DE3744173A1 - Gefriertrocknungs-stopfen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Gefriertrocknungs-Stopfen aus gummielasti
schem Material, bestehend aus einem zur Einführung in den abzudichtenden
Behälterhals bestimmten, eine im wesentlichen zylindrische äußere Um
fangsfläche mit einem bezüglich des Hals-Innendurchmessers geringfügig
größeren Durchmesser aufweisenden Zapfen und einem einstückig daran ange
formten, mit der unteren Begrenzungsfläche seines radial vorstehenden
Randes eine erste Querebene definierenden, im wesentlichen kreisschei
benförmigen Flansch, wobei der Zapfen einen die Zapfen-Längsachse umge
benden, zur freien Zapfen-Stirnseite offenen und sich im wesentlichen
über die ganze Zapfenlänge erstreckenden Hohlraum enthält, der zur Um
fangsfläche des Zapfens über einen sich in Richtung der Zapfen-Längs
achse erstreckenden Schlitz offen ist, der von der freien Zapfen-Stirn
seite ausgeht und sich bis zu einer zur Zapfen-Längsachse lotrechten, in
grober Näherung die freie Zapfenlänge halbierenden zweiten Querebene er
streckt und wobei der Zapfen eine Mehrzahl von über die Umfangsfläche
vorspringenden, mit Abstand voneinander angeordneten Nocken aufweist,
deren axial äußeren Begrenzungen auf einer gemeinsamen, zur Zapfen-
Längsachse lotrechten dritten Querebene liegen, die sich zwischen der
zweiten Querebene und der freien Zapfen-Stirnseite sowie jeweils mit Ab
stand von dieser erstreckt.
Gefriertrocknungs-Stopfen dieser Art sind bekannt und weisen einen
Zapfen auf, dessen äußere Umfangsfläche über die ganze axiale Länge völ
lig zylindrisch ausgebildet ist, abgesehen von einer der leichteren Ein
führung in die Behältermündung dienenden konischen Fläche am Übergang
zur freien Zapfen-Stirnseite, von dem die Umfangsfläche unterbrechenden
Schlitz und von vier über die Umfangsfläche vorstehenden, im Querschnitt
sägezahnförmig ausgebildeten Nocken, welche nahe und symetrisch zu einer
Längsebene angeordnet sind, welche die Zapfen-Längsachse enthält und
lotrecht auf einer durch die Mitte des Schlitzes gelegten, ebenfalls die
Zapfen-Längsachse enthaltenden Längsebene steht.
Nachdem ein Behälter mit dem einer Gefriertrocknung zu unterwerfendem
Gut gefüllt ist, wird der Zapfen des Stopfens nur teilweise bis zu einer
ersten Position eingedrückt, welche durch Anlage der Nocken an der
Stirnfläche des Behälterhalses definiert ist. In dieser ersten Position
steht das Innere des Behälters mit seiner Umgebung noch über den Schlitz
in Verbindung, so daß während der Gefriertrocknung Dämpfe und Gase aus
treten können. Ist dieser Vorgang beendet, wird der Stopfen mittels
einer maschinellen Einrichtung ganz eingedrückt, d. h. in eine zweite
Position gebracht, in welcher der nicht vom Schlitz unterbrochene erste
Abschnitt des Zapfens die vollständige Abdichtung bewirkt.
In der Praxis treten zwei unterschiedliche Behältertypen auf, nämlich
ein erster Behältertyp aus Röhrenglas, bei dem der Hals innen völlig
zylindrisch ist und ein zweiter, als Glashüttenbehälter bezeichneter
Typ, bei dem der Hals zwar über den größten Teil seiner den Stopfen auf
nehmenden Länge ebenfalls zylindrisch geformt ist, aber unmittelbar am
Übergang zur Hals-Stirnfläche eine Hinterblasung (blow back) vorliegt,
welche als kleiner, radial nach innen vorstehender umlaufender Grat in
Erscheinung tritt. Wird ein für den ersten Behältertyp ausgelegter Stop
fen für einen Behälter des zweiten Typs gleichen Nenndurchmessers ver
wendet, so bewirkt der Grat größere Einpreßkräfte. Ferner wird durch die
linienförmige Anlage des Grates die Standfestigkeit des Stopfens in der
erwähnten ersten Position vermindert. Diese Stadfestigkeit könnte zwar
durch eine Verlängerung des in der ersten Position einstehenden Zapfen-
Abschnittes und damit Verlängerung des gesamten Zapfens verbessert wer
den. Eine große Zapfenlänge ist aber unerwünscht, weil sie das Aufstel
len der Stopfen mit dem Flansch nach unten in Sortiermaschinen er
schwert, größeren Materialbedarf erfordert und den Strömungswiderstand
des Schlitzes vergrößert. Ferner ist die Bereitstellung unterschied
licher Stopfen für verschiedene Behältertypen mit gleichem Hals-Nenn
durchmesser wegen der erfoderlichen zusätzlichen Formen für die Herstel
lung und der vergrößerten Lagerhaltung nachteilig.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gefriertrocknungs-Stopfen der ein
gangs genannten Art so weiter zu bilden, daß der selbe Stopfen für
gleiche Hals-Nenndurchmesser aufweisende Behälter aus Röhrenglas und für
Glashüttenbehälter einsetzbar ist und in beiden Anwendungsfällen vor
teilhafte Eigenschaften aufweist, insbesondere hinsichtlich Materialbe
darf, einfacher maschineller Verarbeitbarkeit, festen Sitzes in beiden
Positionen bei geringer Einpreßkraft.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem axialen
Abschnitt der äußeren Umfangsfläche, der zwischen der die Nocken axial
außen begrenzenden dritten Querebene und der freien Zapfen-Stirnseite
gelegen ist, eine in einer zur Zapfen-Längsachse lotrechten vierten
Querebene verlaufende Nut ausgebildet ist. Die Nut nimmt in der ersten
Position den Grat von Glashüttenbehältern kraftflüssig und auch form
schlüssig auf, so daß der Stopfen gute Standfestigkeit bei relativ
geringer Einpreßkraft erhält. Die Nut erleichtert auch bei der Überfüh
rung des Stopfens in seine zweite Position die elastische Verdrängung
der Nocken, wodurch einerseits eine Verminderung der Einpreßkräfte er
möglicht und auch eine optimale Gestaltung des Nockens erreichbar wird.
Vorzugsweise liegt die axial innere Seitenwand der Nut in der dritten
Querebene, d. h. stellt eine radial innere Verlängerung der axial
äußeren Begrenzungen der Nocken dar. Die axiale Weite der Nut, so wie
deren Tiefe beträgt vorteilhaft wenigstens 0,8 mm.
Vorzugsweise sind drei Nocken vorgesehen, von denen ein Nocken diametral
dem Schlitz gegenüberliegt, wobei seine Mitte in einer die Zapfen-
Längsachse enthaltenden und durch die Mitte des Schlitzes verlaufenden
ersten Längsebene liegt und daß die Mitten der beiden anderen Nocken
jeweils in die Zapfen-Längsachse enthaltenden zweiten und dritten Längs
ebenen angeordnet sind, welche mit der ersten Längsebene gleich große
Winkel von mehr als 90° einschließen, wobei die Nocken als längliche
Wülste ausgebildet sind, deren Länge in Umfangsrichtung wenigstens das
2,5-fache ihrer axialen Erstreckung beträgt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den An
sprüchen und der nachstehenden, nicht beschränkenden Erläuterung eines
Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der Zeichnungen. In den
Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf die Ober
seite eines Gefriertrocknungs-Stopfens;
Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht des Gefrier
trocknungs-Stopfens, teilweise im Schnitt gemäß der
Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine andere Seitenansicht des
Gefriertrocknungs-Stopfens, teilweise im Schnitt gemäß
der Linie III-III in Fig. 1 und
Fig. 4 in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf die Unter
seite des Gefriertrocknungs-Stopfens.
Der Gefriertrocknungs-Stopfen ist in den Fig. 1 bis 4 in ca. 5
facher Vergrößerung dargestellt. Er besteht aus Gummi und enthält einen
für die Einführung in den zu verschließenden Behälterhals bestimmten
Zapfen 1 und einen damit einstückig ausgebildeten Flansch 2. Der Zapfen
1 hat, abgesehen von seiner in der Folge noch erläuterten speziellen
Ausbildung, im Prinzip die Form eines Hohlzylinders, der einen zur
freien Zapfen-Stirnseite 3 offenen Hohlraum 4 umgrenzt.
Der Flansch 2 weist einen seitlich über den Zapfen 1 vorstehenden Rand
2 a auf, an dem eine untere, sich radial vom Zapfen nach außen erstreckende
plane ringförmige Begrenzungsfläche 5 ausgebildet ist. Diese
Begrenzungsfläche liegt in einer von der Zapfen-Längsachse A lotrecht
durchdrungenen ersten Querebene Q 1, ist zur Anlage an der Stirnfläche
des Behälterhalses bestimmt und begrenzt die Einstecktiefe des Zapfens
in dessen Verschlußposition. Der geschlossene zentrale Wandungsteil 2 b
des Flansches 2 begrenzt den Hohlraum 4 axial mit einer Innen-Wandfläche
6, die in einem die Zapfen-Längsachse A umgebenden Flächenbereich eben
ist und in einer Querebene P liegt, welche in geringem Abstand zur er
sten Querebene Q 1 verläuft. Die vom Zapfen 1 abgekehrte Außenfläche 7
des Flansches 2 weist zwei jeweils angenähert halbkreisförmig verlau
fende Vorsprünge 8 auf, deren Durchmesser klein bezüglich des Außen
durchmessers des Flansches ist und die einen die Zapfen-Längsachse A
umgebenden, für den Einstich einer Entnahmekanüle bestimmten Flächen
bereich markieren. Von dem die Vorsprünge 8 umgebenden Flächenbereich
der Außenfläche 7 stehen radial zur Zapfen-Längsachse A und unter
gleichen Winkelabständen verlaufende weitere Vorsprünge 9 vor, welche
verhindern, daß mit ihren Außenflächen aneinanderliegende Gefriertrock
nungs-Stopfen aneinander oder an anderen Gegenständen haften und da
durch ihre Verarbeitung behindern.
In einem ersten Abschnitt Z 1 seiner axialen Länge, welcher sich zwi
schen der ersten Querebene Q 1 und einer zur Zapfenlängsachse A lot
rechten, die Zapfenlänge in grober Näherung mittig teilenden zweiten
Querebene Q 2 befindet, ist der Zapfen 1 vollwandig ausgebildet, d. h.
er weist eine geschlossene äußere obere Umfangsfläche 10 a auf. Diese
Umfangsfläche ist von einer an die erste Querebene Q 1 angrenzenden
schmalen und flachen ringförmigen Vertiefung 10′ und einer sich
daran anschließenden, axial längeren Zylinderfläche gebildet,
wobei letztere einenDurchmesser D aufweist, der etwas größer als
der Innendurchmesser des Behälterhalses ist und bei vollständig
eingeführtem Stopfen unter elastischer Vorspannung dichtend am
Behälterhals anliegt.
Ein zweiter Abschnitt Z 2 der axialen Länge des Zapfens 1, der von
der zweiten Querebene Q 2 bis zur freien Zapfen-Stirnseite 3 reicht,
weist eine äußere zylindrische Hüllfläche 10 b auf, welche im wesent
lichen den gleichen Durchmesser D wie die obere Umfangsfläche 10 a
besitzt. Durch den zweiten Abschnitt Z 2 erstreckt sich ein Durch
laß 11 vom Hohlraum 4 zu einer in der Abwicklung im wesentlichen
rechteckigen Mündung 13 an der Hüllfläche (Umfangsfläche) 10 b. Der
Durchlaß 11 hat die Form eines Schlitzes und enthält zwei Seiten
flächen 12 a, 12 b, welche im wesentlichen eben sind, zur Zapfen-
Längsachse A nahezu parallel verlaufen, sich vom Hohlraum 4 zur
Mündung 13 erweitern und einen gegenseitigen mittleren Abstand ha
ben, der näherungsweise dem mittleren Durchmesser des Hohlraumes
entspricht. Ein erster innerer Teil 12 c der Bodenfläche des Durch
lasses 11 liegt in einer zur zweiten Querebene Q 2 parallelen und
diesbezüglich um eine geringe Strecke zur Zapfen-Stirnseite 3 ver
setzten Ebene. An dem inneren Teil 12 c schließt sich ein in Form
eines Sektors eines Kegelstumpfes geformter äußerer Teil 12 d der
Bodenfläche an, welcher mit einer in der zweiten Querebene Q 2 ge
legenen, einen Bestandteil der Mündung 13 bildenden Kante in die
Umfangsfläche 10 b übergeht.
Von der Umfangsfläche 10 b des zweiten Abschnitts Z 2 des Zapfens
springen nach außen drei einstückig angeformte Nocken 14 a-14 c
vor, deren axial äußere (d. h. der Zapfen-Stirnseite benachbarte)
Begrenzungen 15 alle auf einer gemeinsamen dritten Querebene Q 3
liegen, welche lotrecht zur Zapfen-Längsachse A verläuft und nähe
rungsweise in der Mitte zwischen der zweiten Querebene Q 2 und der
Zapfen-Stirnseite 3 gelegen ist.
Beim Einführen des Zapfens 1 in den Behälterhals bewirken diese
Nocken 14 a-14 c durch Anlage ihrer Begrenzungen 15 an der Stirn
fläche des Behälterhalses eine Hemmung und definieren eine erste
Position des Stopfens, in welcher dieser bereits durch elastische
Verformung des an die Zapfen-Stirnseite angrenzenden Zapfenteils
kraftschlüssig im Behälterhals gehalten ist, wobei aber das Behäl
terinnere über den Durchlaß 11 noch zur Umgebung offen ist. Aus
dem im Behälter enthaltenen Material können daher bei der Gefrier
trocknung zur Umgebung des Behälters Dämpfe und Gase austreten.
Durch erhöhte Kraftanwendung auf den Stopfen werden die Nocken
14 a-14 c zurückgedrängt, wobei die Nocken selbst und das sie um
gebende Material des Zapfens 1 verformt werden. Der Zapfen läßt
sich dann in den Behälterhals bis zu einer zweiten Position (Ver
schlußposition) einführen, welche durch Anlage der Begrenzungsfläche
5 des Flansches 2 an der Stirnfläche des Behälterhalses definiert ist
und in welcher der mit der geschlossenen oberen Umfangsfläche 10 a aus
gestattete erste Abschnitt Z 1 des Zapfens eine vollständige Abdich
tung des Behälterhalses bewirkt.
Die Nocken 14 a-14 c haben jeweils die Form von im Querschnitt
angenähert halbkreisförmigen länglichen Wülsten, die sich in
Umfangsrichtung des Zapfens 1 erstrecken, wobei ihre Länge in die
ser Richtung jeweils wenigstens das 2,5-fache ihrer axialen Er
streckung beträgt. Ein erster Nocken 14 a ist diametral gegenüber
dem Durchlaß (Schlitz) 11 angeordnet, dergestalt, daß seine Mitte
in einer ersten Längsebene L 1 liegt, welche die Zapfen-Längsachse A
enthält und durch die Mitte zwischen den Seitenflächen 12 a, 12 b des
Durchlasses 11 geht. Die Mitten der beiden anderen Nocken 14 b, 14 c
sind durch eine zweite Längsebene L 2 bzw. dritte Längsebene L 3 de
finiert, welche die Zapfen-Längsachse A enthaltend auf unterschied
lichen Seiten der ersten Längsebene L 1 angeordnet sind und mit die
ser jeweils gleich große Winkel α 2 bzw. α 3 von ca. 110° (Altgrad)
einschließen.
In einer zur Zapfen-Längsachse A lotrechten vierten Querebene Q 4 ist
eine Nut 16 so angeordnet, daß ihre innere (d. h. dem Flansch 2 be
nachbarte) Seitenwand in der dritten Querebene Q 3 liegt. Die Nut 16,
deren Tiefe T und axiale Weite W jeweils gleich oder größer als
0,8 mm ist, erstreckt sich um den gesamten Umfang und mündet in die
Seitenflächen 12 a, 12 b des Durchlasses 11 ein. An die Nut 16 schließt
sich eine Umfangsfläche 17 des Zapfens 1 an, deren Durchmesser ge
ringfügig größer als der Durchmesser der Umfangsfläche ist, von der
die Nocken 14 a-14 c vorspringen. Die Umfangsfläche schließt über eine
der leichteren Einführung des Zapfens 1 in den Behälterhals dienende
konische Fläche 18 an die Zapfen-Stirnseite an.
Die denHohlraum 4 des Zapfens 1 axial begrenzende lnnen-Wandfläche
6 geht über eine gerundete Hohlkehle in eine seitlich begrenzende
Innen-Wandfläche 19 über, welche die Form eines Kegelstumpfes auf
weist, dessen Achse die Zapfen-Längsachse A ist und der seinen
größten Durchmesser an der Zapfen-Stirnseite 3 aufweist.
Claims (9)
1. Gefriertrocknungs-Stopfen aus gummielastischem Material, be
stehend aus einem zur Einführung in den abzudichtenden Behälterhals
bestimmten, eine im wesentlichen zylindrische äußere Umfangsfläche
mit einem bezüglich des Hals-lnnendurchmessers geringfügig größeren
Durchmesseraufweisenden Zapfen und einem einstückig daran angeform
ten, mit der unteren Begrenzungsfläche seines radial vorstehenden Ran
des eine erste Querebene definierenden, im wesentlichen kreisscheiben
förmigen Flansch, wobei der Zapfen einen die Zapfen-Längsache umge
benden, zur freien Zapfen-Stirnseite offenen und sich im wesentlichen
über die ganze Zapfenlänge erstreckenden Hohlraum enthält, der zur
Umfangsfläche des Zapfens über einen sich in Richtung der Zapfen-Längs
achse erstreckenden Schlitz offen ist, der von der freien Zapfen-Stirn
seite ausgeht und sich bis zu einer zur Zapfen-Längsachse lotrechten,
in grober Näherung die freie Zapfenlänge halbierenden zweiten Quer
ebene erstreckt und wobei der Zapfen eine Mehrzahl von über die Umfangs
fläche vorspringenden, mit Abstand voneinander angeordneten Nocken auf
weist, deren axial äußeren Begrenzungen auf einer gemeinsamen, zur Zap
fen-Längsachse lotrechten dritten Querebene liegen, die sich zwischen
der zweiten Querebene und der freien Zapfen-Stirnseite sowie jeweils
mit Abstand von diesen erstreckt, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem axialen Abschnitt der äußeren Umfangsfläche, der zwischen
der die Nocken (14 a, 14 b, 14 c) axial außen begrenzenden dritten Quer
ebene (Q 3) und der freien Zapfen-Stirnseite (3) gelegen ist, eine in
einer zur Zapfen-Längsachse (A) lotrechten vierten Querebene (Q 4) ver
laufende Nut (16) ausgebildet ist.
2. Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Abstand der axial inneren Seitenwand der Nut
(16) von der dritten Querebene (Q 3) geringer als die axiale Weite (W)
der Nut ist.
3. Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die axial innere Seitenwand der Nut (16) in der
dritten Querebene (Q 3) liegt.
4. Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die axiale Weite (W) der Nut (16) wenigstens
0,8 mm beträgt.
5. Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Nut (16) eine Tiefe (T) von wenigstens 0,8 mm
aufweist.
6. Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß drei Nocken (14 a, 14 b, 14 c) vorgesehen sind, von
denen ein Nocken (14 a) diametral dem Schlitz gegenüberliegt, wobei seine
Mitte in einer die Zapfen-Längsachse (A) enthaltenden und durch die Mitte
des Schlitzes verlaufenden ersten Längsebene (L 1) liegt und daß die
Mitten der beiden anderen Nocken (14 b, 14 c) jeweils in die Zapfen-
Längsachse (A) enthaltenden zweiten und dritten Längsebenen (L 2, L 3)
angeordnet sind, welche mit der ersten Längsebene (L 1) gleich große
Winkel (α 2, α 3) von mehr als 90° einschließen.
7. Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 1 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nocken (14 a, 14 b, 14 c) als läng
liche Wülste ausgebildet sind, deren Länge in Umfangsrichtung wenig
stens das 2,5-fache ihrer axialen Erstreckung beträgt.
8. Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Durchmesser des zwischen der Nut (16) und der
freien Zapfen-Stirnseite gelegenen axialen Abschnitts der äußeren
Umfangsfläche des Zapfens (1) um einen geringen Betrag größer als
der Durchmesser des zwischen den Nocken (14 a, 14 b, 14 c) gelegenen
axialen Abschnitts ist.
9. Gefriertrockungs-Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die äußere Umfangsfläche des Zapfens (1) unmit
telbar angrenzend an die erste Querebene (Q 1) eine schmale und flache
ringförmige Vertiefung (10′) aufweist.
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Legal Events
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Representative=s name: FEHNERS, K., DIPL.-ING. DIPL.-WIRTSCH.-ING., PAT.- |
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8141 | Disposal/no request for examination |