraubkappe 2 an ih rer Außenwandung im oberen Bereich eine Riffelung 4 auf weist, welche das Auf- bzw. Zudrehen der Schraubkappe 2 zum Öffnen bzw. Schließen der Küvette 3 erleichtert. FIG. 3 shows a screw cap 2 which is not claimed in accordance with the invention, in partial section, which can be placed on the screw neck of a cuvette 3 according to FIG. 7. The screw cap 2 is made of PVDF, a plastic that is characterized by hardness and chemical resistance. In the area shown on the left in FIG. 3, it can be seen that the screw cap 2 has a corrugation 4 on its outer wall in the upper area, which means that the screw cap 2 has to be opened and closed to open or close the cuvette 3 facilitated.

An der Innenseite der Schraubkappe 2 ist ein Dichtungs element 6 angeformt, welches durch die Wandung eines bal lig-konvex geformten Hohlzylinders gebildet wird, der zentral am Innenboden der Schraubkappe 2 vorgesehen ist. Dieser Hohlzylinder bildet eine Dichtung, welche ein Aus laufen des in definierter Menge in der Küvette 3 enthal tenen Reagens verhindert. Der Bereich II ist detailliert in Fig. 4 dargestellt.On the inside of the screw cap 2 , a sealing element 6 is formed, which is formed by the wall of a bal lig-convex shaped hollow cylinder, which is provided centrally on the inner bottom of the screw cap 2 . This hollow cylinder forms a seal, which prevents a run out of the reagent contained in the cuvette 3 in a defined amount. Area II is shown in detail in FIG. 4.

Ebenfalls an der Innenseite der Schraubkappe 2 ist ein Gewinde 7 angeformt, das so bemessen ist, daß es im ver schlossenen Zustand paßgenau in das Gewinde 8 in der Au ßenwand des Halses der Küvette 3 gemäß Fig. 7 eingreift.Also on the inside of the screw cap 2 , a thread 7 is formed, which is dimensioned so that it engages in the closed state ver fit in the thread 8 in the outer wall of the neck of the cuvette 3 as shown in FIG. 7.

Fig. 4 zeigt den in Fig. 3 enthaltenen Bereich II de tailliert im Querschnitt. Es ist ersichtlich, daß die Au ßenwandung 6a des Dichtungselements 6 - bezogen auf eine koaxial zum Gewinde verlaufende Ausrichtung - ballig konvex geformt ist. Der maximale Außenradius R₃ des bal ligen Bereichs ist etwas größer als der Innenradius R₅ des Halses der in Fig. 7 dargestellten Küvette 3. Da durch entsteht zwischen dem Dichtungselement 6 und dem Hals 9 der Küvette 3 eine Preßpassung. Fig. 4 shows the area II contained in Fig. 3 de waisted in cross section. It is apparent that the Au ßenwandung 6 a of the sealing member 6 - relative to a coaxially extending to the threaded alignment - is spherically convex. The maximum outer radius R _{3 of} the ball-shaped region is somewhat larger than the inner radius R _{5 of} the neck of the cuvette 3 shown in FIG. 7. Since an interference fit is created between the sealing element 6 and the neck 9 of the cuvette 3 .

In Fig. 5 ist eine auf eine Küvette 3 aufgesetzte nicht anspruchsgemäße Schraubkappe 1 mit einem konischen Dich tungselement 5 im Schnitt dargestellt.In Fig. 5 is placed on a cuvette 3 unscrewed screw cap 1 with a conical device device 5 is shown in section.

Wie aus den Fig. 1, 5 und 7 ersichtlich ist, handelt es sich bei dem verwendeten Schraubgewinde 7, 8 um ein (von Haus aus leichtgängiges) Rundgewinde, wobei der Querschnitt bzw. der Flankenwinkel des Gewindeprofils 8 des Küvettenhalses wesentlich größer gewählt sind als die entsprechenden Größen des Gewindeprofils 7 der Schraub kappe 1.As can be seen from FIGS. 1, 5 and 7, the screw thread 7 , 8 used is a (naturally smooth) round thread, the cross section or flank angle of the thread profile 8 of the cuvette neck being chosen to be substantially larger than the corresponding sizes of the thread profile 7 of the screw cap 1 .

Wegen der beim Einschrauben erhöhten Flächenpressung ist der Glasquerschnitt des Küvettenhalses stärker ausgeführt als bei entsprechenden Gefäßen mit Schraubverschlüssen aus weicherem Kunststoff.Because of the increased surface pressure when screwing in the glass cross-section of the cuvette neck is made stronger than with corresponding containers with screw caps made of softer plastic.

Fig. 6 zeigt eine auf eine Küvette 3 aufgesetzte Schraubkappe 2 mit einem ballig-konvexen Dichtungselement 6 im Schnitt. Das Gewinde 7, 8 ist - wie in Fig. 5 - ein Rundgewinde, wodurch eine gute Leichtgängigkeit gewähr leistet ist. Fig. 6 shows a screw cap 2 placed on a cuvette 3 with a spherical-convex sealing element 6 in section. The thread 7 , 8 is - as in Fig. 5 - a round thread, whereby a good smoothness is guaranteed.

Bei dem in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungs beispiel der Erfindung sind die Maßnahmen der zuvor dar gestellten Ausführungsbeispiele kombiniert und ergänzen sich in vorteilhafter Weise. Fig. 8 gibt dabei den in Fig. 7 mit III bezeichneten Bereich wieder. Während die mit den vorangehenden Darstellungen übereinstimmenden Be zugszeichen entsprechende Elemente wiedergeben, ist der konische Bereich 24 bei diesem Ausführungsbeispiel auf den Anschlußbereich des Dichtungskörpers 6 an die Stirn fläche der Schraubkappe beschränkt 2'. Der Winkel α ist mit ca. 30° geringfügig größer als bei dem zuvor darge stellten Ausführungsbeispiel mit konischem Dichtkörper. Der konische Bereich geht in einem Übergangsbereich 25, der radial gegenüber dem maximalen Radius der Oberfläche 6a des balligen Bereichs 6 geringfügig zurückversetzt ist, in diesen über.In the embodiment of the invention shown in FIGS. 7 and 8, the measures of the previously presented exemplary embodiments are combined and complement one another in an advantageous manner. FIG. 8 shows the area designated III in FIG. 7. While the corresponding reference numerals reflect corresponding elements with the preceding representations, the conical region 24 in this exemplary embodiment is limited to the connection region of the sealing body 6 to the end face of the screw cap 2 '. The angle α is slightly larger at about 30 ° than in the previously presented embodiment with conical sealing body. The conical region merges into this in a transition region 25 which is radially set back slightly from the maximum radius of the surface 6 a of the spherical region 6 .

Es ist ersichtlich, daß bei dieser Ausführung beide Dich tungsmechanismen nebeneinander (in Serie geschaltet) wir ken und sich damit in kombinatorischer Weise ergänzen. Hierdurch ist einerseits eine Doppelwirkung erzielt. An dererseits ergänzen sich die Dichtungen auch in der Wei se, daß wechselseitig gerade in Grenzbereichen der Wir kung der einen Dichtung die andere ein maximales Dicht vermögen erzeugt und umgekehrt.It can be seen that in this embodiment both you we side by side (in series) and complement each other in a combinatorial way. On the one hand, this has a double effect. On on the other hand, the seals also complement each other in white se that mutually, especially in border areas of the we one seal the other a maximum seal wealth generated and vice versa.

Nach dem maschinellen Aufschrauben der Schraubkappe 2 verringert sich der Anpreßdruck des Dichtungselements 6 aufgrund der Kaltfließeigenschaften des Kunststoffs, so daß einige Tage nach dem Verschließen ein Öffnen von Hand ohne besondere Anstrengung möglich ist.After the screw cap 2 has been screwed on mechanically, the contact pressure of the sealing element 6 is reduced due to the cold flow properties of the plastic, so that it can be opened by hand a few days after closing without any particular effort.

Das Übermaß des ballig-konvexen Dichtungselements 6 ge genüber dem Innenradius des Halses der Küvette 3 ist da bei so bemessen, daß sich ein Einschraubmoment von ca. 50 Ncm ergibt, welches durch das Kaltfließen des Werk stoffs PVDF nach im wesentlichen zwei Tagen wieder auf 30 Ncm zurückgeht und im wesentlichen in der Nähe dieses Wertes verbleibt.The excess of the spherical-convex sealing element 6 ge compared to the inner radius of the neck of the cuvette 3 is so dimensioned that there is a screw-in torque of approximately 50 Ncm, which due to the cold flow of the material PVDF after essentially two days back to 30 Ncm decreases and remains substantially near this value.

Bei dem in Fig. 9 in Seitenansicht wiedergegebenen Öff nungsbereich der Küvette 3 ist in dem geschnitten darge stellten Bereich 10 die Dicke der Glaswandung der Küvette 3 erkennbar. Der Innenradius der Mündung 9 ist mit dem Pfeil R₅ markiert. Am Innenrand der Mündung 9 der Küvette 3 ist die Glaswandung in einem Winkel von ca. 45° ange fast.In the model shown in Fig. 9 in side view Publ voltage range of the cuvette 3 is in the cut portion 10 easily Darge the thickness of the glass wall of the cuvette 3 recognizable. The inner radius of the mouth 9 is marked with the arrow R ₅ . On the inner edge of the mouth 9 of the cuvette 3 , the glass wall is almost at an angle of approximately 45 °.

Das Verschließen der Küvetten mit den erfindungsgemäßen Schraubverschlüssen erfolgt mit einer weiter unten darge stellten Vorrichtung unter Kontrolle von Drehmoment und Drehwinkel.Closing the cuvettes with the inventive Screw caps are made with a darge below put torque and torque control Angle of rotation.

Beim maschinellen Verschließen des Schraubverschlusses mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Drehmoment und Drehwinkel kontinuierlich gemessen. In dem in Fig. 10 wiedergegebenen Diagramm ist der Verlauf des Drehmo ments über den Drehwinkel für vier Schraubverschlüsse beispielhaft wiedergegeben. Die vier ausgewählten Schraubverschlüsse weisen jeweils konische Dichtungsele mente auf, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Fig. 10 zeigt hierbei die Drehwinkel-Drehmoment-Kennlinien von den drei beispielhaften Schraubverschlüssen.When the screw cap is mechanically closed with the device according to the invention, the torque and angle of rotation are measured continuously. In the diagram shown in FIG. 10, the course of the torque over the angle of rotation for four screw closures is exemplified. The four selected screw caps each have conical Dichtungsele elements, as shown in Fig. 2. Fig. 10 shows in this case the angle of rotation-torque characteristics of the three exemplary screw caps.

Die Steuerung und Kontrolle des Verschraubungsvorgangs soll anhand des Diagramms zunächst einmal prinzipiell dargestellt werden: Zu Beginn der Drehung ist anfangs nur das relativ geringe Drehmoment M₀ aufzubringen, da zwi schen dem konischen Dichtungselement und der Innenseite des Halses des Gefäßes vor Beginn des Drehens noch keine Vorspannung besteht. Mit zunehmendem Drehwinkel steigt jedoch die auf das Dichtungselement wirkende Flächen pressung und damit das erforderliche Drehmoment an. Der Einschraubvorgang wird solange fortgesetzt, bis bei Er reichen eines vorgegebenen Solldrehmoments auch ein vor gegebener Solldrehwinkel überschritten ist. Der Ein schraubvorgang wird also abgebrochen, wenn die letzte der beiden Bedingungen erreicht ist. Im Diagramm gemäß Fig. 10 bilden ein minimales Drehmoment M_MIN und ein minimaler Drehwinkel MIN gleichzeitig die entsprechenden Sollwerte, welche die Abschaltung im "Gut"-Zustand steuern.The control process of the screwing process is to be illustrated in principle using the diagram: At the beginning of the rotation, only the relatively low torque M _{0 has} to be applied initially, since there is none between the conical sealing element and the inside of the neck of the vessel before turning Preload exists. With increasing angle of rotation, however, the surface pressure acting on the sealing element increases and thus the required torque. The screwing-in process is continued until a predetermined target torque is also exceeded when a predetermined target torque is reached. The screwing process is therefore canceled when the last of the two conditions is reached. In the diagram according to FIG. 10, a minimum torque M _MIN and a minimum angle of rotation MIN simultaneously form the corresponding setpoints which control the shutdown in the "good" state.

Die Drehung wird dann als erfolglos abgebrochen, falls ein maximal zulässiges Drehmoment M_MAX und/oder ein maxi mal zulässiger Drehwinkel ϕ_MAX überschritten wird, ohne daß der minimale Grenzwert des jeweils anderen Wertes er reicht wird.The rotation is then terminated as unsuccessful if a maximum permissible torque M _MAX and / or a maximum permissible rotation angle ϕ _{MAX is} exceeded without the minimum limit value of the respective other value being reached.

Das durch die vier Werte ϕ_MIN, ϕ_MAX M_MIN und M_MAX begrenzte, von links oben nach rechts unten schraffierte Fenster stellt also den Bereich in dem Drehwinkel-Drehmoment- Diagramm dar, in dem die durch den Schraubverschluß her gestellte Dichtung als hinreichend gut (+) betrachtet wird. The window, which is delimited by the four values ϕ _MIN , ϕ _MAX M _MIN and M _MAX and hatched from the top left to the bottom right, thus represents the area in the angle of rotation-torque diagram in which the seal produced by the screw closure is sufficiently good (+) is considered.

Beim Überschreiten eines maximal zulässigen Drehmoments oder eines maximal zulässigen Drehwinkels wird am Ausgang das Zustandssignal Z₂ abgegeben, da das entsprechende Ge fäß nicht ordnungsgemäß verschlossen wurde. Hierdurch wird ein fehlgeschlagenes Verschließen des Gefäßes 11 si gnalisiert. Die entsprechenden Bereiche (-) sind von links unten nach rechts oben schraffiert. Bei zu früh er reichtem oberem Grenzdrehmoment klemmt die Kappe vor dem vollständigen Aufschrauben, während bei ohne Mindestmo ment erreichtem Maximal-Drehwinkel möglicherweise fehler hafterweise gar kein Gefäß zugeführt wurde. Durch die Be grenzung des Drehmoments wird auch eine Zerstörung des Gefäßes verhindert. Die Begrenzung des Drehwinkels ist auch notwendig, um ein Durchrutschen eines schadhaften Gewindes zu erkennen und entsprechend das Drehen zu been den.If a maximum permissible torque or a maximum permissible angle of rotation is exceeded, the status signal Z _{2 is} emitted at the output, since the corresponding vessel has not been closed properly. As a result, a failed closure of the vessel 11 is signaled. The corresponding areas (-) are hatched from bottom left to top right. If the upper limit torque is reached too early, the cap will jam before it is fully screwed on, whereas if the maximum angle of rotation reached without a minimum torque, no vessel may incorrectly have been fed. By limiting the torque, destruction of the vessel is also prevented. Limiting the angle of rotation is also necessary in order to detect that a damaged thread is slipping and to stop turning accordingly.

Die vier Kennlinien A bis D für vier (übertrieben darge stellte Toleranzen aufweisende) Schraubverschlüsse unter scheiden sich in ihrer Steilheit.The four characteristics A to D for four (exaggerated Darge assumed tolerance) screw caps differ in their steepness.

Während das Drehen bei dem ersten Schraubverschluß im Punkt A₁ und bei dem zweiten Schraubverschluß im Punkt B₁ erfolgreich beendet wird, da jeweils sowohl das minimale Drehmoment M_MIN als auch der minimale Drehwinkel ϕ_MIN er reicht ist, wird das Drehen bei dem dritten Schraub verschluß im Punkt C₁ erfolglos abgebrochen, da der maxi male Drehwinkel ϕ_MAX überschritten ist (Leerdrehung). Das entsprechende gilt für den Schraubverschluß mit der Kenn linie D und dem Abbruchpunkt D₁ bei überschrittenem Maxi malmoment M_max(Klemmen).While turning in the first screw cap in point A ₁ and in the second screw cap in point B _{1 is} successfully ended, since both the minimum torque M _MIN and the minimum angle of rotation ϕ _{MIN are} sufficient, the turning of the third screw The closure at point C _{1 was} unsuccessfully canceled because the maximum rotation angle ϕ _{MAX has been} exceeded (idle rotation). The same applies to the screw cap with the characteristic line D and the break point D ₁ when the _maximum torque M _{max is} exceeded (terminals).

Es ist ersichtlich, daß die vorgegebenen Sollwerte auch so eingestellt werden können, daß sie an anderer Stelle innerhalb des Gutbereichs (+) gelegen sind. Die darge stellten Grenzlinien des Gutbereichs stellen im darge stellten Ausführungsbeispiel die Entscheidungsgrenzen für den "Ausschuß" dar.It can be seen that the specified setpoints too can be set to use elsewhere are within the good area (+). The darge The boundary lines of the good area are shown in the embodiment set the decision limits for represents the "committee".

Anhand von Fig. 9 soll die erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatisierten Verschließen des Gefäßes näher be schrieben werden. Die perspektivische Darstellung der Vorrichtung selbst ist hierzu mit einem Blockschaltbild kombiniert.Referring to Fig. 9, the apparatus according to the invention for the automated closing of the vessel is to be closer to be written. The perspective view of the device itself is combined with a block diagram.

Auf einem Förderband 18 befinden sich mehrere Gefäße 11 in Zuführungsposition. Neben dem Förderband 18 ist ein aus Metall bestehender Rahmen 22 angeordnet, an dem zwei Führungsstangen 16 senkrecht angebracht sind. Auf diesen Führungsstangen 16 laufen zwei Buchsen, an denen mittels zweier Haltearme ein Elektromotor 13 befestigt ist. Der Elektromotor 13 kann mittels eines zweiten Elektromotors (hier nicht dargestellt) verschoben werden. An dem Motor 13 ist an der Oberseite ein Drehwinkelgeber 15 an geflanscht, der den Drehwinkel ϕ der Welle des Motors 13 mißt. An der Unterseite des Motors 13 ist an der Welle des Motors 13 ein Greifer 14 befestigt. Zwischen Greifer 14 und Motor 13 ist ein Drehmomentgeber 23 angebracht, der das von dem Motor 13 auf den Greifer 14 aufgebrachte Drehmoment M mißt.A plurality of vessels 11 are located in a feed position on a conveyor belt 18 . In addition to the conveyor belt 18 , a metal frame 22 is arranged, on which two guide rods 16 are attached vertically. Two bushings run on these guide rods 16 , to which an electric motor 13 is fastened by means of two holding arms. The electric motor 13 can be moved by means of a second electric motor (not shown here). At the top of the motor 13 , an angle of rotation sensor 15 is flanged to, which measures the angle of rotation Welle of the shaft of the motor 13 . A gripper 14 is fastened to the shaft of the motor 13 on the underside of the motor 13 . A torque sensor 23 is attached between the gripper 14 and the motor 13 and measures the torque M applied by the motor 13 to the gripper 14 .

Der Greifer 14 besteht im wesentlichen aus einem rotati onssymmetrischen, hohlen Kunststoffelement, dessen Innen raum sich von der unten liegenden Öffnung ausgehend nach innen hin verjüngt. Der Innendurchmesser der Öffnung ist etwas größer als der Außendurchmesser des Schraubver schlusses 12. Nach innen hin sinkt der Innendurchmesser des Kunststoffelements jedoch unter den Außendurchmesser des Schraubverschlusses 12 ab. Beim axialen Aufdrücken des Greifers 14 auf den Schraubverschluß 12 bilden diese deshalb eine kraftschlüssige Verbindung miteinander, so daß der Greifer 14 das zum Zudrehen des Schraubverschlus ses 12 erforderliche Drehmoment auf diesen aufbringen kann.The gripper 14 consists essentially of a rotati onssymmetrischen, hollow plastic element, the interior of which tapers starting from the opening below to the inside. The inside diameter of the opening is somewhat larger than the outside diameter of the screw closure 12 . Inwardly, however, the inside diameter of the plastic element drops below the outside diameter of the screw cap 12 . When the gripper 14 is pressed axially onto the screw closure 12 , these therefore form a non-positive connection with one another, so that the gripper 14 can apply the torque required for closing the screw closure 12 to the latter.

Zum Zudrehen des Schraubverschlusses wird also der Motor 13 mit dem angeflanschten Greifer 14 auf den Schraubver schluß 12 abgesenkt. Anschließend dreht der Motor 13 den Schraubverschluß 12 zu.To close the screw cap, the motor 13 is lowered with the flanged gripper 14 on the screw connection 12 . Then the motor 13 turns the screw cap 12 .

Hierbei werden kontinuierlich durch den Drehwinkelgeber 15 der Drehwinkel ϕ und durch den Drehmomentgeber 23 das Drehmoment M gemessen und an das Schwellwertglied 17 wei tergeleitet.In this case, the angle of rotation φ and the torque M 23 are measured continuously by the angle encoder 15 and the torque M is passed on to the threshold value element 17 .

Das Schwellwertglied 17 weist vier Schwellwerte auf und gibt an seinem Ausgang in Abhängigkeit von der Lage des aktuellen Drehmoments M und des aktuellen Drehwinkels ϕ relativ zu den Schwellwerten drei verschiedene mögliche Zustandssignale Z aus.The threshold value element 17 has four threshold values and outputs three different possible status signals Z at its output depending on the position of the current torque M and the current angle of rotation ϕ relative to the threshold values.

Weiterhin sind als Schwellwerte ein minimal erforder licher Drehwinkel und ein minimal erforderliches Drehmo ment vorgegeben. Durch die vier Schwellwerte ist nun ein "Drehmoment-Drehwinkel-Fenster" definiert. Liegen sowohl das Drehmoment als auch der Drehwinkel innerhalb dieses Fensters, so wird die Dichtwirkung des Schraubverschlus ses 12 als hinreichend gut betrachtet und am Ausgang das Zustandssignal 23 abgegeben.Furthermore, a minimum required angle of rotation and a minimum required torque are specified as threshold values. A "torque rotation angle window" is now defined by the four threshold values. If both the torque and the angle of rotation lie within this window, the sealing effect of the screw closure 12 is considered to be sufficiently good and the status signal 23 is emitted at the output.

Liegen jedoch Drehmoment und Drehwinkel außerhalb dieses Fensters, aber noch innerhalb des zulässigen Bereichs, so ist die Drehung noch nicht beendet, und am Ausgang wird das Zustandssignal Z₁ abgegeben.However, if the torque and angle of rotation are outside this window, but still within the permissible range, the rotation has not yet ended and the status signal Z _{1 is} output at the output.

Das von dem Schwellwertglied 17 erzeugte Zustandssignal wird einer Steuereinheit 21 zugeleitet. Liegt am Eingang der Steuereinheit 21 das Zustandssignal 21 an, so ist das Verschließen noch nicht beendet, und demzufolge legt die Steuereinheit an den Motor 13 die Betriebsspannung U₀ an, d. h. der Motor 13 dreht den Schraubverschluß 12 weiter zu.The status signal generated by the threshold element 17 is fed to a control unit 21 . Is located at the input of the control unit 21 to the state signal 21, the closure is not yet completed, and accordingly, the control unit applies to the motor 13, the operating voltage U _0, that is, the motor 13 rotates the screw 12 further.

Liegt das Zustandssignal Z₂ oder Z₃ an, so wird das Zu drehen des Schraubverschlusses 12 beendet, d. h. die Steu ereinheit 21 schaltet die Spannung U am Motor 13 ab, da mit dieser den Schraubverschluß 12 nicht weiter zudreht.If the status signal Z ₂ or Z _{3 is present} , then the screw cap 12 is stopped from being turned, ie the control unit 21 switches off the voltage U on the motor 13 , since the screw cap 12 does not turn on with it.

Bei einem Zustandssignal 22 wird zusätzlich die Selek tiervorrichtung 20 aktiviert, die mittels eines Hydrau likstempels 19 das Gefäß 11 von dem Förderband 18 in ein Auffanggefäß (hier nicht dargestellt) für Ausschuß schiebt.With a status signal 22 , the selek animal device 20 is additionally activated, which pushes the vessel 11 from the conveyor belt 18 into a collecting vessel (not shown here) for rejects by means of a hydraulic plunger 19 .

Bei einem Zustandssignal 23 hingegen wird die Dichtwir kung des Schraubverschlusses als hinreichend gut betrach tet, und das Gefäß 11 läuft auf dem Förderband 18 weiter.In the case of a status signal 23, on the other hand, the sealing effect of the screw cap is considered to be sufficiently good, and the vessel 11 continues to run on the conveyor belt 18 .

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungs beispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denk bar, welche von der dargestellten Lösung auch bei anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The invention is not restricted in its implementation to the preferred embodiment given above examples. Rather, a number of variants are possible bar, which is different from the solution shown makes use of any type.

Claims

1. Cap-like screw cap ( 2 ') made of plastic for a vessel, which - in particular in the form of a cuvette ( 3 ) - forms a reagent container for photometric analysis, with one provided on the inside of the screw cap ( 2 ') and for contacting the rotationally symmetrical inner surface of the sealing element ( 6 ') of the neck of the vessel carrying the threaded area, characterized in that the outer wall ( 6 a') of the sealing element ( 6 ') in the direction of the threaded axis of the screw cap ( 2 ')

1. crowned, in particular barrel-shaped convex, shaped, and
2. at its end face of the screw cap facing into a conically expanded area ( 24 ), the axis of the cone forming the outer wall with the thread axis of the screw cap ( 2 ') is substantially aligned, and
3. the conical area ( 24 ) and the spherically shaped outer wall ( 6 ') each have an excess in relation to the inner radius (R ₅ ) of the neck of the vessel at least in a partial area of the axial extent.

2. Screw cap according to claim 1, characterized in that the excess of the sealing element ( 6 ') GE compared to the inner radius (R ₅ ) of the neck of the vessel is such that there is a maximum screwing torque of about 50 Ncm, which by Cold flow of the material drops to approx. 30 Ncm within a few days and then remains essentially at this value, the maximum radius of the sealing element ( 6 ') being essentially five percent larger than the inner radius (R ₅ ) of the neck of the vessel .

3. Screw cap according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element ( 6 ') made of polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyhexafluoropropylene (HFP) or their copolymer.

4. Screw cap according to one of the preceding claims, characterized in that the radius at the free end of the sealing element ( 6 ') to facilitate the lead is significantly smaller than the inner radius (R ₅ ) of the neck of the vessel at its upper edge.

5. Screw cap according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element ( 6 ') is integrally formed on the screw cap ( 2 ') and / or that the screw cap ( 2 ') on its outer wall to improve the manageability essentially Has corrugation ( 4 ') running in the axial direction.

6. Screw cap according to one of the preceding claims, characterized in that its thread ( 7 ') is a round thread, in particular the cross section and / or the flank angle of the thread profile ( 8 ) of the neck region of the vessel is larger than that of the screw cap ( 2 ').

7. Screw cap according to one of the preceding claims, characterized in that the inside diameter (R ₃ ) of the neck of the vessel carries essentially 6 mm.

8. Device for closing a vessel with egg nem screw cap ( 2 ') according to any one of the preceding claims, which - in particular in the form of a cuvette ( 3 ) - forms a reagent container for photometric analysis, with one on the inside of the screw cap ( 2 ') provided and for engaging the rotationally symmetric inner surface of the threaded portion carrying the neck of the vessel particular sealing element (6 ') at which to receive the screw cap (2') a to the Publ voltage of the vessel, the thread axis of the vessel and the screw cap (2 ') gripper ( 14 ) which can be positioned in alignment is provided, which is designed such that it encompasses the screw closure ( 2 ') at least over part of its circumference during the closure,
the gripper ( 14 ) is essentially displaceable in the direction of the thread axis of the vessel and is rotatably supported about it,
A drive ( 13 ) is provided for closing the screw cap ( 2 ') and has means for applying a torque to the gripper ( 14 ),
to measure the angle of rotation of the gripper ( 14 ), a rotary encoder ( 15 ) and to measure the torque applied to the gripper ( 14 ), a torque transmitter ( 23 ) is seen before,
to control the closing process, a threshold value element ( 17 ) is provided, which is supplied with the input signals of the angle of rotation and the torque and which can be specified as threshold values for a target rotation angle and a target torque, which in particular coincide with a lower limit rotation angle or limit torque or are located above it ,
characterized,
that the threshold element ( 17 ) additionally has an upper limit rotation angle and an upper limit torque as
Has threshold values and is designed in such a way that an output signal is generated as a switch-off signal for the screwing-in process when reaching or exceeding both the predetermined torque and the predetermined target angle and that when either the upper limit torque or the upper limit torque is exceeded, the screw-in process is switched off in any case.

9. The device according to claim 8, characterized in that a with the output of the threshold element ( 17 ) connected selection device ( 19 , 20 ) is provided, which has means for separating the vessel in question, which are activated when an upper during screwing Limit torque or an upper limit torque angle is reached without a lower limit torque or lower limit torque angle being reached.