PL238611B1 - Trzpień obrotowy do otwierania i zamykania nakrętek fiolek laboratoryjnych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest trzpień obrotowy do odkręcania i zakręcania nakrętek fiolek laboratoryjnych wykorzystywany zwłaszcza w urządzeniach do mechanicznego otwierania i zamykania zakręcanych fiolek umieszczanych w wielopolowych podstawkach zwanych statywami lub rakami.

Fiolki z nakrętkami montowane są na statywach w układach dwuwymiarowych tworząc grupy fiolek, których osie są wzajemnie równoległe. Statywy z umieszczonymi na nich fiolkami montowane są później na odpowiednich płytach urządzenia. Nakrętki fiolek z jednej wewnętrznej strony zaopatrzone są w gwint współpracujący z gwintem fiolek, co umożliwia utworzenie pomiędzy fiolką a nakrętką połączenia gwintowego, tym samym zamykanie i otwieranie fiolek poprzez zakręcenie lub odkręcenie nakrętek, a z drugiej zewnętrznej strony zaopatrzone są we wzdłużny wewnętrzny otwór, wewnątrz którego sadowiona jest końcówka trzpienia obrotowego w postaci kształtowego czopa, tworząc połączenie kształtowe bezpośrednie, spoczynkowe i rozłączne, mające zagwarantować sprzęgnięcie czopa i nakrętki z jednoczesnym zachowaniem w trakcie tego sprzęgnięcia stałej pozycji względem siebie.

Znane są nakrętki z gwintem wewnętrznym nakręcane na fiolki posiadające gwint zewnętrzny, a także nakrętki z gwintem zewnętrznym wkręcane we fiolki zaopatrzone w gwint wewnętrzny. T rzpienie obrotowe w tego typu urządzeniach montowane są w dwuwymiarowych układach, odpowiadających dwuwymiarowym układom fiolek na podstawkach. Współpracujące ze sobą czop trzpienia i nakrętka z fiolką leżą w jednej osi.

Znane trzpienie obrotowe wprowadzane są w ruch obrotowy za pomocą znanych systemów napędzających urządzeń. Obrót czopów po sprzęgnięciu czopów z nakrętkami fiolek, powoduje zakręcenie nakrętek we fiolce w przypadku, gdy trzpienie obrotowe obracają się w jednym kierunku lub ich odkręcenie od fiolki w przypadku obrotu trzpieni obrotowych w drugim kierunku. Kształty zewnętrzne czopa trzpienia dobiera się odpowiednio do wewnętrznych kształtów otworów nakrętek. W praktyce najczęściej produkowane są nakrętki fiolek z otworami mającymi w przekroju poprzecznym kształt gwiazdy ośmioramiennej czyli regularnego ośmiokąta wklęsłego. Do tego typu nakrętek w urządzeniach do odkręcania i zakręcania fiolek stosuje się trzpienie z czopami o kształtach ośmiokątnych. Rzadziej stosowane są czopy kwadratowe i okrągłe ze sprężystymi agrafkami. Znane czopy trzpieni obrotowych mają w przekroju poprzecznym kształt wielokąta lub wielowypustu. Znane czopy o przekroju kołowym, a także prostokątnym zaopatrzone są w dodatkowe elementy sprężyste w postaci sprężyn agrafkowych montowanych wewnątrz czopa. Wypustki boczne sprężyn wychodzą poprzez otwory wykonane na obwodzie czopa na zewnątrz i wystają poza obwód czopa w stanie swobodnym czopa tzn. gdy znajduje się on poza nakrętką. Wypustki sprężyny mają możliwość zmieniania swojej pozycji w kierunku prostopadłym do osi czopa pod działaniem nacisków pochodzących od elementów kształtowych otworu wewnętrznego nakrętki fiolki sprzęganej z czopem. W trakcie wprowadzania czopa do nakrętki zajmuje on pozycję współosiową z trzpieniem a wypustki sprężyn przesuwają się w kierunku zasadniczo prostopadłym do osi czopa w stronę jego wnętrza, tak że po całkowitym zakręceniu nakrętki na fiolce wywiera boczne naciski na elementy kształtowe wewnętrznego otworu nakrętki sadowią się w rowkach otworu zapewniając sprzężenie czopa z nakrętką. Podczas wyprowadzania czopa z otworu nakrętki wypustki sprężyn przesuwają się w druga stronę przyjmując po całkowitym odkręceniu z nakrętki pierwotny stan swobodny. Wierzchołki wypustek sprężyn agrafkowych wychodzą w stanie swobodnym poza zewnętrzną powierzchnię trzpienia tzn. w płaszczyźnie przekroju poprzecznego trzpienia długość odcinka łączącego wierzchołek wypustu ze środkiem symetrii trzpienia jest większa od długości odcinka łączącego wierzchołek kształtowego czopa ze środkiem symetrii czopa. Maksymalny wymiar przekroju poprzecznego czopa i minimalny wymiar przekroju poprzecznego otworu wewnętrznego wzdłużnego nakrętki muszą być dobrane tak, by z chwilą umieszczenia czopa w otworze nakrętki powstało sprzęgnięcie zapewniające z jednej strony możliwość odkręcenia lub zakręcenia nakrętki fiolki umieszczonej w statywie, a z drugiej strony utrzymanie odkręconej nakrętki na czopie w pozycji poza fiolką w trakcie określonej fazy pracy urządzenia. Jeżeli czop jest wciskany w nakrętkę i nie posiada żadnych dodatkowych elementów to wymiary zewnętrzne maksymalne trzpienia musza być równe lub większe od wymiarów wewnętrznych minimalnych nakrętki. Jeśli natomiast przytrzymywanie nakrętki na trzpieniu odbywa się przez działanie dodatkowych elementów sprężystych trzpienia to wymiary maksymalne czopa mogą być także mniejsze.

W znanym z opisu polskiego wzoru użytkowego W.120586 urządzeniu do jednoczesnego napędzania grupy trzpieni obrotowych, trzpienie mają postać wkrętaków o osiach równoległych, ułożyskowanych w dwóch równoległych, płytowych ostojnicach. Każdy trzpień identyczne wykorbienia, przy czym

PL 238 611 B1 jeden koniec trzpienia ma postać czopa kształtowego do przyjęcia zakrętek fiolek laboratoryjnych, a drugi mający identyczne wykorbienie jest ułożyskowany w ruchomej płycie, w której rozstaw otworów do wkrętaków, jest taki sam jak otworów do wkrętaków w płytowych ostojnicach. W celu zapewnienia jednolitego napędu trzpieni w płytowych ostojnicach są dodatkowo ułożyskowane i rozstawione korby wychodzące z kół napędowych o takim samym wykorbieniu jak wkrętaki, a wszystkie koła napędowe są jednocześnie opasane oraz napędzane paskiem zębatym z zewnętrznego koła napędowego połączonego z silnikiem napędowym.

W opisie patentowym DE-A-2132244 opisano rozlewnię posiadającą system zakręcania/odkręcania nakrętek obejmujący podporę statywu służącą do podpierania statywu zawierającego wiele probówek zamkniętych nakrętkami, ustawionych w danej pozycji. Trzpienie obrotowe z których każdy zawiera czop lub gniazdo do zakręcania/odkręcania nakrętek są ustawione w jednej linii z pozycjami probówek określonymi w statywie tworząc dwuwymiarowy układ trzpieni stanowiący zespół głowicy. Urządzenie posiada mechanizm napędowy do przemieszczania probówek i zespołu głowicy względem siebie aby spowodować sprzęgnięcie lub odłączenie czopów lub gniazd do zakręcania/odkręcania nakrętek od nakrętek probówek. Ponadto urządzenie posiada system napędowy trzpieni obrotowych powodujący równoczesny obrót trzpieni obrotowych do zakręcania/odkręcania nakrętek i obrót czopów lub gniazd do zakręcania/odkręcania nakrętek, przy czym wspomniany obrót czopów lub gniazd do zakręcania/odkręcania nakrętek, po sprzęgnięciu czopów lub gniazd do zakręcania/odkręcania nakrętek z nakrętkami, powoduje zakręcenie nakrętek na probówkach w przypadku, gdy trzpienie obrotowe obracają się w jednym kierunku lub odkręcenie nakrętek od probówek w przypadku obrotu trzp ieni obrotowych w drugim kierunku.

Z opisu patentu europejskiego EP1882949 B1 znane jest urządzenie i system do zakręcania i odkręcania nakrętek gwintowanych z probówek takich jak mikroprobówki stosowane w laboratoriach lub systemach mikrobiologicznych. Trzpienie obrotowe tworzą zespół głowicy zawierający 96 trzpieni obrotowych do zakręcania/odkręcania nakrętek rozmieszczonych w dwuwymiarowym układzie 8 na 12. Każdy trzpień obrotowy zawiera czop do zakręcania/odkręcania nakrętek, który jest obciążony przez sprężynę naciskową i napędzany obrotowo poprzez sprzęgło. Trzpienie obrotowe obracają się razem. Urządzenie zawiera podporę statywu, która posiada wymiary specjalnie dobrane w celu umieszczania na niej standardowego 96-gniazdowego statywu w formacie SBS 11 w określonej i stałej pozycji poziomej względem zespołu głowicy. Każda probówka jest pionowo ustawiona w jednej linii z odpowiednim trzpieniem obrotowym zespołu głowicy. Każda probówka zawiera gwintowaną nakrętkę, a w spodzie statywu wykonane są odpowiednie otwory, które są ustawione w jednej linii z otworami w płycie bazowej podpory statywu. Nakrętki probówek zaczepiają o spód czopów napędowych i zaczynają ściskać sprężyny w każdym z napędowych trzpieni obrotowych. Podczas tego procesu, trzpienie obrotowe są obracane w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara (patrząc z góry), a czopy wchodzą w gniazda nakrętek. Podpora statywu jest następnie opuszczona do pozycji w której nakrętki są utrzymywane na trzpieniach obrotowych kiedy probówki są opuszczane w statywie na podporze statywu. Statyw z umieszczonymi w nim probówkami może być wyjęty przez operatora w celu dalszego przetwarzania. Cykl zakręcania nakrętek, od momentu w którym statyw z niezakręconymi probówkami jest włożony do podpory statywu i przemieszczany do pozycji w której nakrętki utrzymywane na trzpieniach obrotowych połączą się z górną częścią probówek. Trzpienie obrotowe są następnie obracane w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara przez ruch płyty napędowej w górę, zakręcając nakrętki na probówki oddzielnie, stosując żądany moment dokręcenia. W następnym etapie, podpora statywu opuszcza się wyjmując czopy z nakrętek, przy czym probówki są utrzymywane w statywie za pomocą kołków ustalających, a następnie otrzymujemy stan statywu z zakręconymi już probówkami do wyjęcia.

Dużym problemem występującym w pracy urządzeń z trzpieniami o znanych konstrukcjach i geometriach czopów jest brak możliwości zapewnienia właściwego sprzęgania czopów trzpieni z nakrętkami, co uniemożliwia często utrzymywanie nakrętek na czopie po ich odkręceniu z fiolki. Wiąże się to z naturalnymi rozbieżnościami wymiarowymi otworów wzdłużnych nakrętek fiolek laboratoryjnych wynikającymi z różnic w kształcie i w wymiarze form wykorzystywanych do odlewania wytryskowego nakrętek przez różnych producentów. Różnice te nie raz są niezamierzone i wynikają z warunków technologicznych, a niekiedy zamierzone z powodów konkurencji rynkowej. Producenci bowiem świadomie modyfikują kształty i wymiary otworów wzdłużnych nakrętek w celu stworzenia konieczności stosowania w urządzeniach do odkręcania i zakręcania fiolek trzpieni dedykowanych do tego a nie innego kształtu nakrętek. Ponadto głębokości otworów wzdłużnych w znanych nakrętkach fiolek różnią się między sobą.

PL 238 611 B1

Obecne tendencje dążą do miniaturyzacji wymiarów fiolek i nakrętek dzięki czemu oszczędza się miejsca w chłodniach, jak i materiał. Dotychczas wymiary otworów wzdłużnych nakrętek fiolek wpisywały się w okrąg o promieniu 7 mm (+/- 0,5 mm), obecnie dąży się do ich zmniejszenia nawet do 2 mm. Z takich też powodów popyt na nakrętki z gwintem wewnętrznym o płytkim otworze wzdłużnym jest coraz większy. Także z uwagi na fakt, iż zastosowanie nakrętki z płytszym otworem i z gwintem wewnętrznym pozwala nią zwiększenie pojemności fiolki oraz pozwala zminimalizować niebezpieczeństwo przywierania materiału nakrętki do kleistych zazwyczaj substancji znajdujących się wewnątrz fiolek, co powoduje podwieszanie się fiolek po odkręceniu nakrętek. Wskazane tendencje powodują konieczność zmniejszania wymiarów czopa trzpieni obrotowych.

Zapewnienie właściwego sprzęgnięcia czopa z płytkim otworem jest w praktyce problematyczne a stosowanie w tym przypadku sprężyn agrafkowych nie daje oczekiwanych efektów, ze względu na ograniczenia wymiarowe. Problem właściwego sprzęgania czopów i trzpieni z otworami nakrętek powstaje również z chwilą pojawienia się zmian kształtów wewnętrznych otworów nakrętek jakie zachodzą w wyniku zniszczeń i odkształceń powstałych wewnątrz otworów w efekcie długotrwałej eksploatacji.

Powyższe zjawiska oznaczają brak możliwości użycia jednakowych trzpieni do obsługi fiolek różnych producentów i różnych wymiarów w urządzeniach mechanicznych, o których mowa.

Celem wynalazku jest opracowanie uniwersalnego trzpienia obrotowego z kształtowym czopem współpracującym z różnymi nakrętkami fiolek z gwintem zewnętrznym i wewnętrznym, posiadającymi otwory wzdłużne o różnych głębokościach, mającym w przekroju poprzecznym kształt gwiazdy ośmioramiennej czyli regularnego ośmiokąta wklęsłego, ale także o innych geometriach i kształtach przekroju. Trzpień obrotowy, według wynalazku, oprócz uniwersalności polegającej na zapewnieniu współpracy z różnymi nakrętkami fiolek z uwzględnieniem najnowszych tendencji w konstrukcji nakrętek ma zapewnić w każdym przypadku sprzężenie czopa i nakrętki gwarantujące utrzymywanie nakrętki na czopie po jej odkręceniu w pozycji poza fiolką, aż do jej ponownego zakręcenia na fiolce.

Trzpień obrotowy do otwierania i zamykania nakrętek fiolek laboratoryjnych, zaopatrzony na jednym końcu w kształtowy czop do zakręcania i/lub odkręcania nakrętek, przy czym maksymalny wymiar przekroju poprzecznego czopa i minimalny wymiar przekroju poprzecznego otworu nakrętki są dobrane tak, by z chwilą umieszczenia czopa w otworze nakrętki powstało sprzęgnięcie, a czop posiada dodatkowy obwodowy element zewnętrzny, który jest kulką, której część znajduje się poza obwodem czopa, a część usytuowana jest wewnątrz otworu wzdłużnego czopa tak, że w stanie swobodnym czopa, z jednej strony kulka oparta jest na ściance masowego elementu sprężystego, a część kulki wychodzi na zewnątrz czopa poprzez otwór, zaś kształtowy czop posiada wewnętrzny otwór wzdłużny rozciągający się od czoła czopa do jego wnętrza, w którym znajduje się masowy element sprężysty wypełniający wnętrze otworu wzdłużnego, charakteryzuje się tym, że kulki o dwóch różnych średnicach usytuowane są w otworze wzdłużnym razem z masowym elementem sprężystym tak, że w przekroju poprzecznym długość odcinka stanowiącego sumę długości promienia otworu wzdłużnego czopa i długości średnicy większej kulki, jest większa od długości odcinka łączącego środek symetrii otworu wzdłużnego z zewnętrznymi, najdalej od niego oddalonymi, wierzchołkami kształtowego czopa, a długość odcinka stanowiącego sumę długości promienia otworu wzdłużnego czopa i długości średnicy mniejszej kulki jest większa od długości odcinka łączącego ten sam środek symetrii z wewnętrznymi, najbliżej niego leżącymi wierzchołkami kształtowego czopa tak, że długość odcinka łączącego w przekroju poprzecznym czopa środek symetrii czopa i zewnętrzny punkt kulki mniejszej jest większa od długości odcinka łączącego środek symetrii z wewnętrznymi wierzchołami zarysu czopa, a mniejsza od długości odcinka łączącego środek symetrii z wierzchołkami zewnętrznymi zarysu czopa, przy czym otwór w czopie, w którym znajduje się kulka posiada oś zasadniczo prostopadłą do osi czopa i zakończony jest wylotem usytuowanym na obwodzie czopa, przy czym zewnętrzny wymiar wylotu jest mniejszy od średnicy kulki luźno w ten wylot wprowadzanej.

Korzystnie jest gdy czop kształtowy trzpienia obrotowego ma w przekroju poprzecznym kształt ośmiokąta wklęsłego regularnego.

Korzystnie jest gdy czop kształtowy trzpienia obrotowego ma w przekroju poprzecznym kształt regularnego wielowypustu regularnego.

Korzystnie jest gdy czop kształtowy trzpienia obrotowego ma w przekroju poprzecznym kształt wielokąta foremnego.

Korzystnie jest gdy osiowy otwór wewnętrzny czopa ma długość równą lub większą średnicy kulki leżącej najbliżej czoła czopa.

PL 238 611 B1

Korzystnie jest gdy masowy element sprężysty wprowadzony do otworu osiowego czopa ma kształt walcowego kołka o długości i średnicy dobranej do długości i średnicy otworu wzdłużnego tak by możliwe było wciśnięcie kołka do wnętrza.

Korzystnie jest gdy masowy element sprężysty jest wykonany z gumy, silikonu lub innego elastomeru.

Korzystnie jest gdy element sprężysty po wciśnięciu do otworu wzdłużnego jest dodatkowo stabilizowany.

Korzystnie jest gdy kulki o jednakowej średnicy rozmieszczone są symetrycznie względem osi trzpienia, co w sposób maksymalny stabilizuje położenie czopa w otworze nakrętki w przypadku rozrzutów wymiarowych.

Korzystnie jest gdy kulki o średnicy większej leżą w jednej wspólnej płaszczyźnie poprzecznej czopa, a kulki o średnicy mniejszej leżą w odrębnej płaszczyźnie poprzecznej czopa.

Korzystnie jest gdy kulki o mniejszej średnicy usytuowane są bliżej czoła czopa niż kulki o średnicy większej.

Korzystnie jest gdy czop zaopatrzony jest w cztery kulki o średnicy większej i cztery kulki o średnicy mniejszej rozłożone symetrycznie względem osi czopa.

Korzystnie jest gdy średnica kulek mniejszych wynosi co najwyżej 1,5 mm, a średnica kulek większych co najwyżej 3 mm.

Korzystnie jest gdy kulki o średnicy mniejszej znajdują się w odległości co najwyżej 2 mm od czoła czopa, co gwarantuje współpracę z nakrętkami fiolek z płytkimi otworami o głębokości 2 mm.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny widok trzpienia obrotowego z czopem wprowadzonym do nakrętki zakręconej na fiolce, fig. 2 przedstawia widok ogólny części znanego urządzenia do otwierania i zamykania fiolek, pokazujący mocowanie trzpieni obrotowych w układzie dwuwymiarowym, fig. 3 przedstawia półwidok i półprzekrój czopa trzpienia obrotowego mającego w przekroju poprzecznym kształt ośmiokąta wklęsłego regularnego, zawierającego w jednej płaszczyźnie bliżej czoła cztery kulki o mniejszej średnicy oraz od czoła cztery obwodowe kulki o większej średnicy, fig. 4 przedstawia widok czopa z fig. 3 obrócony o 22,5°, obrazujący dokładnie ułożenie kulki o mniejszej średnicy i wymiar wylotu tej kulki, fig. 5 przedstawia przekrój poprzeczny A-A czopa przedstawionego na fig. 3 ukazujący położenie małych kulek obwodowych, fig. 6 przedstawia przekrój poprzeczny B-B czopa przedstawionego na fig. 3 pokazujący położenie dużych kulek obwodowych, fig. 7 przedstawia szczegół w zaznaczony na fig. 5 w powiększeniu, uwidaczniający mocowanie i wymiar kulek o mniejszej średnicy wraz z wymiarem wylotu tych kulek, fig. 8 przedstawia widok czopa z fig. 3 od czoła z zamocowanym w wewnętrznym otworze czopa elastomerowym kołkiem sprężystym, fig. 9 przedstawia widok czopa z pustym otworem wewnętrznym z oznaczonymi charakterystycznymi punktami czopa i kulek w przekroju poprzecznym, fig. 10 widok ćwiartki czopa przedstawionego na fig. 9 z zaznaczonymi obrazowo wierzchołkami i punktami charakterystycznymi czopa i kulek, fig. 11 pokazuje obrazowe porównanie podstawowych odległości środka symetrii od wierzchołków czopa i kulek, fig. 12 przedstawia czop ośmiokątny w widoku ogólnym w wersji z zamontowanymi czterema kulkami dużymi i dwiema małymi, fig. 13 przedstawia czop ośmiokątny w widoku ogólnym w wersji z zamontowanymi czterema kulkami małymi i dwiema dużymi, fig. 14 przedstawia schematycznie widok czopa wykonanego w wersji z fig. 1 o kształcie w przekroju poprzecznym wielokąta foremnego ze ściętymi czterema grzbietami, wsuniętego w nakrętkę o stosunkowo głębokim otworze wewnętrznym o sześciokątnym zaokrąglonym na wierzchołkach w przekroju poprzecznym zarysie z gwintem zewnętrznym wkręcanym w fiolkę, fig. 15 przedstawia schematycznie widok czopa wykonanego w wersji z fig. 1 o kształcie w przekroju poprzecznym wielokąta foremnego ze ściętymi czterema grzbietami wsuniętego w nakrętkę o małej wysokości i płytkim otworze wewnętrznym o klasycznym ośmiokątnym zarysie w przekroju poprzecznym z gwintem wewnętrznym nakręcanym na fiolkę, fig. 16 przedstawia przekrój nakrętki wkręcanej w fiolkę, fig. 17 przedstawia przekrój nakrętki płytkiej nakręcanej na fiolkę, fig. 18 przedstawia widok nakrętki wkręconej w fiolkę oraz widok z góry otworu nakrętki o zarysach ośmiokąta, fig. 19 przedstawia widok nakrętki wkręconej w fiolkę oraz widok z góry otworu nakrętki o zarysach wielowypustu regularnego, fig. 20 przedstawia widok eksplodowany czopa w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 1 z otworami na kulki wykonanymi na pozostałych grzbietach i czterem kulkami o jednakowej średnicy montowanych w te otwory, a fig. 21 przedstawia widok od czoła czopa z przykładu wykonania przedstawionego na fig. 1, fig. 14, fig. 15 i fig. 20 w stanie z pustym otworem osiowym bez włożonego elementu sprężystego.

PL 238 611 B1

Zgodnie z pierwszą wersją realizacji wynalazku przedstawioną na figurach od 3 do 10, czop 1 ma w przekroju poprzecznym kształt gwiazdy ośmioramiennej, tj ośmiokąta wklęsłego regularnego odpowiadającego kształtom otworu wewnętrznego nakrętki 2, w którym czop jest umieszczany tworząc z nią połączenie kształtowe bezpośrednie, spoczynkowe i rozłączne. Kształtowy czop 1 trzpienia posiada wewnętrzny otwór wzdłużny 3 rozciągający się od czoła czopa 1 do jego wnętrza, w którym znajduje się masowy element sprężysty 4 wypełniający wnętrze otworu wzdłużnego 3 w postaci wałka wykonanego z elastomeru, o długości L4 i średnicy D4 dobranej do długości L3 i średnicy D3 otworu osiowego 3 tak by możliwe było wciśnięcie kołka 4 do wnętrza. W praktyce długości L4 i L3 w przykładzie wykonania można uznać za tożsame.

Dodatkowy element obwodowy stanowią cztery kulki 6 o odpowiednio mniejszej średnicy D6 i cztery kulki 8 o większej średnicy D8 usytuowane w otworze 3 razem z elastomerowym wałkiem 4 tak, że część każdej kulki znajduje się poza obwodem czopa 1 a część usytuowana jest wewnątrz otworu wzdłużnego 3 czopa 1. W stanie swobodnym czopa 1 kulki 6 i 8 oparte jest na ściance wałka sprężystego 4, a ich części wychodzą na zewnątrz czopa 1 poprzez otwory o osi zasadniczo prostopadłej do osi czopa 1, zakończone wylotami odpowiednio 7 dla kulek 6 mniejszej średnicy D6 i wylotem 9 dla kulek 8 o większej średnicy D8 usytuowanych na obwodzie czopa 1, przy czym wymiar zewnętrzny D7 wylotu 7 kulki mniejszej 6 i wymiar zewnętrzny D9 wylotu 9 są mniejsze odpowiednio od wymiarów średnic D6 i D8 kulki mniejszej 6 i kulki większej 8 luźno w te wyloty wprowadzanych. Długość odcinka OD łączącego w przekroju poprzecznym czopa środek symetrii czopa O i zewnętrzny punkt kulki mniejszej D jest większa od długości odcinka OB łączącego środek symetrii O z wewnętrznymi wierzchołami B zarysu czopa, a mniejsza od długości odcinka OC łączącego środek symetrii O z wierzchołkami zewnętrznymi C zarysu czopa.

Położenie wzajemne kulek, wałka sprężystego i wierzchołków zewnętrznych wewnętrznych ośmiokąta tworzącego zarys czopa jest takie, że w przekroju poprzecznym długość odcinka OA stanowiącego sumę długości promienia OE otworu wzdłużnego 3 czopa 1 i długości średnicy D8 większej kulki 8 jest większa od długości odcinka OC łączącego środek symetrii O otworu wzdłużnego 3 z zewnętrznymi, najdalej od niego oddalonymi wierzchołkami C kształtowego czopa 1, a długość odcinka stanowiącego sumę długości promienia OE otworu wzdłużnego 3 czopa 1 i długości średnicy D6 mniejszej kulki 6 jest większa od długości odcinka OB łączącego ten sam środek symetrii O z wewnętrznymi, najbliżej niego leżącymi wierzchołkami B kształtowego czopa 1. Długość odcinka OD łączącego w przekroju poprzecznym czopa środek symetrii czopa O i zewnętrzny punkt kulki mniejszej D jest większa od długości odcinka OB łączącego środek symetrii O z wewnętrznymi wierzchołami B zarysu czopa, a mniejsza od długości odcinka OC łączącego środek symetrii O z wierzchołkami zewnętrznymi C zarysu czopa.

Kulki o jednakowej średnicy rozmieszczone są symetrycznie względem osi trzpienia, co w sposób maksymalny stabilizuje położenie czopa w otworze nakrętki 2 w przypadku rozrzutów wymiarowych otworów nakrętek. Kulki 8 o średnicy większej D8 leżą w jednej wspólnej płaszczyźnie poprzecznej czopa 1, a kulki 6 o średnicy D6 mniejszej leżą w odrębnej płaszczyźnie poprzecznej czopa 1. Kulki 6 mniejszej średnicy D6 usytuowane są bliżej czoła czopa 1 niż kulki 8 o średnicy większej D8. Otwór wzdłużny 3 czopa 1 ma długość L3 większą od średnicy mniejszej kulki 6 leżącej najbliżej czoła czopa 1. Element sprężysty 4 po wciśnięciu do otworu wzdłużnego 3 jest dodatkowo stabilizowany poprzez poprzeczny kołek lub klejenie. Średnica D6 kulek mniejszych 6 wynosi max 1,5 mm, a średnica D8 kulek większych 8 max 3 mm. Kulki 6 o średnicy mniejszej D6 znajdują się w odległości mniejszej od 2 mm od czoła czopa 1 co gwarantuje współpracę nakrętkami fiolek z płytkimi otworami o głębokości 2 mm.

W przykładzie wykonania według wynalazku pokazanym na figurach 1, 14, 15 20 i 21 czop ma w przekroju porzecznym zarys wielokąta foremnego powstałego w wyniku ścięcia czterech z ośmiu grzbietów ośmiokąta regularnego wklęsłego. Zwiększa to uniwersalność klucza i jego właściwe sprzęganie z nakrętkami o otworach o różnych kształtach. Generalnie zasada jest, z ilość kątów w wielokącie tworzącym przekrój poprzeczny otworu a ilość kątów kształtowego czopa stanowi n-krotność gdzie n to liczba naturalna. Trzpień obrotowy według wynalazku może być wykonany w różnych wersjach jeśli chodzi o ilość kulek w ogóle jak również ilość kulek większych i mniejszych. Na rysunku 12 przedstawiona wersje klucza z czterema kulkami dużymi i dwiema małymi a na rysunku 13 z dwiema kulkami dużymi i czterema małymi. Ewentualnych kombinacji jest znacznie więcej. Czop może mieć w przekroju kształt wielowypusty regularnego. Dopasowuje się tedy do nakrętek o takim kształcie. Element sprężysty jest wykonywany z gumy, silikonu lub innego elastomeru.

PL 238 611 B1

Zastosowanie małych kulek w pobliżu czoła czopa powoduje, iż klucz znajduje zastosowanie w bardzo płytkich nakrętkach tak jak pokazano na rys. 13, 17, 19. Jednocześnie w przypadku takich nakrętek duże kulki położne w płaszczyźnie oddalonej od czoła pełnić mogą funkcje dodatkowego oparcia stabilizującego położenie nakrętki i jej pewniejsze sprzęgniecie. Opracowany trzpień o uniwersalnym zastosowaniu ma zwiększona żywotność nawet w przypadku odkształcenie się otworów nakrętki w wyniku długotrwałej eksploatacji. Współpracuje z większością nakrętek z gwintem zewnętrznym, jak i wewnętrznym, nawet nakrętek najnowszego typu a wiec płytkich - dzięki łatwości wciskania i sprzęgania czopa z otworem - bez deformacji nakrętki. Siły oddziaływania przez kulki na wnętrze otworu nakrętki są stosunkowo nieduże przy zwiększeniu skuteczności sprzęgania. Uniwersalność klucza dotyczy zarówno głębokości, jak i przekroju otworów nakrętek. Opracowana konstrukcja c zopa wychodzi naprzeciw najnowszym tendencjom i jednocześnie zapewnia rzecz najistotniejsza w każdym przypadku sprzężenie czopa i nakrętki gwarantujące utrzymywanie nakrętki na czopie po jej odkręceniu w pozycji poza fiolką aż do jej ponownego zakręcenia na fiolce.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Trzpień obrotowy do otwierania i zamykania nakrętek fiolek laboratoryjnych, zaopatrzony na jednym końcu w kształtowy czop do zakręcania i/lub odkręcania nakrętek, przy czym maksymalny wymiar przekroju poprzecznego czopa i minimalny wymiar przekroju poprzecznego otworu nakrętki są dobrane tak, by z chwilą umieszczenia czopa w otworze nakrętki powstało sprzęgnięcie, a czop posiada dodatkowy obwodowy element zewnętrzny, który jest kulką, której część znajduje się poza obwodem czopa, a część usytuowana jest wewnątrz otworu wzdłużnego czopa tak, że w stanie swobodnym czopa, z jednej strony kulka oparta jest na ściance masowego elementu sprężystego, a część kulki wychodzi na zewnątrz czopa poprzez otwór, zaś kształtowy czop posiada wewnętrzny otwór wzdłużny rozciągający się od czoła czopa do jego wnętrza, w którym znajduje się masowy element sprężysty wypełniający wnętrze otworu wzdłużnego znamienny tym, że kulki (6, 8), o dwóch różnych średnicach (D6, D8) usytuowane są w otworze wzdłużnym (3) razem z masowym elementem sprężystym (4) tak, że w przekroju poprzecznym długość odcinka OA stanowiącego sumę długości promienia OE otworu wzdłużnego (3) czopa (1) i długości średnicy (D8) większej kulki (8), jest większa od długości odcinka OC łączącego środek symetrii O otworu wzdłużnego (3) z zewnętrznymi, najdalej od niego oddalonymi, wierzchołkami C kształtowego czopa (1), a długość odcinka stanowiącego sumę długości promienia OE otworu wzdłużnego (3) czopa (1) i długości średnicy (D6) mniejszej kulki (6) jest większa od długości odcinka OB łączącego ten sam środek symetrii O z wewnętrznymi, najbliżej niego leżącymi wierzchołkami B kształtowego czopa (1) tak, że długość odcinka OD łączącego w przekroju poprzecznym czopa środek symetrii czopa O i zewnętrzny punkt kulki mniejszej D jest większa od długości odcinka OB łączącego środek symetrii O z wewnętrznymi wierzchołami B zarysu czopa, a mniejsza od długości odcinka OC łączącego środek symetrii O z wierzchołkami zewnętrznymi C zarysu czopa (1), przy czym otwór w czopie (1), w którym znajduje się kulka (6, 8) posiada oś zasadniczo prostopadłą do osi czopa (1) i zakończony jest wylotem (7, 9) usytuowanym na obwodzie czopa (1), przy czym zewnętrzny wymiar (D7, D9) wylotu (7, 9) jest mniejszy od średnicy (D6, D8) kulki (6, 8) luźno w ten wylot wprowadzanej.
2. 2. Trzpień obrotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że czop kształtowy (1) trzpienia obrotowego ma w przekroju poprzecznym kształt ośmiokąta wklęsłego regularnego.
3. 3. Trzpień obrotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że czop kształtowy (1) trzpienia obrotowego ma w przekroju poprzecznym kształt regularnego wielowypustu regularnego.
4. 4. Trzpień obrotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że czop kształtowy (1) trzpienia obrotowego ma w przekroju poprzecznym kształt wielokąta foremnego.
5. 5. Trzpień obrotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór wzdłużny (3) wewnętrzny czopa (1) ma długość (L3) równą lub większą średnicy kulki (6, 8) leżącej najbliżej czoła czopa (1).
6. 6. Trzpień obrotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że masowy element sprężysty (4) wprowadzony do otworu osiowego (3) czopa (1) ma kształt walcowego kołka o długości (L4) i średnicy (D4).

   PL 238 611 B1
7. 7. Trzpień obrotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że masowy element sprężysty jest wykonany z gumy, silikonu lub innego elastomeru.
8. 8. Trzpień obrotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że element sprężysty (4) po wciśnięciu do otworu wzdłużnego (3) jest dodatkowo stabilizowany.
9. 9. Trzpień obrotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że kulki o jednakowej średnicy rozmieszczone są symetrycznie względem osi trzpienia.
10. 10. Trzpień obrotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że kulki (8) o średnicy większej (D8) leżą w jednej wspólnej płaszczyźnie poprzecznej czopa (1), a kulki (6) o średnicy (D6) mniejszej leżą w odrębnej płaszczyźnie poprzecznej czopa (1).
11. 11. Trzpień obrotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że kulki (6) o mniejszej średnicy (D6) usytuowane są bliżej czoła czopa (1) niż kulki (8) o średnicy większej (D8).
12. 12. Trzpień obrotowy według zastrz. 10, znamienny tym, że czop zaopatrzony jest w cztery kulki (8) o średnicy większej (D8) i cztery kulki (6) o średnicy mniejszej (D6) rozłożone symetrycznie względem osi czopa.
13. 13. Trzpień obrotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że średnica (D6) kulek mniejszych (6) wynosi co najwyżej 1,5 mm, a średnica (D8) kulek większych (8) co najwyżej 3 mm.
14. 14. Trzpień obrotowy według zastrz. 1, znamienny tym, że kulki (6) o średnicy mniejszej (D6) znajdują się w odległości co najwyżej 2 mm od czoła czopa (1), co gwarantuje współpracę z nakrętkami fiolek z płytkimi otworami o głębokości 2 mm.