WO2008059044A1 - Vorrichtung und verfahren zum verschliessen einer behälteröffnung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum verschliessen einer behälteröffnung Download PDF

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WO2008059044A1
WO2008059044A1 PCT/EP2007/062434 EP2007062434W WO2008059044A1 WO 2008059044 A1 WO2008059044 A1 WO 2008059044A1 EP 2007062434 W EP2007062434 W EP 2007062434W WO 2008059044 A1 WO2008059044 A1 WO 2008059044A1
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closure
cavity
mold
iia
opening
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PCT/EP2007/062434
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Inventor
Uwe Hoffmann
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M.U.T Aviation-Technology Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5082—Test tubes per se
    • B01L3/50825—Closing or opening means, corks, bungs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D39/00—Closures arranged within necks or pouring openings or in discharge apertures, e.g. stoppers
    • B65D39/12—Closures arranged within necks or pouring openings or in discharge apertures, e.g. stoppers expansible, e.g. inflatable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
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    • B01L2200/12—Specific details about manufacturing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01L2300/00—Additional constructional details
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    • B01L2300/041—Connecting closures to device or container
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for closing a container opening, in particular the opening of a sample vessel used in medical diagnostics.
  • liquid samples for medical diagnostics such as blood or urine samples
  • cylindrical sample containers with 1 to 10 ml contents, outside diameters between 12 and 17 mm and inside diameters between 9 and 15 mm.
  • the sample vials reach the laboratory in the closed state and are then opened to perform various analyzes.
  • the sample containers are then not immediately emptied and disposed of or recycled. Rather, there is a regular archiving for a specific Period of, for example, several days.
  • the samples are usually stored refrigerated. In any case, it is necessary to seal the samples for archival to prevent contamination, evaporation or leakage. Since medical laboratories have a high sample throughput, high-speed automatic processing is of utmost importance, ie, including the sealing of the sample vessels for archiving and, if appropriate, the reopening of the sample vessels.
  • a closure device for closing a container opening has a closure portion for insertion into the container opening.
  • the closure portion has an inner cavity and an elastic wall defining and defining the inner cavity.
  • a through hole is provided, which connects the inner cavity with the outer space.
  • a pressure difference between the inner cavity and the environment can be made by, for example, sucked by a pump through the through-hole air from the inner cavity or pumped into this to produce a negative pressure or an overpressure.
  • the closure portion has only one through-hole, i. that the elastic wall of the closure portion completely surrounds the inner mold cavity with the exception of a through hole.
  • the elastic wall is shaped and formed in such a way that the closure portion in the case that the pressure in the inner cavity is equal to the ambient pressure, is biased in a predetermined shape, ie in a shape in which the closure portion in a deformation by external transmission of force Effect after completion of the external force by the elastic forces applied by the elastic wall returns.
  • the elastic wall is shaped and formed so that the closure portion can be brought into a contracted state by establishing a pressure difference between the inner cavity and the environment from the predetermined shape in the entire length of the closure portion along at least one spatial direction the maximum cross-sectional diameter of the closure portion is smaller than in the predetermined shape with respect to this spatial direction.
  • the shutter portion has at least one axis with respect to which the maximum cross-sectional diameter perpendicular to this axis is smaller than the maximum cross-sectional diameter of the shutter portion in the predetermined shape with respect to the same axis.
  • the maximum cross-sectional diameter in the predetermined shape and in the contracted state may be located at different points along the at least one spatial direction or axis.
  • the closure portion is provided by this configuration, when a container is provided with a pipe-section opening portion whose diameter is smaller than the maximum cross-sectional diameter in the predetermined shape of the closure portion and larger than the maximum cross-sectional diameter in the contracted state of the closure portion, in the contracted state-unlike in the predetermined shape-can be introduced along the at least one spatial direction into the tubular portion opening portion and expand after pressure equalization in the opening and can press sealingly against the wall of the opening portion to reliably close the opening.
  • the shape of the closure portion must be suitably adapted to the shape of the opening to be closed, taking into account its elastic properties. be fitted so that the closure portion can invest circumferentially on the opening wall.
  • This closure device which constitutes a stopper, has the advantage that, depending on the extent of reduction in the maximum cross-sectional diameter achievable by establishing a pressure differential, vessel openings of different diameters can be closed automatically and at high speed in a simple and reliable manner. Only during the introduction of the closure portion of the closure device in a container opening, a differential pressure between the inner cavity and the environment must be maintained. The actual sealing attachment of the closure device in the container opening is effected by pressure equalization, and in the attached state, no pressure difference must be maintained. Rather, the inner cavity may communicate with the environment via the throughbore. The deformation of the closure portion by establishing a pressure difference can be accomplished advantageously reproducible quickly and with high accuracy.
  • the closure portion is configured to transition to the contracted state upon production of a negative pressure in the internal cavity.
  • This embodiment has the advantage that the closure device is held by the device used to produce the negative pressure and can be transported safely and easily in this way.
  • the closure portion is adapted for pressure values which are approximately 10 kPa to approximately 25 kPa absolute in the contracted state. These pressures can be realized with conventional injector vacuum pumps or small diaphragm pumps. Although the generation of lower pressures leads to somewhat larger contraction forces, it also considerably increases the costs. But it is also possible that the closure portion is designed so that it merges in producing a positive pressure in the inner cavity in the contracted state.
  • Convenient pressure values for the use of sample vials or tubes used in laboratory automation are about 0.15 Mpa to about 0.25 Mpa.
  • pressures up to 0.6 Mpa can be beneficial, such as pressures up to 0.6 Mpa. It must be ensured in any case that the selected overpressure does not lead to damage of the container to be closed.
  • the closure portion is spherical or spherical in shape in the predetermined shape. Additionally or independently, it is advantageous if the inner cavity in the predetermined shape of the closure portion is spherical or spherical segment-shaped. These shapes are particularly well adapted to the usually circular cross-sections of the cylindrical sample vessels used in medical diagnostics and ensure a uniform distribution of force in the radial direction.
  • the closure portion in the predetermined shape in the plane of maximum cross-sectional diameter with respect to the at least one spatial direction a circular outline, an oval outline, a square outline with rounded corners or a rectangular outline has rounded corners.
  • the closure portion may for example be designed so that after pressure equalization a force of 1 to 2 N must be used to pull it out of the opening of the container, for the closure of the closure device is intended.
  • a total circumferential force of 2 to 4 N can accordingly be provided.
  • the static friction coefficients and thus the required pull-out forces then vary slightly. However, this is irrelevant for practical application.
  • the closure device has a lug extending from the closure portion and through which the throughbore extends.
  • a projection is provided on the closure portion which extends outwardly from the closure portion and which has a bore which communicates with or merges with the through-bore through the elastic wall of the closure portion.
  • the approach in the relaxed state with respect to the at least one spatial direction to a maximum cross-sectional diameter, which is smaller than the maximum cross-sectional diameter of the closure portion.
  • the approach in an advantageous embodiment of the approach is integrally formed with the closure portion.
  • the closure device can be produced in a particularly simple manner by casting.
  • the approach is tubular, wherein for the purpose of easier automatic handling at the connection region with the closure portion opposite end of the approach a collar may be provided, ie the approach may be formed flange.
  • a corresponding collar has the same advantages in non-tubular design of the approach.
  • the closure device is then pear-shaped.
  • the closure portion is formed so that in its predetermined shape in the plane of maximum cross-sectional diameter with respect to the at least one spatial direction has a maximum cross-sectional diameter of at least 16 mm and preferably about equal to 16 mm.
  • the closure portion is formed so that it can be brought into a contracted state in which in the plane of maximum cross-sectional diameter with respect to the at least one spatial direction, the maximum cross-sectional diameter is less than or equal to 8.5 mm and preferably less than or equal to 8 mm ,
  • a single closure device can be used to close container openings having internal diameters in the range of about 9 mm to about 15 mm, as found in sample vessels commonly used in laboratory automation.
  • the inner diameter of the container opening is currently in most cases between 9.5 and 11 mm or between 13 and 15 mm.
  • closure device has a closure section having a maximum contracted cross-sectional diameter of at most 8 mm and preferably about 8 mm and a maximum cross-sectional diameter in the predetermined shape of at least 12 mm and preferably about 12 mm, and of which the other has a closure portion for which the corresponding values are 12 mm and 16 mm.
  • the wall of the closure portion comprises an elastomeric material or consists of an elastomeric material.
  • elastomeric materials are plastic, vulcanized rubber or silicone rubber and latex.
  • a suitable material is e.g. Elastosil LR two-component silicone rubber, available from Wacker Chemie, which has special medical grade options that are resistant to all common sample materials, have low gas permeability, and do not alter the sample.
  • container openings can be advantageously closed by the following method.
  • a container having an opening having a tubular portion-shaped opening portion that is, a possibly very short opening portion having an inner wall to which the closure portion can be sealingly applied after pressure equalization for closing the opening, and a closure device having the above-described configuration.
  • a closure device is selected in which the maximum transverse The sectional diameter of the shutter portion with respect to the at least one spatial direction in the predetermined shape is larger than the diameter of the tubular portion-shaped opening portion. Only then can the closure section close the opening after insertion in the contracted state and the expansion with pressure equalization. It is also possible to close containers with conically extending tube-section-shaped opening sections.
  • the maximum possible conicity depends, inter alia, on the coefficient of friction between the vessel and closure section material, since the closure section does not have a stable position if the friction is too low and / or the conicity is too great.
  • suitable structures may be provided in the inner wall of the opening portion of the container, which lead to a positive engagement of the closure portion.
  • the through hole in the elastic wall of the closure portion of the closure device is brought into communication with means for generating a pressure difference between the inner cavity of the closure portion and the environment and in the inner cavity of the closure portion in such a manner made a pressure difference to the environment that the closure portion in a contracted state, in which it can be introduced along the at least one spatial direction in the tubular opening portion and disposed therein.
  • the shutter portion is formed so that it can be inserted into the opening portion only in the contracted state along the at least one predetermined spatial direction because its diameter is too large in the predetermined shape.
  • the closure portion is disposed in the contracted state in the tubular opening portion and the pressure equalization between the inner cavity of the closure portion and the environment made. This causes the closure portion to expand in the tubular opening portion, sealingly press against the wall of the opening portion and close the container opening in this manner.
  • the means for generating a pressure difference is separated from the closure device. It can be seen that in the insertion and placement of the contracted state closure portion, the through hole is preferably arranged so that it is accessible from outside even when arranged in the opening closure portion.
  • the method can be used advantageously for containers whose tubular opening portion has a circular cross section with a diameter of preferably 9 mm to 15 mm.
  • Such containers of cylindrical shape are commonly used in laboratory medicine for automatic processing.
  • connecting the through-hole in the elastic wall of the closure portion to a means for creating a pressure differential comprises placing a conduit belonging to the device through the through-bore extending in the internal cavity, for example by passing the conduit through the through-hole in FIG the inner cavity is inserted.
  • the device for generating a pressure difference thus has, for example, a pump which is in communication with the conduit, and after insertion of the conduit into the internal cavity of the closure portion, by means of the pump through the conduit air or other gas or gas mixture to produce a Vacuum pumped out of the inner cavity or pumped to generate an overpressure in the inner cavity become.
  • the line or an end portion of the conduit has the shape of a hollow needle.
  • the generation of a negative pressure has the advantage that the closure device is held on the line and can be moved without further attachment measures using the line.
  • the conduit can be used to supply the closure device to the container opening and to place it in this.
  • the line itself must be designed to be movable.
  • the closure device is provided in the following manner.
  • a liquid material which can be converted into an elastomeric material by solidification is introduced into the cavity of a mold. This can be done, for example, by a conduit or nozzle that moves into and out of the mold cavity or is disposed above the mold cavity.
  • the liquid material in the cavity of the mold is solidified into an elastomeric material such that the liquid material solidifies from the outside to the inside, ie, starting from the wall of the mold cavity.
  • a duct or tuyere is placed during the solidification in the still liquid part of the material or introduced into this, ie in the inner region of the material in the mold cavity, the outside already solidified material and internally still liquid material.
  • a gas is passed into the mold cavity during solidification, so that forms a gas-filled cavity in the still liquid portion of the material, which forms the inner cavity of the closure portion after complete solidification to an elastomeric material.
  • the closure device is formed with its inner cavity arranged in the closure section and optionally further sections and parts of the closure device. such as the approach or projection described above.
  • the through hole is readily formed.
  • the one conduit is also possible for the one conduit to be used for introducing the liquid material into the mold cavity and for passing a gas to produce the gas-filled cavity. It will be appreciated that in this case, arranging the conduit for passing a gas need not be arranged by introducing it into the mold cavity in the liquid material, since this step is already accomplished by placing the filling conduit in the mold cavity. Finally, the closure device is removed from the mold.
  • the line or blowing nozzle for passing a gas to form the gas-filled cavity is also used for producing a pressure difference for transferring the closure section into the contracted state.
  • the line or blowing nozzle must first be completely withdrawn from the inner cavity of the closure device and released from the closure device and then a new line must be inserted through the through hole in the inner cavity.
  • the liquid material is a one-part, hot-vulcanizing material and the mold is heated to a temperature above the vulcanization temperature of the material so that the liquid material within the cavity of the mold solidifies from the cavity wall.
  • the liquid material may comprise two components which are introduced simultaneously or successively into the cavity of the mold and form a vulcanizing mixture, and the mold is heated to a temperature selected so that the liquid material inside the cavity of the mold is heated Form solidified from the cavity wall.
  • a plurality of container openings is closed simultaneously with a corresponding plurality of closure devices.
  • a plurality of closure devices are simultaneously supplied to a corresponding number of container openings and each one of the closure devices arranged in each case a container opening.
  • the method described above is carried out for each of the closure devices.
  • a high processing speed is achieved by parallel processing of multiple containers.
  • the plurality of closure devices are provided as a unit, in which two adjacent closure devices are connected by a connecting portion, wherein between the connecting portion and each of the two closure devices a predetermined breaking point is provided so that the closure devices can be released from the unit.
  • the closure devices can be provided as rolled goods.
  • the release of the closure devices from the unit can be done for example by stamp, which press on the arranged above the respective container openings closure devices, push them into the respective opening and thereby cut through the predetermined breaking points.
  • the pressure difference generating means comprises a plurality of conduits simultaneously inserted through the through-holes in the elastic wall of the shutter portions of a corresponding plurality of the shutter devices into the inner cavities thereof, around the through-holes with the device to connect to generate a pressure difference.
  • the mold has a plurality of cavities corresponding to the plurality of closure devices into which the liquid material is simultaneously filled and solidified. Then, a plurality of lines corresponding to the plurality of shutter devices are simultaneously introduced into the cavities of the mold to form a gas-filled cavity in each cavity of the mold in the still-liquid material, and then generate negative pressures to push the shutter devices into the cavity contracted state to bring.
  • the latter step can also be carried out with the aid of separate lines. In this way, a plurality of closure devices to be inserted into a corresponding plurality of container openings are simultaneously produced.
  • the method described above can be advantageously carried out with a device for closing a container opening described below.
  • a device has a container receiving device for arranging a container with a container opening to be closed in a predetermined position.
  • the apparatus includes feeding means for supplying a shutter to the opening of a container disposed in the container receiver and for introducing the shutter into the opening and means for generating a pressure difference between the inner cavity of the shutter portion of a shutter supplied from the feeder and the environment ,
  • the means for generating a pressure difference comprises a means by which the means for generating a pressure difference with the through hole in the elastic wall of the closure portion of the closure device can be brought into connection and released from it.
  • a control device which is adapted to control the supply means and the means for generating a pressure difference in such a way that the means for generating a pressure difference before the introduction of a closure device in the closable opening of a container arranged in the receptacle container with the through-bore of the closure device is brought into connection and between the inner cavity of the closure device and the environment, a pressure difference is established and maintained to the closure device during the introduction of the closure device in the opening in a contraindicated to keep this state.
  • the control means is adapted to control the means for generating a pressure difference in such a way that it is released after the introduction of the closure device in the opening to be closed from the through hole of the closure device to produce pressure equalization in the inner cavity.
  • such a device for closing a container opening has a mold with a cavity, a conduit which can be inserted into and withdrawn from the cavity of the mold and adapted to form a liquid material by solidification into an elastomeric material can be transferred to introduce into the cavity of the mold, a conduit which can be inserted into the cavity of the mold and withdrawn therefrom and adapted to after the introduction of a liquid material which can be converted by solidification in an elastomeric material, into the cavity of the mold during the solidification of the liquid material to introduce a gas into the still liquid material so that a gas-filled cavity is formed, and a heating means for heating the mold to a predetermined temperature.
  • control device is adapted to introduce the line for introducing the liquid material into the cavity of the mold in the cavity, to introduce the liquid material and to withdraw the line.
  • controller is adapted to introduce the conduit or tuyere for introducing gas into the cavity of the mold after introduction of the liquid material and during solidification into the liquid material in the mold cavity and for passing gas through the conduit or tuyere.
  • controller is adapted to control the heater and to heat the mold to a predetermined temperature.
  • the conduit for passing a gas is part of the means for generating a pressure difference and the means for generating a pressure difference and the control means adapted to after the formation of a closure device in the cavity of the mold in the inner Cavity of the closure portion of the closure device to produce a pressure difference to the environment, by which the closure device is brought into the contracted state.
  • the means for generating a pressure difference comprises a separate conduit which can be inserted into and withdrawn from the inner cavity through the through-bore of a closure device supplied by the supply means.
  • the container receiving device is adapted to simultaneously arrange a plurality of containers with a container opening to be closed in predetermined positions.
  • the feeder is adapted to simultaneously supply a corresponding plurality of closure devices to the apertures of a plurality of containers disposed in the container receiver under the control of the controller and to introduce them into the apertures.
  • the pressure difference generating means is adapted to be simultaneously communicated with the through holes of one of the plurality of containers arranged in the container receiving means in a plurality of shutters supplied with the supply means under the control of the control means, and a pressure difference between the inner cavities of the shutters and the Environment and to be released from the through holes.
  • the mold has a plurality of cavities for forming a plurality of closure devices and one of the plurality of mold cavities corresponding plurality of lines is provided, which can be simultaneously inserted into a mold cavity and withdrawn from the same and adapted in order simultaneously to introduce a liquid material, which can be converted into an elastomeric material by solidification, in the respective cavity of the mold.
  • one of the plurality of mold cavities corresponding plurality of conduits is provided, which can be simultaneously introduced into a mold cavity and withdrawn from this and adapted to simultaneously after the introduction of a liquid material which can be converted by solidification in an elastomeric material, into the mold cavities during the solidification of the liquid material to introduce a gas into the still liquid material, so that in each case forms a gas-filled cavity.
  • FIG. 1 shows a first step of a method according to the invention for closing a container opening.
  • FIG. 2 shows a further step of a method according to the invention for closing a container opening.
  • FIG. 3 shows a further step of a method according to the invention for closing a container opening.
  • FIG. 4 shows a further step of a method according to the invention for closing a container opening.
  • FIG. 5 shows a further step of a method according to the invention for closing a container opening.
  • FIG. 6 shows a device for automatically carrying out the method according to the invention for closing a container opening.
  • FIGS. 1 to 5 An embodiment of the method according to the invention is shown in FIGS. 1 to 5, in which a closure device in the form of a plug is produced immediately prior to its use for closing the tube-section-shaped opening of a sample container used in laboratory medicine.
  • a hollow needle-shaped nozzle 1 is moved into a cavity 3 of a mold 4 rotationally symmetrical about an axis 2 and with its help a liquid, vulcanizable polymer or a liquid polymer precursor 5 is introduced into the cavity 3.
  • Possible materials are one-component, hot-vulcanizing products such as, for example, rubber, latex or silicone rubber.
  • the material before vulcanization or polymerization is free-flowing and not too high viscosity.
  • Two-component materials can also be used, the two components then being preferably introduced into the mold by means of an exchangeable mixing nozzle.
  • the viscosity of an advantageous unvulcanized polymer is about 10 3 to about 10 6 mPa s.
  • a suitable hot-vulcanizing two-component silicone rubber is Elasosil LR, which is available from Wacker Chemie.
  • Elastosil LR has a relatively high viscosity of 500 Pa s in the mixed state, so that relatively high pressures of more than 10 bar are necessary for introducing the mixed material into the cavity of the mold and for producing the gas-filled cavity in the liquid phase.
  • Preferred materials have a Polymerization or vulcanization rate of about 0.2 mm / s at 190 0 C. These materials are advantageous for all embodiments of the invention.
  • the cavity 3 is approximately pear-shaped and has a spherical segment-shaped section 3a, which is lower in FIG. 1, and a cylindrical section 3b which adjoins upward in FIG.
  • the mold 4 is permanently heated to a temperature with the aid of a thermostat-controlled heating, not shown in FIG. 1, which enables solidification of the liquid material 5 by vulcanization or polymerization within a few seconds.
  • a suitable temperature is 150 to 200 ° C. Fast solidification within a few seconds is of great importance since, for example, in laboratory medicine, the entire sealing process, including the manufacture of the closure devices in an automated process, should not exceed five seconds.
  • the filling nozzle 1 is briefly introduced into the cavity 3 for insertion of the liquid material 5 into the position shown in FIG. 1, and then immediately withdrawn. But it is also possible that the filling nozzle 1 is designed so that it also takes over the functions of the line 6 described below. Then, no separate line 6 must be provided, and such a filling nozzle remains after the introduction of the liquid material in the cavity 3. In any case, the cavity 3 is not completely filled with the liquid material 5, but only up to about ⁇ the height of spherical segment-shaped cavity section 3a.
  • the metering of the introduced material 5 can be achieved, for example, by pressurizing the storage container or the storage container for the liquid material 5, by suitable metering pumps (eg piston, gear, rotary vane or peristaltic pumps) or - in particular in the case of highly viscous materials in the liquid state - by screw conveyors take place, as they are used in injection molding machines.
  • suitable metering pumps eg piston, gear, rotary vane or peristaltic pumps
  • the liquid material 5 is heated immediately after introduction into the cavity 3 by the contact with the mold from the outside. Accordingly, the liquid material 5 solidifies from the outside to the inside, starting at the wall of the cavity, so that an already solidified region forms in an intermediate stage radially outside in the region of the cavity wall, while the material 5 is still liquid in an inner region. In the further course, the solidified area grows inwards at the expense of the liquid area.
  • a hollow needle-shaped conduit 6 is introduced along the axis 2 into the cavity 3 of the mold 4 , This is shown in FIG.
  • the conduit 6 is introduced into the cavity 3 through the cylindrical cavity section 3b so far that its front end 6a is arranged approximately in the center of the spherical-segment-shaped cavity section 3a. This end 6a is then in the still liquid region of the material 5.
  • the line 6 is provided with a, for example circular, plate 8, which serves as a stop for easy positioning of the end 6a of the line 6.
  • the gap 10 remaining between the plate 8 and the upper surface 9 of the mold 4 allows the escape of air displaced from the mold cavity 3 if the amount of air introduced through the pipe 6 was too great, but not the leakage of the liquid material 5.
  • the air supply is controlled throughout the further solidification process so that after its completion, a solid, elastic plug 11 has formed with the shape shown in Figure 2 and rubber-like consistency.
  • This plug 11 has a spherical portion, in Figure 2 lower portion IIa with an inner, gas-filled cavity 12 and a tubular, in Figure 2 upper portion IIb.
  • the cavity 12 is completely enclosed by a wall 14 except for a bore 13a.
  • This bore 13a is integrally formed with a bore 13b in the plug portion IIb.
  • the bore 13a, 13b extends along the axis 2. Since the plug 11 has formed around the conduit 6, the conduit 6 extends through the bore 13a, 13b, which extends into the cavity 12 of the plug 11.
  • the plug 11 due to its elastic configuration, has a predetermined shape which corresponds to that shown in FIG. 2 and which the plug 11 assumes in the absence of external forces.
  • Figure 3 shows the removal of the plug 11 from the mold 4.
  • the line 6 by means of a suitable pump (not shown) subjected to negative pressure, so that air is sucked out of the plug cavity 12.
  • the plug 11, or more precisely its section IIa merges from the equilibrium form shown in FIG. 2 into the contracted state shown in FIG. In this contracted stand, the inner cavity 12 disappears almost completely, and the wall 14 of the plug portion IIa applies to the line 6 at.
  • the plug 11 is designed so that the maximum cross-sectional diameter with respect to the axis 2, ie the maximum cross-sectional diameter in the planes perpendicular to the axis 2, compared to the equilibrium form of Figure 2 decreases. As can be seen in Figure 3, it is then smaller than the cross-sectional diameter of the cylindrical plug portion IIb, so that the plug 11 can be moved out of the mold cavity 3 by moving the conduit 6 up the axis 2 through the mold cavity portion 3b. In order to facilitate the separation of the plug 11 from the mold 4, air or other gas may additionally be blown into the mold cavity 3 through the vent hole 15 provided in the bottom of the mold 4.
  • the negative pressure of the line 6 is maintained.
  • the plug 11 is securely held in the contracted state on the line 6 and can be transported by the method of the line 6 and introduced into a sample vessel to be closed (see Figure 4).
  • the plug 11 is arranged in the contracted state in the tube-section-shaped opening section 16a of the sample vessel 16.
  • the plug dimensions in the contracted state are chosen so that the plug 11 can be easily inserted into the vessel 16 due to the reduced in the contracted state cross-sectional diameter of the plug portion IIa and that between the plug 11 and the wall of the vessel 16 is a gap 17 through the air displaced by the introduction of the plug 11 from the vessel 16 can escape and an overpressure in the vessel 16 is prevented.
  • the line 6 is connected to the environment or, to accelerate the pressure equalization and possibly to the more reliable pulling out of the line 6, pressurized with compressed air, so that the plug portion IIa expands and its wall 14, as shown in Figure 5, to the inner wall of the sample vessel 16 applies.
  • the plug dimensions are chosen so that the maximum cross-sectional diameter with respect to the axis 2 in the equilibrium form of FIG. 2 is smaller than the diameter of the opening portion 16a of the vessel 16. In this way, after the pressure equalization between the inner plug cavity 12 and the environment outside the sample vessel 16 is established, the plug 11 is securely held in the sample vessel 16 by its section IIa, and the section IIa closes the sample vessel 16 tightly. The section IIa therefore forms a closure portion of the plug 11.
  • Figure 5 shows the state after establishing the pressure equalization. Now the line 6 with the plate 8 can be pulled out of the stopper 11 closing the sample vessel 16. In order to facilitate the separation of the plug 11 from the plate 8, additional exhaust ports (not shown) may be provided on the underside thereof, which are also acted upon with compressed air when pulling out the line 6 from the plug 11. After the removal of the conduit 6 from the plug 11, its inner cavity 12 is connected to the environment via the bores 13a, 13b.
  • the carrier can be automatically moved both up and down parallel to the axes 2 of the individual mold cavities 3, as well as laterally perpendicular to these axes. All lines 6 are preferably connected to a common compressed air or suction line.
  • the filling nozzles 1 may need to be charged by a respective dosing unit. With this arrangement, it is possible to produce a plurality of plugs simultaneously and to introduce them into the sample vessels, so that a plurality of sample vessels can be processed in parallel.
  • FIG. 6 schematically shows an embodiment of a device or apparatus 18 for carrying out the method according to the invention.
  • the substantially hollow-cylindrical sample containers 16 to be closed are arranged in a receiving device 19, which serves as a holding and transport device and can be designed, for example, as a conveyor chain or rack transport system.
  • the receiving device 19, of which a detail is shown in FIG. 6, can be moved in the direction indicated by an arrow to fulfill these functions with the aid of a drive 20.
  • the right-hand two sample containers 16 are already closed with plugs 11, and the sample containers have different cross-sectional diameters, but are closed with identical plugs 11.
  • the device 18 has a mold 4 with a pear-shaped cavity 3.
  • a controlled heating 21 is provided for heating the mold 4 to a desired temperature.
  • a mixing nozzle 1 arranged above the mold cavity 3 serves to fill the mold cavity 3 with two liquid polymer components, that of the mixing nozzle 1 from two storage containers 22a, 22b via lines 23 and 24 and metering pumps 25a or 25b can be supplied.
  • the mixing nozzle 1 can be moved and / or pivoted by means of a drive 26 in order to be able to move the mixing nozzle 1 into and out of the mold cavity 3 and avoid a collision with the pipe 6.
  • the mixing nozzle 1 need not necessarily be moved into the mold cavity 3, but it is sufficient if it is arranged above the mold cavity 3, that the liquid material can be introduced.
  • this has in its bottom a bore 15, via which by means of a compressed gas supply 27, which can be formed for example by a connected to a compressed air supply pressure regulator, and a solenoid valve 28 gas can be blown down into the mold cavity 3.
  • the device 18 also has a hollow needle 6 provided with a stop plate 8, which can be connected via two solenoid valves 29 and 30, optionally with a pressurized gas supply 31, e.g. in the form of a pressure regulator connected to a compressed air supply, or a vacuum source 32, e.g. in the form of a vacuum pump can be connected.
  • the hollow needle 6 can be moved in the vertical direction by means of a drive 33a in the horizontal direction (in FIG. 6) and with the aid of a drive 33b to reciprocate the hollow needle 6 between the mold 4 and a sample vessel 16 to be closed and the hollow needle 6 in the mold cavity 6 and the opening portion 16a of a sample vessel 16 in and out of these move.
  • the drive 20, the heater 21, the metering pumps 25a, 25b, the drive 26, the solenoid valves 28, 29 and 30 and the drives 33a, 33b are connected, for example via lines or wireless, to a common control device 34, which is adapted to carry out their business of carrying out the to control appropriate method.
  • the controller 34 controls the heater 21 to heat the mold 4 to a predetermined temperature of, for example, 190 ° C., and the drive 26 to move the mixing nozzle 1 into the mold cavity 3. Subsequently, it operates the two metering pumps 25a, 25b to introduce liquid polymer components from the storage containers 22a, 22b into the mold cavity 3.
  • the controller 34 controls the actuators 26, 33a, and 33b such that the mixing nozzle 1 travels upwardly from, or out of, the mold cavity 3, and so on the hollow needle 6 is first moved to the right over the mold cavity 3 and then moved down into the mold cavity 3. Then, the control device 34 opens the solenoid valve 29 to connect the hollow needle 6 to the compressed gas supply 31 and to blow gas through the hollow needle 6 into the still liquid material in the mold cavity 3.
  • the controller closes the solenoid valve 29 and opens the solenoid valve 30 to connect the hollow needle 6 to the vacuum source 32 and thus to negative pressure in the inner cavity of the plug 11 in the mold cavity 3 generate and bring him into a contracted state.
  • the controller 34 opens the solenoid valve 28 to blow gas from the pressurized gas supply 27 through the bore 15 in the mold cavity 3, and operates the drive 33b to the hollow needle 6 together with the held by vacuum at this stopper 11 upwardly from the mold cavity 3 to move out.
  • the controller 34 closes the solenoid valve 28 and controls the actuator 33a so that it moves the hollow needle 6 to the left and arranges over the upward-facing opening of a sample vessel 16 to be closed.
  • control device 34 drives the drive 33b in order to move the hollow needle 6 together with the plug 11 contracted downwardly into the opening section 16a of the sample vessel 16 to be closed and to arrange the closure section of the plug 11 in the opening section 16a ,
  • control device 34 closes the solenoid valve 30 and opens the solenoid valve 29 to aerate the inner cavity of the plug 11 to accelerate the pressure equalization with the environment by means of the compressed gas supply 31 and to fix the plug 11 in the opening portion 16 a closes the solenoid valve 29th again and operates the drive 33b to pull the hollow needle 6 upwards out of the fixed plug 11.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (11) und ein Verfahren zum Verschließen einer Behälteröffnung (16a) und eine Einrichtung (18) zur Ausführung des Verfahrens. Die Verschlußvorrichtung (11) weist einen Verschlußabschnitt (11a) zum Einführen in eine Behälteröffnung (16a) auf, der einen inneren Hohlraum (12) und eine elastische Wandung (14) aufweist. Die Wandung (14) enthält eine Durchgangsbohrung (13a), über die eine Druckdifferenz zwischen dem inneren Hohlraum (12) und der Umgebung hergestellt werden kann. Die Wandung (14) ist so ausgestaltet, daß der Verschlußabschnitt (11a) bei einer Druckdifferenz von Null gegenüber dem Umgebungsdruck in eine vorbestimmte Form vorgespannt ist und durch Herstellen einer Druckdifferenz zwischen dem inneren Hohlraum (12) und der Umgebung in einen kontrahierten Zustand gebracht werden kann, in dem entlang zumindest einer Raumrichtung der maximale Querschnittsdurchmesser des Verschlußabschnitts (11a) senkrecht zu dieser Raumrichtung kleiner als in der vorbestimmten Form ist. Auf diese Weise kann der Verschlußabschnitt (11a) im kontrahierten Zustand entlang der zumindest einen Raumrichtung in einen rohrabschnittförmigen Öffnungsabschnitt (16a) eines Gefäßes (16) eingeführt werden und sich nach Druckausgleich in der Öffnung (16a) ausdehnen und dichtend gegen die Wandung des Öffnungsabschnitts (16a) drücken.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Verschließen einer Behälteröff- nunσ
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschließen einer Behälteröffnung, insbesondere der Öffnung eines in der medizinischen Diagnostik eingesetzten Probengefäßes .
Auf verschiedenen Gebieten der Technik ist es erforderlich, Flüssigkeiten in Behältern zu transportieren und zu lagern. Dabei besteht regelmäßig die Notwendigkeit, daß die Behälter dicht verschlossen werden können, um ein unbeabsichtigtes Austreten der Flüssigkeit und eine Verunreinigung der Flüssigkeit in dem Behälter zu verhindern. Die zu diesem Zweck eingesetzten Verschlußvorrichtungen müssen so ausgestaltet sein, daß sie nicht nur die Verschlußfunktion zuverlässig erfüllen, sondern sich auch in einfacher Weise wieder öffnen lassen, um die Flüssigkeit aus dem Behälter entnehmen zu können. Zahlreiche technische Anwendungen setzen darüber hinaus voraus, daß sich die Behälter und die Verschlußvorrichtungen halb- oder vollautomatisch mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Geschwindigkeit handhaben lassen. Entsprechende Erfordernisse bestehen auch für Behälter zum Transport und zur Lagerung von Gasen und festen Stoffen.
So werden etwa in der Labormedizin Flüssigkeitsproben für die medizinische Diagnostik, wie zum Beispiel Blut- oder Urinproben, üblicherweise in zylindrischen Probengefäßen mit 1 bis 10 ml Inhalt, Außendurchmessern zwischen 12 und 17 mm und Innendurchmessern zwischen 9 und 15 mm transportiert und verarbeitet. Die Probengefäße erreichen das Labor im verschlossenen Zustand und werden dann zur Durchführung verschiedener Analysen geöffnet. Üblicherweise werden die Probengefäße anschließend nicht sofort entleert und entsorgt oder recycled. Vielmehr erfolgt regelmäßig eine Archivierung für einen bestimmten Zeitraum von beispielsweise mehreren Tagen. Um Änderungen der diagnostischen Parameter während des Archivierungszeitraums zu vermeiden, werden die Proben meist gekühlt gelagert. In jedem Fall ist es erforderlich, die Proben für die Archivierung zu verschließen, um eine Kontamination, eine Verdunstung oder ein Auslaufen zu verhindern. Da in medizinischen Laboren ein hoher Probendurchsatz herrscht, ist eine automatische Verarbeitung mit hoher Geschwindigkeit von größter Bedeutung, d.h. einschließlich des Verschließens der Probengefäße zur Archivierung und gegebenenfalls der erneuten Öffnung der Probengefäße.
Im Stand der Technik kamen vor diesem Hintergrund zwei Vorgehensweisen in automatischen Verarbeitungsverfahren zum Einsatz. Zum einen wurden die Probengefäße mit einem Folienstück verschlossen, das mit Hilfe eines geeigneten Heißklebers über die Öffnung eines Probengefäßes geklebt wurde. Diese Technik hat den Nachteil, daß die auf diese Weise verschlossenen Probengefäße sich nur mit großen Schwierigkeiten automatisch weiterverarbeiten lassen. So ist es nicht zu vermeiden, daß die Folienstücke über den die Probengefäßöffnung begrenzenden Rand des Probengefäßes überstehen und eine dichte Packung und das Rollen der zylindrischen Probengefäße verhindern. Außerdem kann durch diese Technik keine ausreichende Dichtigkeit gewährleistet werden, und es ist schwierig, die Probengefäße wieder zu öffnen. Zum anderen ist es bekannt, eine Weichgummikugel in die Öffnung eines Probengefäßes einzudrücken. Diese Technik hat den Nachteil, daß die Gummikugel bei sehr vollem Gefäß durch den beim Eindrücken entstehenden Überdruck selbsttätig wieder aus dem Probengefäß herausgepreßt wird und daß auch hier das erneute Öffnen des Probengefäßes problematisch ist. Außerdem sind die benötigten Gummikugeln verhältnismäßig teuer .
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschließen einer Behälteröffnung so auszugestalten, daß ein zuverlässiger Verschluß und eine automatische Verarbeitung möglich sind und daß die genannten Nachteile beseitigt werden. Zudem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens anzugeben .
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale von Patentanspruch 1, von Patentanspruch 14 und von Patentanspruch 26. Vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung, des Verfahrens und der Einrichtung sind Gegenstand der jeweiligen zugehörigen Unteransprüche .
Nach der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß eine Verschlußvorrichtung zum Verschließen einer Behälteröffnung einen Verschlußabschnitt zum Einführen in die Behälteröffnung aufweist. Der Verschlußabschnitt weist einen inneren Hohlraum und eine elastische Wandung auf, die den inneren Hohlraum begrenzt und definiert. In der elastischen Wandung ist eine Durchgangsbohrung vorgesehen, die den inneren Hohlraum mit dem Außenraum verbindet. Über die Durchgangsbohrung kann eine Druckdifferenz zwischen dem inneren Hohlraum und der Umgebung hergestellt werden, indem zum Beispiel mit einer Pumpe durch die Durchgangsbohrung Luft aus dem inneren Hohlraum abgesaugt oder in diesen eingepumpt wird, um einen Unterdruck bzw. einen Überdruck zu erzeugen. Es ist bevorzugt, daß der Verschlußabschnitt nur eine Durchgangsbohrung aufweist, d.h. daß die elastische Wandung des Verschlußabschnitts den inneren Formhohlraum mit Ausnahme einer Durchgangsbohrung vollständig umschließt .
Die elastische Wandung ist in der Weise geformt und ausgebildet, daß der Verschlußabschnitt in dem Fall, daß der Druck im inneren Hohlraum gleich dem Umgebungsdruck ist, in eine vorbestimmte Form vorgespannt ist, d.h. in eine Form, in die der Verschlußabschnitt bei einer Verformung durch äußere Kraftein- Wirkung nach Beendigung der äußeren Krafteinwirkung durch die von der elastischen Wandung aufgebrachten elastischen Kräfte zurückkehrt .
Ferner ist die elastische Wandung in der Weise geformt und ausgebildet, daß der Verschlußabschnitt durch Herstellen einer Druckdifferenz zwischen dem inneren Hohlraum und der Umgebung aus der vorbestimmten Form in einen kontrahierten Zustand gebracht werden kann, in dem über die gesamte Länge des Verschlußabschnitts entlang zumindest einer Raumrichtung der maximale Querschnittsdurchmesser des Verschlußabschnitts bezüglich dieser Raumrichtung kleiner als in der vorbestimmten Form ist. Mit anderen Worten weist der Verschlußabschnitt zumindest eine Achse auf, bezüglich derer der maximale Querschnittsdurchmesser senkrecht zu dieser Achse kleiner als der maximale Querschnittsdurchmesser des Verschlußabschnitts in der vorbestimmten Form bezüglich derselben Achse ist. Dabei kann sich der maximale Querschnittsdurchmesser in der vorbestimmten Form und in dem kontrahierten Zustand an unterschiedlichen Punkten entlang der zumindest einen Raumrichtung oder Achse befinden. Entscheidend ist, daß der Verschlußabschnitt durch diese Ausgestaltung dann, wenn ein Behälter mit einem rohrabschnittför- migen Öffnungsabschnitt bereitgestellt wird, dessen Durchmesser kleiner als der maximale Querschnittsdurchmesser in der vorbestimmten Form des Verschlußabschnitts und größer als der maximale Querschnittsdurchmesser in dem kontrahierten Zustand des Verschlußabschnitts ist, im kontrahierten Zustand - anders als in der vorbestimmten Form - entlang der zumindest einen Raumrichtung in den rohrabschnittförmigen Öffnungsabschnitt eingeführt werden kann und sich nach Druckausgleich in der Öffnung ausdehnen und dichtend gegen die Wandung des Öffnungsabschnitts drücken kann, um die Öffnung zuverlässig zu verschließen. Dazu muß natürlich die Form des Verschlußabschnitts unter Berücksichtigung seiner elastischen Eigenschaften in geeigneter Weise an die Form der zu verschließenden Öffnung an- gepaßt sein, damit sich der Verschlußabschnitt umlaufend an die Öffnungswandung anlegen kann.
Diese Verschlußvorrichtung, die einen Stopfen darstellt, hat den Vorteil, daß - abhängig von dem Ausmaß der durch Herstellen einer Druckdifferenz erreichbaren Verringerung des maximalen Querschnittsdurchmessers - Behälteröffnungen unterschiedlichen Durchmessers in einfacher und zuverlässiger Weise automatisch mit hoher Geschwindigkeit verschlossen werden können. Lediglich während des Einbringens des Verschlußabschnitts der Verschlußvorrichtung in eine Behälteröffnung muß ein Differenzdruck zwischen innerem Hohlraum und Umgebung aufrecht erhalten werden. Die eigentliche dichtende Befestigung der Verschlußvorrichtung in der Behälteröffnung erfolgt durch Druckausgleich, und im befestigten Zustand muß keine Druckdifferenz aufrecht erhalten werden. Vielmehr kann der innere Hohlraum mit der Umgebung über die Durchgangsbohrung in Verbindung stehen. Die Verformung des Verschlußabschnitts durch Herstellen einer Druckdifferenz kann in vorteilhafter Weise schnell und mit hoher Genauigkeit reproduzierbar bewerkstelligt werden. Durch die mögliche Durchmesserverringerung während des Einbringens in die Behälteröffnung kann Luft bzw. Gas während des Einbringens an dem Verschlußabschnitt vorbei aus dem Behälter entweichen, so daß der Aufbau eines Überdrucks verhindert wird. Aufgrund der hohlen Ausgestaltung des Verschlußabschnitts ist zudem der Materialbedarf bei der Herstellung in vorteilhafter Weise gering.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verschlußabschnitt so ausgestaltet, daß er bei Herstellung eines Unterdrucks in dem inneren Hohlraum in den kontrahierten Zustand übergeht. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Verschlußvorrichtung von der zur Herstellung des Unterdrucks verwendeten Einrichtung festgehalten wird und auf diese Weise sicher und einfach transportiert werden kann. In einer vorteil- haften Ausgestaltung ist der Verschlußabschnitt für Druckwerte angepaßt, die im kontrahierten Zustand etwa 10 kPa bis etwa 25 kPa absolut betragen. Diese Drücke lassen sich mit üblichen Injektor-Vakuumpumpen bzw. kleinen Membranpumpen realisieren. Die Erzeugung geringerer Drücke führt zwar zu etwas größeren Kontraktionskräften, erhöht aber auch die Kosten erheblich. Es ist aber auch möglich, daß der Verschlußabschnitt so ausgestaltet ist, daß er bei Herstellung eines Überdrucks in dem inneren Hohlraum in den kontrahierten Zustand übergeht. Zweckmäßige Druckwerte für die Anwendung von in der Laborautomation verwendeten Probengefäße bzw. -röhrchen betragen etwa 0,15 Mpa bis etwa 0,25 Mpa. Je nach Art des zu verschließenden Behälters und seiner Wandmaterialien und Wandstärke können aber auch größere Drücke von Vorteil sein, wie zum Beispiel Drücke bis 0,6 Mpa. Es ist in jedem Fall darauf zu achten, daß der gewählte Überdruck nicht zu einer Beschädigung der zu verschließenden Behälter führt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verschlußabschnitt in der vorbestimmten Form kugelförmig oder kugelab- schnittförmig. Zusätzlich oder unabhängig davon ist es vorteilhaft, wenn der innere Hohlraum in der vorbestimmten Form des Verschlußabschnitts kugelförmig oder kugelabschnittförmig ist. Diese Formen sind besonders gut an die üblicherweise kreisförmigen Querschnitte der in der medizinischen Diagnostik verwendeten zylindrischen Probengefäße angepaßt und stellen eine in radialer Richtung gleichmäßige Kraftverteilung sicher.
In Abhängigkeit von den Querschnittsformen der zu verschließenden Behälteröffnungen kann es vorteilhaft sein, wenn der Verschlußabschnitt in der vorbestimmten Form in der Ebene maximalen Querschnittsdurchmessers bezüglich der zumindest einen Raumrichtung einen kreisförmigen Umriß, einen ovalen Umriß, einen quadratischen Umriß mit abgerundeten Ecken oder einen rechteckigen Umriß mit abgerundeten Ecken aufweist. Der Verschlußabschnitt kann beispielsweise so ausgestaltet sein, daß nach dem Druckausgleich eine Kraft von 1 bis 2 N aufgewendet werden muß, um ihn aus der Öffnung der Behälter herauszuziehen, für deren Verschluß die Verschlußvorrichtung bestimmt ist. Für eine Verschlußvorrichtung, die für den Verschluß eines Glasbehälters vorgesehen ist und deren Verschlußabschnitt ein Elastomer mit einem Haftreibungskoeffizienten gegenüber Glas von etwa 0,5 aufweist, kann demnach eine Ge- samtumfangskraft von 2 bis 4 N vorgesehen werden. Bei den in der Labormedizin vermehrt eingesetzten Probengefäßen aus PoIy- carbonat, Polyethylen oder ähnlichen Kunststoffen variieren die Haftreibungskoeffizienten und somit die benötigten Auszugkräfte dann geringfügig. Dies ist jedoch für die praktische Anwendung ohne Bedeutung.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verschlußvorrichtung einen Ansatz auf, der von dem Verschlußabschnitt ausgeht und durch den sich die Durchgangsbohrung erstreckt. Mit anderen Worten ist im Bereich der Durchgangsbohrung ein Vorsprung an dem Verschlußabschnitt vorgesehen, der sich von dem Verschlußabschnitt nach außen erstreckt und der eine Bohrung aufweist, die mit der Durchgangsbohrung durch die elastische Wandung des Verschlußabschnitts in Verbindung steht oder in diese übergeht. Ein derartiger Ansatz oder Vorsprung hat den Vorteil der leichteren Handhabbarkeit in einem automatischen Verfahren, da die Verschlußvorrichtung an dem Ansatz ergriffen werden kann. So ist es in einfacher Weise möglich, die Verschlußvorrichtung aus einer Behälteröffnung zu entfernen, wenn der Ansatz nach außen aus der Behälteröffnung vorsteht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ansatz im entspannten Zustand bezüglich der zumindest einen Raumrichtung einen maximalen Querschnittsdurchmesser auf, der kleiner als der maximale Querschnittsdurchmesser des Verschlußabschnitts ist. Dabei ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Ansatz einstückig mit dem Verschlußabschnitt ausgebildet. Auf diese Weise läßt sich die Verschlußvorrichtung in besonders einfacher Weise durch Gießen herstellen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Ansatz rohrförmig ausgebildet ist, wobei zwecks einfacherer automatischer Handhabung am dem Verbindungsbereich mit dem Verschlußabschnitt gegenüberliegenden Ende des Ansatzes ein Bund vorgesehen sein kann, d.h. der Ansatz kann flanschförmig ausgebildet sein. Ein entsprechender Bund weist bei nicht rohrförmiger Ausgestaltung des Ansatzes dieselben Vorteile auf. In dem Fall eines kugelförmigen oder kugelab- schnittförmigen Verschlußabschnitts ist die Verschlußeinrichtung dann birnenförmig.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Verschlußabschnitt so ausgebildet, daß er in seiner vorbestimmten Form in der Ebene maximalen Querschnittsdurchmessers bezüglich der zumindest einen Raumrichtung einen maximalen Querschnittsdurchmesser von mindestens 16 mm und bevorzugt ungefähr gleich 16 mm hat. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Verschlußabschnitt so ausgebildet, daß er in einen kontrahierten Zustand gebracht werden kann, in dem in der Ebene maximalen Querschnittsdurchmessers bezüglich der zumindest einen Raumrichtung der maximale Querschnittsdurchmesser kleiner oder gleich 8,5 mm und bevorzugt kleiner oder gleich 8 mm ist. Mit den obigen Werten kann in vorteilhafter Weise eine einzige Verschlußvorrichtung zum Verschließen von Behälteröffnungen mit Innendurchmessern in einem Bereich von etwa 9 mm bis etwa 15 mm eingesetzt werden, wie sie bei Probengefäßen vorkommen, die üblicherweise in der Laborautomation eingesetzt werden. In jedem Fall reicht bereits 0,5 mm Untermaß gegenüber dem Durchmesser der Behälteröffnung im kontrahierten Zustand aus, um ein problemloses Einführen des Verschlußabschnitts in die Öffnung zu gewährleisten, und 1 mm Übermaß im vorbestimmten Zustand reicht - abhängig auch von den elastischen Eigenschaften - aus, um in jedem Fall einen sicheren Verschluß zu gewährleisten. In der Laborautomation liegt der Innendurchmesser der Behälteröffnung derzeit in den allermeisten Fällen zwischen 9,5 und 11 mm oder zwischen 13 und 15 mm. Daher ist es auch möglich, zwei verschiedene Typen von Verschlußvorrichtung vorzusehen, von denen einer einen Verschlußabschnitt mit einem maximalen Querschnittsdurchmesser im kontrahierten Zustand von maximal 8 mm und bevorzugt ungefähr 8 mm und einem maximalen Querschnittsdurchmesser in der vorbestimmten Form von mindestens 12 mm und bevorzugt ungefähr 12 mm aufweist, und von denen der andere einen Verschlußabschnitt aufweist, für den die entsprechenden Werte 12 mm und 16 mm betragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wandung des Verschlußabschnitts ein elastomeres Material auf oder besteht aus einem elastomeren Material. Bevorzugte elastomere Materialien sind Kunststoff, vulkanisierter Kautschuk oder Silikonkautschuk und Latex. Ein geeignetes Material ist z.B. der zweikomponentige Silikonkautschuk Elastosil LR, das von Wacker Chemie erhältlich ist und von dem spezielle Varianten für medizinische Zwecke verfügbar sind, die gegen alle üblicherweise in diesem Bereich vorkommenden Probenmaterialien beständig sind, eine geringe Gasdurchlässigkeit aufweisen und die Probe nicht verändern.
Unter Verwendung einer derartigen Verschlußvorrichtung können Behälteröffnungen in vorteilhafter Weise durch das folgende Verfahren verschlossen werden. Zunächst werden ein Behälter mit einer Öffnung, die einen rohrabschnittsförmigen Öffnungsabschnitt aufweist, d.h. einen u.U. sehr kurzen Öffnungsabschnitt mit einer Innenwandung, an die sich der Verschlußabschnitt nach Druckausgleich zum Verschließen der Öffnung dichtend anlegen kann, und eine Verschlußvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung bereitgestellt. Dabei wird eine Verschlußvorrichtung gewählt, bei der der maximale Quer- Schnittsdurchmesser des Verschlußabschnitts bezüglich der zumindest einen Raumrichtung in der vorbestimmten Form größer als der Durchmesser des rohrabschnittsförmigen Öffnungsabschnitts ist. Nur dann kann der Verschlußabschnitt nach dem Einbringen in kontrahiertem Zustand und der Ausdehnung bei Druckausgleich die Öffnung verschließen. Es ist auch möglich, Behälter mit konisch verlaufenden rohrabschnittsförmigen Öffnungsabschnitten zu verschließen. Die maximal mögliche Konizität ist dabei unter anderem vom Reibungskoeffizienten zwischen Gefäß- und Verschlußabschnittmaterial abhängig, da der Verschlußabschnitt bei zu geringer Reibung und/oder zu großer Konizität keine stabile Lage aufweist. Zur Verbesserung der Lagestabilität des Verschlußabschnitts können in der Innenwandung des Öffnungsabschnitts des Behälters geeignete Strukturen vorgesehen sein, die zu einem Formschluß des Verschlußabschnitts führen.
Anschließend wird die Durchgangsbohrung in der elastischen Wandung des Verschlußabschnitts der Verschlußvorrichtung mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen dem inneren Hohlraum des Verschlußabschnitts und der Umgebung in Verbindung gebracht und in dem inneren Hohlraum des Verschlußabschnitts in der Weise eine Druckdifferenz zur Umgebung hergestellt, daß der Verschlußabschnitt in einen kontrahierten Zustand übergeht, in dem er entlang der zumindest einen Raumrichtung in den rohrförmigen Öffnungsabschnitt eingeführt und in diesem angeordnet werden kann. Wie oben beschrieben wurde, ist der Verschlußabschnitt so ausgebildet, daß er nur in dem kontrahierten Zustand entlang der zumindest einen vorbestimmten Raumrichtung in den Öffnungsabschnitt eingeführt werden kann, da in der vorbestimmten Form sein Durchmesser zu groß ist.
Schließlich wird der Verschlußabschnitt in dem kontrahierten Zustand in dem rohrförmigen Öffnungsabschnitt angeordnet und der Druckausgleich zwischen dem inneren Hohlraum des Verschlußabschnitts und der Umgebung hergestellt. Dies bewirkt, daß sich der Verschlußabschnitt in dem rohrförmigen Öffnungsabschnitt ausdehnt, dichtend gegen die Wandung des Öffnungsabschnitts drückt und die Behälteröffnung auf diese Weise verschließt. Zur Bewirkung des Druckausgleichs oder nach Herstellung des Druckausgleichs wird die Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz von der Verschlußvorrichtung getrennt. Es ist ersichtlich, daß bei dem Einführen und Anordnen des im kontrahierten Zustand befindlichen Verschlußabschnitts die Durchgangsbohrung bevorzugt so angeordnet wird, daß sie auch bei in der Öffnung angeordnetem Verschlußabschnitt von außen zugänglich ist.
Das Verfahren kann in vorteilhafter Weise für Behälter angewendet werden, deren rohrförmiger Öffnungsabschnitt einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von bevorzugt 9 mm bis 15 mm hat. Derartige Behälter mit zylindrischer Form werden üblicherweise in der Labormedizin zur automatischen Verarbeitung verwendet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens umfaßt das Verbinden der Durchgangsbohrung in der elastischen Wandung des Verschlußabschnitts mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz das Anordnen einer zu der Einrichtung gehörenden Leitung durch die Durchgangsbohrung verlaufend in dem inneren Hohlraum, indem zum Beispiel die Leitung durch die Durchgangsbohrung in den inneren Hohlraum eingeführt wird. Die Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz weist somit beispielsweise eine Pumpe auf, die mit der Leitung in Verbindung steht, und nach Einführen der Leitung in den inneren Hohlraum des Verschlußabschnitts kann mit Hilfe der Pumpe durch die Leitung Luft oder ein anderes Gas oder Gasgemisch zur Erzeugung eines Unterdrucks aus dem inneren Hohlraum abgepumpt oder zur Erzeugung eines Überdrucks in den inneren Hohlraum gepumpt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung hat die Leitung oder eine Endabschnitt der Leitung die Form einer Hohlnadel. Die Erzeugung eines Unterdrucks hat den Vorteil, daß die Verschlußvorrichtung an der Leitung festgehalten wird und ohne weitere Befestigungsmaßnahmen mit Hilfe der Leitung bewegt werden kann. In jedem Fall kann die Leitung dazu verwendet werden, die Verschlußvorrichtung der Behälteröffnung zuzuführen und sie in dieser anzuordnen. Dazu muß die Leitung selbst bewegbar ausgestaltet sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Verschlußvorrichtung in der folgenden Weise bereitgestellt. Zunächst wird ein flüssiges Material, das durch Verfestigung in ein elastomeres Material überführt werden kann, in den Hohlraum einer Form eingebracht. Dies kann beispielsweise durch eine Leitung oder Düse erfolgen, die in den Formhohlraum hineinbewegt und aus diesem zurückgezogen werden kann oder über dem Formhohlraum angeordnet ist oder werden kann. Anschließend wird das flüssige Material in dem Hohlraum der Form in der Weise zu einem elastomeren Material verfestigt, daß sich das flüssige Material von außen nach innen verfestigt, d.h. beginnend von der Wandung des Formhohlraums. Dann wird eine Leitung oder Blasdüse während der Verfestigung in dem noch flüssigen Teil des Materials angeordnet bzw. in diesen eingeführt, d.h. in den Innenbereich des Materials in dem Formhohlraum, das außen bereits verfestigtes Material und innen noch flüssiges Material umfaßt. Durch diese Leitung oder Blasdüse wird während der Verfestigung ein Gas in den Formhohlraum geleitet, so daß sich in dem noch flüssigen Teil des Materials ein gasgefüllter Hohlraum ausbildet, der nach der vollständigen Verfestigung zu einem elastomeren Material den inneren Hohlraum des Verschlußabschnitts bildet. Auf diese Weise entsteht die Verschlußvorrichtung mit ihrem in dem Verschlußabschnitt angeordneten inneren Hohlraum und gegebenenfalls weiteren Abschnitten und Teilen der Verschlußvorrich- tung, wie zum Beispiel dem oben beschriebenen Ansatz oder Vorsprung. Dadurch, daß sich nach der vollständigen Verfestigung die Leitung oder Blasdüse noch durch einen Bereich der Verschlußvorrichtung und eine Wandung des Verschlußabschnitts in den inneren Hohlraum erstreckt, wird ohne weiteres auch die Durchgangsbohrung ausgebildet. Auch wenn die oben beschriebene Verwendung zweier separater Leitungen vorteilhaft ist, ist es aber auch möglich, daß die eine einzige Leitung bzw. Düse zum Einbringen des flüssigen Materials in den Formhohlraum und zum Durchleiten eines Gases zur Erzeugung des gasgefüllten Hohlraums verwendet wird. Es ist ersichtlich, daß in diesem Fall das Anordnen der Leitung zum Durchleiten eines Gases nicht durch Einführen in den Formhohlraum in dem flüssigen Material angeordnet werden muß, da dieser Schritt bereits durch das Anordnen der Fülleitung in dem Formhohlraum vorgenommen wird. Schließlich wird die Verschlußvorrichtung aus der Form entfernt. Dies kann in vorteilhafter Weise dadurch geschehen, daß der Verschlußabschnitt durch Herstellen eines Unterdrucks in seinem inneren Hohlraum in einen kontrahierten Zustand gebracht wird, so daß die Verschlußvorrichtung durch die Öffnung des Formhohlraums aus diesem herausgezogen werden kann. Dieser Vorgang kann ggf. durch eine Einblasen von Gas oder Luft durch eine oder mehrere in den Formhohlraum mündende Bohrungen unterstützt werden, die sich z.B. im Formboden befinden können.
Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens ist es besonders vorteilhaft, wenn die Leitung oder Blasdüse zum Durchleiten eines Gases zur Ausbildung des gasgefüllten Hohlraums auch zum Herstellen einer Druckdifferenz zum Überführen des Verschlußabschnitts in den kontrahierten Zustand verwendet wird. Auf diese Weise wird vermieden, daß die Leitung oder Blasdüse zunächst aus dem inneren Hohlraum der Verschlußvorrichtung vollständig zurückgezogen und von der Verschlußvorrichtung gelöst und anschließend eine neue Leitung durch die Durchgangsbohrung in den inneren Hohlraum eingeführt werden muß. Diese Ausge- staltung verringert in vorteilhafter Weise die Anzahl erforderlicher Schritte und Teile der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und gewährleistet eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit. In diesem Fall erfolgt das Anordnen einer Leitung zur Herstellung einer Druckdifferenz in dem inneren Hohlraum nicht durch Einführen dieser Leitung, sondern wird bereits durch das Anordnen der Blasdüse bis zum Abschluß der Verfestigung vorgenommen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist das flüssige Material ein einkomponentiges, heißvulkanisierendes Material, und die Form wird auf eine Temperatur oberhalb der Vulkanisierungstemperatur des Materials erwärmt, so daß sich das flüssige Material im Inneren des Hohlraums der Form von der Hohlraumwandung aus verfestigt. Alternativ kann das flüssige Material zwei Komponenten aufweisen, die gleichzeitig oder nacheinander in den Hohlraum der Form eingebracht werden und ein vulkanisierendes Gemisch bilden, und die Form wird auf eine Temperatur erwärmt, die so gewählt ist, daß sich das flüssige Material im Inneren des Hohlraums der Form von der Hohlraumwandung aus verfestigt.
Zur Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit ist es vorteilhaft, das Verfahren so auszugestalten, daß eine Vielzahl von Behälteröffnungen gleichzeitig mit einer entsprechenden Vielzahl von Verschlußvorrichtungen verschlossen wird. Mit anderen Worten wird in einem Schritt ein Vielzahl von Verschlußvorrichtungen gleichzeitig einer entsprechenden Anzahl von Behälteröffnungen zugeführt und jeweils eine der Verschlußvorrichtungen in jeweils einer Behälteröffnung angeordnet. Dabei wird für jede einzelne der Verschlußvorrichtungen das oben beschriebene Verfahren durchgeführt. In dieser Verfahrensausgestaltung wird eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit durch parallele Verarbeitung mehrerer Behälter erreicht. In diesem Fall, und insbesondere bei Verwendung vorgefertiger Verschlußvorrichtungen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Vielzahl von Verschlußvorrichtungen als Einheit bereitgestellt wird, in der jeweils zwei benachbarte Verschlußvorrichtungen durch einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, wobei zwischen dem Verbindungsabschnitt und jedem der beiden Verschlußvorrichtungen eine Sollbruchstelle vorgesehen ist, so daß die Verschlußvorrichtungen aus der Einheit gelöst werden können. So können die Verschlussvorrichtungen beispielsweise als Rollenware bereitgestellt werden. Das Lösen der Verschlußvorrichtungen aus der Einheit kann beispielsweise durch Stempel erfolgen, die auf die über den jeweiligen Behälteröffnungen angeordneten Verschlußvorrichtungen drücken, diese in die jeweilige Öffnung hineindrücken und dabei die Sollbruchstellen durchtrennen .
Ferner ist es in diesem Fall vorteilhaft, wenn die Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz eine Vielzahl von Leitungen umfaßt, die gleichzeitig durch die Durchgangsbohrungen in der elastischen Wandung der Verschlußabschnitte einer entsprechenden Vielzahl der Verschlußvorrichtungen in deren innere Hohlräume eingeführt werden, um die Durchgangsbohrungen mit der Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz zu verbinden.
Schließlich ist es in diesem Fall und bei der Herstellung von Verschlussvorrichtungen in einer Form unmittelbar vor dem Verschließen von Behälteröffnungen vorteilhaft, wenn die Form eine der Vielzahl von Verschlußvorrichtungen entsprechende Vielzahl von Hohlräumen aufweist, in die das flüssige Material gleichzeitig eingefüllt und verfestigt wird. Dann wird eine der Vielzahl von Verschlußvorrichtungen entsprechende Vielzahl von Leitungen gleichzeitig in die Hohlräume der Form eingeführt, um in jedem Hohlraum der Form in dem noch flüssigen Material einen gasgefüllten Hohlraum zu bilden und anschließend Unterdrücke zu erzeugen, um die Verschlußvorrichtungen in den kontrahierten Zustand zu bringen. Der letztere Schritt kann auch mit Hilfe separater Leitungen durchgeführt werden. Auf diese Weise wird gleichzeitig eine Vielzahl in eine entsprechende Vielzahl von Behälteröffnungen einzuführende Verschlußvorrichtungen hergestellt.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann in vorteilhafter Weise mit einer im folgenden beschriebenen Einrichtung zum Verschließen einer Behälteröffnung durchgeführt werden. Eine solche Einrichtung weist eine Behälteraufnahmeeinrichtung zum Anordnen eines Behälters mit einer zu verschließenden Behälteröffnung in einer vorbestimmten Position auf. Ferner weist die Einrichtung eine Zuführeinrichtung zum Zuführen einer Verschlußvorrichtung zu der Öffnung eines in der Behälteraufnahmeeinrichtung angeordneten Behälters und zum Einbringen der Verschlußvorrichtung in die Öffnung und eine Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen dem inneren Hohlraum des Verschlußabschnitts einer von der Zuführeinrichtung zugeführten Verschlußvorrichtung und der Umgebung auf. Dabei umfaßt die Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz ein Mittel, mit dem die Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz mit der Durchgangsbohrung in der elastischen Wandung des Verschlußabschnitts der Verschlußvorrichtung in Verbindung gebracht und von ihr gelöst werden kann. Außerdem ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die angepaßt ist, um die Zuführeinrichtung und die Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz in der Weise zu steuern, daß die Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz vor dem Einbringen einer Verschlußvorrichtung in die zu verschließende Öffnung eines in der Behälteraufnahmeeinrichtung angeordneten Behälters mit der Durchgangsbohrung der Verschlußvorrichtung in Verbindung gebracht und zwischen dem inneren Hohlraum der Verschlußvorrichtung und der Umgebung eine Druckdifferenz hergestellt und gehalten wird, um die Verschlußvorrichtung während des Einbringens der Verschlußvorrichtung in die Öffnung in einem kontra- hierten Zustand zu halten. Ferner ist die Steuerungseinrichtung angepaßt, um die Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz in der Weise zu steuern, dass sie nach dem Einbringen der Verschlußvorrichtung in die zu verschließende Öffnung von der Durchgangsbohrung der Verschlußvorrichtung gelöst wird, um in dem inneren Hohlraum den Druckausgleich herzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist eine solche Einrichtung zum Verschließen einer Behälteröffnung eine Form mit einem Hohlraum, eine Leitung, die in den Hohlraum der Form eingeführt und aus diesem zurückgezogen werden kann und angepaßt ist, um ein flüssiges Material, das durch Verfestigung in ein elastomeres Material überführt werden kann, in den Hohlraum der Form einzubringen, eine Leitung, die in den Hohlraum der Form eingeführt und aus diesem zurückgezogen werden kann und angepaßt ist, um nach dem Einbringen eines flüssigen Materials, das durch Verfestigung in ein elastomeres Material überführt werden kann, in den Hohlraum der Form während der Verfestigung des flüssigen Materials ein Gas in das noch flüssige Material einzuleiten, so daß sich ein gasgefüllter Hohlraum ausbildet, und eine Erwärmungseinrichtung zum Erwärmen der Form auf eine vorbestimmte Temperatur auf. Dabei ist die Steuerungseinrichtung angepaßt, um die Leitung zum Einbringen des flüssige Material in den Hohlraum der Form in den Hohlraum einzuführen, das flüssige Material einzubringen und die Leitung zurückzuziehen. Ferner ist die Steuerungseinrichtung angepaßt, um die Leitung oder Blasdüse zum Einleiten von Gas in den Hohlraum der Form nach dem Einbringen des flüssigen Materials und während der Verfestigung in das flüssige Material in dem Formhohlraum einzuführen und Gas durch die Leitung oder Blasdüse zu leiten. Schließlich ist die Steuerungseinrichtung angepaßt, um die Erwärmungseinrichtung zu steuern, und die Form auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Leitung zur Durchleitung eines Gases ein Teil der Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz ist und die Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz und die Steuerungseinrichtung angepaßt sind, um nach der Ausbildung einer Verschlußvorrichtung in dem Hohlraum der Form in dem inneren Hohlraum des Verschlußabschnitts der Verschlußvorrichtung eine Druckdifferenz zur Umgebung herzustellen, durch die die Verschlußvorrichtung in den kontrahierten Zustand gebracht wird. Alternativ weist die Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz eine separate Leitung auf, die durch die Durchgangsbohrung einer von der Zuführeinrichtung zugeführten Verschlußvorrichtung in deren inneren Hohlraum eingeführt werden und aus diesem zurückgezogen werden kann .
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Einrichtung zum Verschließen einer Behälteröffnung ist die Behälteraufnahmeeinrichtung angepaßt, um gleichzeitig eine Vielzahl von Behältern mit einer zu verschließenden Behälteröffnung in vorbestimmten Positionen anzuordnen. Die Zuführeinrichtung ist angepaßt, um den Öffnungen einer Vielzahl von in der Behälteraufnahmeeinrichtung angeordneten Behältern unter der Steuerung der Steuerungseinrichtung gleichzeitig eine entsprechende Vielzahl von Verschlußvorrichtungen zuzuführen und diese in die Öffnungen einzubringen. Die Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz ist angepaßt, um unter der Steuerung der Steuerungseinrichtung gleichzeitig mit den Durchgangsbohrungen einer der Vielzahl in der Behälteraufnahmeeinrichtung angeordneter Behälter entsprechenden Vielzahl von der Zuführeinrichtung zugeführter Verschlußvorrichtungen in Verbindung gebracht zu werden und eine Druckdifferenz zwischen den inneren Hohlräumen der Verschlußvorrichtungen und der Umgebung herzustellen und um von den Durchgangsbohrungen gelöst zu werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Form ein Vielzahl von Hohlräumen zur Ausbildung einer Vielzahl von Verschlußvorrichtungen aufweist und eine der Vielzahl von Formhohlräumen entsprechende Vielzahl von Leitungen vorgesehen ist, die gleichzeitig jeweils in einen Formhohlraum eingeführt und aus diesem zurückgezogen werden können und angepaßt sind, um gleichzeitig ein flüssiges Material, das durch Verfestigung in ein elastomeres Material überführt werden kann, in den jeweiligen Hohlraum der Form einzubringen. Ferner ist eine der Vielzahl von Formhohlräumen entsprechende Vielzahl von Leitungen vorgesehen, die gleichzeitig jeweils in einen Formhohlraum eingeführt und aus diesem zurückgezogen werden können und angepaßt sind, um gleichzeitig nach dem Einbringen eines flüssigen Materials, das durch Verfestigung in ein elastomeres Material überführt werden kann, in die Formhohlräume während der Verfestigung des flüssigen Materials ein Gas in das noch flüssige Material einzuleiten, so daß sich jeweils ein gasgefüllter Hohlraum ausbildet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt einen ersten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verschließen einer Behälteröffnung.
Figur 2 zeigt einen weiteren Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verschließen einer Behälteröffnung.
Figur 3 zeigt einen weiteren Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verschließen einer Behälteröffnung.
Figur 4 zeigt einen weiteren Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verschließen einer Behälteröffnung. Figur 5 zeigt einen weiteren Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verschließen einer Behälteröffnung.
Figur 6 zeigt eine Einrichtung zur automatischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verschließen einer Behälteröffnung.
In den Figuren 1 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, in dem eine Verschlußvorrichtung in Form eines Stopfens unmittelbar vor ihrer Verwendung zum Verschließen der rohrabschnittförmigen Öffnung eines in der Labormedizin verwendeten Probenbehälters hergestellt wird. In einem ersten, in Figur 1 gezeigten Schritt wird eine hohlnadelförmige Düse 1 in einen um eine Achse 2 rotationssymmetrischen Hohlraum 3 einer Form 4 hineinbewegt und mit ihrer Hilfe ein flüssiges, vulkanisierbares Polymer oder ein flüssiges Polymervorprodukt 5 in den Hohlraum 3 eingebracht. Mögliche Materialien sind einkomponen- tige, heißvulkanisierende Produkte wie zum Beispiel Kautschuk, Latex oder Silikonkautschuk. In jedem Fall ist unabhängig von dem speziellen Ausführungsbeispiel darauf zu achten, daß das Material vor der Vulkanisation bzw. Polymerisation fließfähig und von nicht zu hoher Viskosität ist. Auch zweikomponentige Materialien können verwendet werden, wobei die beiden Komponenten dann bevorzugt mittels einer auswechselbaren Mischdüse in die Form eingebracht werden. Die Viskosität eines vorteilhaften unvulkanisierten Polymers beträgt etwa 103 bis etwa 106 mPa s. Wie bereits oben angegeben wurde, ist ein geeigneter heißvulkanisierender zweikomponentiger Silikonkautschuk EIa- stosil LR, das von Wacker Chemie erhältlich ist. Elastosil LR weist im gemischten Zustand eine relativ hohe Viskosität von 500 Pa s auf, so daß zum Einbringen des gemischten Materials in den Hohlraum der Form und zur Erzeugung des gasgefüllten Hohlraums in der flüssigen Phase relativ hohe Drücke von mehr als 10 bar notwendig sind. Bevorzugte Materialien weisen eine Polymerisations- bzw. Vulkanisierungsgeschwindigkeit von etwa 0,2 mm/s bei 190 0C auf. Diese Materialien sind für alle Ausführungsformen der Erfindung von Vorteil.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist der Hohlraum 3 annähernd birnenförmig und weist einen kugelabschnittförmigen, in Figur 1 unteren Abschnitt 3a und einen sich in Figur 1 nach oben anschließenden zylindrischen Abschnitt 3b auf. Während des gesamten Verfahrens wird die Form 4 mit Hilfe einer in Figur 1 nicht dargestellten thermostatgesteuerten Heizung dauerhaft auf eine Temperatur erwärmt, die eine Verfestigung des flüssigen Materials 5 durch Vulkanisation bzw. Polymerisation innerhalb weniger Sekunden ermöglicht. Für Kautschuk beträgt eine geeignete Temperatur 150 bis 200 0C. Die schnelle Verfestigung innerhalb weniger Sekunden ist von großer Bedeutung, da zum Beispiel in der Labormedizin der gesamte Verschlußvorgang einschließlich der Herstellung der Verschlußvorrichtungen in einem automatisierten Verfahren nicht mehr als fünf Sekunden betragen sollte.
Die Fülldüse 1 wird nur zum Einbringen des flüssigen Materials 5 kurzzeitig in die in Figur 1 gezeigt Position in den Hohlraum 3 eingeführt und anschließend sofort wieder zurückgezogen. Es ist aber auch möglich, daß die Fülldüse 1 so ausgestaltet ist, daß sie auch die Funktionen der weiter unten beschriebenen Leitung 6 übernimmt. Dann muß keine separate Leitung 6 vorgesehen werden, und eine solche Fülldüse verbleibt nach dem Einbringen des flüssigen Materials in dem Hohlraum 3. In jedem Fall wird der Hohlraum 3 nicht vollständig mit dem flüssigen Material 5 gefüllt, sondern lediglich bis zu etwa Η der Höhe des kugelabschnittförmigen Hohlraumabschnitts 3a. Ferner wird bei dem Einfüllvorgang bei Verwendung einer von der Fülldüse 1 separaten Leitung 6 darauf geachtet, daß die Fülldüse 1 nicht in das flüssige Material 5 eintaucht, um - insbesondere in Betriebspausen - eine Verfestigung des Materi- als 5 in der Düse 1 infolge einer Erwärmung der Düse 1 zu vermeiden. Die Dosierung des eingebrachten Materials 5 kann beispielsweise durch Druckluftbeaufschlagung des Vorratsbehälters oder der Vorratsbehälter für das flüssige Material 5, durch geeignete Dosierpumpen (z. B. Kolben-, Zahnrad-, Drehflügeloder Peristaltikpumpen) oder - insbesondere bei im flüssigen Zustand hochviskosen Materialien - durch Förderschnecken erfolgen, wie sie bei Spritzgießmaschinen Verwendung finden.
Aufgrund der Erwärmung der Form 4 auf eine geeignete Temperatur erwärmt sich das flüssige Material 5 unmittelbar nach dem Einbringen in den Hohlraum 3 durch den Kontakt mit der Form von außen beginnend. Dementsprechend verfestigt sich das flüssige Material 5 von außen nach innen beginnend an der Wandung des Hohlraums, so daß sich in einer Zwischenstufe radial außen im Bereich der Hohlraumwandung ein bereits verfestigter Bereich ausbildet, während das Material 5 in einem inneren Bereich noch flüssig ist. Im weiteren Verlauf wächst der verfestigte Bereich nach innen auf Kosten des flüssigen Bereichs.
Noch bevor die Verfestigung mehr als etwa 1 mm von der Wandung des Hohlraums 3 der Form 4 fortgeschritten ist, wird nach dem Zurückziehen der Fülldüse 1 aus dem Hohlraum 3 eine hohlnadel- förmige Leitung 6 entlang der Achse 2 in den Hohlraum 3 der Form 4 eingeführt. Dies ist in Figur 2 dargestellt. Wie Figur 2 zu entnehmen ist, wird die Leitung 6 durch den zylindrischen Hohlraumabschnitt 3b so weit in den Hohlraum 3 eingeführt, daß ihr vorderes Ende 6a ungefähr in dem Mittelpunkt des kugelab- schnittförmigen Hohlraumabschnitts 3a angeordnet ist. Dieses Ende 6a befindet sich dann in dem noch flüssigen Bereich des Materials 5. Anschließend wird mit Hilfe eines (nicht dargestellten) elektronisch gesteuerten Magnetventils und eines Druckreglers dosiert Luft durch die Leitung 6 geleitet, so daß sich um ihr Ende 6a in dem noch flüssigen Bereich des Materials 5 eine Luftblase 7 ausbildet und das durch diese verdräng- te Material 5 in dem Formhohlraum 3 nach oben steigt und auch den Hohlraumabschnitt 3b vollständig ausfüllt.
Die Leitung 6 ist mit einer, beispielsweise kreisförmigen, Platte 8 versehen, die als Anschlag zur einfachen Positionierung des Endes 6a der Leitung 6 dient. Dabei ermöglicht der zwischen Platte 8 und der oberen Oberfläche 9 der Form 4 verbleibende Spalt 10 das Austreten von aus dem Formhohlraum 3 verdrängter Luft, falls die durch die Leitung 6 eingebrachte Luftmenge zu groß war, jedoch nicht das Austreten des flüssigen Materials 5. Die Luftzufuhr wird während des gesamten weiteren Verfestigungsvorgangs so gesteuert, daß sich nach dessen Beendigung ein fester, elastischer Stopfen 11 mit der in Figur 2 gezeigten Form und gummiähnlicher Konsistenz ausgebildet hat. Dieser Stopfen 11 weist einen kugelabschnittförmigen, in Figur 2 unteren Abschnitt IIa mit einem inneren, gasgefüllten Hohlraum 12 und einen rohrförmigen, in Figur 2 oberen Abschnitt IIb auf. Der Hohlraum 12 ist mit Ausnahme einer Bohrung 13a vollständig durch eine Wandung 14 umschlossen. Diese Bohrung 13a ist einteilig mit einer Bohrung 13b in dem Stopfenabschnitt IIb ausgebildet. Die Bohrung 13a, 13b verläuft entlang der Achse 2. Da sich der Stopfen 11 um die Leitung 6 gebildet hat, verläuft die Leitung 6 durch die Bohrung 13a, 13b, die sich in den Hohlraum 12 des Stopfens 11 erstreckt.
Der Stopfen 11 weist aufgrund seiner elastischen Ausgestaltung eine vorbestimmte Form auf, die der in Figur 2 gezeigten entspricht und die der Stopfen 11 bei einem Fehlen äußerer Kräfte annimmt. Figur 3 zeigt die Entnahme des Stopfens 11 aus der Form 4. Zu diesem Zweck wird die Leitung 6 mit Hilfe einer geeigneten Pumpe (nicht gezeigt) mit Unterdruck beaufschlagt, so daß Luft aus dem Stopfenhohlraum 12 abgesaugt wird. Dadurch geht der Stopfen 11 oder genauer sein Abschnitt IIa aus der in Figur 2 gezeigten Gleichgewichtsform in den in Figur 3 gezeigten kontrahierten Zustand über. In diesem kontrahierten Zu- stand verschwindet der innere Hohlraum 12 nahezu vollständig, und die Wandung 14 des Stopfenabschnitts IIa legt sich an die Leitung 6 an. Entscheidend ist, daß der Stopfen 11 so ausgestaltet ist, daß sich der maximale Querschnittsdurchmesser bezüglich der Achse 2, d.h. der maximale Querschnittsdurchmesser in den Ebenen senkrecht zu der Achse 2, gegenüber der Gleichgewichtsform der Figur 2 verkleinert. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist er dann geringer als der Querschnittsdurchmesser des zylindrischen Stopfenabschnitts IIb, so daß der Stopfen 11 durch Verfahren der Leitung 6 entlang der Achse 2 nach oben durch den Formhohlraumabschnitt 3b aus dem Formhohlraum 3 herausbewegt werden kann. Um die Trennung des Stopfens 11 von der Form 4 zu erleichtern, kann zusätzlich Luft oder ein anderes Gas durch die im Boden der Form 4 vorgesehene Belüftungsbohrung 15 in den Formhohlraum 3 eingeblasen werden.
Im folgenden wird die Unterdruckbeaufschlagung der Leitung 6 aufrecht erhalten. Dadurch wird der Stopfen 11 im kontrahierten Zustand sicher an der Leitung 6 festgehalten und kann durch Verfahren der Leitung 6 transportiert und in ein zu verschließendes Probengefäß eingebracht werden (siehe Figur 4). Der Stopfen 11 wird im kontrahierten Zustand in dem rohrab- schnittförmigen Öffnungsabschnitt 16a des Probengefäßes 16 angeordnet. Die Stopfendimensionen im kontrahierten Zustand sind so gewählt, daß der Stopfen 11 aufgrund des im kontrahierten Zustand verringerten Querschnittsdurchmessers des Stopfenabschnitts IIa ohne weiteres in das Gefäß 16 eingeführt werden kann und daß zwischen dem Stopfen 11 und der Wandung des Gefäßes 16 ein Zwischenraum 17 besteht, durch den durch das Einbringen des Stopfens 11 aus dem Gefäß 16 verdrängte Luft entweichen kann und ein Überdruck in dem Gefäß 16 verhindert wird.
Anschließend wird die Leitung 6 mit der Umgebung verbunden oder, zur Beschleunigung des Druckausgleichs und ggf. zum zu- verlässigeren Herausziehen der Leitung 6, mit Druckluft beaufschlagt, so daß sich der Stopfenabschnitt IIa ausdehnt und sich seine Wandung 14, wie in Figur 5 gezeigt ist, an die Innenwandung des Probengefäßes 16 anlegt. Die Stopfendimensionen sind so gewählt, daß der maximale Querschnittsdurchmesser bezüglich der Achse 2 in der Gleichgewichtsform der Figur 2 kleiner als der Durchmesser des Öffnungsabschnitts 16a des Gefäßes 16 ist. Auf diese Weise wird der Stopfen 11 nach Herstellen des Druckausgleichs zwischen dem inneren Stopfenhohlraum 12 und der Umgebung außerhalb des Probengefäßes 16 durch seinen Abschnitt IIa sicher in dem Probengefäß 16 festgehalten, und der Abschnitt IIa verschließt das Probengefäß 16 dicht. Der Abschnitt IIa bildet daher einen Verschlußabschnitt des Stopfens 11. Figur 5 zeigt den Zustand nach Herstellen des Druckausgleichs. Nun kann die Leitung 6 mit der Platte 8 aus dem das Probengefäß 16 verschließenden Stopfen 11 herausgezogen werden. Um die Trennung des Stopfens 11 von der Platte 8 zu erleichtern, können an deren Unterseite zusätzliche Ausblasöffnungen (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die beim Herausziehen der Leitung 6 aus dem Stopfen 11 ebenfalls mit Druckluft beaufschlagt werden. Nach der Entfernung der Leitung 6 aus dem Stopfen 11 ist dessen innerer Hohlraum 12 über die Bohrungen 13a, 13b mit der Umgebung verbunden.
Zur Erhöhung der in einem gegebenen Zeitintervall erzeugten Stopfenanzahl (insbesondere bei relativ langen Vulkanisie- rungs- bzw. Polymerisationszeiten) ist es möglich, in der Form 4 mehrere, in einer Linie oder einer zweidimensionalen Matrix angeordnete Formhohlräume vorzusehen und über einer solchen Form ebenso viele und entsprechend angeordnete Fülldüsen 1 und Leitungen 6 vorzusehen, mit denen gleichzeitig in jedem Formhohlraum in der oben beschriebenen Weise ein Stopfen 11 hergestellt werden kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind dann alle Fülldüsen 1 und alle Leitungen 6 an einem gemeinsamen Träger montiert, die Fülldüsen 1 in einer und die Leitun- gen 6 in einer benachbarten Linie oder Matrix. Der Träger kann automatisch sowohl nach oben und unten parallel zu den Achsen 2 der einzelnen Formhohlräume 3, als auch seitlich senkrecht zu diesen Achsen bewegt werden. Alle Leitungen 6 sind bevorzugt an eine gemeinsame Druckluft- bzw. Saugleitung angeschlossen. Die Fülldüsen 1 müssen ggf. durch je eine Dosiereinheit beschickt werden. Mit dieser Anordnung ist es möglich, mehrere Stopfen gleichzeitig herzustellen und in die Probengefäße einzuführen, so daß mehrere Probengefäße parallel verarbeitet werden können.
In Figur 6 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung bzw. Apparatur 18 zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Die im wesentlichen hohlzylindrischen zu verschließenden Probengefäße 16 sind in einer Aufnahmevorrichtung 19 angeordnet, die als Halte- und Transportvorrichtung dient und beispielsweise als Förderkette oder Racktrans- portsystem ausgestaltet sein kann. Die Aufnahmevorrichtung 19, von der in Figur 6 ein Ausschnitt gezeigt ist, kann zur Erfüllung dieser Funktionen mit Hilfe eines Antriebs 20 in die durch einen Pfeil gekennzeichnete Richtung bewegt werden. In Figur 6 sind die rechten beiden Probengefäße 16 bereits mit Stopfen 11 verschlossen, und die Probengefäße weisen unterschiedliche Querschnittsdurchmesser auf, werden aber mit identischen Stopfen 11 verschlossen.
Zur Herstellung der Stopfen 11 unmittelbar vor ihrer Verwendung weist die Einrichtung 18, wie bereits unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 beschrieben, eine Form 4 mit einem birnenförmigen Hohlraum 3 auf. Zur Erwärmung der Form 4 auf eine gewünschte Temperatur ist eine geregelte Heizung 21 vorgesehen. Eine über dem Formhohlraum 3 angeordnete Mischdüse 1 dient zur Befüllung des Formhohlraums 3 mit zwei flüssigen Polymerkomponenten, die der Mischdüse 1 aus zwei Vorratsbehältern 22a, 22b über Leitungen 23 bzw. 24 und Dosierpumpen 25a bzw. 25b zugeführt werden können. Die Mischdüse 1 ist mit Hilfe eines Antriebs 26 verfahr- und/oder verschwenkbar, um die Mischdüse 1 in den Formhohlraum 3 hinein und aus diesem heraus bewegen zu können und eine Kollision mit der Leitung 6 zu vermeiden. In diesem Ausführungsbeispiel muß die Mischdüse 1 aber nicht zwingend in den Formhohlraum 3 hineinbewegt werden können, sondern es reicht aus, wenn sie so über dem Formhohlraum 3 angeordnet ist, daß das flüssige Material eingebracht werden kann. Zur Erleichterung des Lösens eines fertig ausgebildeten Stopfens 11 aus der Form 4 weist diese in ihrem Boden eine Bohrung 15 auf, über die mit Hilfe einer Druckgasversorgung 27, die z.B. durch einen an eine Druckluftversorgung angeschlossenen Druckregler gebildet werden kann, und eines Magnetventils 28 Gas von unten in den Formhohlraum 3 eingeblasen werden kann.
Die Einrichtung 18 weist ferner eine mit einer Anschlagplatte 8 versehene Hohlnadel 6 auf, die über zwei Magnetventile 29 und 30 wahlweise mit einer Druckgasversorgung 31, z.B. in Form eines an eine Druckluftversorgung angeschlossenen Druckreglers, oder einer Unterdruckquelle 32, z.B. in Form einer Vakuumpumpe, verbunden werden kann. Die Hohlnadel 6 kann mit Hilfe eines Antriebs 33a in horizontaler Richtung (in Figur 6) und mit Hilfe eines Antriebs 33b in senkrechter Richtung verfahren werden, um die Hohlnadel 6 zwischen der Form 4 und einem zu verschließenden Probengefäß 16 hin- und herzubewegen und die Hohlnadel 6 in den Formhohlraum 6 und den Öffnungsabschnitt 16a eines Probengefäßes 16 hinein und aus diesen herauszubewegen .
Der Antrieb 20, die Heizung 21, die Dosierpumpen 25a, 25b, der Antrieb 26, die Magnetventile 28, 29 und 30 und die Antriebe 33a, 33b sind, beispielsweise über Leitungen oder drahtlos, mit einer gemeinsamen Steuerungseinrichtung 34 verbunden, die angepaßt ist, um ihren Betrieb zur Ausführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens zu steuern. In einem Verfahrenszyklus steuert die Steuerungseinrichtung 34 die Heizung 21, um die Form 4 auf eine vorbestimmte Temperatur von z.B. 190 0C zu erwärmen, und den Antrieb 26, um die Mischdüse 1 in den Formhohlraum 3 hineinzubewegen. Anschließend betreibt sie die beiden Dosierpumpen 25a, 25b um flüssige Polymerkompenenten aus den Vorratsbehältern 22a, 22b in den Formhohlraum 3 einzubringen. Während die Verfestigung des flüssigen Materials in dem Formhohlraum 3 von der Hohlraumwandung aus beginnt, steuert die Steuerungseinrichtung 34 die Antriebe 26, 33a und 33b in der Weise, daß die Mischdüse 1 nach oben von dem Formhohlraum 3 weg oder ggf. aus diesem heraus verfahren und die Hohlnadel 6 zunächst nach rechts über den Formhohlraum 3 verfahren und dann nach unten in den Formhohlraum 3 hineinbewegt wird. Dann öffnet die Steuerungseinrichtung 34 das Magnetventil 29, um die Hohlnadel 6 mit der Druckgasversorgung 31 zu verbinden und Gas durch die Hohlnadel 6 in das noch flüssige Material im Formhohlraum 3 einzublasen.
Nach der Verfestigung des flüssigen Materials zu einem Stopfen 11 schließt die Steuerungseinrichtung das Magnetventil 29 und öffnet das Magnetventil 30, um die Hohlnadel 6 mit der Unterdruckquelle 32 zu verbinden und auf diese Weise einen Unterdruck in dem inneren Hohlraum des Stopfens 11 in dem Formhohlraum 3 zu erzeugen und ihn in einen kontrahierten Zustand zu bringen. Anschließend öffnet die Steuerungseinrichtung 34 das Magnetventil 28, um Gas aus der Druckgasversorgung 27 durch die Bohrung 15 in den Formhohlraum 3 einzublasen, und betreibt den Antrieb 33b, um die Hohlnadel 6 zusammen mit dem durch Unterdruck an dieser festgehaltenen Stopfen 11 nach oben aus dem Formhohlraum 3 herauszubewegen. Dann schließt die Steuerungseinrichtung 34 das Magnetventil 28 und steuert den Antrieb 33a so an, daß er die Hohlnadel 6 nach links bewegt und über der nach oben weisenden Öffnung eines zu verschließenden Probengefäßes 16 anordnet. Das Verschließen erfolgt dann, indem die Steuerungseinrichtung 34 den Antrieb 33b ansteuert, um die Hohlnadel 6 zusammen mit dem um diese kontrahierten Stopfen 11 nach unten in den Öffnungsabschnitt 16a des zu verschließenden Probengefäßes 16 zu bewegen und den Verschlußabschnitt des Stopfens 11 in dem Öffnungsabschnitt 16a anzuordnen. Schließlich schließt die Steuerungseinrichtung 34 das Magnetventil 30 und öffnet das Magnetventil 29, um den inneren Hohlraum des Stopfens 11 zur Beschleunigung des Druckausgleichs mit der Umgebung mit Hilfe der Druckgasversorgung 31 zu belüften und den Stopfen 11 in dem Öffnungsabschnitt 16a zu fixieren, schließt das Magnetventil 29 wieder und betreibt den Antrieb 33b, um die Hohlnadel 6 nach oben aus dem fixierten Stopfen 11 herauszuziehen.

Claims

Patentansprüche
1. Verschlußvorrichtung zum Verschließen einer Behälteröffnung mit einem Verschlußabschnitt (IIa) zum Einführen in eine Behälteröffnung (16a), wobei der Verschlußabschnitt
(IIa) einen inneren Hohlraum (12) und eine elastische Wandung (14) aufweist, die eine Durchgangsbohrung (13a) enthält, über die eine Druckdifferenz zwischen dem inneren Hohlraum (12) und der Umgebung hergestellt werden kann, und so ausgestaltet ist, daß der Verschlußabschnitt (IIa) bei einer Druckdifferenz von Null in eine vorbestimmte Form vorgespannt ist und durch Herstellen einer Druckdifferenz zwischen dem inneren Hohlraum (12) und der Umgebung in einen kontrahierten Zustand gebracht werden kann, in dem entlang zumindest einer Raumrichtung der maximale Querschnittsdurchmesser des Verschlußabschnitts (IIa) senkrecht zu dieser Raumrichtung kleiner als in der vorbestimmten Form ist, so daß der Verschlußabschnitt (IIa) im kontrahierten Zustand entlang der zumindest einen Raumrichtung in einen rohrabschnittförmigen Öffnungsabschnitt (16a) eines Gefäßes eingeführt werden kann und sich nach Druckausgleich in der Öffnung ausdehnen und dichtend gegen die Wandung des Öffnungsabschnitts (16a) drücken kann.
2. Verschlußvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Verschlußabschnitt (IIa) so ausgestaltet ist, daß er bei Herstellung eines Unterdrucks in dem inneren Hohlraum (12) in den kontrahierten Zustand übergeht.
3. Verschlußvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Verschlußabschnitt (IIa) so ausgestaltet ist, daß er bei Herstellung eines Überdrucks in dem inneren Hohlraum (12) in den kontrahierten Zustand übergeht.
4. Verschlußvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Verschlußabschnitt (IIa) in der vorbestimmten Form kugelförmig oder kugelabschnittförmig ist.
5. Verschlußvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der innere Hohlraum (12) in der vorbestimmten Form des Verschlußabschnitts (IIa) kugelförmig oder kugelabschnittförmig ist.
6. Verschlußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Verschlußabschnitt (IIa) in der vorbestimmten Form in der Ebene maximalen Querschnittsdurchmessers senkrecht zu der zumindest einen Raumrichtung einen kreisförmigen Umriß, einen ovalen Umriß, einen quadratischen Umriß mit abgerundeten Ecken oder einen rechteckigen Umriß mit abgerundeten Ecken aufweist.
7. Verschlußvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner einen Ansatz (IIb) aufweist, der von dem Verschlußabschnitt (IIa) ausgeht und durch den sich die Durchgangsbohrung (13b) erstreckt.
8. Verschlußvorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Ansatz
(IIb) einstückig mit dem Verschlußabschnitt (IIa) ausgebildet ist.
9. Verschlußvorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, bei der der Ansatz (IIb) rohrförmig ausgebildet ist.
10. Verschlußvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in der vorbestimmten Form des Verschlußabschnitts (IIa) in der Ebene maximalen Querschnittsdurchmessers senkrecht zu der zumindest einen Raumrichtung der maximale Querschnittsdurchmesser mindestens 16 mm beträgt.
11. Verschlußvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Verschlußabschnitt (IIa) in einen kontrahierten Zustand gebracht werden kann, in dem in der Ebene maximalen Querschnittsdurchmessers senkrecht zu der zumindest einen Raumrichtung der maximale Querschnittsdurchmesser kleiner oder gleich 8 mm ist.
12. Verschlußvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Wandung (14) des Verschlußabschnitts (IIa) ein elastomeres Material aufweist.
13. Verschlußvorrichtung nach Anspruch 12, bei der das elasto- mere Material ein Kunststoff, ein vulkanisierter Kautschuk oder Silikonkautschuk oder Latex ist.
14. Verfahren zum Verschließen einer Behälteröffnung, bei dem: ein Behälter (16) mit einer Öffnung bereitgestellt wird, die einen rohrabschnittförmigen Öffnungsabschnitt (16a) aufweist, eine Verschlußvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 bereitgestellt wird, wobei der maximale Querschnittsdurchmesser des Verschlußabschnitts (IIa) senkrecht zu der zumindest einen Raumrichtung in der vorbestimmten Form größer als der Durchmesser des rohrabschnittsförmigen Öffnungsabschnitts (16a) ist, die Durchgangsbohrung (13a) in der elastischen Wandung (14) des Verschlußabschnitts (IIa) der Verschlußvorrichtung (11) mit einer Einrichtung (6, 30, 32, 34) zum Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen dem inneren Hohlraum (12) des Verschlußabschnitts (IIa) und der Umgebung in Verbindung gebracht wird, in dem inneren Hohlraum (12) des Verschlußabschnitts (IIa) der Verschlußvorrichtung (11) in der Weise eine Druckdifferenz zur Umgebung hergestellt wird, daß der Verschlußabschnitt (IIa) in einen kontrahierten Zu- stand übergeht, in dem er entlang der zumindest einen Raumrichtung in dem rohrförmigen Öffnungsabschnitt (16a) angeordnet werden kann, der Verschlußabschnitt (IIa) in dem kontrahierten Zustand in dem rohrförmigen Öffnungsabschnitt (16a) angeordnet wird, der Druckausgleich zwischen dem inneren Hohlraum (12) des Verschlußabschnitts (IIa) und der Umgebung hergestellt wird, so daß sich der Verschlußabschnitt (IIa) in dem rohrförmigen Öffnungsabschnitt (16a) ausdehnt, dichtend gegen die Wandung des Öffnungsabschnitts (16a) drückt und die Behälteröffnung auf diese Weise verschließt, und die Einrichtung (6, 30, 32, 34) zum Erzeugen einer Druckdifferenz von der Verschlußvorrichtung (11) getrennt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der rohrförmige Öffnungsabschnitt (16a) einen kreisförmigen Querschnitt hat.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der rohrförmige Öffnungsabschnitt (16a) einen Durchmesser von 9 mm bis 15 mm hat.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem das Verbinden der Durchgangsbohrung (13a) in der elastischen Wandung (14) des Verschlußabschnitts (IIa) mit einer Einrichtung (6, 30, 32, 34) zum Erzeugen einer Druckdifferenz das Anordnen einer Leitung (6) der Einrichtung (6, 30, 32, 34) durch die Durchgangsbohrung (13a) verlaufend in dem inneren Hohlraum (12) umfaßt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem das Bereitstellen der Verschlußvorrichtung (11) die folgenden Schritte umfaßt: Einfüllen eines flüssigen Materials (5) , das durch Verfestigung in ein elastomeres Material überführt werden kann, in den Hohlraum (3) einer Form (4), Verfestigen des flüssigen Materials (5) zu einem ela- stomeren Material in dem Hohlraum (3) der Form (4) in der Weise, daß sich das flüssige Material (5) von außen nach innen verfestigt,
Anordnen einer Leitung (6) in dem noch flüssigen Innenbereich des Materials (5) während der Verfestigung,
Durchleiten eines Gases durch die Leitung (6) während der Verfestigung, so daß sich in dem noch flüssigen Material (5) ein gasgefüllter Hohlraum (12) ausbildet und nach der vollständigen Verfestigung zu einem ela- stomeren Material die Verschlußvorrichtung (11) mit ihrem in dem Verschlußabschnitt (IIa) angeordneten inneren Hohlraum (12) entsteht, und
Herausnehmen der Verschlußvorrichtung (11) aus der Form (4) .
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Leitung (6) zum Durchleiten eines Gases zur Ausbildung des gasgefüllten Hohlraums (12) auch zum Herstellen einer Druckdifferenz zum Überführen des Verschlußabschnitts (IIa) in den kontrahierten Zustand verwendet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, bei dem das flüssige Material (5) ein einkomponentiges, heißvulkanisierendes Material ist und bei dem die Form (4) auf eine Temperatur oberhalb der Vulkanisierungstemperatur des Materials (5) erwärmt wird, so daß sich das flüssige Material (5) im Inneren des Hohlraums (3) der Form (4) von der Hohlraumwandung aus verfestigt.
21. Verfahren nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, bei dem das flüssige Material (5) zwei Komponenten aufweist, die gleichzeitig oder nacheinander in den Hohlraum (3) der Form (4) eingebracht werden und ein vulkanisierendes Gemisch bilden, und bei dem die Form (4) auf eine Temperatur erwärmt wird, die so gewählt ist, daß sich das flüssige Material (5) im Inneren des Hohlraums (3) der Form (4) von der Hohlraumwandung aus verfestigt.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, bei dem eine Vielzahl von Behälteröffnungen (16a) gleichzeitig mit einer entsprechenden Vielzahl von Verschlußvorrichtungen
(11) verschlossen wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Vielzahl von Verschlußvorrichtungen (11) als Einheit bereitgestellt wird, in der jeweils zwei benachbarte Verschlußvorrichtungen (11) durch einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, wobei zwischen dem Verbindungsabschnitt und jedem der beiden Verschlußvorrichtungen (11) eine Sollbruchstelle vorgesehen ist, so daß die Verschlußvorrichtungen (11) aus der Einheit gelöst werden können.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, bei dem die Einrichtung (6, 30, 32, 34) zum Erzeugen einer Druckdifferenz eine Vielzahl von Leitungen (6) umfaßt, die gleichzeitig durch die Durchgangsbohrungen (13a) in den elastischen Wandungen (14) der Verschlußabschnitte (IIa) einer entsprechenden Vielzahl der Verschlußvorrichtungen (11) verlaufend in deren inneren Hohlräumen (12) angeordnet werden, um die Durchgangsbohrungen (13a) mit der Einrichtung (6, 30, 32, 34) zum Erzeugen einer Druckdifferenz zu verbinden .
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 und einem der Ansprüche 22 bis 24, bei dem die Form (4) eine der Vielzahl von Verschlußvorrichtungen (11) entsprechende Vielzahl von Hohlräumen (3) aufweist, in die das flüssige Material (5) gleichzeitig eingefüllt und verfestigt wird, und bei dem eine der Vielzahl von Verschlußvorrichtungen
(11) entsprechende Vielzahl von Leitungen (6) gleichzeitig in den Hohlräumen (3) der Form (4) angeordnet werden, um in jedem Hohlraum (3) der Form (4) in dem noch flüssigen Material (5) während der Verfestigung einen gasgefüllten Hohlraum (12) zu bilden.
26. Einrichtung zum Verschließen einer Behälteröffnung mittels einer Verschlußvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Einrichtung (18) aufweist: eine Behälteraufnahmeeinrichtung (19) zum Anordnen eines Behälters (16) mit einer zu verschließenden Behälteröffnung (16a) in einer vorbestimmten Position, eine Zuführeinrichtung (6, 30, 32, 33a, 33b) zum Zuführen einer Verschlußvorrichtung (11) zu der Öffnung eines in der Behälteraufnahmeeinrichtung (19) angeordneten Behälters (16) und zum Einbringen der Verschlußvorrichtung (11) in die Öffnung (16a), eine Einrichtung (6, 30, 32) zum Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen dem inneren Hohlraum (12) des Verschlußabschnitts (IIa) einer von der Zuführeinrichtung (6, 30, 32, 33a, 33b) zugeführten Verschlußvorrichtung (11) und der Umgebung, wobei ein Mittel (6, 33b) vorgesehen ist, mit dem die Einrichtung (6, 30, 32, 34) zum Erzeugen einer Druckdifferenz mit der Durchgangsbohrung (13a) in der elastischen Wandung (14) des Verschlußabschnitts (IIa) der Verschlußvorrichtung (11) in Verbindung gebracht und von ihr gelöst werden kann, und einer Steuerungseinrichtung (34), die angepaßt ist, um die Zuführeinrichtung (6, 30, 32, 33a, 33b) und die Einrichtung (6, 30, 32) zum Erzeugen einer Druckdifferenz in der Weise zu steuern, daß die Einrichtung (6, 30, 32) zum Erzeugen einer Druckdifferenz vor dem Einbringen einer Verschlußvorrichtung (11) in die zu verschließende Öffnung (16a) eines in der Behälteraufnahmeeinrichtung (19) angeordneten Behälters (16) mit der Durchgangsbohrung (13a) der Verschlußvorrichtung (11) in Verbindung gebracht und zwischen dem inneren Hohlraum (12) der Verschlußvorrichtung (11) und der Umgebung eine Druckdifferenz hergestellt und gehalten wird, um die Verschlußvorrichtung (11) während des Einbringens der Verschlußvorrichtung (11) in die Öffnung (16a) in einem kontrahierten Zustand zu halten, und in der Weise, daß die Einrichtung (6, 30, 32) zum Erzeugen einer Druckdifferenz nach dem Einbringen der Verschlußvorrichtung (11) in die zu verschließende Öffnung (16a) von der Durchgangsbohrung (13a) der Verschlußvorrichtung (11) gelöst und in dem inneren Hohlraum (12) der Druckausgleich hergestellt wird.
27. Einrichtung zum Verschließen einer Behälteröffnung nach Anspruch 26, die ferner aufweist: eine Form (4) mit einem Hohlraum (3), eine Leitung (1), die in den Hohlraum (3) der Form
(4) eingeführt und aus diesem zurückgezogen werden kann und angepaßt ist, um ein flüssiges Material (5) , das durch Verfestigung in ein elastomeres Material überführt werden kann, in den Hohlraum (3) der Form
(4) einzubringen, eine Leitung (6), die in den Hohlraum (3) der Form (4) eingeführt und aus diesem zurückgezogen werden kann und angepaßt ist, um nach dem Einbringen eines flüssigen Materials (5) , das durch Verfestigung in ein elastomeres Material überführt werden kann, in den Hohlraum (3) der Form (4) während der Verfestigung des flüssigen Materials (5) ein Gas in das noch flüssige Material (5) einzuleiten, so daß sich ein gasgefüllter Hohlraum (12) ausbildet, und eine Erwärmungseinrichtung (21) zum Erwärmen der Form (4) auf eine vorbestimmte Temperatur.
28. Einrichtung zum Verschließen einer Behälteröffnung nach 27, bei der die Leitung (1) zum Einbringen eines flüssigen Materials (5) in den Hohlraum (3) der Form (4) und die Leitung (6) zum Einleiten von Gas in den Formhohlraum (3) durch eine einzige Leitung gebildet werden.
29. Einrichtung zum Verschließen einer Behälteröffnung nach Anspruch 27 oder Anspruch 28, bei der die Leitung (6) zur Durchleitung eines Gases einen Teil der Einrichtung (6, 30, 32) zum Erzeugen einer Druckdifferenz bildet und die Einrichtung (6, 30, 32) zum Erzeugen einer Druckdifferenz und die Steuerungseinrichtung (34) angepaßt sind, um nach der Ausbildung einer Verschlußvorrichtung (11) in dem Hohlraum (3) der Form (4) in dem inneren Hohlraum (12) des Verschlußabschnitts (IIa) der Verschlußvorrichtung (11) eine Druckdifferenz zur Umgebung herzustellen, durch die die Verschlußvorrichtung (11) in den kontrahierten Zustand gebracht wird.
30. Einrichtung zum Verschließen einer Behälteröffnung nach Anspruch 27 oder Anspruch 28, bei der die Einrichtung (6, 30, 32) zum Erzeugen einer Druckdifferenz eine Leitung (6) aufweist, die durch die Durchgangsbohrung (13a) einer von der Zuführeinrichtung (6, 30, 32, 33a, 33b) zugeführten Verschlußvorrichtung (11) in deren inneren Hohlraum (12) eingeführt werden und aus diesem zurückgezogen werden kann .
31. Einrichtung zum Verschließen einer Behälteröffnung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, bei der: die Behälteraufnahmeeinrichtung (19) angepaßt ist, um gleichzeitig eine Vielzahl von Behältern (16) mit einer zu verschließenden Behälteröffnung (16a) in vorbestimmten Positionen anzuordnen, die Zuführeinrichtung (6, 30, 32, 33a, 33b) angepaßt ist, um den Öffnungen (16a) einer Vielzahl von in der Behälteraufnahmeeinrichtung (19) angeordneten Behältern (16) unter der Steuerung der Steuerungseinrichtung (34) gleichzeitig eine entsprechende Vielzahl von Verschlußvorrichtungen (11) zuzuführen und diese in die Öffnungen (16a) einzubringen, und die Einrichtung (6, 30, 32) zum Erzeugen einer Druckdifferenz angepaßt ist, um unter der Steuerung der Steuerungseinrichtung (34) gleichzeitig mit den Durchgangsbohrungen (13a) einer der Vielzahl in der Behälteraufnahmeeinrichtung (19) angeordneter Behälter (16) entsprechenden Vielzahl von der Zuführeinrichtung (6, 30, 32, 33a, 33b) zugeführter Verschlußvorrichtungen (11) in Verbindung gebracht zu werden und eine Druckdifferenz zwischen den inneren Hohlräumen (12) der Verschlußvorrichtungen (11) und der Umgebung herzustellen und um von den Durchgangsbohrungen (13a) gelöst zu werden.
32. Einrichtung zum Verschließen einer Behälteröffnung nach Anspruch 31, bei der: die Form (4) ein Vielzahl von Hohlräumen (3) zur Ausbildung einer Vielzahl von Verschlußvorrichtungen (11) aufweist, eine der Vielzahl von Formhohlräumen (3) entsprechende Vielzahl von Leitungen (1) vorgesehen ist, die gleichzeitig jeweils in einen Formhohlraum (3) eingeführt und aus diesem zurückgezogen werden können und angepaßt sind, um gleichzeitig ein flüssiges Material (5) , das durch Verfestigung in ein elastomeres Material überführt werden kann, in den jeweiligen Hohlraum (3) der Form (4) einzubringen, und ein der Vielzahl von Formhohlräumen (3) entsprechende Vielzahl von Leitungen (6) vorgesehen ist, die gleichzeitig jeweils in einen Formhohlraum (3) eingeführt und aus diesem zurückgezogen werden können und angepaßt sind, um gleichzeitig nach dem Einbringen eines flüssigen Materials (5) , das durch Verfestigung in ein elastomeres Material überführt werden kann, in die Formhohlräume (3) während der Verfestigung des flüssigen Materials (5) ein Gas in das noch flüssige Material (5) einzuleiten, so daß sich jeweils ein gasgefüllter Hohlraum (12) ausbildet.
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