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Die Erfindung betriff eine Packtulpe zum kopfseitigen Ergreifen von insbesondere durch einen Verschluss verschließbaren Flaschen, mit einem topfförmigen Gehäuse, einem hülsenförmigen, elastisch verformbaren Einsatz und einem auf den Einsatz an dessen rückseitigem Ende mit einer axialen Druckkraft einwirkenden Stellkolben.
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Packtulpen dieser oder ähnlicher Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie sind in der Regel mit anderen gleichartigen Packtulpen zu einer Gruppe in einem Packkopf zusammengefasst und dienen zum kopfseitigen Ergreifen von Flaschen in Flaschenverpackungsmaschinen. Durch den Packkopf werden die Packtulpen gemeinsam auf eine entsprechende Gruppe von Flaschen abgesenkt. Dabei tauchen die Flaschen mit ihren Köpfen in die einzelnen Packtulpen ein. Die Packtulpen sind dafür ausgelegt, bei entsprechender Ansteuerung die Flaschen durch radiale Klemmung des Flaschenkopfes durch den sich unter Druckbeaufschlagung kontrolliert radial nach innen wölbenden elastischen Einsatz zu ergreifen. Die ergriffenen Flaschen einer Gruppe können dann mit dem Packkopf angehoben und versetzt werden, beispielsweise in einen mit Stellplätzen für die einzelnen Flaschen versehenen Kasten oder freistehend auf ein Transportband.
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Für die Funktion der ansteuerbaren Packtulpen ist nicht nur wichtig, dass sie die Flaschen durch radiale Klemmung des Flaschenkopfes sicher ergreifen, sondern auch, dass das Ergreifen möglichst schonend erfolgt. Dies gilt vor allem dann, wenn der Flaschenkopf eine besondere Ausstattung aufweist, beispielsweise foliiert ist. Außerdem soll die Packtulpe möglichst nahe an ihrem vorderen Ende den Flaschenkopf erfassen, so dass der Flaschenkopf nur wenig in die Packtulpe einzutauchen braucht, um sicher gegriffen werden zu können, aber auch um die Flasche schnell freizugeben, was vor allem beim Aufsetzen freistehender Flaschen, insbesondere leerer Kunststoffflaschen, auf ein Transportband die Gefahr des Umkippens vermindert.
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Eine gattungsgemäße Packtulpe geht aus der
WO 2008/055893 A1 hervor. Sie umfasst entsprechend ein topfförmiges Gehäuse, einen hülsenförmigen, elastischen Einsatz sowie einen bevorzugt einteilig mit dem Einsatz ausgebildeten Stellkolben. Bei Einleitung eines Druckmediums in den Druckraum des Gehäuses bewegt sich der Stellkolben axial nach unten und sorgt hierdurch für eine kontrollierte Verformung des hülsenförmigen, elastischen Einsatzes, wodurch die Flasche, wie vorstehend beschrieben, gegriffen wird. Bei der Druckbeaufschlagung des hülsenförmigen Einsatzes stützt dieser sich über seinen unteren Rand an einem gehäusefesten, radial nach innen weisenden Absatz ab. Dieser kann durch eine in das topfförmige Gehäuse eingeschobene Führungshülse gebildet sein, die sich wiederum auf einem nach innen weisenden Absatz einer axial auf das Gehäuse aufgeschraubten Überwurfmutter abstützt. Auch wenn solche Packtulpen sich im Einsatz durch einen problemlosen Betrieb über einen langen Zeitraum auszeichnen, so ist ihre Gestaltung schon aus Fertigungs- und Kostengründen nicht optimal, da eine große Anzahl von zusammenzusetzenden Teilen erforderlich ist.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Packtulpe der eingangs genannten Art bereitzustellen, die konstruktiv derart optimiert ist, dass sie eine minimale Teilezahl erfordert, zuverlässig im Betrieb ist und sich durch geringe Teile- und Fertigungskosten auszeichnet.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Packtulpe gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1 dadurch gelöst, dass der elastisch verformbare Einsatz einen unteren Randbereich des topfförmigen Gehäuses umgreift und mit dem Gehäuse an einem äußeren Flächenabschnitt des Gehäuses verbunden ist.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Packtulpe liegt darin, dass durch die Ausbildung des hülsenförmigen Einsatzes mit einem den unteren Rand des topfförmigen Gehäuses umgreifenden Abschnitt die erforderliche Teilezahl bei der Fertigung der Packtulpe signifikant reduziert ist, da weder die beispielsweise in der Packtulpe der
WO 2008/055893 A1 vorgesehene Führungshülse noch die die Führungshülse im Gehäuse fixierende und damit letztlich das Widerlager für den elastisch verformbaren Einsatz bildende Überwurfmutter mehr als Einzelteile erforderlich sind.
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Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindung zwischen dem das Gehäuse umgreifenden Abschnitt des elastischen Einsatzes und dem äußeren Flächenabschnitt des Gehäuses eine Klebeverbindung. Klebeverbindungen sind fertigungstechnisch problemlos realisierbar und stellen eine sichere, stoffschlüssige Verbindung zwischen den Fügepartnern, vorliegend dem elastischen Einsatz und dem topfförmigen Gehäuse sicher. Allerdings erfordern sie eine sorgfältige Vorbehandlung der Klebeflächen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass der das Gehäuse umgreifende Abschnitt kraftschlüssig mit dem Gehäuse verbunden wird. Dies lässt sich beispielsweise durch einen Federring realisieren, welcher den das Gehäuse umgreifenden Abschnitt an den äußeren Flächenabschnitt des Gehäuses presst. Um dabei die axiale Position des Federrings präzise festzulegen, kann der äußere Flächenabschnitt des Gehäuses eine ringförmige Eindellung aufweisen, in die der umgreifende Abschnitt des elastischen Einsatzes durch den Federring eingedrückt wird.
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Um die geforderte Teilezahl auf ein Minimum zu beschränken und gleichzeitig ohne eine Vorbehandlung der zu verbindenden Flächen auszukommen, ist nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Gehäuse wenigstens eine Nase aufweist, welche den den unteren Randbereich des topfförmigen Gehäuses umgreifenden Abschnitt des elastisch verformbaren Einsatzes klemmend fixiert. Hierbei ist die wenigstens eine Nase bevorzugt als Rastnase ausgebildet, welche in eine in der Außenseite des das topfförmige Gehäuse umgreifenden Abschnittes vorgesehene korrespondierende Ausnehmung eingreift. Hierdurch wird eine besonders einfache und sichere Verbindung zwischen topfförmigen Gehäuse und elastisch verformbarem Einsatz erreicht. Um trotz der wenigstens einen Rastnase eine glatte Außenfläche der Packtulpe zu ermöglichen, ist der das topfförmige Gehäuse umgreifende Abschnitt an seiner Außenfläche zweckmäßigerweise derart geformt, dass er mit dem Gehäuse, welches die wenigstens eine Rastnase umfasst, unter Bildung einer zylindrischen Außenfläche der Packtulpe bündig abschließt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der das Gehäuse umgreifende Abschnitt des elastischen Einsatzes an seiner Innenseite eine radiale Ringnut auf. Diese wird bei der Verformung des elastischen Einsatzes zum Ergreifen der Flasche infolge Druckbeaufschlagung nur geringfügig deformiert, insbesondere nicht geschlossen, so dass in der Nut wenigstens ein im Wesentlichen axial ausgerichteter Entlüftungskanal münden kann, welcher eine problemlose Be- und Entlüftung der Auffalträume, die sich bei Druckbeaufschlagung des elastischen Einsatzes zwischen der Innenfläche des Gehäuses und dem Einsatz bilden, ermöglicht. Vorzugsweise mündet der wenigstens eine Kanal dabei in der Wandung der Ringnut.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der elastisch verformbare Einsatz am unteren Rand des das Gehäuse umgreifenden Abschnittes einen Ringabschnitt auf, der bevorzugt einen gegenüber dem umgreifenden Abschnitt reduzierten Durchmesser aufweist. Durch diesen zusätzlichen Ringabschnitt wird erreicht, dass das Verformungsmaximum (Knickpunkt) des elastischen Einsatzes in axialer Richtung weiter zum äußeren Rand des Einsatzes verschoben wird, so dass auch Flaschen mit Schraubverschluss, insbesondere PET-Flaschen mit Schraubverschluss, die unmittelbar unterhalb des Schraubverschlusses einen umlaufenden Kragen aufweisen, oder auch Kurzhalsflaschen mit Schraubverschluss, sicher gegriffen werden können. Bevorzugt ist dabei die radiale Ringnut an der Innenseite dieses Ringabschnittes ausgebildet, um das Verformungsverhalten noch weiter zu optimieren.
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Eine weitere Verbesserung des Verformungsverhaltens ergibt sich dadurch, dass der das Gehäuse umgreifende Abschnitt des elastischen Einsatzes eine axiale Ringnut aufweist, in die ein äußerer Randabschnitt des topfförmigen Gehäuses eingreift. Bei Druckbeaufschlagung des elastischen Einsatzes weitet sich diese axiale Ringnut stark auf und erleichtert somit weiter die Verformung. Gleichzeitig wird durch den Eingriff des äußeren Randabschnitts des Gehäuses in die axiale Ringnut die relative Ausrichtung von elastischem Einsatz und Gehäuse zueinander in radialer Richtung verbessert.
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Die erfindungsgemäße Packtulpe kann weitere vorteilhafte Konstruktionsmerkmale aufweisen. So kann das topfförmige Gehäuse an seiner Innenfläche eine ringförmige Ausnehmung aufweisen, die ferner in Richtung des Bodens des topfförmigen Gehäuses einen konisch zulaufenden Flächenabschnitt aufweisen kann. In dieser Ausnehmung kann ein an dem elastischen Einsatz vorgesehener umlaufender Kragen mit einer konisch zulaufenden Ringfläche eingreifen. Dabei ist die Ausnehmung hinsichtlich ihrer axialen Erstreckung derart bemessen, dass ihr unterer Rand als Anschlag für den umlaufenden Kragen dient, so dass hierdurch der Hubbereich des oberseitig an dem elastischen Einsatz angreifenden Stellkolbens begrenzt ist.
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Der Stellkolben weist an seinem Umfang bevorzugt eine umlaufende Dichtlippe auf, die den oberseitigen Druckraum, in welchem das Druckmedium eingepresst wird, nach unten hin abdichtet, um ein Eindringen desselben in die zwischen Gehäuse und elastischem Einsatz gebildeten Auffalträume zu verhindern.
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Um die Teileanzahl und damit den Konstruktions- und Fertigungsaufwand bei der erfindungsgemäßen Packtulpe weiter zu reduzieren, ist nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der elastische Einsatz und der Stellkolben als einteiliges Formteil ausgebildet sind.
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Um schließlich die Zentrierung des zu ergreifenden Flaschenkopfes innerhalb des elastisch verformbaren Einsatzes zu verbessern, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Innenfläche des elastisch verformbaren Einsatzes in Richtung des äußeren Randes einen konisch sich erweiternden Ringflächenabschnitt aufweist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine auf einen Flaschenkopf gestülpte erfindungsgemäße Packtulpe im Axialschnitt,
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2a, b der hülsenförmige Einsatz der erfindungsgemäßen Packtulpe aus 1 im Axialschnitt,
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3 die Packtulpe aus 1 bei Druckbeaufschlagung des Stellkolbens im Axialschnitt und
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4 die erfindungsgemäße Packtulpe in einer zu 1 alternativen Ausführung im Axialschnitt.
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5 die erfindungsgemäße Packtulpe in einer weiteren alternativen Ausgestaltung im Axialschnitt entlang der Linie V-V in 7,
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6 die Packtulpe aus 5 in ausschnittsweiser Seitenansicht,
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7 die Packtulpe aus 5 im Querschnitt entlang der Linie VII-VII in 5 und
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8 die Packtulpe aus 5 bei Druckbeaufschlagung des Stellkolbens im Axialschnitt.
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Die in 1 dargestellte Packtulpe weist ein topfförmiges Gehäuse 1 auf, in der ein elastisch verformbarer hülsenförmiger Einsatz 2 und ein an dessen rückseitigem Ende mit einer axialen Druckkraft einwirkender Stellkolben 3 untergebracht sind. Vorliegend sind der Einsatz 2 und der Stellkolben 3 einteilig ausgeführt und aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt. Erfindungsgemäß ist der hülsenförmige Einsatz 2 derart ausgebildet, dass er einen unteren Randbereich 1a des topfförmigen Gehäuses 1 umgreift und mit dem Gehäuse 1 an einem äußeren Flächenabschnitt 1b des Randbereichs 1a bzw. des Gehäuses 1 verbunden ist.
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Wie an sich bekannt, wird zwischen dem oberseitigen Rand des Stellkolbens 3 und der korrespondierenden Innenfläche des Gehäuses ein Druckraum 7 gebildet, in welchem über Einlässe 7a ein Druckmedium, insbesondere Pressluft einströmen kann. Durch das Druckmedium wird der Stellkolben 3 mit Druck beaufschlagt, so dass er sich axial in Richtung der Öffnung der Packtulpe bewegen kann, wodurch der mit dem Stellkolben 3 einstückig ausgeführte elastische Einsatz 2 zum Zwecke eines schonenden Greifens des in die Öffnung der Packtulpe eingeführten Flaschenkopfes kontrolliert verformt wird, wie in 3 dargestellt. Durch die Verbindung des den unteren Randbereich 1a des Gehäuses 1 umgreifenden Abschnittes 2a mit dem äußeren Flächenabschnitt 1b des Gehäuses – beispielsweise können die Flächen miteinander verklebt sein – ist ein Herausrutschen des Einsatzes 2 aus dem Gehäuse 1 infolge der axialen Druckbeaufschlagung dauerhaft ausgeschlossen, so dass die erfindungsgemäße Packtulpe einen zuverlässigen Betrieb mit langer Lebensdauer gewährleistet.
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Vorliegend weist der Einsatz 2 an seinem den äußeren Randbereich 1a des topfförmigen Gehäuses 1 umgreifenden Abschnitt 2a zwei Ringnuten 2b, 2c auf, von denen die eine Nut 2b axial und die andere Nut 2c radial ausgerichtet ist. Hierdurch wird, wie in 3 gezeigt, ein besonders vorteilhaftes Verformungsverhalten des umgreifenden Abschnittes 2a des elastischen Einsatzes 2 sichergestellt. So weitet sich die axiale Ringnut 2b, die im Ruhezustand durch einen vom unteren Randbereich 1a des Gehäuses 1 abstehenden weiteren äußeren Randabschnitt 11a vollständig ausgefüllt wird, bei Verformung des Einsatzes 2 infolge Druckbeaufschlagung, stark auf. Wie 3 ferner zu entnehmen ist, wird die radiale Ringnut 2c im Zuge der Deformation des hülsenförmigen Einsatzes 2 dagegen nur sehr geringfügig verformt, insbesondere wird sie nicht geschlossen. Hierdurch ist sichergestellt, dass eine Be- und Entlüftung der sich zwischen dem hülsenförmigen Einsatz 2 und der Innenfläche des topfförmigen Gehäuses 1 bei Druckbeaufschlagung bildenden Auffalträume 4 jederzeit durch in die radiale Ringnut 2c mündende Be- und Entlüftungskanäle 2d gegeben ist.
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Durch die gezielte Schwächung des den unteren Randbereich 1a des topfförmigen Gehäuses 1 umgreifenden Abschnittes 2a des Einsatzes 2 mit Hilfe der axialen und radialen Ringnuten 2b, 2c ist ferner gewährleistet, dass einerseits eine kontrollierte Verformung des Einsatzes 2 durch den Abschnitt 2a nicht behindert wird, dass andererseits sich jedoch der Abschnitt 2a nicht radial nach außen verformt, so dass er, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, das topfförmige Gehäuse 1 bei Verformung des Einsatzes 2 radial nicht überragt.
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Wie 1 weiter zu entnehmen ist, weist der mit dem hülsenförmigen Einsatz 2 einstückig ausgebildete Stellkolben 3 weiterhin eine umlaufende Dichtlippe 3a auf, die den Druckraum 7 von den Auffalträumen 4 dicht abtrennt. Ferner umfasst der hülsenförmige Einsatz 2 unterhalb der Dichtlippe 3a des Stellkolbens 3 einen umlaufenden Kragen 2e mit einer konisch zulaufenden Ringfläche 2e' auf. Dieser umlaufende Kragen 2e greift in eine in die Innenfläche des topfförmigen Gehäuses 1 eingeformte ringförmige Ausnehmung 1c ein. Die Ausnehmung 1c ist hinsichtlich ihrer axialen Erstreckung derart bemessen, dass ihr unterer Rand als Anschlag für den umlaufenden Kragen 2e dient (vgl. 3), so dass der Hubbereich des Stellkolbens 3 hierdurch begrenzt ist. Die ringförmige Ausnehmung 1c weist ferner einen konisch zulaufenden Flächenabschnitt 1c* auf, welcher dafür sorgt, dass sich die Dichtlippe 3a des Stellkolbens 3 beim Einführen des Stellkolbens 3 in das topfförmige Gehäuse 1 nicht in der ringförmigen Ausnehmung 1c verhaken kann, sondern stetig in seine Ausgangsposition geführt wird. Während des Einführens des Stellkolbens 3 und des mit ihm einteilig ausgeführten hülsenförmigen Einsatzes 2 wird dieser infolge des Durchmesserübermaßes des umlaufenden Kragens 2e leicht deformiert, entspannt sich jedoch, sobald der umlaufende Kragen 2e in die ringförmige Ausnehmung 1c eingeschnappt ist. Wie im Querschnitt des hülsenförmigen Einsatzes 2 in 2b dargestellt, umfasst der hülsenförmige Einsatz 2 entlang seines Umfanges mehrere Zonen mit Materialverstärkungen 2f, die sich bei Druckbeaufschlagung des Einsatzes 2 in Richtung des zentral eingeführten Flaschenkopfes verformen und ihn somit greifen, wie an sich bekannt.
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In 4 ist nun eine alternative Ausführung des elastischen Einsatzes 2* der erfindungsgemäßen Packtulpe dargestellt.
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Anstelle einer Klebverbindung zwischen dem umgreifenden Abschnitt 2a und dem korrespondierenden äußeren Flächenabschnitt 1b (vgl. 1) weist im Ausführungsbeispiel der 4 der äußere Randbereich 1a* des topfförmigen Gehäuses 1* eine ringförmige Eindellung 10a* auf, in die der nach oben weisende Steg 20a* des umgreifenden Abschnittes 2a* mittels eines Federringes 5* eingedrückt wird, wodurch eine feste, axial präzise festgelegte Verbindung zwischen Einsatz 2* und topfförmigem Gehäuse 1* erzielt wird.
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In 5 ist eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Packtulpe im Axialschnitt dargestellt. Sie unterscheidet sich von den in den 1 und 4 gezeigten Packtulpen dadurch, dass sie am unteren Rand des das topfförmige Gehäuses 1** umgreifenden Abschnitts 2a** einen Ringabschnitt 2g** aufweist, der seinerseits einen gegenüber dem umgreifenden Abschnitt 2a** reduzierten Durchmesser aufweist. Dieser Ringabschnitt 2g** lässt sich durch gezielte Materialschwächung des umgreifenden Randabschnitts 2a des elastischen Einsatzes 2 der Packtulpen aus 1 und 4 erzeugen. Hierdurch wird erreicht, dass das Verformungsmaximum (Knickpunkt) des elastischen Einsatzes in axialer Richtung weiter zum äußeren Rand des Einsatzes verschoben wird, so dass auch Flaschen mit Schraubverschluss, insbesondere PET-Flaschen mit Schraubverschluss, die unmittelbar unterhalb des Schraubverschlusses einen umlaufenden Kragen aufweisen, sicher unterhalb des Schraubverschlusses bzw.
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Kragens ergriffen werden können, wie in 8 gezeigt. Zu dem gewünschten Verformungsverhalten trägt auch bei, dass die an der Innenfläche des Einsatzes vorgesehene radiale Ringnut 2c** in den Ringabschnitt 2g** eingeformt ist. Bei Druckbeaufschlagung des elastischen Einsatzes 2a** wird ferner der Ringabschnitt 2g** radial nach außen hin verformt, so dass sich der Öffnungsquerschnitt des Einsatzes erweitert, weshalb die Packtulpe gemäß 5 besonders für das Ergreifen von Kurzhalsflaschen geeignet ist.
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Ferner ist die Verbindung zwischen dem den unteren Gehäuserand umgreifenden Abschnitt 2a** und dem Gehäuse 1** auf eine alternative Art realisiert. So weist das Gehäuse eine Anzahl von nach unten abstehenden Rastnasen 1d** auf (s. 6), welche in hierfür an der Außenseite des umgreifenden Abschnittes 2a** vorgesehene korrespondierende Ausnehmungen 2h** eingreifen, so dass sich insgesamt eine glatte zylindrische Außenfläche der Packtulpe ergibt. Bei Einsetzen des elastisch verformbaren Einsatzes in das Gehäuse, wird der Einsatz einfach soweit in das Gehäuse eingeschoben, bis die Rastnasen 1d** in die korrespondierenden Ausnehmungen 2h** einrasten.
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Schließlich zeichnet sich die Packtulpe der 5 auch durch eine speziell geformte Innenfläche des elastischen Einsatzes 2a** aus. So weist dieser in Richtung des äußeren Randes einen konisch sich erweiternden Ringflächenabschnitt 2i** auf, wodurch der zu ergreifende Falschenkopf besser in der Packtulpe zentriert werden kann.
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In dem in 7 gezeigten Querschnitt der Packtulpe der 5 ist schließlich nochmals erkennbar, dass die Rastnasen 1d** des Gehäuses 1** bündig mit dem elastischen Einsatz 2** abschließen und somit gemeinsam eine glatte Außenfläche der Packtulpe bilden, was eine Reinigung der Packtulpen erleichtert, da keine außenseitigen Stufen, an denen sich Schmutzpartikel ansammeln können, vorhanden sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/055893 A1 [0004, 0007]
