EP0322547B1

EP0322547B1 - Gefriertrocknungs-Stopfen

Info

Publication number: EP0322547B1
Application number: EP88118842A
Authority: EP
Inventors: Rik Schrooten
Original assignee: Helvoet Pharma NV
Current assignee: Helvoet Pharma NV
Priority date: 1987-12-24
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1992-07-29
Anticipated expiration: 2008-11-11
Also published as: EP0322547A1; DE3744173A1; ATE78781T1; DE3873297D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gefriertrocknungs-Stopfen aus gummielastischem Material, bestehend aus einem zur Einführung in den abzudichtenden Behälterhals bestimmten, eine im wesentlichen zylindrisch äußere Umfangsfläche mit einem Zapfen und einem einstückig daran angeformten, mit der unteren Begrenzungsfläche seines radial vorstehenden Randes eine erste Querebene definierende, im wesentlichen kreisscheibenförmigen Flansch, wobei der Zapfen einen die Zapfen-Längsachse umgebenden, zur freien Zapfen-Stirnseite offenen und sich im wesentlichen über die ganze Zapfenlänge erstreckenden Hohlraum enthält, der zur Umfangsfläche des Zapfens über wenigstens einen sich in Richtung der Zapfen-Längsachse erstreckenden Schlitz offen ist, der von der freien Zapfen-Stirnseite ausgeht und sich bis zu einer zur Zapfen-Längsachse lotrechten, in grober Näherung die freie Zapfenlänge halbierenden zweiten Querebene erstreckt und wobei der Zapfen über die Umfangsfläche vorspringende Erhebungen aufweist, deren axial äußeren Begrenzungen auf einer gemeinsamen, zur Zapfen-Längsachse lotrechten dritten Querebene liegen, die sich zwischen der zweiten Querebene und der freien Zapfen-Stirnseite sowie jeweils mit Abstand von diesen erstreckt.
Gefriertrocknungs-Stopfen dieser Art sind bekannt (FR-A-2 096 680: Fig. 7 - 12) und weisen einen Zapfen auf, dessen Hohlraum zur seitlichen Umfangsfläche über zwei Schlitze offen ist, die sich diametral gegenüberliegen. Die von der seitlichen Umfangsfläche vorspringenden Erhebungen, welche eine stabile Zwischenstellung bei teilweisem Eindrücken des Stopfens in den Behälterhals definieren, sind von einem ersten Ringwulst gebildet, der im Querschnitt die Form eines Dreiecks aufweist und der mit seiner scharfen Außenkante in der dritten Querebene liegt. Der Ringwulst erstreckt sich, abgesehen von den durch die beiden Schlitze bedingten Unterbrechungen, über die gesamte äußere Umfangsfläche des Zapfens. Zwischen diesem Ringwulst und der freien Zapfen-Stirnfläche ist ein zweiter, im Prinzip gleich ausgebildeter Ringwulst von größerer axialer Erstreckung und etwas geringerem Durchmesser ausgebildet, wobei die zwischen den beiden Ringwülsten gelegene Sohle einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen dem Durchmesser der äußeren zylindrischen Umfangsfläche des Zapfens enspricht.
Nachdem ein Behälter mit dem einer Gefriertrocknung zu unterwerfendem Gut gefüllt ist, wird der Zapfen des Stopfens nur teilweise bis zu einer ersten Position eingedrückt, welche durch Anlage der Erhebungen bzw. der ersten Ringwulst an der Stirnfläche des Behälterhalses definiert ist. In dieser ersten Position steht das Innere des Behälters mit seiner Umgebung noch über die Schlitze in Verbindung, so daß während der Gefriertrocknung Dämpfe und Gase austreten können. Ist dieser Vorgang beendet, wird der Stopfen mittels einer maschinellen Einrichtung ganz eingedrückt, d.h. in eine zweite Position gebracht, in welcher der nicht von den Schlitzen unterbrochene erste zylindrische Abschnitt des Zapfens die vollständige Abdichtung bewirkt.
In der Praxis treten zwei unterschiedliche Behältertypen auf, nämlich ein erster Behältertyp aus Röhrenglas, bei dem der Hals innen völlig zylindrisch ist und ein zweiter, als Glashüttenbehälter bezeichneter Typ, bei dem der Hals zwar über den größten Teil seiner den Stopfen aufnehmenden Länge ebenfalls zylindrisch geformt ist, aber unmittelbar am Übergang zur Hals-Stirnfläche eine Hinterblasung (blow back) aufweist, welche als kleiner, radial nach innen vorstehender umlaufender Grat in Erscheinung tritt. Wird ein nur für den ersten Behältertyp ausgelegter Stopfen für einen Behälter des zweiten Typs gleichen Nenndurchmessers verwendet, so bewirkt der Grat größere Einpreßkräfte. Ferner wird durch die linienförmige Anlage des Grates die Standfestigkeit des Stopfens in der erwähnten ersten Position vermindert. Diese Standfestigkeit könnte zwar durch eine Verlängerung des in der ersten Position einstehenden Zapfen-Abschnittes und damit Verlängerung des gesamten Zapfens verbessert werden. Eine große Zapfenlänge ist aber unerwünscht, weil sie das Aufstellen der Stopfen mit dem Flansch nach unten in Sortiermaschinen erschwert, größeren Materialbedarf erfordert und den Strömungswiderstand des Schlitzes vergrößert. Ferner ist die Bereitstellung unterschiedlicher Stopfen für verschiedene Behältertypen mit gleichem Hals-Nenndurchmesser wegen der erforderlichen zusätzlichen Formen für die Herstellung und der vergrösserten Lagerhaltung nachteilig.
Der bekannte Gefriertrocknungs-Stopfen besitzt zwar in der ersten Eindrückposition bei Glashüttenbehältern durch Einrasten des Grates zwischen den beiden Ringwülsten eine stabile Lage. Bei weiterem Einpressen zwecks Überführung in die zweite Eindrückposition müssen aber relativ starke Kräfte aufgebracht werden, wobei die beiden durch die Schlitze getrennten Zapfenteile radial nach innen verbogen werden und sich die hierdurch bedingte Verformung bis in die Dichtfläche des Zapfens fortsetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen für gleiche Hals-Nenndurchmesser aufweisende Behälter aus Röhrenglas und für Glashüttenbehälter einsetzbaren Gefriertrocknung-Stopfen der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß dieser in beiden Anwendungsflällen vorteilhafte Eigenschaften aufweist, insbesondere hinsichtlich Materialbedarf, einfacher maschineller Verarbeitbarkeit, dichten Sitzes in der Schließposition bei geringerEinpreßkraft.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zapfen nur einen Schlitz aufweist, daß die Erhebungen durch eine Mehrzahl von mit Abstand angeordneten Nocken gebildet sind, daß in dem axialen Abschnitt der äußeren Umfangsfläche, der zwischen der die Nocken axial außen begrenzenden dritten Querebene und der freien Zapfen-Stirnseite gelegen ist, eine in einer zur Zapfen-Längsachse lotrechten vierten Querebene verlaufende Nut ausgebildet ist, wobei der Abstand der axial inneren Seitenwand der Nut von der dritten Querebene geringer als die axiale Weite der Nut ist. Durch diese Ausbildung nur eines Schlitzes erhält der Zapfen im Vergleich zu einer mehrfach geschlitzten Ausbildung eine größere Biegesteifigkeit bei gleichem Materialaufwand, wobei auch noch in erwünschter Weise die Querschnittsfläche des ZapfenHohlraumes vergrößert wird, was insbesondere für die Entnahme des Behälterinhalts mittels einer Kanüle von Bedeutung ist. Die mit Abstand angeordneten Nocken besitzen im Vergleich zu durchgehenden Ringwülsten geringeres Materialvolumen. Bei vollständigem Eindrücken des Stopfens kann daher, unterstützt durch die unmittelbar benachbarte Nut, das Material der Nocken in die nähere Umgebung relativ leicht verdrängt werden, so daß die Verbiegung des Zapfens reduziert wird und sich dadurch auch Verformungen in dem an den Stopfen-Flansch angrenzenden Bereich der zylindrischen Umfangsfläche vermeiden lassen, welche für die Dichtigkeit des Stopfens maßgeblich ist.
Vorzugsweise liegt die axial innere Seitenwand der Nut in der dritten Querebene, d.h. stellt eine radial innere Verlängerung der axial äußeren Begrenzungen der Nocken dar. Die axiale Weite der Nut, so wie deren Tiefe beträgt vorteilhaft wenigstens 0,8 mm.
Vorzugsweise sind drei Nocken vorgesehen, von denen ein Nocken diametral dem Schlitz gegenüberliegt, wobei seine Mitte in einer die Zapfen-Längsachse enthaltenden und durch die Mitte des Schlitzes verlaufenden ersten Längsebene liegt und daß die Mitten der beiden anderen Nocken jeweils in die Zapfen-Längsachse enthaltenden zweiten und dritten Längsebenen angeordnet sind, welche mit der ersten Längsebene gleich große Winkel von mehr als 90° einschließen, wobei die Nocken als längliche Wülste ausgebildet sind, deren Länge in Umfangsrichtung wenigstens das 2,5-fache ihrer axialen Erstreckung beträgt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden, nicht beschränkenden Erläuterung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1: in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf die Oberseite eines Gefriertrocknungs-Stopfens;
Fig. 2: in vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht des Gefriertrocknungs-Stopfens, teilweise im Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3: in vergrößertem Maßstab eine andere Seitenansicht des Gefriertrocknungs-Stopfens, teilweise im Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 1 und
Fig. 4: in vergrößertem Maßstab eine Draufsicht auf die Unterseite des Gefriertrocknungs-Stopfens.

Der Gefriertrocknungs-Stopfen ist in den Figuren 1 bis 4 in ca. 5-facher Vergrößerung dargestellt. Er besteht aus Gummi und enthält einen für die Einführung in den zu verschließenden Behälterhals bestimmten Zapfen 1 und einen damit einstückig ausgebildeten Flansch 2. Der Zapfen 1 hat, abgesehen von seiner in der Folge noch erläuterten speziellen Ausbildung, im Prinzip die Form eines Hohlzylinders, der einen zur freien Zapfen-Stirnseite 3 offenen Hohlraum 4 umgrenzt.
Der Flansch 2 weist einen seitlich über den Zapfen 1 vorstehenden Rand 2a auf, an dem eine untere, sich radial vom Zapfen nach außen erstrekkende plane ringförmige Begrenzungsfläche 5 ausgebildet ist. Diese Begrenzungsfläche liegt in einer von der Zapfen-Längsachse A lotrecht durchdrungenen ersten Querebene Q₁, ist zur Anlage an der Stirnfläche des Behälterhalses bestimmt und begrenzt die Einstecktiefe des Zapfens in dessen Verschlußposition. Der geschlossene zentrale Wandungsteil 2b des Flansches 2 begrenzt den Hohlraum 4 axial mit einer Innen-Wandfläche 6, die in einem die Zapfen-Längsachse A umgebenden Flächenbereich eben ist und in einer Querebene P liegt, welche in geringem Abstand zur ersten Querebene Q₁ verläuft. Die vom Zapfen 1 abgekehrte Außenfläche 7 des Flansches 2 weist zwei jeweils angenähert halbkreisförmig verlaufende Vorsprünge 8 auf, deren Durchmesser klein bezüglich des Außendurchmessers des Flansches ist und die einen die Zapfen-Längsachse A umgebenden, für den Einstich einer Entnahmekanüle bestimmten Flächenbereich markieren. Von dem die Vorsprünge 8 umgebenden Flächenbereich der Außenfläche 7 stehen radial zur Zapfen-Längsachse A und unter gleichen Winkelabständen verlaufende weitere Vorsprünge 9 vor, welche verhindern, daß mit ihren Außenflächen aneinanderliegende Gefriertrocknungs-Stopfen aneinander oder an anderen Gegenständen haften und dadurch ihre Verarbeitung behindern.
In einem ersten Abschnitt Z₁ seiner axialen Länge, welcher sich zwischen der ersten Querebene Q₁ und einer zur Zapfenlängsachse A lotrechten, die Zapfenlänge in grober Näherung mittig teilenden zweiten Querebene Q₂ befindet, ist der Zapfen 1 vollwandig ausgebildet, d. h. er weist eine geschlossene äußere obere Umfangsfläche 10a auf. Diese Umfangsfläche ist von einer an die erste Querebene Q₁ angrenzenden schmalen und flachen ringförmigen Vertiefung 10' und einer sich daran anschließenden, axial längeren Zylinderfläche gebildet, wobei letztere einen Durchmesser D aufweist, der etwas größer als der Innendurchmesser des Behälterhalses ist und bei vollständig eingeführtem Stopfen unter elastischer Vorspannung dichtend am Behälterhals anliegt.
Ein zweiter Abschnitt Z₂ der axialen Länge des Zapfens 1, der von der zweiten Querebene Q₂ bis zur freien Zapfen-Stirnseite 3 reicht, weist eine äußere zylindrische Hüllfläche 10b auf, welche im wesentlichen den gleichen Durchmesser D wie die obere Umfangsfläche 10a besitzt. Durch den zweiten Abschnitt Z₂ erstreckt sich ein Durchlaß 11 vom Hohlraum 4 zu einer in der Abwicklung im wesentlichen rechteckigen Mündung 13 an der Hüllfläche (Umfangsfläche) 10b. Der Durchlaß 11 hat die Form eines Schlitzes und enthält zwei Seitenflächen 12a, 12b, welche im wesentlichen eben sind, zur ZapfenLängsachse A nahezu parallel verlaufen, sich vom Hohlraum 4 zur Mündung 13 erweitern und einen gegenseitigen mittleren Abstand haben, der näherungsweise dem mittleren Durchmesser des Hohlraumes entspricht. Ein erster innerer Teil 12c der Bodenfläche des Durchlasses 11 liegt in einer zur zweiten Querebene Q₂ parallelen und diesbezüglich um eine geringe Strecke zur Zapfen-Stirnseite 3 versetzten Ebene. An dem inneren Teil 12c schließt sich ein in Form eines Sektors eines Kegelstumpfes geformter äußerer Teil 12d der Bodenfläche an, welcher mit einer in der zweiten Querebene Q₂ gelegenen, einen Bestandteil der Mündung 13 bildenden Kante in die Umfangsfläche 10b übergeht.
Von der Umfangsfläche 10b des zweiten Abschnitts Z₂ des Zapfens springen nach außen drei einstückig angeformte Nocken 14a - 14c vor, deren axial äußere (d. h. der Zapfen-Stirnseite benachbarte) Begrenzungen 15 alle auf einer gemeinsamen dritten Querebene Q₃ liegen, welche lotrecht zur Zapfen-Längsachse A verläuft und näherungsweise in der Mitte zwischen der zweiten Querebene Q₂ und der Zapfen-Stirnseite 3 gelegen ist.
Beim Einführen des Zapfens 1 in den Behälterhals bewirken diese Nocken 14a - 14c durch Anlage ihrer Begrenzungen 15 an der Stirnfläche des Behälterhalses eine Hemmung und definieren eine erste Position des Stopfens, in welcher dieser bereits durch elastische Verformung des an die Zapfen-Stirnseite angrenzenden Zapfenteils kraftschlüssig im Behälterhals gehalten ist, wobei aber das Behälterinnere über den Durchlaß 11 noch zur Umgebung offen ist. Aus dem im Behälter enthaltenen Material können daher bei der Gefriertrocknung zur Umgebung des Behälters Dämpfe und Gase austreten. Durch erhöhte Kraftanwendung auf den Stopfen werden die Nocken 14 a - 14 c zurückgedrängt, wobei die Nocken selbst und das sie umgebende Material des Zapfens 1 verformt werden. Der Zapfen läßt sich dann in den Behälterhals bis zu einer zweiten Position (Verschlußposition) einführen, welche durch Anlage der Begrenzungsfläche 5 des Flansches 2 an der Stirnfläche des Behälterhalses definiert ist und in welcher der mit der geschlossenen oberen Umfangsfläche 10a ausgestattete erste Abschnitt Z₁ des Zapfens eine vollständige Abdichtung des Behälterhalses bewirkt.
Die Nocken 14a - 14c haben jeweils die Form von im Querschnitt angenähert halbkreisförmigen länglichen Wülsten, die sich in Umfangsrichtung des Zapfens 1 erstrecken, wobei ihre Länge in dieser Richtung jeweils wenigstens das 2,5-fache ihrer axialen Erstreckung beträgt. Ein erster Nocken 14a ist diametral gegenüber dem Durchlaß (Schlitz) 11 angeordnet, dergestalt, daß seine Mitte in einer ersten Längsebene L₁ liegt, welche die Zapfen-Längsachse A enthält und durch die Mitte zwischen den Seitenflächen 12a, 12b des Durchlasses 11 geht. Die Mitten der beiden anderen Nocken 14b, 14c sind durch eine zweite Längsebene L₂ bzw. dritte Längsebene L₃ definiert, welche die Zapfen-Längsachse A enthaltend auf unterschiedlichen Seiten der ersten Längsebene L₁ angeordnet sind und mit dieser jeweils gleich große Winkel α₂ bzw. α₃ von ca. 110° (Altgrad) einschließen.
In einer zur Zapfen-Längsachse A lotrechten vierten Querebene Q₄ ist eine Nut 16 so angeordnet, daß ihre innere (d. h. dem Flansch 2 benachbarte) Seitenwand in der dritten Querebene Q₃ liegt. Die Nut 16, deren Tiefe T und axiale Weite W jeweils gleich oder größer als 0,8 mm ist, erstreckt sich um den gesamten Umfang und mündet in die Seitenflächen 12a, 12b des Durchlasses 11 ein. An die Nut 16 schließt sich eine Umfangsfläche 17 des Zapfens 1 an, deren Durchmesser geringfügig größer als der Durchmesser der Umfangsfläche ist, von der die Nocken 14a-14c vorspringen. Die Umfangsfläche schließt über eine der leichteren Einführung des Zapfens 1 in den Behälterhals dienende konische Fläche 18 an die Zapfen-Stirnseite an.
Die den Hohlraum 4 des Zapfens 1 axial begrenzende Innen-Wandfläche 6 geht über eine gerundete Hohlkehle in eine seitlich begrenzende Innen-Wandfläche 19 über, welche die Form eines Kegelstumpfes aufweist, dessen Achse die Zapfen-Längsachse A ist und der seinen größten Durchmesser an der Zapfen-Stirnseite 3 aufweist.

Claims

Gefriertrocknungs-Stopfen aus gummielastischem Material, bestehend aus einem zur Einführung in den abzudichtenden Behälterhals bestimmten, eine im wesentlichen zylindrische äußere Umfangsfläche (10a, 10b, 17) mit einem Zapfen (1) und einem einstückig daran angeformten, mit der unteren Begrenzungsfläche (5) seines radial vorstehenden Randes (2a) eine erste Querebene (Q₁) definierenden, im wesentlichen kreisscheibenförmigen Flansch (2), wobei der Zapfen (1) einen die Zapfen-Längsachse (A) umgebenden, zur freien Zapfen-Stirnseite (3) offenen und sich im wesentlichen über die ganze Zapfenlänge erstreckenden Hohlraum (4) enthält, der zur Umfangsfläche (10a, 10b, 17) des Zapfens (1) über wenigstens einen sich in Richtung der Zapfen-Längsachse (A) erstreckenden Schlitz (11) offen ist, der von der freien Zapfen-Stirnseite (3) ausgeht und sich bis zu einer zur Zapfen-Längsachse (A) lotrechten, in grober Näherung die freie Zapfenlänge halbierenden zweiten Querebene (Q₂) erstreckt und wobei der Zapfen (1) über die Umfangsfläche (10a, 10b, 17) vorspringende Erhebungen (14a -c) aufweist, deren axial äußeren Begrenzungen auf einer gemeinsamen, zur Zapfen-Längsachse (A) lotrechten dritten Querebene (Q₃) liegen, die sich zwischen der zweiten Querebene (Q₂) und der freien Zapfen-Stirnseite (3) sowie jeweils mit Abstand von diesen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (1) nur einen Schlitz (11) aufweist, daß die Erhebungen durch eine Mehrzahl von mit Abstand angeordneten Nocken (14a, 14b, 14c) gebildet sind, daß in dem axialen Abschnitt der äußeren Umfangsfläche (17), der zwischen der die Nocken (14a, 14b, 14c) axial außen begrenzenden dritten Querebene (Q₃) und der freien Zapfen-Stirnseite (3) gelegen ist, eine in einer zur Zapfen-Längsachse (A) lotrechten vierten Querebene (Q₄) verlaufende Nut (16) ausgebildet ist, wobei der Abstand der axial inneren Seitenwand der Nut (16) von der dritten Querebene (Q₃) geringer als die axiale Weite (W) der Nut ist.
Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial innere Seitenwand der Nut (16) in der dritten Querebene (Q₃) liegt.
Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Weite (W) der Nut (16) wenigstens 0,8 mm beträgt.
Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (16) eine Tiefe (T) von wenigstens 0,8 mm aufweist.
Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Nocken (14a, 14b, 14c) vorgesehen sind, von denen ein Nocken (14a) diametral dem Schlitz gegenüberliegt, wobei seine Mitte in einer die Zapfen-Längsachse (A) enthaltenden und durch die Mitte des Schlitzes verlaufenden ersten Längsebene (L₁) liegt und daß die Mitten der beiden anderen Nocken (14b, 14c) jeweils in die ZapfenLängsachse (A) enthaltenden zweiten und dritten Längsebenen (L₂, L₃) angeordnet sind, welche mit der ersten Längsebene (L₁) gleich große Winkel (α₂, α₃) von mehr als 90° einschließen.
Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (14a, 14b, 14c) als längliche Wülste ausgebildet sind, deren Länge in Umfangsrichtung wenigstens das 2,5-fache ihrer axialen Erstreckung beträgt.
Gefriertrocknungs-Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des zwischen der Nut (16) und der freien Zapfen-Stirnseite gelegenen axialen Abschnitts der äußeren Umfangsfläche des Zapfens (1) um einen geringen Betrag größer als der Durchmesser des zwischen den Nocken (14a, 14b, 14c) gelegenen axialen Abschnitts ist.
Gefriertrockungs-Stopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche des Zapfens (1) unmittelbar angrenzend an die erste Querebene (Q₁) eine schmale und flache ringförmige Vertiefung (10') aufweist.