[0001] Die Erfindung betrifft einen Kolben zum Austragen einer fliessfähigen Komponente
aus einer Kartusche gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] In der
WO 2011076663 A1 wird ein Kolben zum Austragen einer fliessfähigen Komponente aus einer Kartusche
beschrieben, welcher einen Grundkörper und ein Entlüftungselement aufweist. Der Grundkörper
verfügt über eine Komponentenseite, eine Betätigungsseite und ein die Komponentenseite
und die Betätigungsseite verbindenden Durchgang mit einer Durchgangsöffnung. Das Entlüftungselement
weist ein inneres Verbindungselement, mittels welchem das Entlüftungselement mit dem
Grundkörper verbindbar ist, und einen Stift auf, welcher teilweise in der Durchgangsöffnung
des Grundkörpers angeordnet ist. Das innere Verbindungselement und der Stift sind
mittels eines Federelements verbunden, welches seinerseits entlang einer Verbindungslinie
mit dem inneren Verbindungselement verbunden ist. Der Stift des Entlüftungselements
kann eine Dichtposition und eine Lüftungsposition einnehmen. In der Dichtposition
ist der Stift entlang einer Axialrichtung ausgerichtet und verschliesst die Durchgangsöffnung
luftdicht. In der Lüftungsposition ist der Stift so gegenüber dem Grundkörper angeordnet,
dass ein Luftaustausch zwischen der Komponentenseite und der Betätigungsseite über
den Durchgang möglich ist. Dabei ist das Entlüftungselement so angeordnet und ausgeführt,
dass das Federelement den Stift in die Dichtposition drückt.
[0003] Zum Befüllen der Kartusche wird üblicherweise die fliessfähige Komponente über einen
dem Auslass gegenüber liegenden Einlass in die Kartusche eingefüllt. Anschliessend
wird der Kolben in die Kartusche eingesetzt und damit die Kartusche in Richtung Einlass
verschlossen. Zwischen der Komponente und dem Kolben sollte sich möglichst keine Luft
befinden, da ansonsten Bestandteile der Luft mit der Komponente reagieren und so die
Qualität der Komponente negativ beeinflussen können. Deshalb wird während oder zumindest
am Ende des Einsetzens des Kolbens in die Kartusche der Stift des Entlüftungselements
in die Lüftungsposition gebracht, so dass die Luft zwischen der Komponente und dem
Kolben über den Durchgang entweichen kann und damit die Kartusche entlüftet wird.
Zum Einstellen der Lüftungsposition wird der Stift gegen die Rückstellkraft des Federelements
in Richtung Komponentenseite gedrückt und damit ein Luftaustausch durch den Durchgang
ermöglicht. Nach dem Befüllen sollte der Stift möglichst sicher in der Dichtposition
verbleiben und so die Komponente luftdicht in Richtung Einlass der Kartusche verschliessen.
[0004] Zum Austragen der fliessfähigen Komponente wird der Kolben in Axialrichtung in Richtung
Auslass der Kartusche verschoben. Dazu wird der Kolben auf der Betätigungsseite durch
einen Stössel mit einer Betätigungskraft beaufschlagt. Je nach Ausführung des Kolbens
und des Stössels wird dabei der Stift des Entlüftungselements in die Lüftungsposition
gebracht, so dass er nach Beendigung der Beaufschlagung mit der Betätigungskraft vom
Federelement wieder in die Dichtposition gebracht werden muss, um einen luftdichten
Abschluss der Komponente zu erreichen.
[0005] Demgegenüber ist es insbesondere die Aufgabe der Erfindung, einen Kolben zum Austragen
einer fliessfähigen Komponente aus einer Kartusche vorzuschlagen, welcher einerseits
eine Entlüftung und andererseits einen sicheren luftdichten Abschluss der Kartusche
ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Kolben mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
[0006] Der Kolben weist einen Grundkörper und ein Entlüftungselement auf. Der Grundkörper
verfügt über eine Komponentenseite, eine Betätigungsseite und ein die Komponentenseite
und die Betätigungsseite verbindenden Durchgang mit einer Durchgangsöffnung. Das Entlüftungselement
weist ein inneres Verbindungselement, mittels welchem das Entlüftungselement mit dem
Grundkörper verbindbar ist, und einen Stift auf, welcher zumindest teilweise im Durchgang
des Grundkörpers angeordnet ist. Das innere Verbindungselement und der Stift sind
mittels eines Federelements verbunden, welches seinerseits entlang einer Verbindungslinie
mit dem inneren Verbindungselement verbunden ist. Der Stift des Entlüftungselements
kann eine Dichtposition und eine Lüftungsposition einnehmen. In der Dichtposition
ist der Stift entlang einer Axialrichtung ausgerichtet und verschliesst die Durchgangsöffnung
luftdicht. In der Lüftungsposition ist der Stift so angeordnet, dass ein Luftaustausch
zwischen der Komponentenseite und der Betätigungsseite über den Durchgang möglich
ist. Dabei ist das Entlüftungselement so angeordnet und ausgeführt, dass das Federelement
den Stift in die Dichtposition drückt.
[0007] Erfindungsgemäss ist das Federelement so ausgeführt, dass es in der Dichtposition
des Stifts an der Verbindungslinie zum inneren Verbindungselement in Richtung Betätigungsseite
einen Winkel von maximal 80 ° mit der Axialrichtung einschliesst. Damit ergibt sich
eine besonders hohe Vorspannkraft, welche vom Federelement auf den Stift in Axialrichtung
ausgeübt und den Stift in die Dichtposition drückt, in der der Stift an einer umlaufenden
Dichtkante der Durchgangsöffnung anliegt und so die Durchgangsöffnung luftdicht verschliesst.
Die erfindungsgemässe Ausführung des Kolbens sorgt insbesondere vorteilhafter Weise
dazu, dass der Stift auch nach mehrmaliger Einstellung der Lüftungsposition sicher
wieder in die Dichtposition gebracht wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft,
wenn wie oben beschrieben die Lüftungsposition auch beim Austragen der Komponente
eingestellt wird und zusätzlich die Komponente nicht auf einmal, sondern mehrmals
hintereinander in kleineren Portionen ausgetragen wird, wobei bei jedem Austragen
der Kolben in Axialrichtung in Richtung Auslass der Kartusche verschoben wird.
[0008] Unter der genannten Verbindungslinie ist die Linie auf der in Richtung Betätigungsseite
ausgerichteten Seite des Entlüftungselements zu verstehen, an der das innere Verbindungselement
in das Federelement übergeht. Falls zwischen dem Verbindungselement und dem Federelement
ein so genannter Verrundungsradius ausgebildet ist, so ergibt sich die Verbindungslinie
am Ende des Verrundungsradius in Richtung Federelement.
[0009] Der genannte Winkel wird insbesondere in einem Schnitt mittig durch den Stift parallel
zur Axialrichtung bestimmt. Er ergibt sich dann zwischen einer Tangente in einem Punkt
der Verbindungslinie an die in Richtung Betätigungsseite ausgerichtete Kontur des
Federelements.
[0010] Das Federelement weist beispielsweise eine Dicke von 0.3 - 0.8 mm, insbesondere 0.4
- 0.5 mm auf.
[0011] Die fliessfähige Komponente ist beispielsweise als ein Klebstoff ausgeführt. Die
erfindungsgemässen Kolben werden auch häufig in so genannten Zwei-Komponenten-Kartuschen
eingesetzt, die zwei verschiedene Komponenten getrennt voneinander aufnehmen können.
Die beiden Komponenten werden beim Austragen miteinander vermischt, wobei eine chemische
Reaktion auftritt, die meist zum Aushärten der gemischten Komponenten führt. Derartige
Zwei-Komponenten-Kartuschen können beispielsweise im Dentalbereich für so genannte
Abformmassen oder auch im Baubereich für so genannte chemische Dübel eingesetzt werden.
Die beiden einzelnen Kartuschen einer Zwei-Komponenten-Kartusche können nebeneinander
oder ineinander angeordnet sein. Der Erfindungsgemässe Kolben kann damit eine zylinderförmige
Grundform oder eine ringförmige Grundform aufweisen. Ein Kolben mit einer ringförmigen
Grundform wird auch als ein Ringkolben bezeichnet.
[0012] Der Grundkörper und das Entlüftungselement sind insbesondere als zwei getrennte Bauteile
ausgeführt, die vor dem Einsetzen in eine Kartusche zu einem erfindungsgemässen Kolben
kombiniert werden.
[0013] Der Stift des Entlüftungselements weist insbesondere eine zylinderförmige Grundform
auf, wobei sich sein Durchmesser insbesondere in axialer Richtung verändert, womit
sich ein konischer Abschnitt des Stifts ergibt. Der Stift verjüngt sich insbesondere
in Richtung Betätigungsseite des Kolbens. Die Aussenkontur des konischen Abschnitts
des Stifts korrespondiert insbesondere mit der Innenkontur der Durchgangsöffnung,
so dass sich in dem Bereich eine Dichtfläche zwischen Stift und Durchgangsöffnung
ergibt, die in der Dichtposition des Stifts eine sichere Abdichtung der Durchgangsöffnung
ermöglicht.
[0014] Besonders ist es vorteilhaft, wenn das Federelement in der Dichtposition des Stifts
an der Verbindungslinie zum inneren Verbindungselement in Richtung Betätigungsseite
einen Winkel zwischen 65 ° und 75 °, insbesondere zwischen 69 ° und 71 ° mit der Axialrichtung
einschliesst.
[0015] In Ausgestaltung der Erfindung weist das Federelement im Bereich der Verbindungslinie
zum Verbindungselement eine kegelstumpfförmige Kontur auf. Damit ergibt sich eine
besonders hohe Vorspannkraft auf den Stift.
[0016] In Ausgestaltung der Erfindung weist das innere Verbindungselement des Entlüftungselements
eine hauptsächlich zylinderförmige Grundform auf und ist über eine innere Rastverbindung
mit dem Grundkörper verbunden. Die innere Rastverbindung weist insbesondere eine erste
und eine zweite Ausnehmung und korrespondierende erste und zweite Auswölbungen auf,
wobei die erste und zweite Ausnehmung in Axialrichtung beabstanded angeordnet sind.
Damit ergibt sich eine besonders stabile und sichere Verbindung zwischen dem Entlüftungselement
und dem Grundkörper. Dies ermöglicht, dass sich das Entlüftungselement beim Drücken
des Stifts in die Entlüftungsposition nicht gegenüber dem Grundkörper verschiebt und
so nur das Federelement ausgelenkt wird. Das Federelement kann damit eine optimale
Rückstellkraft in Richtung Dichtungsposition auf den Stift aufbringen. Es ist möglich,
dass das Verbindungselement Auswölbungen und der Grundkörper Ausnehmungen aufweist.
Ausserdem ist die umgekehrte Konfiguration möglich und auch, dass beide Bauteile sowohl
Auswölbungen als auch Ausnehmungen aufweisen.
[0017] In Ausgestaltung der Erfindung weist der Kolben zusätzlich zum inneren Verbindungselement
ein äusseres Verbindungselement auf, mittels welchem das Entlüftungselement zusätzlich
mit dem Grundkörper verbindbar ist. Das innere Verbindungselement ist dabei zwischen
dem äusseren Verbindungselement und dem Stift angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders
stabile und sichere Verbindung zwischen dem Entlüftungselement und dem Grundkörper.
Das äussere Verbindungselement kann dabei grundsätzlich gleich wie das innere Verbindungselement
aufgebaut sein. Es ist aber auch möglich, dass das Verbindungselement eine Auswölbung
aufweist, die so ausgeführt ist, dass sie nach der Verbindung mit dem Grundkörper
eine weitere Auswölbung des Grundkörpers nicht mehr passieren kann. In diesem Fall
rastet das äussere Verbindungselement bei der Verbindung mit dem Grundkörper in diesen
ein.
[0018] In Ausgestaltung der Erfindung sind der Grundkörper und das Entlüftungselement mittels
eines Spritzgussverfahrens, insbesondere aus unterschiedlichen Materialien hergestellt.
Damit kann der Kolben zum einen kostengünstig hergestellt werden und das Material
genau auf die Erfordernisse angepasst werden. Der Grundkörper kann beispielsweise
aus Polyethylen, Polypropylen oder Polyamid und das Entlüftungselement aus Polyamid
oder Polypropylen mit einer Beimischung von beispielsweise Glasfaser bestehen.
[0019] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen,
in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen
sind.
[0020] Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine Schnittdarstellung eines Kolbens in einer nur angedeuteten Kartusche und
- Fig. 2
- einen Ausschnitt des Kolbens aus Fig. 1 in einer vergrösserten Darstellung.
[0021] Gemäss Fig. 1 weist ein Kolben 10 zum Austragen einer fliessfähigen Komponente aus
einer nur angedeuteten Kartusche 11 einen Grundkörper 12 und ein Entlüftungselement
13 auf. Die Kartusche 11 weist zumindest in dem Bereich, in dem der Kolben 10 angeordnet
ist, einen ringförmigen Querschnitt auf. Damit ergibt sich ein äusserer Vorratsraum
14 für eine nicht dargestellte erste Komponente und ein innerer Vorratsraum 15 für
eine ebenfalls nicht dargestellte zweite Komponente, der ein innerhalb des äusseren
Vorratsraums 14 angeordnet ist. Der Kolben 10 ist als ein so genannter Ringkolben
ausgeführt und damit im äusseren Vorratsraum 14 angeordnet. Zum Austragen der zweiten
Komponente im inneren Vorratsraum 15 ist ein innerer, nicht dargestellter Kolben vorgesehen.
Die Kartusche 11 weist beispielsweise ein Volumen von 50 - 1500 ml auf.
[0022] Der Grundkörper 12 verfügt über eine Betätigungsseite 16, über die er und damit der
Kolben 10 mit einem nicht dargestellten Stössel mit einer Betätigungskraft beaufschlagt
und damit innerhalb der Kartusche 11 in Richtung einer Axialrichtung 17 in Richtung
eines nicht dargestellten Auslasses der Kartusche 11 verschoben werden kann. Damit
kann die sich im äusseren Vorratsraum 14 befindliche erste Komponente ausgetragen
werden. Der Grundkörper 12 weist ausserdem auf der der Betätigungsseite 16 gegenüber
liegenden Seite eine Komponentenseite 18 auf, an der das Entlüftungselement 13 angeordnet
ist. Das Entlüftungselement 13 ist so ausgeführt, dass es bis auf einen umlaufenden
Randbereich 19 die komplette Komponentenseite 18 des Grundkörpers 12 abdeckt.
[0023] Der Grundkörper 12 weist in seinem äusseren Randbereich eine umlaufende Nut 20 auf,
in der ein hauptsächlich hohlzylinderförmiges äusseres Verbindungselement 21 des Entlüftungselements
13 eintaucht. Die Nut 20 und das Verbindungselement 21 verfügen über nicht genauer
dargestellte, korrespondierende Vorsprünge, die so ausgeführt sind, dass das äussere
Verbindungselement 21 in der Nut 20 einrastet.
[0024] In einem Bereich des Kolbens 10 verfügt der Grundkörper 12 über einen becherförmigen
Durchgang 22, an dessen Boden eine hauptsächlich zylindrische Durchgangsöffnung 23
angeordnet ist. Der Durchgang 22 verbindet die Betätigungsseite 16 und die Komponentenseite
18 des Grundkörpers 12 des Kolbens 10. Der in der Fig. 1 dargestellte Schnitt durch
den Kolben 10 verläuft mittig durch den Durchgang 22. Der Bereich des Kolbens 10 mit
dem Durchgang 22 ist in der Fig. 2 vergrössert dargestellt. Das Entlüftungselement
13 verfügt über einen Stift 24, der teilweise im Durchgang 22 des Grundkörpers 12
angeordnet ist und durch die Durchgangsöffnung 23 hindurch ragt. Der Stift 24 ist
über ein Federelement 25 mit einem hauptsächlich hohlzylinderförmigen inneren Verbindungselement
26 verbunden, wobei sich beim Übergang vom Federelement 25 auf das Verbindungselement
26 eine kreisrunde Verbindungslinie 27 ergibt. Das Federelement 25 weist eine Dicke
von ca. 0.5 mm auf. Das innere Verbindungselement 26 taucht in eine korrespondierende
Ausnehmung 28 des Grundkörpers 12 ein. Das innere Verbindungselement 26 weist zwei
Auswölbungen 29, 30 auf, die in Axialrichtung 17 versetzt zueinander angeordnet sind.
Die Ausnehmung 28 des Grundkörpers 12 weist zwei korrespondierende Ausnehmungen 31,
32 auf, in die im dargestellten montierten Zustand des Kolbens 10 die beiden Auswölbungen
29, 30 einrasten und so eine sichere Fixierung des Verbindungselements 26 und damit
des gesamten Entlüftungselements 13 gegenüber dem Grundkörper 12 gewährleisten. Die
Auswölbungen 29, 30 und die korrespondierenden Ausnehmungen 31, 32 bilden damit eine
innere Rastverbindung zwischen dem inneren Verbindungselement 26 und dem Grundkörper
12.
[0025] In einer in Fig. 1 und 2 dargestellten Dichtposition verschliesst der Stift 24 die
Durchgangsöffnung 23 des Grundkörpers 12 luftdicht, so dass kein Luftaustausch zwischen
der Betätigungsseite 16 und der Komponentenseite 18 erfolgen kann. Um eine sichere
Abdichtung zu erreichen, weist der Stift 24 in einem Bereich einen leicht konischen
Verlauf auf, so dass er sich in Richtung Betätigungsseite 16 leicht verjüngt. Die
Durchgangsöffnung 23 weist eine korrespondierende Kontur auf, so dass sich eine grosse
Dichtfläche ergibt. In der Dichtposition ist der Stift 24 entlang der Axialrichtung
17 ausgerichtet. Durch Verschieben des Stifts 24 gegen eine Vorspannkraft des Federelements
25 in Richtung Komponentenseite 18 mittels eines nicht dargestellten Stössels kann
der Stift 24 aus der dargestellten Dichtposition in eine nicht dargestellte Lüftungsposition
gebracht werden. In der Lüftungsposition ist der Stift 24 so gegenüber der Durchgangsöffnung
23 angeordnet, dass sich zwischen Stift 24 und Durchgangsöffnung 23 ein ringförmiger
Lüftungsspalt ergibt, über den ein Luftaustausch zwischen Komponentenseite 18 und
Betätigungsseite 16 möglich ist.
[0026] Das Federelement 25 weist im Bereich der Verbindungslinie 27 zum Verbindungselement
26 eine kegelstumpfförmige Kontur auf. Das Federelement 25 ist so ausgeführt und angeordnet,
dass es in der Dichtposition des Stifts 24 an der Verbindungslinie 27 zum inneren
Verbindungselement 26 in Richtung Betätigungsseite 16 einen Winkel α von ca. 70 °
mit der Axialrichtung 17 einschliesst. Unter der Verbindungslinie 27 ist die Linie
auf der in Richtung Betätigungsseite 16 ausgerichteten Seite des Entlüftungselements
13 zu verstehen, an der das innere Verbindungselement 26 in das Federelement 25 übergeht.
Der Winkel α ergibt sich dann in Fig. 2 zwischen einer Tangente 33 in einem Punkt
der Verbindungslinie 27 an die in Richtung Betätigungsseite 16 ausgerichtete Kontur
des Federelements 25 und der Axialrichtung 17. Zur besseren Übersichtlichkeit ist
die Tangente zusätzlich in Richtung Komponentenseite 18 verschoben dargestellt (Bezugszeichen
33').
[0027] Der Grundkörper 12 und das Entlüftungselement 13 werden jeweils mittels eines Spritzgussverfahrens
hergestellt. Der Grundkörper 12 besteht dabei aus Polyethylen und das Entlüftungselement
13 aus Polyamid.
1. Kolben zum Austragen einer fliessfähigen Komponente aus einer Kartusche mit
- einem Grundkörper (12) und
- einem Entlüftungselement (13),
wobei
- der Grundkörper (12) über eine Komponentenseite (18), eine Betätigungsseite (16)
und ein die Komponentenseite (18) und die Betätigungsseite (16) verbindenden Durchgang
(22) mit einer Durchgangsöffnung (23) verfügt,
- das Entlüftungselement (13)
ein inneres Verbindungselement (26), mittels welchem das Entlüftungselement (13) mit
dem Grundkörper (12) verbindbar ist, einen Stift (24), welcher zumindest teilweise
im Durchgang (22) des Grundkörpers (12) angeordnet ist und
ein das innere Verbindungselement (26) und den Stift (24) verbindendes Federelement
(25), welches entlang einer Verbindungslinie (27) mit dem inneren Verbindungselement
(26) verbunden ist,
aufweist,
- der Stift (24) des Entlüftungselements (13)
eine Dichtposition, in welcher der Stift (24) entlang einer Axialrichtung (17) ausgerichtet
ist und die Durchgangsöffnung (23) luftdicht verschliesst und
eine Lüftungsposition, in welcher ein Luftaustausch zwischen der Komponentenseite
(18) und der Betätigungsseite (16) über den Durchgang (22) möglich ist,
einnehmen kann und
- das Entlüftungselement (13) so angeordnet und ausgeführt ist, dass das Federelement
(25) den Stift (24) in die Dichtposition drückt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Federelement (25) so ausgeführt ist, dass es in der Dichtposition des Stifts (24)
an der Verbindungslinie (27) zum inneren Verbindungselement (26) in Richtung Betätigungsseite
(16) einen Winkel α von maximal 80 ° mit der Axialrichtung (17) einschliesst.
2. Kolben nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der genannte Winkel α zwischen 65 ° und 75 ° beträgt.
3. Kolben nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der genannte Winkel α zwischen 69 ° und 71 ° beträgt.
4. Kolben nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Federelement (25) im Bereich der Verbindungslinie (27) zum inneren Verbindungselement
(26) eine kegelstumpfförmige Kontur aufweist.
5. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das innere Verbindungselement (26) eine hauptsächlich zylinderförmige Grundform aufweist
und über eine innere Rastverbindung (29, 30, 31, 32) mit dem Grundkörper (12) verbunden
ist.
6. Kolben nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die innere Rastverbindung (29, 30, 31, 32) eine erste und eine zweite Ausnehmung (29,
30) und korrespondierende erste und zweite Auswölbungen (31, 32) aufweist, wobei die
erste und zweite Ausnehmung (29, 30) in Axialrichtung (17) beabstanded angeordnet
sind.
7. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
ein äusseres Verbindungselement (21), mittels welchem das Entlüftungselement (13)
mit dem Grundkörper (12) verbindbar ist, wobei das innere Verbindungselement (26)
zwischen dem äusseren Verbindungselement (21) und dem Stift (24) angeordnet ist.
8. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7
dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper (12) und das Entlüftungselement (13) mittels eines Spritzgussverfahrens
hergestellt sind.
9. Kolben nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper (12) und das Entlüftungselement (13) aus unterschiedlichen Materialien
bestehen.