DE9410822U1

DE9410822U1 - Gefäß mit Schraubverschluß

Info

Publication number: DE9410822U1
Application number: DE9410822U
Authority: DE
Original assignee: Dr Bruno Lange GmbH
Current assignee: Hach Lange GmbH
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2004-06-25

Description

Dr. Bruno Lange GmbH 24. Juni 19 94

14163 Berlin

L44.G2

Gefäß mit Schraubverschluß

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Gefäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Es ist bekannt, Fertig-Reagenzien in Küvettengefäßen aus Glas zu liefern, die eine als Schraubverschluß ausgebilde-

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te Verschlußkappe haben, wobei die photometrische Bestimmung durch Einsetzen der Küvette in ein Photometer und Hinzufügen der Analysensubstanz erfolgt.

Zur Abdichtung weisen die bekannten - aus unterschiedlichen Kunststoffen gefertigten - Schraubverschlüsse ein konzentrisches hohlzylindrisches Element auf, welches sich mit seiner Außenseite an der Innenseite des das Gewinde aufweisenden Halses des Gefäßes anlegt und damit eine Dichtwirkung erzeugt.

Die bisher verwendeten Kunststoffe sind gegen verschiedene in den dem Gefäß zu verwahrenden Substanzen nicht beständig. Wenn der Kunststoff mit der Zeit angegriffen wird, ist aber naturgemäß auch die Dichtwirkung nicht mehr sichergestellt. Insbesondere Chrom-Schwefelsäure bildet eine Substanz, deren Aufbewahrung auf Dauer problematisch ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gefäß der eingangs genannten Gattung anzugeben, welches einen Schraubverschluß aus Kunststoff aufweist, der langfristig auch gegen Chromschwefelsäure beständig ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß auch ein Kunststoff größerer Härte, der gegen die einzuschließenden Chemikalien beständig ist, als Werkstoff für die Schraubkappe verwendet werden kann. Dabei muß die Anordung so beschaffen sein, daß der größere Widerstand beim Verschlie-

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ßen des Gefäßes, welcher mit einem erhöhten Einschraubmoment wirksam wird, durch die Antriebsmittel und die Festigkeit des Gefäßes überwindbar ist. Obgleich ein auf diese Weise verschlossenes Gefäß meist nicht unmittelbar nach dem Verschließen wieder durch Aufschrauben manuell zu öffnen ist, bewirken die Kaltfließeigenschaften des Kunststoffes innerhalb eines Zeitraums von wenigen Tagen, daß ein Öffnen durch Aufschrauben in üblicher Weise dann wieder manuell möglich ist.

Durch die relativ hohen Kräfte beim erstmaligen Verschließen erfolgt unmittelbar eine gute Formanpassung des zylindrischen Ansatzes an den verringerten Innendurchmesser des Gefäßhalses aufgrund der elastischen Eigenschaften des Kunststoffes. Wegen der verbleibenden elastischen Vorspannung kann der Kunststoff sich der Gefäßwandung während des Kaltfließvorgangs im Verlauf von einigen Tagen noch präziser anpassen, wobei gleichzeitig das aufzubringende Schraubmoment verringert wird.

Dadurch, daß der Schraubverschluß aus Polyvenylidenfluorid (PVDF) besteht und mindestens die Außenwandung des dichtenden in Richtung der Gewindeachse verlaufenden Hohlzylinders ballig konvex geformt, und insbesondere in Richtung der Gewindeachse als faßartig konvex geformter Bereich mit erhöhter Flächenpressung ausgestaltet ist, welcher unter einer elastischen Vorspannung steht, ergibt sich infolge der entstehenden Anpressung eine erhöhte Dichtwirkung.

Insbesondere übertrifft der maximale Radius der Dichtung den Innenradius der lichten Weite der Mündung des Halses

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des Gefäßes um im wesentlichen fünf Prozent, wobei der Innenradius der Mündung bei einer bevorzugten Ausführung im wesentlichen 6 mm beträgt.

Der minimale Radius am - beim Einsetzen zum Einschrauben vorangeführten - Endbereich des faßartig, balligen Dichtungselements ist dabei kleiner als der Innenradius des Halses des Gefäßes, so daß sich der Schraubverschluß ohne Schwierigkeiten aufsetzen läßt. Der hohlzylindrische Querschnitt der Dichtung nimmt insbesondere von ihrem freien Ende zu ihrem Fußbereich hin kontinuierlich ab, so daß der Widerstand gegen elastische Verformung zum Fußbereich hin zunimmt.

Um dem erhöhten Aufschraubmoment standzuhalten, ist der Glasquerschnitt des Küvettenhalses im Vergleich zu für Schraubverschlüsse aus weicherem Kunststoff bestimmten Behältern verstärkt ausgeführt. Zur Verringerung der Schraubmomente ist das Gewinde bevorzugt als Rundgewinde ausgebildet. Dabei ist insbesondere der Querschnitt und/oder der Flankenwinkel des Gewindeprofils des Küvettenhalses größer als derjenige der Verschlußkappe. Dabei ist bei der Bemessung der tragenden Querschnitte auf die maximalen von den jeweiligen Werkstoffen aufzunehmenden Spannungen Rücksicht genommen.

Bei dem erfindungsgemäßen Gefäß ist das Übermaß des balligen, dichtend wirkenden Innenzylinders derart bemessen, daß sich beim Verschließen ein Schraubmoment von ca. 50 Ncm ergibt, welches durch das Kaltfließen des Werkstoffs PVDF nach drei bis fünf Tagen auf ca. 30 Ncm zurückgeht und dann wesentlichen auf diesem Wert verbleibt.

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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 eine Verschlußkappe als Teil eines Ausführungsbeispiels der Erfindung im Teilschnitt,

Figur 2 ein vergrößertes Detail der Verschlußkappe gemäß Figur 1 im Schnitt,

Figur 3 der mit einem Schraubgewinde versehenen Halsbereich einer Küvette zur Aufnahme einer Verschlußkappe gemaß Figur 1 sowie

Figur 4 die mit der Verschlußkappe gemäß Figur 1 versehene Küvette im Schnitt.

In Figur 1 ist eine Schraubkappe 1 im Teilschnitt dargestellt, welche auf den Schraubhals einer Küvette 2 gemäß Figur 2 aufsetzbar ist. Die Schraubkappe besteht aus PVDF, einem Kunststoff, der sich durch Härte und Chemikalienbeständigkeit auszeichnet. In dem in der Figur 1 links dargestellten, ungeschnittenen Bereich ist erkennbar, daß die Kappe an ihrer Außenwandung im oberen Bereich ein Rifflung 3 aufweist, welche das Auf- und Abdrehen der Kappe zum Öffnen bzw. Schließen der Küvette sowohl bei manueller Benutzung als auch in automatisierten Herstellungsverfahren, 0 bei der Benutzung von Handhabungsgeräten, erleichtert.

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An der Innenseite der Schraubkappe ist ein Dichtelement 4 angeformt, welches durch die Wandung eines Hohlzylinders gebildet wird, der zentral am Innenboden der Verschlußkappe vorgesehen ist. Dieser Hohlzylinder bildet eine Dichtung, welche ein unbeabsichtiges Austreten der in definierter Menge der Küvette enthaltenen Reagensflüssigkeit bei Transport und Lagerung verhindert.

Figur 2 zeigt den hohlzylindrischen Dichtungskörper gemäß Figur 1 als Detail vergrößert im Schnitt. Es ist ersichtlich, daß die Außenwandung des Dichtungselements 4 - bezogen auf eine koaxial zum Gewinde verlaufende Ausrichtung -, insbesondere ballig, geformt ist. Der maximale Außenradius des balligen Bereichs ist mit dem Pfeil R bezeichnet. Er bildet sozusagen den "Äquator" des balligen Bereichs.

Figur 3 zeigt den Öffnungsbereich der Küvette 2 in Seitenansicht. In dem geschnitten dargestellten Bereich 5 und die senkrechten gestrichelten Linien ist die Dicke der Glaswandung der Küvette 2 erkennbar. Der Innenradius der Mündung 6 ist mit dem Pfeil r markiert. Dieser Querschnitt ist zur Verbesserung der Aufnahme und Einleitung der erhöhten Schraubmomente ins Glas verstärkt ausgeführt.

Es ist aus den maßstäblich übereinstimmenden Figuren 1 und 2 durch Vergleich ersichtlich, daß der maximale Außenradius R des an seiner Außenoberfläche ballig faßförmig ausgestalteten hohlzylindrischen Dichtungselements den Innenradius r der Mündung 6 des Gefäßes übertrifft. Das Übermaß des maximalen Radius R der Dichtung in Bezug auf den Innenradius r der lichten Weite der Mündung des Halses des

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Gefäßes beträgt im wesentlichen fünf Prozent. Bei einem Innenradius r von ca. 6 mm beträgt das Übermaß daher ca. 0,3 mm. Weiterhin ist der Außenradius R2 des Dichtungselements 4 der Verschlußkappe im beim Aufsetzen vorangeführten Bereich geringfügig kleiner als der Innenradius r der Mündung des Gefäßes. Damit läßt sich die Kappe auch maschinell zum Verschrauben sicher ansetzen.

Wie aus der Darstellung in Figur 2 ersichtlich ist, nimmt der hohlzylindrische Querschnitt des Dichtungselements von seinem freien Ende zu seinem Pußbereich hin kontinuierlich ab. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß bei einer Belastung des Dichtungselements in radialer Richtung von außen her die Nachgiebigkeit in umgekehrter Weise zum Fußpunkt hin abnimmt. Da andererseits die in Bezug auf eine tangentiale Achse wirkende tordierende Belastung (bezogen auf die radial gerichtete Darstellungsebene) durch den entstehenden Hebelarm im Fußpunkt am größten ist, wird durch diese Bemessung sichergestellt, daß das Dichtungselement beim Einführen in den Mündungsbereich des Gefäßes entlang eines tangential gerichteten äquatorialen streifenförmige Anlagebereichs 9 sicher dichtend anliegt. Dieser Zustand ist in Figur 3 im Schnitt näher dargestellt. Der streifenförmige Anlagebereich weist eine hohe Flächenpressung auf, so daß nach dem Einsetzen durch das eintretende Kaltfließen des verwendeten Kunststoffmaterial eine Dichtwirkung unter Anpassung an die Glasoberfläche im mikroskopischen Bereich eintritt.

In Figur 4 ist die Küvette 5 mit aufgesetzter Verschlußkappe im Schnitt dargestellt.

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Wie aus den Figuren 1, 3 und 4 ersichtlich ist, handelt es sich bei dem verwendeten Schraubgewinde um ein (von Haus aus leichtgängiges) Rundgewinde, wobei der Querschnitt bzw. der Flankenwinkel des Gewindeprofils 7 des Küvettenhalses wesentlich größer gewählt sind als die entsprechenden Größen des Gewindeprofils 8 der Verschlußkappe 1. Wegen der beim Einschrauben erhöhten Flächenpressung ist der Glasquerschnitt des Küvettenhalses im Vergleich zu entsprechenden für Schraubverschlüsse aus weicherem Kunststoff bestimmten Glasbehältern verstärkt ausgeführt.

Nach dem maschinellen Aufschrauben der Verschlußkappe verringert sich der Anpreßdruck des Dichtungselements, so daß ein Öffnen von Hand ohne besondere Anstrengung möglich ist.

Das Übermaß des balligen, dichtend wirkenden Innenzylinders ist dabei derart bemessen, daß sich ein Einschraubmoment von ca. 50 Ncm ergibt, welches durch das Kaltfließen des Werkstoffs PVDF nach im wesentlichen zwei Tagen wieder auf 30 Ncm zurückgeht und im wesentlichen in der Nähe dieses Wertes verbleibt.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

Claims

L44.G2 Blatt 9 Ansprüche

1. Gefäß mit einem Schraubverschluß aus Kunststoff, das insbesondere in Form einer Küvette einen Reagensbehälter zur photometrischen Analyse bildet, mit einer an der Innenseite des Schraubverschlusses vorgesehenen zur Anlage an der Innenfläche des den Gewindebereich tragenden Halses des Gefäßes bestimmten, hohlzylindrischen, einstückig angeformten Dichtungselements,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Schraubverschluß aus Polyvenylidenfluorid (PVDF) besteht und mindestens die Außenwandung des Dichtungselements (4) in Richtung der Gewindeachse ballig, insbesondere faßartig, konvex geformt ist.

2. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der maximale Radius der Dichtung den Innenradius die lichte Weite der Mündung des Halses des Gefäßes um im wesentlichen fünf Prozent übertrifft.

3. Gefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Radius im wesentlichen 6 mm beträgt.
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4. Gefäß nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale Radius an mindestens einem der axialen Endbereiche des ballig ausgebildeten Dichtungselements kleiner ist als der Innenradius der lichten Weite des Halses des Gefäßes.

'5. Gefäß nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des hohlzylindrischen Dichtungselements von seinem freien Ende zu seinem Fußbereich hin im wesentlichen kontinuierlich abnimmt.

6. Gefäß nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasquerschnitt des Mündungsbereichs im Vergleich zu für Schraubverschlüsse aus weicherem Kunststoff bestimmten entsprechenden Gefäßen verstärkt ausgeführt ist.

7. Gefäß nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Gewinde des Schraubverschlusses um ein Rundgewinde handelt.

8. Gefäß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt und/oder der Plankenwinkel des Gewindeprofils des Halsbereichs des Gefäßes größer ist als derjenige der Verschlußkappe.

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9. Gefäß nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbzw. Abschraubmoment für die Verschlußkappe von einem beim ersten Eindrehen erreichten Maximalwert innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums, von insbesondere einigen Tagen, auf einen im wesentlichen konstanten Wert absinkt, der einem üblichen bei derartigen für manuelle Handhabunge bestimmten Kleingefäßen Verwendung findenden Wert entspricht.
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10. Gefäß nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Übermaß des ballig ausgebildeten, dichtend wirkenden Innenzylinders derart bemessen ist, daß sich ein Aufschraubmoment von ca. 50 Ncm ergibt, welches durch das Kaltfließen des Werkstoffs PVDF nach im wesentlichen zwei Tagen wieder auf 30 Ncm zurückgeht und im wesentlichen auf diesem Wert verbleibt.