Die Erfindung betrifft eine Mehrkammerkartusche mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zu ihrer Befüllung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
Kartuschen für Kleb- und Dichtungsstoffe sowie Befestigungsmassen und dergleichen sind bekannt. Sie sind normalerweise zylinderrohrförmig und weisen einen Kolben auf, der zu einem Verdrängen einer fließfähigen, insbesondere pastösen Füllmasse aus der Kartusche in der Kartusche verschiebbar ist. Die Füllmasse strömt durch einen Auslass an einem Ende der Kartusche aus, das hier als "vorderes Ende" bezeichnet wird. Zum Verdrängen der Füllmasse aus der Kartusche werden die Kartuschen in sogenannte, meist handbetätigte, elektrische oder pneumatisch betätigte Auspresspistolen eingesetzt, mit denen der Kolben in der Kartusche in Richtung des vorderen Endes der Kartusche verschiebbar ist.
Das Patent
Die Patentanmeldung
In der Patentanmeldung
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Aufgabe der Erfindung ist, eine Zwei- oder Mehrkammerkartusche mit einer zuverlässigen Abdichtung zwischen einer oder auch mehreren Trennwänden und einem Zylinder einerseits und einem in dem Zylinder verschiebbaren Kolben andererseits vorzuschlagen, die eine Befüllung von Kammern der Kartusche ohne Lufteinschlüsse ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gegenstand des Anspruchs 8 ist ein Verfahren zur Befüllung einer solchen Mehrkammerkartusche. Die erfindungsgemäße Mehrkammerkartusche weist einen Zylinder auf, der durch eine oder mehrere Trennwände in zwei oder mehr Kammern unterteilt ist, in denen Komponenten einer fließfähigen Füllmasse getrennt voneinander aufbewahrt werden können. Die Trennwand/wände ist/sind insbesondere in einer oder mehreren Axialebenen und/oder achsparallelen Ebenen in dem Zylinder angeordnet, wobei die Trennwand/wände beispielsweise auch einen V-förmigen oder sternförmigen Querschnitt aufweisen können. Längsränder der Trennwand/wände sind in einer Längsrichtung, insbesondere in achsparalleler Richtung, durchgehend mit dem Zylinder verbunden, und werden bei einem Verschieben eines Kolbens der Mehrkammerkartusche vom Zylinder getrennt.
Der Kolben weist zum Trennen der Trennwand/wände vorzugsweise eine Schneide auf, wobei die Schneide insbesondere einstückig und aus dem gleichen Material wie der restliche Kolben ist. Insbesondere kann ein relativ hartes Material gewählt werden, da der Kolben selbst nicht abdichtet.
Die Mehrkammerkartusche weist Dichtungen auf, die auf beiden Seiten der Trennwand/wände zwischen der Trennwand und dem Zylinder einerseits und dem Kolben andererseits abdichten. Vorzugsweise weist die Mehrkammerkartusche für jede Kammer eine Dichtung auf. Die Dichtungen sind nicht Teil des Kolbens und insbesondere nicht einstückig mit dem Kolben hergestellt. Die Dichtungen sind insbesondere an dem Kolben angeordnet, sind aber insbesondere nicht am Kolben befestigt.
Erfindungsgemäß weisen die Dichtungen Entlüftungseinrichtungen für die Kammern auf, die einen Austritt von Luft aus den Kammern der Mehrkammerkartusche ermöglichen, wenn nach einem Befüllen der Kammern mit fließfähigen Komponenten der Füllmasse die Dichtungen durch ein offenes Ende des Zylinders in den Zylinder eingebracht werden, um Lufteinschlüsse zwischen den Dichtungen und den Komponenten der Füllmasse zu vermeiden. Das offene Ende des Zylinders, durch das die Dichtungen eingebracht werden, wird hier als "hinteres Ende" bezeichnet. Die Dichtungen können am Kolben angeordnet und mit dem Kolben in den Zylinder eingebracht werden, oder es werden die Dichtungen vor dem Kolben in den Zylinder eingebracht. Die Entlüftungseinrichtungen können beispielsweise Durchgangslöcher in den Dichtungen sein.
Die Dichtungen sind insbesondere plattenförmig und in einer Radialebene des Zylinders der Mehrkammerkartusche angeordnet, wobei sich die Dichtungen vorzugsweise mit dem Kolben mitbewegen. Insbesondere weisen die Dichtungen eine Form von Querschnittsflächen der Kammern der Mehrkammerkartusche auf. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dichtungen, insbesondere umlaufende Ränder, umlaufende Dichtlinien oder umlaufende Dichtflächen der Dichtungen, die Kammern beziehungsweise deren Querschnitte ringförmig umschließen und innen entlang eines Abschnitts des Zylinders der Mehrkammerkartusche verlaufen, der die jeweilige Kammer umschließt, sowie entlang der Trennwand verlaufen, die die jeweilige Kammer von einer oder mehreren anderen Kammern im Zylinder der Mehrkammerkartusche trennt. Insbesondere liegen die Dichtungen abdichtend innen an den die jeweilige Kammer umschließenden Abschnitten des Zylinders und der der jeweiligen Kammer zugeordneten Trennwand an.
Eine gute Dichtfunktion haben Elastomere mit einer Shore-D-Härte von nicht mehr als 70 und insbesondere nicht mehr als 55 und/oder einer Shore-A-Härte von nicht mehr als 90 als Dichtungen gezeigt. Die Shore-Härten beziehen sich auf die Norm DIN ISO 7619-1 in der Fassung von Februar 2012.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dichtungen Dichtlippen aufweisen, die ringförmig innen entlang des Abschnitts des Zylinders der Mehrkammerkartusche, der die jeweilige Kammer umschließt, und entlang der der Kammer zugeordneten Trennwand verlaufen und dichtend innen an dem Abschnitt des Zylinders und der Trennwand anliegen. Ein Ringquerschnitt der Dichtlippen erstreckt sich vorzugsweise in einer Verschieberichtung des Kolbens beim Verdrängen der Komponenten der Füllmasse aus dem Zylinder der Mehrkammerkartusche. Ein hydraulischer Druck, der beim Verdrängen der Komponenten der Füllmasse aus dem Zylinder entsteht, beaufschlagt die Dichtlippen von innen gegen den Zylinder und gegen die Trennwand, wodurch eine zuverlässige Abdichtung erreicht wird. Vorzugsweise verläuft der Ringquerschnitt der Dichtlippen schräg in der Verschieberichtung des Kolbens und nach außen gegen den Zylinder beziehungsweise die Trennwand.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht Schläuche als Entlüftungseinrichtungen vor, die von einer dem hinteren Ende des Zylinders der Mehrkammerkartusche zugewandten Rückseite der Dichtungen abstehen, und die insbesondere einstückige Bestandteile der beispielsweise plattenförmigen Dichtungen sind. Die Schläuche können bei entsprechender Form auch als "Entlüftungsdome" bezeichnet werden. Nach einem Befüllen der Kammern der Mehrkammerkartusche mit den Komponenten der Füllmasse und dem Einbringen der Dichtungen in die Kammern bis in Anlage an den Komponenten der Füllmasse können die Schläuche geknickt, durch Verschweißen, Zukleben oder in anderer Weise verschlossen und damit die Entlüftungseinrichtungen verschlossen werden.
Werden die Dichtungen vor dem Kolben in die Kammern des Zylinders der Mehrkammerkartusche eingebracht, können die Entlüftungseinrichtungen vor dem Einbringen des Kolbens in den Zylinder verschlossen werden. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kolben Zugänge aufweist, durch die die Entlüftungseinrichtungen zum Verschließen zugänglich sind. Solche Zugänge können beispielsweise Durchbrüche in dem Kolben von dessen dem hinteren Ende des Zylinders der Mehrkammerkartusche zugewandten Rückseite bis zu einer Vorderseite des Kolbens, bis zu Enden der die Entlüftungseinrichtungen bildenden Schläuche oder bis zu den Entlüftungseinrichtungen sein. Durch die Zugänge lassen sich die Entlüftungseinrichtungen verschließen, wenn die Dichtungen und der Kolben in den Zylinder der Mehrkammerkartusche eingebracht sind unabhängig davon, ob die Dichtungen vor dem Kolben oder zusammen mit dem Kolben in den Zylinder eingebracht werden.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in einer Figur gezeichneten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen oder gezeichneten Kombination, sondern auch in grundsätzlich beliebigen anderen Kombinationen oder aber einzeln verwendbar. Es sind Ausführungen der Erfindung möglich, die nicht alle Merkmale eines abhängigen Anspruchs aufweisen. Auch können einzelne Merkmale eines Anspruchs durch andere offenbarte Merkmale oder Merkmalskombinationen ersetzt werden. Ausführungen der Erfindung, die nicht alle Merkmale des oder der Ausführungsbeispiele, sondern einen grundsätzlich beliebigen Teil der gekennzeichneten Merkmale eines Ausführungsbeispiels gegebenenfalls in Kombination mit einem, mehreren oder allen Merkmalen eines oder mehrerer weiterer Ausführungsbeispiele aufweisen, sind möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sowie einer Abwandlung näher erläutert. Es zeigen:
Die in
Eine Trennwand 4 unterteilt den Zylinder 2 in eine erste und eine zweite Kammer 5, 6, in denen nicht dargestellte fließfähige Komponenten einer Füllmasse getrennt voneinander aufbewahrt werden können. Die Trennwand 4 ist in einer oder auch in mehreren Axialebenen oder achsparallelen Ebenen des Zylinders 2 angeordnet, so dass die Kammern 5, 6 konstante Querschnitte aufweisen. Im Ausführungsbeispiel ist die Trennwand 4 V-förmig wie in der Stirnansicht der
Im Ausführungsbeispiel ist die Mehrkammerkartusche 1 eine Zweikammerkartusche mit zwei durch die Trennwand 4 voneinander getrennten Kammern 5, 6. Möglich sind auch Mehrkammerkartuschen mit mehr als zwei Kammern, beispielsweise durch im Querschnitt T-förmige, kreuzförmige, sternförmige und/oder mehrere streifenförmige Trennwände (nicht dargestellt).
An einem Ende weist der Zylinder 2 der Mehrkammerkartusche 1 eine lochscheibenförmige Stirnwand 7 auf, von deren Loch ein rohrförmiger Stutzen als Auslass 8 absteht, der im Ausführungsbeispiel ein Außengewinde 9 zum Aufschrauben eines nicht dargestellten Verschlussdeckels, einer nicht dargestellten Auslassdüse oder eines nicht dargestellten Statikmischers aufweist. Das Ende des Zylinders 2 mit dem Auslass 8 wird hier als vorderes Ende 10 des Zylinders 2 und der Mehrkammerkartusche 1 bezeichnet. Die Trennwand 4 reicht im Ausführungsbeispiel bis in den Auslass 8, so dass auch der Auslass 8 in die beiden Kammern 5, 6 unterteilt ist.
Der Kolben 3 ist im Ausführungsbeispiel ein Hohlkolben mit einer zylinderrohrförmigen Kolbenwand 11 und einem kreisscheibenförmigen Kolbenboden 12, der mit der Kolbenwand 11 einstückig ist. Zur Versteifung weist der Kolben 3 Versteifungsrippen 13 auf, die, wie in
Der Kolben 3 weist an einer Vorderseite Seitenschneiden 14 an den Umfangsstellen auf, an denen die Längsränder der Trennwand 4 mit dem Zylinder 2 verbunden sind, und eine Mittelschneide 15 an einer Mitte der Trennwand 4 auf. Als Vorderseite des Kolbens 3 wird hier eine dem vorderen Ende 10 der Mehrkammerkartusche 1 zugewandte Seite des Kolbens 3 bezeichnet. Bei der Verschiebung des Kolbens 3 in Richtung des vorderen Endes 10 des Zylinders 2 der Mehrkammerkartusche 1 trennen die Seitenschneiden 14 die Trennwand 4 vom Zylinder 2 und die Mittelschneide 15 trennt die Trennwand 4 in zwei Streifen. Im Ausführungsbeispiel sind die Seitenschneiden 14 und die Mittelschneide 15 einstückig mit dem restlichen Kolben 3 und aus dem gleichen Material, der im Ausführungsbeispiel aus einem Kunststoff ausreichender Härte zum Trennen der Trennwand 4 vom Zylinder 2 und zum Trennen der Trennwand 4 in Streifen besteht.
Der Kolbenboden 12 weist einen Schlitz 16 auf, der im Ausführungsbeispiel V-förmig wie der Querschnitt der Trennwand 4 ist und durch den die in Streifen geschnittene Trennwand 4 in den als Hohlkolben ausgeführten Kolben 3 gelangt, wenn der Kolben 3 in Richtung des vorderen Endes 10 des Zylinders 2 verschoben wird. In
An der Vorderseite des Kolbens 3 sind in jeder Kammer 5, 6 Dichtungen 17 angeordnet, die innen am Zylinder 2 und an der Trennwand 4 abdichten. Im Ausführungsbeispiel sind die Dichtungen 17 plattenförmig, in einer Radialebene des Zylinders 2 angeordnet und weisen eine Form auf, die einem Querschnitt der Kammern 5, 6 entspricht. An ihren Rändern weisen die Dichtungen 17 eine umlaufende, ringförmige Dichtlippe 18 auf, die schräg in Richtung des vorderen Endes 10 des Zylinders 2 und nach außen an eine Innenseite des Zylinders 2 und an die Trennwand 4 absteht. Die Dichtlippe 18 liegt abdichtend innen an einem die jeweilige Kammer 5, 6 umschließenden Abschnitt des Zylinders 2 und an der Trennwand 4 an. Ein hydraulischer Druck der Komponenten der nicht dargestellten Füllmasse in den Kammern 5, 6, den der Kolben 3 erzeugt, wenn er zum Verdrängen der Komponenten der Füllmasse durch den Auslass 8 im Zylinder 2 verschoben wird, beaufschlagt die Dichtlippen 18 der Dichtungen 17 von innen gegen den Zylinder 2 und gegen die Trennwand 4.
Die Dichtungen 17 bestehen aus einem weicheren Kunststoff oder Gummi als der Kolben 3, der aus Polybutylenterephtalat (PBT) hergestellt ist. Im Ausführungsbeispiel bestehen die Dichtungen 17 aus einem Elastomer mit einer Shore-D-Härte von nicht mehr als 70 und insbesondere nicht mehr als 55 und/oder mit einer Shore-A-Härte von nicht mehr als 90. Die Härteangaben beziehen sich auf die deutsche Norm DIN ISO 7619-1 in der Fassung von Februar 2012.
Von Rückseiten der im Ausführungsbeispiel plattenförmigen Dichtungen 17 stehen Schläuche 19, deren Löcher durch die Dichtungen 17 durchgehen, von den Dichtungen 17 nach hinten in Richtung eines hinteren Endes 21 des Zylinders 2 ab. Die Schläuche 19 bilden Entlüftungsdome. Als hinteres Ende 21 wird hier ein dem vorderen Ende 10 gegenüberliegendes Ende des Zylinders 2 bezeichnet, das zum Einbringen der Dichtungen 17 und des Kolbens 3 offen ist. Im Ausführungsbeispiel sind die Schläuche 19 einstückig mit den Dichtungen 17. Als Rückseiten der Dichtungen 17 und des Kolbens 3 werden hier die dem hinteren Ende 21 des Zylinders 2 zugewandten Seiten der Dichtungen 17 und des Kolbens 3 bezeichnet.
Zu einem Befüllen der Mehrkammerkartusche 1 werden die fließfähigen Komponenten der Füllmasse vorzugsweise durch das offene hintere Ende 21 des Zylinders 2 in die Kammern 5, 6 gefüllt, und die Dichtungen 17 werden durch das offene hintere Ende 21 des Zylinders 2 in die Kammern 5, 6 eingebracht, bis sie an den Komponenten der Füllmasse anliegen. Dabei kann Luft aus den Kammern 5, 6 durch die die Entlüftungseinrichtungen 20 bildenden Schläuche 19 austreten, das heißt die Kammern 5, 6 werden entlüftet und Lufteinschlüsse in den Kammern 5, 6 vermieden. Anschließend werden die Entlüftungseinrichtungen 20 beispielsweise durch Schweißen verschlossen und es wird der Kolben 3 durch das offene hintere Ende 21 in den Zylinder 2 eingebracht, bis der Kolbenboden 12 an den Rückseiten der Dichtungen 17 anliegt. Der Kolbenboden 12 weist Durchgangslöcher 22 auf, durch die die Schläuche 19 durchtreten, die die Entlüftungseinrichtungen 20 bilden. Möglich ist beispielsweise auch ein Kolbenboden 12 ohne Durchgangslöcher, der die die Entlüftungseinrichtungen 20 bildenden Schläuche 19 umknickt und dadurch verschließt, wenn der Kolben 3 durch das offene hintere Ende 21 in den Zylinder 2 der Mehrkammerkartusche 1 eingebracht wird, bis der Kolbenboden 12 an den Rückseiten der Dichtungen 17 anliegt.
Möglich ist auch, die Dichtungen 17 am Kolben 3 anzuordnen und zusammen mit dem Kolben 3 durch das offene hintere Ende 21 in den Zylinder 2 einzubringen. In diesem Fall sind die die Entlüftungseinrichtungen 20 bildenden Schläuche 19 zum Verschließen durch Zugänge 23 im Kolben 3 zugänglich, die an der Rückseite des Kolbens 3 offen sind und bis zu den Schläuchen 19 reichen. Im Ausführungsbeispiel sind die Zugänge 23 Hohlräume im Kolben 3 zwischen den Versteifungsrippen 13 und der Kolbenwand 11.
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