Austragkartusche mit Vorratszylinder und Förderkolben

Abstract

 Beim Füllen von Austragkartuschen (1) mit im Vorratszylinder (3) dichtend verschiebbarem Förderkolben (10) müssen Lufteinschlüsse im Zylinder über dem Kartuscheninhalt (2) vermieden werden. Die dem Inhalt (2) zugekehrte Bodenfläche (13) des Kolbens ist hier­für vom Kolbenrand gegen die Mitte hin stetig vertieft, und von der tiefsten Stelle (14) verläuft eine Entlüftungsbohrung (15) durch den Kolben hindurch nach aussen. In der Bohrung (15) sitzt eine Verschlussschraube, entlang deren Schaft (16) Längsnuten (18) verlaufen. Letztere sind von einer ringförmigen Dichtfläche (19) umgeben, die als axialer Sitz für den Schraubenkopf (17) bestimmt ist. Beim Festziehen der Schraube werden so sämtliche Längsnuten (18) zuverlässig verschlossen. Das Abfüllen, Ent­lüften und Verschliessen lässt sich bei dieser Gestaltung leicht automatisieren, und die Kolben-Ringdichtung (12) ist nicht be­einträchtigt. Durch ein System von radialen Schlitzen (20) an der Bodenfläche (13) kann auch dickflüssige Füllmasse mit unebener Oberfläche (6) einwandrei entlüftet werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Austragkartusche mit Vorratszylinder und darin abdichtend verschiebbarem Förderkolben, dessen dem Kartuscheninhalt zugekehrte Bodenfläche radial verlaufende, schlitzförmige Vertiefungen aufweist, die in einer von der Mitte der Bodenfläche nach aussen führenden, verschliessbaren Ent­lüftungsbohrung münden.

[0002] Austragkartuschen mit Förderkolben dienen in bekannter Weise zur Aufnahme, Lagerung und Verarbeitung von pastösen bis dünn­flüssigen Massen, die bei Vorschub des Förderkolbens - meist durch den Stössel eines z.B. "pistolenförmigen" Austraggerätes - durch die Kartuschenmündung ausgetrieben werden. Beim Füllen solcher Kartuschen müssen jegliche Lufteinschlüsse im Innern der Zylinders sorgsam vermieden werden, weil diese ein elasti­sches "Polster" bilden und dadurch ein genau dosiertes Auspres­sen des Inhalts beeinträchtigen; besonders störend sind solche Luftpolster beim Austragen von Zweikomponenten-Massen aus Doppel­kartuschen, weil dann das Volumenverhältnis zwischen den Kompo­nenten, welches genau eingehalten werden sollte, verändert wird. Ausserdem können gewisse mittels Austragkartuschen verarbeitete Massen dazu neigen, während der Lagerung mit der Feuchtigkeit der eingeschlossenen Luft zu reagieren, wodurch sie vorzeitig aushärten und unbrauchbar werden.

[0003] Bei einer bekannten Austragkartusche der eingangs genannten Art ist die dem Kartuscheninhalt zugekehrte Bodenfläche des Förderkolbens konvex gewölbt (DE-OS 23 02 364). Hierbei können die radialen, schlitzförmigen Vertiefungen in der Bodenfläche nicht verhindern, dass - jedenfalls bei dünnflüssiger Füllmasse - am Kolbenrand Luft eingeschlossen bleibt, d.h. nicht durch die Entlüftungsbohrung entweichen kann. Der Verschluss dieser Bohrung erfolgt mittels eines axial verschiebbaren Stopfens, der auf einem Teil seiner Länge Entlüftungsnuten aufweist und am Ende des Füllvorgangs vollends in die Bohrung hinein getrieben werden muss. Um dabei einen dauerhaften, dichten Verschluss (Pressitz) zu erzielen, müssen jedoch auf den Stopfen erhebliche Kräfte ausgeübt werden. Dennoch ist der Stopfen axial nicht gesichert, was aber unbedingt notwendig wäre, weil die Bohrung durch den Kartuscheninhalt eine "Schmierung" erfährt.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Austragkartusche mit Förderkolben so zu gestalten, dass eine vollständige Zylin­derentlüftung sowohl mit dünnflüssiger wie auch mit hochviskoser Füllmasse gewährleistet ist, wobei ein sicherer und dauerhafter Verschluss mit nur geringem Kraftaufwand und auch in automati­schen Abfüllanlagen erzielt werden soll. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die genannte, dem Kartuschen­inhalt zugekehrte Bodenfläche des formsteifen Förderkolbens vom Kolbenrand zur Entlüftungsbohrung hin stetig vertieft ist und dass in der Entlüftungsbohrung eine Verschlussschraube sitzt, entlang deren Schaft mindestens eine Längsnut in der Bohrung verläuft, wobei die Längsnuten an der Aussenseite des Kolbens von einer ringförmigen Dichtfläche am Kolben umgeben sind, welche als axialer Sitz für den Schraubenkopf bestimmt ist. Dadurch lässt sich der Abfüllvorgang auf verschiedene gebräuchliche Arten und mit irgendwelchen Füllmassen zuverlässig und ungehindert durchführen. Nach dem Füllen und der vollständigen Entlüftung braucht lediglich die Schraube gegen die Dichtfläche festgezogen zu werden, um einen gesicherten, permanenten Verschluss herzustellen.

[0005] Ein Kolben mit gegen eine mittige Entlüftungsbohrung hin ver­tiefter Bodenfläche - jedoch ohne radiale Vertiefungen - ist in anderem Zusammenhang bekannt, nämlich bei einem sogenannten Spender für pastöse Massen (DE-OS 36 35 849). Jener Kolben ist allerdings kein durch äussere Krafteinwirkung bewegter Förder­kolben, sondern nur ein verschiebbares Verschlussorgan, welches der Füllmasse folgt. Die Entlüftungsbohrung wird auch bei diesem Gerät durch einen axial einzupressenden Stopfen verschlossen.

[0006] Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Austragkartusche im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläu­tert.

Fig. 1 zeigt die gefüllte Kartusche mit dem Förderkolben im Längsschnitt,

Fig. 2 zeigt in einem grösseren Massstab einen Schnitt ent­lang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 zeigt, ebenfalls in grösserem Massstab, eine Partie der Fig. 1 in geschlossenem Zustand, d.h. mit festge­zogener Verschlussschraube,

Fig. 4 ist die (hälftige) Ansicht der Kolben-Bodenfläche, und

Fig. 5 zeigt stark vergrössert einen Ausschnitt des Kolbens entlang der Linie V-V in Fig. 4 im Kontakt mit der Füllmasse.

[0007] Die in Fig. 1 dargestellte Austragkartusche 1 weist einen Vor­ratszylinder 3 mit Mündung 4 und einen im Zylinder 3 abdichtend verschiebbaren, formsteifen Förderkolben 10 auf. Als Kolbendich­tung dient zweckmässigerweise eine elastische Ringdichtung 12 (sogenannter O-Ring), welche in eine Ringnut 11 des Förderkol­bens 10 eingelegt ist; es kann aber auch eine am Kolbenrand angeformte, elastische Dichtlippe vorgesehen sein, welche gegen die Innenwand des Zylinders 3 anliegt (nicht dargestellt). Der Kartuscheninhalt 2 wird im Vorratszylinder 3 gelagert und später bei Verwendung durch die Mündung 4 ausgepresst. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, bildet die Füllmasse nach dem Einfüllen, jedoch vor der Entlüftung, im Falle einer dünnen Flüssigkeit eine ebene Niveaufläche 5 (strichpunktiert eingezeichnet), oder sie ist im Falle einer pastösen Masse oben durch eine unregel­mässige Fläche 6 begrenzt. Es ist wichtig, dass unabhängig von der Viskosität der Füllmasse 2 bzw. von der Gestalt ihrer Oberfläche sämtliche Luft unter der Bodenfläche 13 des Kolbens 10 entweichen kann. Diese dem Kartuscheninhalt 2 zugekehrte Bodenfläche 13 ist vom Kolbenrand gegen die Mitte hin stetig vertieft. Von der tiefsten Stelle 14 der Bodenfläche 13 (bei der dargestellten Lage der Austragkartusche oben liegend) geht eine Entlüftungsbohrung 15 aus, welche durch den Kolben hindurch nach aussen führt. In dieser Bohrung 15 sitzt eine Verschlussschraube mit Schaft 16 und Schraubenkopf 17. Wie dargestellt, kann es sich um eine Schraube mit selbstschneidendem Gewinde und Kreuzschlitzkopf handeln, wobei sie mittels Schraubendreher 8 von aussen festgezogen werden kann.

[0008] Wie vor allem aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, weist die Entlüf­tungsbohrung 15 z.B. vier Längsnuten 18 auf, die entlang dem Schraubenschaft 16, jedoch ausserhalb desselben verlaufen. Die Längsnuten 18 sind von einer ringförmigen Dichtfläche 19 (z.B. einem Ringwulst) aussen am Kolben 10 umgeben, die als axialer Sitz für den Schraubenkopf 17 bestimmt ist. Sodann weist die Bodenfläche 13 des Kolbens 10 ein System von radial verlaufenden, schlitzförmigen Vertiefungen 20 auf, welche an der Entlüftungs­bohrung 15 münden und dadurch mit den Längsnuten 18 in dieser Bohrung kommunizieren. Der Kolben 10 kann zweckmässigerweise eine Anzahl am Kolbenboden 23 angeformter, radialer Rippen 21 aufweisen. Diese bilden eine die Dichtfläche 19 umgebende Ver­tiefung 22, welche den Schraubenkopf 17, wenn er festgezogen ist, aufnimmt.

[0009] Es sei angenommen, dass bei aufrechtstehender Kartusche 1 die Füllmasse von unten durch die offene Mündung 4 eingeführt wird und im Zylinder 3 ansteigt, während der Förderkolben 10 sich zweckmässigerweise noch ausserhalb des Zylinders befindet. Der Füllvorgang kommt zum Stillstand, wenn eine bestimmte Menge der Füllmasse, abgemessen von einer Dosiervorrichtung in der Füllstation (nicht dargestellt), sich im Zylinder 3 befindet, worauf die Mündung 4 verschlossen wird. Anschliessend wird der Förderkolben 10 von oben in den Zylinder 3 eingesetzt - vorzugs­weise mit vormontierter, aber noch nicht festgezogener Schraube 16, 17 (Fig. 1) - und so weit nach unten gegen die Füllmasse 2 gedrückt, bis sämtliche Luft unter dem Kolben durch die Längs­nuten 18 ausgetreten ist. Die vollständige Entlüftung mit voll­flächiger Berührung der Bodenfläche 13 durch die Füllmasse ist deutlich spürbar am stark zunehmenden Widerstand gegen das Ein­schieben des Kolbens in dem Augenblick, wo die Füllmasse durch die engen Nuten 18 gepresst wird, und schliesslich kann auch leicht visuell festgestellt werden, wenn die Masse oben aus den Nuten 18 auszutreten beginnt. Daraufhin wird die Schraube festgezogen, wobei der Kopf 17 an der Dichtfläche 19 anliegt und sämtliche Längsnuten 18 verschliesst. Das Festziehen der Schraube erfolgt mit nur geringer Krafteinwirkung auf den Kol­ben und ohne nennenswerte Volumenverdrängung im Innern der Kar­tusche. Die festgezogene Schraube bildet während dem Vertrieb und der Lagerung der gefüllten Kartusche einen dichten, zuver­lässig gesicherten Verschluss. Wenn zwecks Verarbeitung des Kartuscheninhalts der Kolben 10 durch den Stössel eines Austrag­gerätes (nicht dargestellt) vorgeschoben und der Inhalt durch die Mündung 4 ausgepresst wird, bleibt der versenkte Schrauben­kopf 17 (Fig. 3) durch den erwähnten Stössel unberührt.

[0010] Für den oben beschriebenen Entlüftungsvorgang wird eine einge­füllte Flüssigkeit mit ebener Niveaufläche 5 bei der vorliegenden Gestalt der Bodenfläche 13 kaum Schwierigkeiten bieten: Sie wird den Kolben 10 zuerst am Rand berühren und dann stetig ent­lang der Bodenfläche 13 bis zur Stelle 14 und dann in die Boh­rung 15 vordringen und dabei die Luft verdrängen. Eine dick­flüssige Füllmasse 2 mit "haufenförmiger", unregelmässiger Ober­fläche 6 dagegen wird im allgemeinen die Bodenfläche 13 zuerst an andern Stellen berühren (und zwar oft, wie bei der dargestell­ten Haufenbildung in einem zentralen Bereich), wobei sich noch Luft radial ausserhalb befindet. In diesem Fall ist dank den schlitzförmigen Vertiefungen 20 dennoch die vollständige Ent­lüftung gewährleistet. Dies ist besonders aus der stark ver­grösserten Fig. 5 erkennbar: Dank dem schmalen, jedoch relativ tiefen Querschnitt der Schlitze 20 kann radial ausserhalb den Berührungsstellen befindliche, "eingeschlossene" Luft dennoch entweichen, da gemäss Fig. 5 die Füllmasse 2 infolge ihrer Vis­kosität und dem noch praktisch drucklosen Zustand zunächst nur geringfügig in den Schlitzquerschnitt eindringt, d.h. die Schlitze noch offen hält, bis die gesamte Bodenfläche 13 von der Füllmasse berührt wird.

[0011] Im übrigen kann beim Füllen der Kartusche auch so vorgegangen werden, dass bei noch nicht in den Zylinder 3 eingesetztem För­derkolben 10 der Kartuscheninhalt von oben in abgemessener Menge eingefüllt wird (nicht dargestellt). Der Kolben wird anschlies­send mit noch nicht oder nicht vollständig eingedrehter Schraube in den Zylinder 3 eingesetzt und gegen die Füllmasse 2 gedrückt. Die vollständige Entlüftung durch Andrücken des Kolbens 10 und das Verschliessen durch Festziehen der Schraube erfolgt dann wie oben beschrieben.

[0012] Wie leicht einzusehen ist, lässt die beschriebene Gestaltung des Förderkolbens eine besonders zuverlässige und rationelle Entlüftung des Kartuschenzylinders nach dem Einfüllen zu. Dabei können die Vorgänge Abfüllen, Entlüften und Verschliessen auch ohne besondere Schwierigkeiten automatisiert werden.

Ansprüche

1. Austragkartusche mit Vorratszylinder (1) und darin abdichtend verschiebbarem Förderkolben (10), dessen dem Kartu­scheninhalt (2) zugekehrte Bodenfläche (13) radial verlaufende, schlitzförmige Vertiefungen (20) aufweist, die in einer von der Mitte der Bodenfläche (13) nach aussen führenden, verschliess­baren Entlüftungsbohrung (15) münden, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Bodenfläche (13) des formsteifen Förderkolbens (10) vom Kolbenrand zur Entlüf­tungsbohrung (15) hin stetig vertieft ist und dass in der Ent­lüftungsbohrung (15) eine Verschlussschraube (16, 17) sitzt, entlang deren Schaft (16) mindestens eine Längsnut (18) in der Bohrung (15) verläuft, wobei die Längsnuten (18) an der Aussen­seite des Kolbens (10) von einer ringförmigen Dichtfläche (19) umgeben sind, welche als axialer Sitz für den Schraubenkopf (17) bestimmt ist.

2. Austragkartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, dass der Förderkolben (10) an seiner Aussenseite eine die ringförmige Dichtfläche (19) umgebende Vertiefung (22) zur ver­senkten Aufnahme des Schraubenkopfes (17) aufweist.

3. Austragkartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, dass der Förderkolben (10) zum Vorratszylinder (1) durch eine in eine Ringnut (11) eingelegte Ringdichtung (12) abge­dichtet ist.

Zeichnung