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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Verschlussanordnung zur Herstellung
eine Dichtung, insbesondere einer hermetischen Dichtung, die Verschlussanordnung
besteht aus einem Teilstück,
welches zum Bilden einer Öffnung
heraus gebrochen werden kann.
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Eine
wichtige, jedoch nicht exklusive Anwendung einer solchen Verschlussvorrichtung
liegt in hypodermischen Spritzen von solcher Art, in welcher die
Nadel sich nach ihrem Gebrauch im Körper in den Kolben zurückzieht.
Um dieses durchzuführen
kann die nach vordere Wand des Kolbens mit einer so genannten "Berstscheibe" ausgerüstet sein,
welche nach dem Ausführen
der Injektion heraus bricht, um eine Öffnung freizulegen, durch welche
die Nadel in den Körper
des Kolbens zurückweichen
kann. Eine Ausführungsform
einer solchen Spritze ist in unserem Vorgängerpatent EP-A-776225 beschrieben.
Typischerweise ist der Kolben aus einem Kunststoffmaterial geformt,
und die "Berstscheibe" wird durch eine kreisförmigen Sollbruchlinie
an der vorderen Wand des Kolben gebildet.
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Um
den Abbruch an der Sollbruchlinie sicherzustellen, ist es notwendig,
die "Berstscheibe" aus einem spröden Material,
wie Polystyren herzustellen, welches eine Begrenzung der Materialien, welche
zur Herstellung eingesetzt werden können, zur Folge hat.
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Entsprechend
einem Aspekt besteht die vorliegende Erfindung aus einer Vorrichtung
mit einem Randteil, welches eine Öffnung beschreibt mit einem entfernbaren
Sperrteil, welches die Öffnung
verschließt,
die beiden Teile werden in einer Dichtungsverbindung zusammengeführt, an
einer Grenzfläche, welche
sich um das Sperrteil herum erstreckt, beide Teile sind aus Kunststoffformmaterial
hergestellt, ein Teil ist vor dem anderen hergestellt worden, so
dass die Formgebung des anderen Teils auf das eine Teil an Ort und
Stelle angepasst werden kann, das Sperrteil wird unverrückbar mit
den Randstück
verbunden, welches, wenn die beiden Teile einmal getrennt worden
sind, nicht wieder in der gleichen Weise zu einem Verschluss zusammengefügt werden
kann, und, um bei der trennenden Widerstand zu erhalten, wird das Sperrteil
in den Randteil eingeschoben.
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Die
Anordnung ist vorzugsweise aufgebaut, dass die zwei Teilstücke durch
den Formgebungsprozess miteinander verbunden werden, um eine wohl definierte
Schwelle zu erhalten, zu der das Sperrteil von dem Randteil in Abhängigkeit
von der Applikation mechanischer Kraft auf das Sperrteil, heraus
bricht.
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Vorzugsweise
ist die Anordnung so vorzunehmen, dass das Sperrteil sauber von
dem Randteil an einer Grenzfläche
abbricht, um eine eindeutig formbeständige Öffnung zu erstellen.
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Vorzugsweise
ist ein Teil als ein Kunststoffformteil hergestellt, in einer Formgebung,
welche Formgebungsoberflächen
in dem Teil durchdringend das andere Teil vorsieht, so dass eine
Formgebungsgrenzfläche
entsteht.
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Die
beiden Teilstücke
sollen aus Kunststoffmaterial mit unterschiedlicher chemische Zusammensetzung
und/oder Eigenschaften hergestellt sein oder sie können beide
aus dem gleichen Kunststoffmaterial hergestellt sein.
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Das
Sperrteil soll dazu dienen aus dem Randteil heraus gebrochen zu
werden ohne eines der beiden Teile in der Form zu verändern und
die Grenzfläche
soll derart geformt sein, dass keine Formveränderungen eines der beiden
Teile, bei Herausbrechen des Sperrteils, bei der selben relativen Belastung
des Randteils in mindestens einer Richtung, auftreten.
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Alternativ
können
zwei Teilstücke
ineinander verkettet man, so dass die Verformung von mindestens
einem der Teile, bei Herausbrechen des Sperrteils, auftritt.
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Vorzugsweise
soll an der Grenzfläche
eine ringförmige
Oberfläche
eines der Teile zusammen mit der ringförmigen Oberfläche des
anderen Teils in dem Vorgang der Formgebung des Randteils eingeformt
werden.
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Die
ringförmige
Oberfläche
kann zylindrisch sein oder eine andere Formgebung haben, wie zum Beispiel
konisch.
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An
der Formgebungsgrenzfläche
können
die Teile in einem direkten Kontakt miteinander stehen, wie in einer
Schmelzverbindung, so dass die Bruchstelle kreisförmig entlang
der Grenzfläche
verläuft, wenn
das Sperrteil aus dem Randteil heraus gebrochen wird.
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Die
Vorrichtung schließt
vorzugsweise Mittel ein, um dem Entfernen des Sperrteils zu widerstehen,
so dass das Sperrteil von dem Randteil nur durch Anwendung einer
axialen Belastung mit einer vorgesehenen Stärke eintreten kann.
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Derartige
Mittel können
eine Rastanordnung einschließen,
welche zwischen den beiden Teilstücke wirkt.
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Die
Rastanordnung soll an oder in der Nähe der Grenzfläche vorgesehenen
sein.
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Zum
Beispiel sollen das Randteil und das Sperrteil durch die Vorgaben
der Formgebung ineinander greifende Elemente sein, wodurch die beiden Teile
ineinander verkeilt sind, um einer Trennung der beiden Teilstücke entgegenzuwirken,
wobei mindestens eines der beiden Elemente elastisch Verformbar ist,
um eine Trennung der Elemente während
der Applikation eine genügend
hohe Belastung auf das Sperrteil in Relation zu dem Randteil hervorzurufen.
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Der
Trennwiderstand der beiden Teile soll zusätzlich oder alternativ durch
das natürliche
Zusammenwirken des Randteils und des Sperrteils an der Grenzfläche aufgebracht
werden. Zum Beispiel kann ein Schrumpfsitz zwischen den beiden Teilstücken an
der Berührungsoberfläche vorgesehenen sein,
worin das Schrumpfen des Materials mittels Kühlung nach dem Formgebungsprozess
genutzt wird.
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Als
weitere Zugabe oder Alternative zu der Rastanordnung und/oder dem
oben angesprochenen Schrumpfsitz, kann der Trennwiderstand durch
eine Schmelzverbindung zwischen den beiden Teilstücken an
der Grenzfläche
realisiert werden. Solch eine Schmelzverbindung soll im Bereich
von relativ schwacher Bindung, z. B. als Ergebnis der Fusion des
Materials von einem Teil entlang der Berührungsoberfläche zu dem
anderen Teil erfolgen, oder relativ starker Bindung, bei der Anwendung
von zum Beispiel einem Schweißvorgang
der beiden Teile an der Berührungsoberfläche, hergestellt
sein.
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Abhängig von
der Art der Zusammenwirkung, welche zwischen dem Randteil und dem
Sperrteil an der Berührungsoberfläche gewünscht wird, kann
das Material oder die Materialien, aus dem die beiden Teile hergestellt
werden ausgesucht werden, so dass die gewünschten Dehneigenschaften eingestellt
werden können,
sofern sie gewünscht
werden. Zum Beispiel, weisen im Fall einer gewünschten, unerheblich stark
ausgeprägten
Schmelzverbindung die eingesetzten Materialien Gewöhnlicherweise
unterschiedliche chemische und/oder physikalische Eigenschaften
auf, und diese werden derart ausgebildet sein, dass keine nennenswerte
Diffusion des Materials über
die Grenzfläche
infolge des Schweißprozesses
eintreten wird. Ähnlich
kann das Material auch so ausgewählt
werden, dass der Grad der Schweißverbindung voreingestellt
wird, so dass eine Bildung einer Schweißnaht an der Grenzfläche erforderlich
ist.
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Im
letzteren Fall sollen das Randteil und das Sperrteil aus dem gleichen
Material hergestellt sein, so dass das Material eine signifikante
Schweißverbindung
zwischen den beiden Teilstücken
eingeht.
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Die
Stärke
der Berührungsoberfläche und somit
der Kontaktzone zwischen den beiden Teilen kann in Bezug auf die
Erfordernisse, welche an die Effektivität der Dichtung und/oder in
Bezug auf den Trennwiderstand des Sperrteils an der Oberfläche erforderlich
sind, ausgewählt
werden. Zum Beispiel soll der Grad des Trennwiderstands durch eine
relativ schmale Grenzfläche
eingestellt werden, indem sich die beiden Teilstücke stark miteinander verschweißen, wohingegen
eine breitere Grenzfläche
vonnöten sein
kann, wenn der Trennwiderstand durch einen Schrumpfsitz und/oder
durch eine schwache Schweißverbindung
erstellt werden soll.
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Vorzugsweise
wird die Verschlussvorrichtung in einem zweistufigen Formgebungsprozess hergestellt,
in der ein Teil, zum Beispiel das Sperrteil anfänglich geformt wird und so
platziert wird, dass sich eine ringförmige Oberfläche bildet,
welche die Randoberfläche
einer Aussparung ergibt, in welche der anderer Teile derart eingefügt wird,
dass während der
Formgebung des zweiten Teils die ringförmige Oberfläche so ausgeformt
ist, wie die ringförmige Oberfläche des
ersten Teils.
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Weil
die Erstellung der Verschlussvorrichtung der vorliegenden Erfindung
nicht auf eine Herstellung mit spröden Materialien wie z. B. Styren
beschränkt
ist, ist eine große
Auswahl von verfügbaren Materialien
denkbar.
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Die
Verschlussvorrichtung kann eine Vielzahl von Anwendung finden, in
denen Flüssigkeitsverschlüsse eingesetzt
werden sollen, welche durch die Krafteinwirkung einsatzbereit aufgebrochen
werden sollen, z. B. kann eine Verschlussvorrichtung entsprechend
der vorliegende Erfindung eingesetzt werden, um Getränkebehälter zu
versiegeln. Diese kann ebenso eingesetzt werden, als eine so genannte
Berstscheibe, welche bei Abtrennung des Sperrteils von dem Randteil
in Anwendung von einer Belastung oder eines Drucks abgerissen wird.
Es ist jedoch deutlich, dass das Sperrteil nicht unbedingt scheibenförmig sein
muss, wenn es als eine Berstscheibevorrichtung eingesetzt wird.
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Die
Verschlussvorrichtung ist insbesondere für eine Flüssigkeitsverarbeitungsvorrichtung,
wie z. B. eine Spritze, wie sie in EP-A-776225 beschrieben ist,
sinnvoll einsetzbar.
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Deshalb,
entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegende Erfindung, ist
eine Flüssigkeitsverarbeitungsvorrichtung
vorgegeben, welche eine Hohlnadel zum Ausbringen von Flüssigkeiten
und eine Nadelrückzugsanordnung
zum Zurückziehen der
Nadel nach Gebrauch in das Gehäuse
der Vorrichtung aufweist, das Gehäuse wird durch die Verschlussvorrichtung
definiert, welches eine Nadeleinführöffnung die durch ein Randteil
beschrieben wird, welche vor der Anwendung der Nadelrückzugseinrichtung,
durch das Sperrteil verschlossen ist, das Sperrteil wird während des
Nadelrückzugs
heraus gebrochen, um eine Öffnung
zu schaffen, durch die die Nadel in das Gehäusegeführt wird.
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Der
Abdichtungseffekt der Grenzfläche
dient dazu, das Eindringen oder das Austreten von Flüssigkeiten
in bzw. aus einer Flüssigkeitsaufbewahrkammer
einer Flüssigkeitsbearbeitungsvorrichtung zu
verbinden.
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Die
Verschlussvorrichtung kann in das Gehäuse eingefügt sein, oder alternativ kann
das Randteil der Verschlussvorrichtung integral mit dem Gehäuse verbunden
sein.
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Das
Gehäuse
kann vorzugsweise einen Kolben oder einen Hubkolben, welcher innerhalb
eines zylinderförmigen
Körperteils
der Flüssigkeitshaltevorrichtung,
welche als flüssigkeitenthaltendes
Reservoir eingesetzt wird, angeordnet sein, und das Sperrteil kann
versteckt innerhalb der Öffnung
befestigt sein und kann für
ein Zusammenwirken mit Teilen des Nadelrückzugsmechanismus nach vorne über die Überreste
des Gehäuses
herausgeschleudert werden.
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Die
Erfindung wird nun in Form durch Beispiele in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
dargestellt.
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Es
zeigen darin:
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1 ist
eine Ansicht einer Spritze in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, vor ihrem Einsatz, wenn sie gefüllt ist;
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2 ist
ein horizontaler Querschnitt in einem vergrößerten Maßstab, zur Illustration der
Relativposition des Hubkolben und des Körpers der Spritze bei der Ausführung der
Flüssigkeitsabgabe;
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3 ist
ein Schaubild, welches die modifizierte Kontaktzone zwischen dem
Randteil und den Sperrteil zeigt; und
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4 ist
ein Schaubild der scheibenförmigen
Verschlussvorrichtung.
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Die
in den Zeichnungen dargestellte Einwegspritze kann im Allgemeinen,
wie in dem Vorgängerpatent
EP-A-776225 beschrieben und dargestellt ist, eingesetzt werden.
Abgesehen von dem Design des vorderen Endes des Kolbens ist der
Nadelrückzugsmechanismus
im Wesentlichen gleich zu der Beschreibung in dem Patent EP-A-776225
und es soll deshalb an dieser Stelle auf das Patent EP-A-776225 und
die detaillierte Beschreibung der Spritze und ihrer Funktionsweise
Bezug genommen werden.
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Nun
Bezug nehmend auf die Zeichnungen weist die Einwegspritze 2 einen
Hohlkörperteil 4 auf, von
dessen Ende (das obere Ende ist dargestellt, wie in 1)
ein Hubkolben 6 hervor schnellt. An dem unteren Ende des
Körperteils 4 ist
ein Befestigungsteil 8 für eine Nadel 10 vorgesehenen
mit einem Durchweg und einer Hülse 18 an
dem inneren Ende.
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Der
Kolben 6 ist hohl und hat ein gleitendes Ende, welches
durch eine Kappe geschlossen wird (nicht dargestellt). Das vordere
Ende des Kolbens ist so angeordnet, dass die Verschlussvorrichtung
oder Anordnung 42 eng mit den Kolben verbunden ist, um in
der Wand des Kolben eine Öffnung 44 zu
bilden, welche genügend
groß ist,
um die Nadel und die Hülse 18 während des
Nadelrückzugs
hindurchzuführen.
Die Vorrichtung 42 besteht aus einem Randteil 45 mit
einem nach vorne vorschnellenden Sperrteil 46 von im Wesentlichen
kreuzförmig-konischer
Ausformung, so dass das Sperrteil 46 die Öffnung 44 verschließt. Das
Sperrteil 46 und das Randteil 45 dichten das vordere
Ende des Hubkolbens ab, um ein Eindringen von Flüssigkeit in das Kolbeninnere
und Innere des Körperteils 4 zu
verhindern.
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Das
Sperrteil 46 wird durch die Art der Formgebung integral
und somit fester Bestandteil des Randteils 45. An diesem
Ende ist die bezeichnete Ausführungsform
mit einem ringförmigen
Flansch 48 ausgestattet, welcher im Wesentlichen einer
kreuzförmig-konische
Oberflächenausformung 50 aufweist,
in einer komplementären
ringförmigen
Aufnahme 52, welche in die innere Wand des Randteils 45 eingesetzt
ist, und dadurch eine Rastanordnung ausbildet. Die konische Passoberfläche des
Flansches 48 und der Aufnahme 52 konvergieren
während
des unten beschriebenen Nadelrückzugs
in Bezug auf einen Scheitelpunkt in der Bewegungsrichtung der Nadel
in dem Inneren des Kolbens. Der Zusammenhalt zwischen dem Flansch 48 und
der Aufnahme 52 spannt das Sperrteil 46 axial
fest in das Randteil 45, mit dem vorderen Ende des Sperrteils 46 nach
vorne hin gerichtet vor, um ein eventuelles Einrasten mit der Verlängerung 38 der
Hülse 18 zu
ermöglichen.
Auch die Passflächen
des Flansches 48 und der Aufnahme 52 formen eine
Kontaktzone zwischen dem Randteil 45 und dem Sperrteil 46,
um die oben genannte Dichtung zwischen dem Sperrteil und 46 und Öffnung 44 zu
gewährleisten.
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Im
Betrieb, wenn der Hubkolben sich im Wesentlichen vollständig dekomprimiert
hat, ist das Sperrteil 46 als Resultat des Kontakts mit
der Erweiterung 38, mit Last beaufschlagt, und durch das
bevorzugte Design nun, wenn die Last eine vorbestimmte Größenordnungen
erreicht, wird die Kraft auf das Sperrteil 46 genügend groß, um den
Flansch 48 von der Aufnahme 52 zu lösen, so
dass das Sperrteil zusammen mit der die Nadel 10 aufweisenden
Anordnung und das Endstück 18 automatisch
durch die Feder 28 in das innere des Kolbens 6 geschoben wird,
z. B. um eine Nadelstichverletzung zu vermeiden. Das Loslösen des
Flansches 48 von der Aufnahme 52 kann durch eine
Federdeformation des Randteils und/oder des Sperrteils vereinfacht
werden, wenn diese Komponenten aus einem federnd verformbaren Kunststoffmaterial,
wie z. B. Polyethylen oder Polypropylen besteht.
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Die
Verschlussvorrichtung einschließlich
der Teile 45 und 46 ist auf herkömmliche
Art in einem zweistufigen Formgebungsprozess hergestellt, z. B. in
einer ersten Stufe wird das Sperrteil produziert, gefolgt von einer
zweiten Stufe in der das Randteil 45 auf das Sperrteil
geformt wird, wobei die zwei Teile durch einen ineinander greifenden
Flansch und eine Aufnahme und eine Zone für den Grenzkontakt zur Dichtung 44 vorgesehen
ist.
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Um
nun zu verhindern, dass die Teile 45 und 46 untrennbar
während
des Formgebungsprozesses miteinander verschmelzen, können die
Teile unter Einsatz von Materialien, welche miteinander kompatibel
sind und unterschiedlicher Eigenschaften besitzen, geformt werden.
Wie jedoch zuvor bereits angezeigt wurde, ist eine gewisse Schmelzverbindung zwischen
dem Randteil und dem Verschlussteil wünschenswert, z. B. um die Dichtung
zu Gewähr
leisten, wenn dieses gewünscht
ist, und diese spielen eine Rolle in der Abschätzung der Belastung, welche
notwendig ist, um das Sperrteil von den Randteil abzutrennen.
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Die
in den 1 und 2 dargestellte Verschlussvorrichtung
ist in das vordere Ende des Kolbens 6 eingelassen; jedoch
kann in einer alternativen Ausführungsform
das Randteil integral mit mindestens dem vorderen Ende des Kolbens
ausgeführt sein,
so dass der Kolben und das Randteil als ein einzelnes Formteil hergestellt
werden können.
Zum Beispiel können
beide Teile, der Kolben und das Randteil, aus einem Kunststoffmaterial,
wie Polyethylen oder Polypropylen hergestellt sein.
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In
der Ausführungsform
nach 1 und 2 wird das Sperrteil durch eine
Rastanordnung fest gehalten. Jedoch kann die Rastanordnung gegen
den gebildeten Wiederstand an der Dichtungskontaktzone gelöst oder
ergänzt
werden, zum Beispiel an der Grenzfläche, zwischen dem Sperrteil
und dem Randteil. 3 illustriert eine Modifikation,
in der das Sperrteil mit dem Randteil durch den Zusammenhalt fest
verbunden ist oder einen Schrumpfsitz zwischen dem Kontakt 60 und
ohne die Hilfe einer Rastanordnung. Wie bereits vorher erwähnt, kann der
Schrumpfsitz während
des Formgebungsprozesses durch das Anordnen des Randteils 45 und
des Sperrteils 46 der Materialschrumpfung durch Kühlung zur
Sicherung der ineinander greifenden Sitze erreicht werden. Wo das
Sperrteil in einer solchen Weise festgehalten wird, ist es nicht
notwendig, irgendwelche Schmelzverbindungen zwischen den Materialien
herzustellen, wenn dieses gewünscht wird,
kann das Material oder die Materialien auch so ausgewählt werden,
dass eine Schmelzverbindung vorliegt, zum Beispiel als Resultat
einer Materialdiffusion zwischen den beiden Teilen.
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4 illustriert
schematisch die Verschlussvorrichtung mit einer plattenförmigen oder
scheibenförmigen
Anordnung, in welcher die nachziehenden und vorwärts gerichteten Flächen des
Randteils 45 und des Sperrteil 46 im Wesentlichen
ineinander greifen. In der Ausführungsform
nach 4 greift das Sperrteil 46 fest in das
Randteil 45 und den die Kontaktzone 60 durch Schrumpfsitz
und/oder Schmelzverbindungsmechanismen ein, wie oben beschrieben
wurde. Jedoch kann das Sperrteil anstelle oder zusätzlich durch
eine Rastanordnung in der Nähe
der Kontaktzone 60 gehalten werden.
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Weil
die Verschlussvorrichtung der vorliegende Erfindung nicht als integrales
Ausbrechteil zur Schaffung einer Nadeleintrittsöffnung wie in dem Patent EP-A-776225,
eingesetzt ist, kann leicht nachvollzogen werden, dass der Verschluss
nicht auf brüchige
Materialien wie z. B. Styren beschränkt ist. Aufgrund der zugenommenen
Flexibilität,
erwächst
die Möglichkeit
eine gesamte Sicherheitsspritze aus dem Materialier Polyethylen
und/oder Polypropylen herzustellen. Die Fähigkeit sich auf eine größere Auswahl von
Herstellungsmaterialien zu beziehen, kann in Bezug auf die zu verabreichenden
Mittel ebenfalls vorteilhaft sein. Die Art, in welcher das Sperrteil
in dem Randteil fest gehalten wird, erlaubt die Trennung des Sperrteils
mit einer vorhersehbaren und kontrollierbaren Bruchkraft, wobei
der Bruch sauber und mit einer eindeutig formbeständigen Durchbruchsöffnung möglich ist,
wodurch Zwischenfälle
mit der Nadel, während
ihres Durchstoßens
beim Rückzug
vermieden werden. In jeder der oben beschriebenen Ausführungsform
ist es deutlich sichtbar, dass die Verschlussvorrichtung als eine
Berstscheibenvorrichtung funktioniert und während in 4 dargestellt
ist, dass das Sperrteil eine im Wesentlichen scheibenförmige Gestalt
hat, werden auch anderer Konfiguration in 2 und 4 dargestellt.