DE19806979A1

DE19806979A1 - Verschlußstopfen aus Kunststoff

Info

Publication number: DE19806979A1
Application number: DE19806979A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Fischer; Ulli Van Der Mond
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1998-02-19
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2018-02-20
Also published as: DE19806979C2; DE29703338U1

Description

Die Erfindung betrifft einen hitzebeständigen Verschlußstopfen mit einem ein Außengewinde aufweisenden zylindrischen Körper, welcher sich zur Steckseite hin in einem vorderen Teil konisch verjüngt.

Verschlußstopfen aus Kunststoff sind hinlänglich als Ver schließmittel für Flaschen, z. B. Sektflaschen, bekannt. Der Verschlußstopfen weist einen zylindrischen oder konischen Körper auf, der in die Flaschenöffnung gepreßt oder geschraubt wird. Im letzteren Fall verfügt der Verschlußstop fen an seiner äußeren Umfangsfläche über ein geeignetes Ge winde, wodurch ein Schraubstöpsel oder ein Schraubstopfen gebildet wird. Der obere Teil des Flaschenhalses und des Ver schlußstopfens haben hierbei ein Gewinde. Die Dichtung muß bei solchen Schraubstopfen durch einen Ring übernommen werden (vgl. hierzu rororo-Technik Lexikon, Band Fertigungstechnik und Arbeitsmaschinen, Seite 263, 264, Rowohlt-Verlag, 1972).

Verschlußstopfen als Schließmittel sind auch in der Stahl industrie gebräuchlich. Bei den dort verwendeten Verschluß stopfen handelt es sich um feuerfeste Formkörper zum Ver schließen des Ausgusses von Stahlpfannen, wie beispielsweise in rororo Technik Lexikon, Band Hüttentechnik, Seite 628, Rowohlt-Verlag, 1972 angegeben. Die dort verwendeten Ver schlußstopfen besitzen an der Oberseite eine Nut sowie ein Gewinde, mit welchem sie auf eine sog. Stopfenstange aufge schraubt werden. Die Stopfen bestehen aus Schamotte mit 32 . . . 38% Al₂O₃ mit oder ohne Graphitzusatz sowie aus Bindeton. Die Stopfen müssen den beim Einfließen des flüssigen Stahls in die Stahlpfanne auftretenden Temperaturschock ertragen, ohne zu reißen. Dies setzt eine hohe Temperaturwechselbeständig keit, besonders bei großen Formaten voraus. Durch den Graphit zusatz wird diese merklich verbessert. Weiterhin weisen die verwendeten Stopfen eine hohe Abriebfestigkeit auf, damit sie durch den vorbeiströmenden Stahl nicht erodiert werden.

Verschlußstopfen finden auch in der Kunststoffspritztechnik Verwendung, um dortige Kühlkreisläufe abzudichten. Die Ver schlußstopfen müssen ebenfalls hohen Temperaturen widerstehen, ohne daß die durch den Verschlußstopfen abzudichtende Öffnung undicht wird. Bisher werden bei solchen Kunststoffspritzma schinen Verschlußstopfen, die beispielsweise 1 bis 2 cm Durch messer und 1 bis 2 cm Länge aufweisen, aus metallischem Materi al hergestellt. Die zylindrisch geformten Verschlußstopfen weisen ein Außengewinde auf, mit dem diese in die zu ver schließende Öffnung, die ein Innengewinde hat, eingeschraubt werden können. Häufig wird zusätzlich noch ein Dichtring an diese Verschlußstopfen angebracht, um eine optimale Dicht wirkung zu erzielen. Solche metallischen Verschlußstopfen sind jedoch in ihrer Herstellung verhältnismäßig aufwendig und damit kostenintensiv.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen neuen Verschlußstopfen anzugeben, der einfach und damit kostengün stig herzustellen ist und sich durch eine optimale Dichtwir kung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verschlußstopfen dadurch gebildet, daß der Verschlußstopfen aus hitzbeständi gen Kunststoff gebildet ist, daß sich an das vordere Teil des zylinderförmigen Körpers, abgewandt zur vorderen Stirnseite, ein mittlerer Teil mit konstantem Durchmesser und nachfolgend ein hinterer Teil mit sich konisch erweiterndem Durchmesser anschließt, und daß an der der Steckseite abgewandten Stirn seite des Verschlußstopfen eine Öffnung zum Einsetzen eines Schraubwerkzeuges vorgesehen ist.

Die Erfindung besteht also im wesentlichen darin, den Ver schlußstopfen aus Kunststoff zu bilden und durch eine besonde re Gestaltung der zylindrischen Umfangsfläche dafür zu sorgen, daß beim Eindrehen dieses Verschlußstopfens in eine entspre chenden Öffnung mit Innengewinde ein optimale Dichtwirkung erzielt wird. Eine gewisse Dichtwirkung läßt sich mit dem Verschlußstopfen aus Kunststoff schon allein dadurch errei chen, daß dieser in die Öffnung mit Innengewinde etwa bis zur Hälfte eingedreht wird. Um die Dichtwirkung noch zu optimie ren, ist ein hinterer, sich konisch erweiternder Teil an den Verschlußstopfen angeformt. Wird dieser Verschlußstopfen wei ter in die Öffnung hineingedreht, preßt sich die äußere Um fangsfläche immer mehr an das Innengewinde der Öffnung, wo durch eine absolut sichere Abdichtung der Öffnung erzielt wird.

Damit solche erfindungsgemäßen Verschlußstopfen aus Kunststoff auch dort eingesetzt werden können, wo eine hohe Hitzebestän digkeit gefordert ist, muß der Verschlußstopfen aus hitze beständigem Kunststoff gebildet sein. Als hitzebeständiger Kunststoff eignet sich z. B. Polyamid und hier insbesondere Polyamid 12. Charakteristisch für Polyamide ist der enge Schmelz- und Erstarrungsbereich. Die Erweichungstemperatur der gebräuchlichsten Polyamide liegt etwa zwischen 200 und 260°C. Durch einen hohen Schmelzpunkt bzw. durch eine hohe Thermosta bilität zeichnen sich besonders Aramide aus, die auch hier als geeigneter Kunststoff eingesetzt werden können. Als hochtempe raturbeständiger und hochfester Kunststoff eignet sich auch unter anderem Kevlar.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dem Kunststoffmaterial Glasfaser oder Glasfaserpartikel zur Erhö hung der Festigkeit des Stopfens beizumengen. Als ideal hat sich ein Verhältnis von Kunststoff zu Glasfaser im Verhältnis von etwa 4 : 1 gezeigt. Der Glasfaseranteil beträgt also etwa 20%, wobei erfindungsgemäß von diesem Wert nach oben oder unten etwas abgewichen werden kann. Insgesamt sollte der Glas faseranteil etwa zwischen 15% und 25% liegen.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die hintere Stirnseite des Verschlußstopfens eine vorzugsweise schlitzförmige Öffnung aufweist, in die ein Schraubendreher eingesetzt werden kann. Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich, den Verschlußstopfen in eine Öffnung einzudrehen oder aus dieser Öffnung wieder herauszudrehen, ähnlich wie bei einer normalen Schraubverbindung. Die schlitzförmige Öffnung kann sich sackförmig bis nahe an die vordere Stirnseite des Verschlußstopfens erstrecken und ist vorzugsweise konisch ausgebildet, damit ein eingesetzter Schraubendreher sicheren Halt in dieser Öffnung findet.

Anstelle einer schlitzförmigen Öffnung kann selbstverständlich auch eine kreuzschlitzförmige Öffnung zum Einsetzen eines Kreuzschraubendrehers oder eine vielkantförmige Öffnung zum Einsatz eines Imbusschlüssels vorgesehen werden.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den erwähnten vorderen Teil des Verschlußstopfens über etwa 0,2 bis 0,3 der gesamten axialen Länge des Verschlußstopfens auszubilden. Der mittlere Teil kann sich über etwa 0,3 bis 0,5 der gesamten Länge des Verschlußstopfens und der hintere Teil über etwa 0,4 bis 0,5 der gesamten Länge des Verschlußstopfens erstrecken.

Darüber hinaus hat es sich als günstig erwiesen, daß der vor dere Teil des Verschlußstopfens stärker verjüngt als der hin tere Teil ausgebildet ist. Dies erlaubt einerseits ein siche res Einlaufen des Verschlußstopfens in die zu schließende Öffnung und andererseits eine optimale Dichtwirkung bei voll ständig in die Öffnung eingedrehten Verschlußstopfen.

In einer konkreten Ausführungsform der Erfindung kann sich der hintere Teil des Verschlußstopfens je 1 mm axialer Länge um etwa 0,04 bis 0,06 mm Außendurchmesser erweitern. Der vordere Teil kann sich beispielsweise je 1 mm axialer Länge des Ver schlußstopfens um 0,4 bis etwa 0,6 mm erweitern.

In einer Ausbildung der Erfindung kann an die hintere Stirn seite des Verschlußstopfens eine tellerförmige Abschlußplatte einstückig angeformt sein. Diese tellerförmige Abschlußplatte sorgt für eine ringförmige Schulter am hinteren Teil des Ver schlußstopfens. Diese ringförmig Schulter kann zugleich als Anschlag bei voll eingedrehtem Verschlußstopfen dienen.

Der Verschlußstopfen nach der Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verschlußstop fens nach der Erfindung in Draufsicht auf die hinte re Stirnseite und in Seitenansicht,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Verschlußstopfens von Fig. 1 mit Blick von schräg hinten auf die hin tere Stirnseite des Verschlußstopfens,

Fig. 3 den Verschlußstopfen von Fig. 1 bzw. Fig. 2 mit Blick von schräg hinten auf die vordere Stirnseite des Verschlußstopfens,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verschluß stopfens nach der Erfindung in Draufsicht auf die hintere Stirnseite und in Seitenansicht,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Verschlußstopfens von Fig. 4 mit Blick von schräg hinten auf die hin tere Stirnseite des Verschlußstopfens,

Fig. 6 den Verschlußstopfen von Fig. 4 bzw. Fig. 5 mit Blick von schräg hinten auf die vordere Stirnseite des Verschlußstopfens.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verschluß stopfens nach der Erfindung in Draufsicht auf die hintere Stirneite und in Seitenansicht dargestellt. Der Verschluß stopfen weist einen annähernd zylinderförmigen Körper auf mit einem vorderen Teil A, einem mittleren Teil B und einem hinte res Teil C auf. An den vorderen Teil A schließt eine vordere Stirnseite 5 und an den hinteren Teil B eine hintere Stirnsei te 7 an. Die vordere Stirnseite 5 und hintere Stirnseite 7 stehen orthogonal zur Mittenachse X des Verschlußstopfens. Die vordere Stirnseite 5 und hinter Stirnseite 7 bilden zugleich die vorderen und hinteren Enden des Verschlußstopfens. Diese beiden Stirnseiten 5, 7 sind über eine konzentrisch um die Mittenachse X umlaufende Umfangsfläche 3 verbunden.

Wie insbesondere auch die perspektivischen Darstellungen von Fig. 2 und Fig. 3 deutlich zeigen, ist die Umfangsfläche 3 mit einem Außengewinde 9 versehen, die allerdings nicht ganz bis zur vorderen Stirnseite 5 heranreicht.

Der vordere Teil A erweitert sich ausgehend von der vorderen Stirnseite in Richtung mittleres Teil B konisch. Der mittlere Teil B weist dagegen eine konstanten Außendurchmesser auf. Der hintere Teil C erweitert sich dagegen wieder konisch, aller dings - wie dargestellt - deutlich weniger stark wie der vor dere Teil A.

In einem konkreten Ausführungsbeispiel kann der gesamte Ver schlußstopfen eine Länge von 12 mm aufweisen. Der vordere Teil A ist z. B. 2,8 mm, der mittlere Teil B 4,2 mm und der hintere Teil C 5,0 mm lang. Der Durchmesser der vorderen Stirnseite 5 kann beispielsweise 8,5 mm und der Durchmesser der hinteren Stirnseite 10,3 mm betragen. Der Durchmesser des mittleren Teils B beträgt beispielsweise 10,0 mm.

Zweckmäßigerweise erstreckt sich der vordere Teil A über etwa 0,2 bis 0,3, der mittlere Teil B über 0,3 bis 0,5 und der hintere Teil C über etwa 0,4 bis 0,5 der gesamten axialen Länge des Verschlußstopfens.

Der hintere Teil C des Verschlußstopfens kann sich beispiels weise je 1 mm axialer Länge des Verschlußstopfens um etwa 0,04 bis 0,06 mm im Außendurchmesser erweitern. Der vordere Teil A erweitert sich dagegen wesentlich stärker, beispielsweise je 1 mm axialer Länge des Verschlußstopfens um etwa 0,4 bis 0,6 mm.

Wie dargestellt, ist an der hinteren Stirnseite 7 eine schlitzförmige Öffnung 11 vorgesehen, die sich in das Innere des Verschlußstopfens erstreckt. Die schlitzförmige Öffnung 11 kann sich in den vorderen Teil A des Verschlußstopfens er strecken und sich konisch verjüngen. In diese schlitzförmige Öffnung 11 wird bei Benutzung des Verschlußstopfens ein Schraubendreher eingesteckt, mit dem der Verschlußstopfen in eine zugehörende Öffnung mit Innengewinde eingedreht bzw. aus dieser Öffnung wieder herausgedreht werden kann.

Entscheidend bei dem Verschlußstopfen, wie er in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, ist die Kontur der äußeren Umfangs fläche 3, die dank des vorderen konischen Teils A sicher in eine zugehörende Öffnung eingesteckt werden kann. Der vordere Teil A dient als Führungshilfe. Nachdem der Verschlußstopfen in die zugehörende Öffnung eingesteckt ist, kann dieser mit tels Schraubendreher oder ähnlichem weiter in die Öffnung eingedreht werden. Das Eindrehen des Verschlußstopfens ist dank des mittleren Teils B, der einen konstanten Außendurch messer aufweist, in einfacher Weise möglich. Nachdem der mitt lere Teil B in die Öffnung eingedreht ist, beginnt sich dank der konischen Erweiterung im hinteren Teil C der Verschluß stopfen in die Öffnung einzupressen, wodurch eine optimale Dichtwirkung erreicht wird. Durch die Verwendung von Kunst stoff kann bei weiterem Hineindrehen des Verschlußstopfens in die Öffnung dank der Elastizität des Kunststoffes an der äuße ren Umfangsfläche im hinteren Teil C die Öffnung sicher abge dichtet werden.

Sofern der Verschlußstopfen verhältnismäßig hohen Temperaturen ausgesetzt ist, wie dies beispielsweise bei der Kunststoff spritztechnik in Spritzgußmaschinen der Fall ist, muß der Verschlußstopfen aus hitzebeständigem Kunststoff, z. B. Polya mid 12, Kevlar, Aramid oder dergleichen bestehen.

In den Fig. 4, 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verschlußstopfens nach der Erfindung dargestellt. Der Verschlußstopfen unterscheidet sich im wesentlichen darin, daß an das hintere Teil C eine tellerförmige Abschlußplatte 15 einstückig angeformt ist. Die tellerförmige Abschlußplatte 15 weist einen deutlich größeren Durchmesser als der hintere Teil C des Verschlußstopfens auf, so daß ringförmig eine Schulter hervorspringt. Diese ringförmig hervorspringende Schulter ist in den Fig. 4 bis 6 mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet und dient bei voll in die zu schließende Öffnung eingedrehtem Verschlußstopfen als Anschlag.

Obwohl im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen von kon kreten Abmessungen die Rede war, versteht es sich, daß auch jegliche andere Dimensionierung des Verschlußstopfens im Sinne der Erfindung möglich ist. Es können beispielsweise Ver schlußstopfen realisiert werden, die den üblichen Schraub verbindungen M 8 × 0,75, M 10 × 1,0, M 12 × 1,5, M 14 × 1,5 und dergleichen entsprechen. Wesentlich ist lediglich, daß der Verschlußstopfen vorzugsweise aus hitzebeständigem Kunststoff besteht und eine Außenkontur der Umfangsfläche 3 aufweist mit einem vorderen konischen Teil A, einem mittlerem Teil B mit konstantem Außendurchmesser und einem hinteren Teil C mit sich konisch erweiterndem Durchmesser.

Bezugszeichenliste

3

Umfangsfläche

5

vordere Stirnseite

7

hintere Stirnseite

9

Außengewinde

11

Öffnung

15

Abschlußplatte

17

Schulter
A vorderer Teil
B mittlerer Teil
C hinterer Teil
X Mittenachse

Claims

1. Hitzebeständiger Verschlußstopfen mit einem ein Außenge winde (9) aufweisenden zylindrischen Körper, welcher sich zur Steckseite hin in einem vorderen Teil (A) konisch verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstop fen aus hitzebeständigen Kunststoff gebildet ist, daß sich an das vordere Teil (Ä) des Körpers, abgewandt zur vorderen Stirnseite (5), ein mittlerer Teil (B) mit kon stantem Durchmesser und nachfolgend ein hinterer Teil (C) mit sich konisch erweiternden Durchmesser anschließt, und daß an der der Steckseite abgewandten vorderen Stirnseite (5) des Verschlußstopfens eine Öffnung (11) zum Einsetzen eines Schraubwerkzeuges vorgesehen ist.

2. Verschlußstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem hitzebeständigem Kunststoff vorzugsweise 15% bis 20% Anteile aus Glasfaserpartikel beigemengt ist.

3. Verschlußstopfen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hitzebeständige Kunststoff Polyamid, vorzugsweise Polyamid 12, ist.

4. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Öffnung (11) schlitzförmig gestaltet ist.

5. Verschlußstopfen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnung (11) in Richtung vordere Stirnseite (5) des Verschlußstopfens konisch verjüngt.

6. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß sich der vordere Teil (A) über etwa 0,2 bis 0,3 der axialen Länge des Verschlußstopfens erstreckt.

7. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß sich der mittlere Teil (B) über etwa 0,3 bis 0,5 der axialen Länge des Verschlußstopfens erstreckt.

8. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß sich der hintere Teil (C) über etwa 0,4 bis 0,5 der axialen Länge des Verschlußstopfens erstreckt.

9. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß sich der vordere Teil (A) des Verschlußstopfens stärker verjüngt als der hintere Teil (C).

10. Verschlußstopfen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der hintere Teil (C) des Verschlußstopfens je 1 mm axialer Länge um etwa 0,04 bis 0,06 mm im Außendurch messer erweitert.

11. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß sich der vordere Teil (A) des Verschlußstopfens je 1 mm axialer Länge um etwa 0,4 bis 0,6 mm im Außendurchmesser erweitert.

12. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß dieser an seiner hinteren Stirnseite (7) eine tellerförmige Abschlußplatte (15) aufweist, die einstückig an dem hinteren Teil (C) des Verschlußstopfens angeformt ist und eine vom zylindri schen Körper hervorspringende ringförmige Schulter (17) bildet.

13. Verschlußstopfen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß das Außengewinde (9) eine Stei gung von etwa 1 mm aufweist.