Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufstechdorn für eine Gaskartusche mit einem Grundkörper, mit einem einstückig mit diesem verbundenen Einspannbereich, mit einer den Einspannbereich gegenüberliegend am Grundkörper ausgebildeten Schnittfläche und mit einem Ausströmkanal.
Aufstechdorne der eingangs beschriebenen Art werden verwendet, um die Wandungen von Gaskartuschen aufzustechen, damit das in den Gaskartuschen enthaltene Gas zum Sterilisieren und/oder Desinfizieren in geeigneten Einrichtungen verwendet werden kann.
Üblicherweise werden derartige Aufstechvorrichtungen für Gaskartuschen in Kartuschenkammern eingesetzt, welche der Umgebung gegenüber gasdicht abgedichtet sind. Beim Betrieb der Sterilisier- oder Desinfizieranlage wird, angepasst an den Programmablauf, die Gaskartusche gegen den feststehend vorgesehenen Aufstechdorn gedrückt, um auf diese Weise die Wandung der Gaskartusche zu durchstechen und den Austritt des Gases zu ermöglichen. In umgekehrter Bewegungsrichtung ist es jedoch auch möglich, den Aufstechdorn in Richtung auf eine feststehende Gaskartusche zu bewegen.
Für eine sichere Durchstechung der Wandung der Gaskartusche und für ein nachfolgendes betriebssicheres Entleeren der Kartusche ist es erforderlich, dass der Aufstechdorn ein Loch oder eine \ffnung definierter Grösse in die Wandung der Gaskartusche sticht oder schneidet. Bei dem bekannten, nachstehend näher beschriebenen Aufstechdornen kann es unter ungünstigen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei Verwendung einer aus einem ungeeigneten Material geformten Gaskartusche oder bei Verwendung eines Stumpfen und/oder beschädigten Aufstechdornes dazu kom men, dass der beim Aufstechen der Gaskartuschenwandung ausgestanzte Wandungsbereich, welcher in Form eines Lappens oder einer Lippe zu einem Teil an der Gehäusewandung hängenbleiben soll, so vor den Aufstechdorn gedrückt wird, dass durch diesen ausgestanzten Wandungsbereich der Ausströmkanal des Aufstechdorns eingeengt oder versperrt wird.
Dies be- oder verhindert einen Austritt des Gases aus der Gaskartusche, wodurch einerseits der Sterilisier- oder Desinfiziervorgang nicht in erforderlicher Weise ablaufen kann und wodurch andererseits beim Entnehmen der als leer betrachteten Kartusche nach Beendigung des Sterilisier- oder Desinfiziervorganges das Betriebspersonal gesundheitliche Schäden erleiden kann. Weiterhin kann es bei den bekannten Aufstechdornen vorkommen, dass sich diese so mit der Gaskartusche verklemmen, dass es für das Bedienungspersonal nur sehr schwer möglich ist, nach Beendigung des Sterilisier- oder Desinfiziervorgangs die leere Kartusche wieder von dem Aufstechdorn zu lösen.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Aufstechdorne kann sich dann zeigen, wenn der Ausströmkanal durch Polymerisationsprodukte, durch Schmutzpartikel, durch Partikel der Wandung der Gaskartusche oder durch Reste von Etiketten oder Lackierungen der Gaskartusche verstopft ist. Wenn in einem solchen Fall der Aufstechdorn dann sehr stark mit der durch den Aufstechvorgang erzeugten Gaskartuschenöffnung verklemmt ist und damit im Randbereich seitlich dicht ist, kann es vorkommen, dass praktisch wenig oder kein Gas aus der Kartusche austreten kann.
Die bekannten Aufstechdorne sind meist mit einem zylindrischen Grundkörper versehen, welcher einen zentrischen Ausströmkanal aufweist. Der Grundkörper ist dabei zur Erzeugung einer Schnittfläche in seinem vorderen Bereich abgeschrägt, er kann aber auch mit einem nach innen weisenden Konus versehen sein, so dass die Schnittfläche einen kreisrunden Schneidrand aufweist. Eine andere bekannte Form eines Aufstechdorns weist ebenfalls einen zylindrischen Grundkörper auf, welcher ebenfalls mit einem zentralen Ausströmkanal versehen ist und an seinem vordersten Ende kegelförmig angespitzt ist.
Da diese Aufstechdorne beim Durchstechen der Gaskartuschenwandung, bedingt durch die im Vergleich zu dem Durchmesser der Aufstechdorne vorhandene Wanddicke der Gaskartuschen und bedingt durch die im Randbereich erfolgende Verformung der Gaskartuschenwandung, eine erhebliche Berührungsfläche zu der Gaskartusche im Bereich der erzeugten \ffnung aufweisen, reichen bereits geringe winkelmässige Versetzungen zwischen dem Aufstechdorn und der Gaskartusche, um eine erhebliche Klemmwirkung zu erzeugen. Dies führt zu den oben beschriebenen Effekten, nämlich dass einerseits ein Lösen der Gaskartusche von dem Aufstechdorn erschwert wird und dass andererseits ein Austreten des Gases unter ungünstigen Umständen be- oder verhindert wird.
Insgesamt machen aber Aufstechdorne, welche einen zylindrischen Grundkörper aufweisen, einen kräftigen und stabilen Gesamteindruck, so dass, auch bedingt durch die einfache Herstellungsmöglichkeit, derartige Aufstechdorne für den Fachmann naheliegend und von ihm bevorzugt sind.
Eine weitere Ausgestaltungsform bekannter Aufstechdorne weist einen kegelstumpfförmigen, zur Schnittfläche hin verjüngend ausgebildeten Grundkörper auf, welcher ebenfalls einen im wesentlichen zentrischen Ausströmkanal aufweist. Der Grundkörper ist in seinem vorderen Bereich mit einer abgeschrägt angeordneten Schnittfläche versehen. Diese Form des Aufstechdorns macht für den Fachmann ebenfalls einen kräftigen und robusten Eindruck, zumal der Grundkörper die Form eines spitz oder kegelig ausgestalteten Eindringkörpers aufweist.
Diese Aufstechdorne weisen Schnittflächen auf, die in ihrem Querschnitt wesentlich geringer sind als der nachfolgende Teil des Aufstechdorns, so dass bei einer Relativbewegung zwischen dem Aufstechdorn und der Kartusche ein Eindringen des kegeligen Grundkörpers in die Wandung der Gaskartusche und eine Aufweitung der Austrittsöffnung bei gleichzeitiger Verklemmung erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufstechdorn für eine Gaskartusche der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bei kostengünstiger Herstellung und betriebssicherer Verwendungsweise ein betriebssicheres Aufstechen der Gaskartusche und eine sichere Entleerung derselben gewährleistet.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Grundkörper vom Bereich der Schnittfläche zu dem Einspannbereich hin verjüngend ausgebildet ist.
Der erfindungsgemässe Aufstechdorn zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Während des Aufstechvorganges kommt nur der Grundkörper und die an ihm ausgebildete Schnittfläche mit der Gaskartuschenwandung in Berührung, während der Einspannbereich üblicherweise von der Gaskartusche nicht berührt wird. Um einen fehlerfreien Aufstechvorgang, d.h. ein fehlerfreies Ausstanzen oder Herausschneiden eines Kreisscheibenbereiches aus der Gaskartuschenwandung sicherzustellen, ist es erforderlich, den Grundkörper mit ausreichender Festigkeit auszugestalten und an seinem vorderen Ende eine geeignete Schnittfläche vorzusehen. Nachdem bei einer Relativbewegung zwischen dem Aufstechdorn und der Gaskartusche die Schnittfläche einen kreisrunden Wandungsbereich aus der Gaskartuschenwandung ausgestochen hat, bewegt sich der Aufstechdorn noch weiter relativ zu der Gaskartusche.
Dies ist zum einen bauartbedingt durch die verwendete Aufstechvorrichtung, zum anderen hängt das Restmass dieser Bewegung davon ab, wie gross die Verformung der Gaskartuschenwandung vor Einsetzen des Aufstech- oder Ausstech vorganges war. Bei einer kleinen Verformung der Gaskartuschenwandung erfolgt alsbald ein Aufstechen, woraufhin sich der Aufstechdorn noch um einen erheblichen Bereich in die Gaskartusche hineinbewegt, während bei einer grossen Verformung der Gaskartuschenwandung vor Beginn des Aufstechvorganges dieser restlich verbleibende Weg nach erfolgter Durchtrennung der Wandung relativ gering ist.
Die erfindungsgemässe Ausbildung des Aufstechdornes gewährleistet in besonders vorteilhafter Weise, dass bei einem weiteren Eindringen des Grundkörpers in die aufgestochene Gaskartusche der jeweils in Frage kommende Querschnitt des Grundkörpers stets kleiner ist als der Durchmesser der aufgestochenen oder ausgestanzten Wandung. Auf diese Weise wird einerseits verhindert, dass sich der Aufstechdorn an der Kartusche verklemmt. Andererseits wird sichergestellt, dass bei weiterem Eindringen des Aufstechdorns in die Gaskartusche stets ein Spalt zwischen dem Umfang des Grundkörpers des Aufstechdorns und dem Randbereich der \ffnung der Gaskartusche vorgesehen ist, durch welchen, zusätzlich zu dem Ausströmkanal, Gas aus der Kartusche austreten kann.
Bei Beendigung der Relativbewegung zwischen dem Aufstechdorn und der Gaskartusche liegt diese damit in lockerer Weise auf dem Aufstechdorn auf, wodurch Verklemmungen und damit mechanische Beschädigungen des Aufstechdorns vermieden werden. Auch bei einem anschliessenden Trennen der Gaskartusche von dem Aufstechdorn ist stets ein Spalt zwischen dem Umfang des Grundkörpers und der Wandung der Kartuschenöffnung gegeben.
Dies ergibt sich daraus, dass die Kartusche ein gewisses Mass an seitlicher Bewegung ausführen kann, welches zur Folge hat, dass im Bereich der Schnittfläche während der Trennung der Kartusche von dem Aufstechdorn eine Relativbewegung zwischen diesen in seitlicher Richtung erfolgt, wodurch sich der durch die Differenz zwischen der projizierten Fläche der Schnittfläche und dem jeweiligen Durchmesser des verjüngend ausgebildeten Grundkörpers gebildete Spalt dahingehend auswirken kann, dass jede Klemmwirkung verhindert wird.
In vorteilhafter Weise ist der Grundkörper kegelstumpfförmig ausgebildet. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt kostengünstige und einfache Herstellungsmethoden, insbesondere im Hinblick auf die Verwendung von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen. Weiterhin ist es möglich, den Kegelstumpfwinkel in geeigneter Weise den zu verwendenden Gaskartuschen und der zu verwendenden Aufstechvorrichtung anzupassen.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Schnittfläche mit einem Winkel von mit 45 DEG bis 60 DEG zur Längsachse des Aufstechdorns geneigt. Dies führt zu einem besonders günstigen Kraftverlauf und zu besonders sauberen Schnittkanten an der aufzustechenden \ffnung der Gaskartusche.
Eine günstige Weiterentwicklung des erfindungsgemässen Aufstechdorns ist auch dadurch gegeben, dass der Grundkörper mit einer schlitzartigen, in der Längsachse angeordneten, senkrecht zu einer den vordersten und den zurückliegendsten Punkt der Schnittfläche verbindenden Linie angeordneten Nut versehen ist. Durch eine derartige Nut wird der Ausströmvorgang des in der Gaskartusche befindlichen Gases wesentlich erleichtert und unterstützt, was insbesondere im Hinblick auf einen sicheren Betrieb der Sterilisier- oder Desinfiziereinrichtung wünschenswert ist.
Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Nut sich zumindest über einen Teil der Länge des Grundkörpers erstreckt und/oder wenn die Nut bezüglich des Durchmessers des Grundkörpers schmal ausgebildet ist. Eine derartige Nut führt nicht zu einer bemerkenswerten Schwächung des Grundkörpers des Aufstechdornes, vergrössert jedoch die während des Aufschneidvorganges zur Verfügung stehende Ausströmfläche ganz erheblich. Weiterhin wird auf diese Weise zusätzlich sichergestellt, dass Verunreinigungen, die in den Ausströmkanal des Aufstechdorns eindringen und diesen möglicherweise verstopfen können, ohne negativen Einfluss sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kartuschenkammer mit einer Aufstechvorrichtung für Gaskartuschen,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Aufstechdorns und
Fig. 3 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Aufstechdorns.
Figur 1 zeigt in schematischer Weise eine perspektivische Ansicht einer Kartuschenkammer 1, welche einen Innenraum 6 aufweist und welche mittels einer Tür 2 verschliessbar ist. An der Innenseite der Tür 2 sind zwei Gaskartuschen 4 so gelagert, dass diese in vertikaler Richtung verschiebbar sind. Die Kartuschen ruhen auf einem Träger 25, welcher mit Führungen 17 versehen ist, die den unten liegenden Bereich der Kartuschen führen. Im Innenraum der Führungen 17 ist jeweils ein Aufstechdorn 5 angeordnet, welcher fest mit dem Träger 25 verbunden ist. Weiterhin ist an der Tür 2 eine Führungsplatte 18 vorgesehen, welche mit Ausnehmungen versehen ist, die einen grösseren Durchmesser aufweisen, als der Aussendurchmesser der jeweils verwendeten Gaskartuschen 4.
Die Kartuschen sind somit an der Tür 2 gelagert, sie sind in vertikaler Rich tung verschiebbar, ruhen, bedingt durch ihr Eigengewicht, jeweils auf einem Aufstechdorn 5, ohne jedoch von diesem geöffnet zu werden, und sind, bedingt durch das Spiel der Führung 17 und der Führungsplatte 18, in einem gewissen Masse seitlich verschiebbar.
Die Kartuschenkammer 1 ist in ihrem Inneren mit einer Druckplatte 7 versehen, welche relativ zu der Kartuschenkammer 1 bewegbar ist, wobei die Bewegung vorzugsweise in vertikaler Richtung erfolgt und durch einen mit der Druckplatte 7 verbundenen Bolzen 12 aufgebracht wird, welcher gasdicht durch die Wandung der Kartuschenkammer 1 hindurchragt. Der Bolzen ist in nicht dargestellter Weise gegen die Kartuschenkammer 1 abgedichtet, beispielsweise mittels eines Faltenbalges.
Über eine Leitung 16, welche mittels eines Ventils 15 verschliessbar ist, ist der Innenraum 6 der Kartuschenkammer 1 mit einer Sterilisier- oder Desinfizierkammer 3 verbindbar.
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Aufstechdornes. Dieser weist einen Grundkörper 30 auf, welcher einstückig mit einem Einspannbereich 31 versehen ist. Der Einspannbereich 31 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist an seiner Umfangsfläche ein Gewinde 34 auf. Der Grundkörper 30 und der Einspannbereich 31 sind mit einem zentrisch angeordneten Ausströmkanal 33 versehen, welcher sich über die gesamte Länge des Aufstechdorns erstreckt. Erfindungsgemäss ist der Grundkörper 30 so ausgebildet, dass er sich vom Bereich einer an seinem vorderen Ende angeordneten Schnittfläche 32 zu dem Einspannbereich 31 hin verjüngt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 30 in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet.
Die Schnittfläche 32 ist in Form einer Ebene ausgestaltet, welche in einem Winkel von 45 DEG zur Längsachse 35 des Aufstechdorns angeordnet ist. Bedingt durch diese Anordnung der Schnittfläche 32 gelangt zuerst der oberste Punkt A in Eingriff mit der Wandung der aufzustechenden Kartusche, während an dem zurückliegendsten Punkt B der Aufschneidvorgang im wesentlichen beendet ist. Mittels der Schnittfläche 32 wird somit eine kreisrunde \ffnung des Durchmessers D in die Wandung der Kartusche eingeschnitten.
Bei einem Herausziehen des Aufstechdornes aus der entleerten Kartusche ergibt sich, dass der wirksame Durchmesser des Grundkörpers 30 stets kleiner ist als der Durchmesser D der \ffnung in der Kartuschenwandung. Solange der Grundkörper 30 vollständig in die \ffnung der Kartusche eingeführt ist, ergibt sich, dass der an den Einspannbereich 31 angrenzende verjüngende Bereich des Grundkörpers 30 einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweist, als der Durchmesser D. Bei einem weiteren Herausziehen des Aufstechdornes im Bereich des Punktes B zeigt sich, dass der wirksame Durchmesser des Grundkörpers 30 immer noch geringer ist, als der Durchmesser D. Da eine geringfügige seitliche Verschiebung zwischen dem Aufstechdorn und der Kartusche erfolgen kann, lässt sich der Bereich des Punktes B ohne Verklemmungen überwinden.
Bei einem weiteren Herausziehen des Grundkörpers 30 bis zu dem Punkt A befindet sich nur noch ein geringer Teil des Grundkörpers 30 in der \ffnung der Kartusche, so dass auch hier ein Verklemmen ausgeschlossen ist.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Aufstechdornes, welcher im wesentlichen mit dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel identisch ist, jedoch mit dem Unterschied, dass der Aufstechdorn eine Nut 36 aufweist, welche sich quer durch den Grund körper 30 erstreckt und welche die Längsachse 35 umfasst. Die Nut 36 ist in einem rechten Winkel zu einer Verbindungslinie der Punkte A-B angeordnet, wie aus der in Fig. 3 gezeigten Draufsicht ersichtlich ist.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr ist es möglich, den Ausströmkanal in anderer Weise anzuordnen, beispielsweise aussermittig oder in einem Winkel zur Längsachse des Aufstechdorns. Auch ist es möglich, den Ausströmkanal bereits im Bereich des Grundkörpers des Aufstechdorns seitlich münden zu lassen. Weiterhin ist es möglich, andere sich verjüngende Ausbildungsformen des Grundkörpers vorzusehen. Auch die Art und Anordnung der Schnittfläche kann im Rahmen des Erfindungsgedankens in einem weiten Bereich variiert werden.