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Die
Erfindung betrifft eine Mehrkomponentenkartusche mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Zum
Auspressen von mehrkomponentigen, fließfähigen
Massen, beispielsweise zur Verankerung von Befestigungsmitteln,
sind verschiedene Systeme bekannt. Es existieren so genannte Shuttlekartuschen,
bei denen die Komponenten in getrennten Rohren aufbewahrt und parallel
in eine gemeinsame Austrittsöffnung mündend ausgepresst
werden. Außerdem sind Systeme bekannt, bei denen die Komponenten
gemeinsam in einem Rohr aufbewahrt und über einen gemeinsamen
Kolben ausgepresst werden. Hierzu enthält das Rohr mindestens
einen Behälter, so dass die Komponenten durch die Behälterwand
getrennt sind. Bei dem Behälter kann es sich um einen Schlauchbeutel,
ein Blasformteil oder dgl. handeln. Die andere Komponente ist entweder
ebenfalls in einem Behälter aufbewahrt, also beispielsweise
in einem weiteren Blasformteil, einem weiteren Schlauchbeutel oder
einem separaten Abteil des Schlauchbeutels, oder sie füllt
den verbleibenden Raum des Rohres aus, wird also im Wesentlichen vom
Behälter der ersten Komponente und der Innenwand des Rohres
begrenzt. Bei drei oder mehr Komponenten wären in diesem
Fall zwei bzw. entsprechend mehr Behälter angeordnet, während
eine Komponente behälterfrei im Rohr eingefüllt
wäre. Im Weiteren soll der Einfachheit halber bei der Darstellung
stets von zweikomponentigen Massen ausgegangen werden.
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Der
Vorteil der Systeme mit einem Rohr und einem Behälter ist
einerseits die Auspressbarkeit mit konventionellen Auspresspistolen
und andererseits eine günstige Herstellung gegenüber
Systemen mit Behältern für jede Komponente. Allerdings
kann es leicht zu einem Verkippen des Behälters innerhalb des
Rohres kommen, weil aufgrund der Kompressionskräfte zum
Stauchen des Behälters und der typischerweise unterschiedlichen
Viskositäten der Komponenten Querkräfte auftreten.
Durch das Verkippen kommt es zu einem ungleichmäßigen
Austrag der beiden Komponenten, was bedeutet, dass das Mischungsverhältnis
der Komponenten über den Auspressvorgang hinweg variiert.
Dies ist aufgrund der nachfolgenden chemischen oder physikalischen
Vorgänge nicht erwünscht.
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Die
Druckschrift
DE
10 2004 056 908 A1 schlägt daher vor, den Behälter
an der Innenseite des Rohrs anzukleben und hierdurch zu stabilisieren.
Der Behälter wird beim Auspressen der Masse kontinuierlich
mit dem Kolben von der Innenwand des Rohres abgelöst. Allerdings
verursacht das Einkleben einen zusätzlichen, aufwändigen
Produktionsschritt.
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Aufgabe
der Erfindung ist daher, eine Mehrkomponentenkartusche mit einem
einfacheren, günstiger herstellbaren Aufbau zu schaffen,
der einen gleichmäßigen Austrag der Komponenten
mit gleich bleibendem Mischungsverhältnis gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung schlägt
eine Mehrkomponentenkartusche für zwei oder mehr Komponenten
einer fließfähigen Masse vor. Mit fließfähigen
Massen sind derartige Substanzen gemeint, die aufgrund ihrer Viskosität
und gegebenenfalls Körnung ein manuelles oder maschinelles Auspressen
aus der Kartusche erlauben. Die Mehrkomponentenkartusche weist ein
Rohr zur Aufnahme der Masse auf, welches insbesondere zylindrisch sein
kann, wobei grundsätzlich auch andere Formen möglich
sind. Die Mehrkomponentenkartusche weist eine Austrittsöffnung
für die Masse auf, wobei diese Austrittsöffnung
insbesondere einen gegenüber dem Rohrquerschnitt verminderten
Querschnitt aufweist und verschließbar ist. Die Austrittsöffnung
kann zum Aufsetzen eines Statikmischers ausgebildet sein. Die Komponenten
der Masse sind voneinander getrennt im Rohr aufbewahrbar, wobei
zumindest für eine erste Komponente ein insbesondere längs
komprimierbarer Behälter vorgesehen ist. Die Bezeichnung längs
bzw. axial bezieht sich auf die Längsrichtung der Mehrkomponentenkartusche
und damit auf die Auspressrichtung.
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Der
Behälter ist erfindungsgemäß derart über
den Umfang verteilt abgestützt, dass ein Verkippen des
Behälters innerhalb des Rohres beim Auspressen verhindert
wird. Die Abstützung erfolgt über ein Anliegen
an der Innenseite des Rohres, wobei über die Anlagestellen
insbesondere Druck übertragen werden kann. Die Abstützung
erfolgt also dadurch, dass gegenüberliegende Punkte der
Anlagestellen an der Innenseite des Rohres dafür sorgen, dass
es nicht zu einem Verkippen oder Ausknicken des Behälters
kommt. Die Mehrkomponentenkartusche gewährt dadurch ein
konstantes Mischungsverhältnis beim Auspressen der Masse.
Gleichzeitig ist keine Verklebung, Verschweißung oder dgl.
des Behälters mit der Innenseite des Rohres erforderlich. Ohne
den Erfindungsgedanken zu verlassen kann dennoch eine derartige
Fixierung vorgesehen werden, beispielsweise um eine Verdrehung um
die Längsachse des Rohres zu verhindern.
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Der
Behälter soll erfindungsgemäß jedoch nicht
die gesamte Querschnittsfläche des Rohres ausfüllen,
sondern es soll im Wesentlichen über die gesamte Länge
des Behälters eine behälterfreie Querschnittsfläche
zum Durchfluss einer zweiten Komponente angeordnet sein. Hierdurch
wird es möglich, dass eine zweite Komponente der Masse behälterfrei,
das heißt zwischen dem Behälter und der Innenwand
des Rohres, aufbewahrt und sicher ausgepresst werden kann. Damit
wird ein zweiter Behälter eingespart. Soll die Mehrkomponentenkartusche
beispielsweise eine dritte oder vierte Komponente beinhalten, so
können zusätzlich weitere Behälter vorgesehen
werden. In diesem Fall können sich die Behälter
auch gegenseitig abstützen, das heißt die Abstützung über
den Umfang verteilt an der Innenseite des Rohres erfolgt für
die Gesamtheit der Behälter. Anders ausgedrückt
kann ein einziger Behälter auch durch zwei oder mehr sich
zur gleichen Geometrie ergänzende Einzelbehälter
ersetzt werden, wenn die Anzahl der Komponenten dies erfordert.
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Die
Anlagestellen müssen sich nicht über die gesamte
Länge des Rohres erstrecken. An Querschnitten mit Anlagestellen
sind diese jedoch vorzugsweise symmetrisch über den Umfang
verteilt. Hierdurch ergibt sich eine besonders gleichmäßige und
somit stabile Abstützung.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist die Mehrkomponentenkartusche
am Rohr ein Kopfstück auf, das insbesondere auch die Austrittsöffnung
bilden kann. Das Kopfstück kann als Anlagefläche
für den Behälter zur Aufnahme der axialen Stauchkräfte
dienen. Damit besteht die Gefahr, dass der Behälter an
dieser Stelle gleichzeitig abdichtet und die zweite Komponente nicht
in Richtung Austrittsöffnung fließen kann. Die
Erfindung schlägt daher vor, dass an der Innenseite des
Kopfstücks in Richtung des Behälters eine oder
mehrere Erhöhungen zur axialen Abstützung des
Behälters ausgebildet sind. Zwischen den Erhöhungen
ergeben sich Nuten oder dgl. als Durchflusskanäle.
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Eine
besonders gute Kompimierbarkeit des Behälters in Längsrichtung
ergibt sich, wenn an diesem Sollknickstellen vorgesehen sind. Der
Behälter ist insbesondere faltenbalgartig ausgeführt.
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Vorzugsweise
ist der Behälter als Blasformteil ausgeführt.
Denkbar sind aber auch andere Produktionsverfahren, beispielsweise
die Herstellung als Spritzgussteil.
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Der
Behälter weist in einer bevorzugten Ausführungsform
einen Auslass auf, der mittig in Bezug auf die Austrittsöffnung
angeordnet ist. Hierdurch umfließt die zweite Komponente
die erste Komponente beim Auspressen, wodurch die Komponenten sich
im Weiteren leicht vermischen lassen. Außerdem wird der
Verschluss und eine wirkungsvolle Abdichtung durch eine mittige
Anordnung erleichtert. Es ist nicht notwendig, dass die Austrittsöffnung
selbst mittig in Bezug auf den Querschnitt des Rohres angeordnet
ist, jedoch ergeben sich durch einen solch symmetrischen Aufbau
Vereinfachungen bei der Produktion der Mehrkomponentenkartusche.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Mehrkomponentenkartusche im Längsschnitt;
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2 den
Behälter der Mehrkomponentenkartusche in perspektivischer
Darstellung;
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3 ein
Querschnitt durch die Mehrkomponentenkartusche entsprechend Pfeilen
III aus 1; und
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4 eine
alternative Geometrie entsprechend dem Querschnitt aus 3.
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Die
in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Mehrkomponentenkartusche 1 dient
der Aufbewahrung einer zweikomponentigen, fließfähigen
Masse, beispielsweise einer Epoxidharzmasse, wobei die beiden Komponenten
getrennt aufbewahrt und gemeinsam mit festem Mischungsverhältnis
ausgepresst werden können. Die Masse selbst ist der Übersicht
halber nicht dargestellt. Die Mehrkomponentenkartusche weist wie
in 1 dargestellt als Grundkörper ein zylindrisches
Rohr 2 auf, welches sich an einem Ende einstückig
zu einem Kopfstück 3 im Durchmesser reduziert.
Durch die Durchmesserreduktion entsteht im Inneren eine Anschlagschulter 4,
an die sich ein rohrförmiger, zylindrischer Stutzen 5 mit
einem Außengewinde 6 anschließt. Das
Außengewinde 6 dient zum Aufschrauben eines Deckels oder
eines Statikmischers (nicht dargestellt). An seinem gegenüberliegenden
Ende weist das Rohr 2 keine Durchmesseränderung
auf. Es wird durch einen einliegenden Kolben 7 verschlossen.
Der Kolben 7 ist vereinfacht als zylindrischer Block dargestellt.
Tatsächlich weist er eine detailliertere Geometrie mit
einer Dichtungslippe, Versteifungsrippen, Entlüftungsbohrung
und dgl. auf, worauf es in diesem Zusammenhang jedoch nicht ankommt.
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Im
Rohr 2 liegt ein Behälter 8 in Form eines Blasformteils
ein. Zum besseren Verständnis seiner Geometrie ist der
Behälter 8 zusätzlich in 2 perspektivisch
dargestellt. Der Behälter 8 dient der Aufbewahrung
einer ersten Komponente einer Masse. Er hat die Grundform eines
zylindrischen Faltenbalgs, das heißt er weist umlaufende
Sollknickstellen 9, 10 in Form von faltenartigen
Durchmessererweiterungen bzw. -verengungen auf. Die Sollknickstellen 9, 10 können
also in konvexe äußere Sollknickstellen 9 und
konkave innere Sollknickstellen 10 unterschieden werden.
An einem Ende liegt der Behälter 8 am Kolben 7 an.
Der Behälter 8 ist an diesem Ende durch eine Rückwand 11 geschlossen.
Am gegenüberliegenden Ende liegt der Behälter 8 an
der Anschlagschulter 4 des Kopfstücks 3 an.
Der Behälter 8 ist darüber hinaus an
diesem Ende jedoch soweit im Durchmesser reduziert, dass er sich
zu einem rohrförmigen, offenen Auslass 12 mittig
durch den Stutzen 5 erstreckt und diesen sogar leicht in
Längsrichtung der Mehrkomponentenkartusche 1 überragt. Sein
Außendurchmesser ist jedoch etwas geringer als der Innendurchmesser
des Stutzens 5, so dass ein ringförmiger Auslasskanal 13 verbleibt.
Auslass 12 und Auslasskanal 13 bilden gemeinsam
die Austrittsöffnung 14 der Mehrkomponentenkartusche 1 für die
Masse. Die zweite Komponente der Masse ist in dem abzüglich
des Behälters 8 verbleibenden Raum des Rohres 2 angeordnet.
Der Behälter 8 weist an seinen äußeren
Sollknickstellen 9 einen Außendurchmesser auf,
der in etwa dem Innendurchmesser des Rohres 8 in diesem
Bereich entspricht. Insofern verbleibt in diesem Bereich für
die zweite Komponente im Wesentlichen nur der Raum in Form von ringförmigen
Kammern 15 zwischen den Sollknickstellen 9, 10 des
Behälters 8. Damit die Masse zwischen den Kammern 15 fließen
kann, sind die äußeren Sollknickstellen 9 über
den Umfang verteilt an vier Stellen abgeflacht, das heißt
die Sollknickstellen 9 haben in diesem Bereich nicht die
Form eines Kreises, sondern bilden sekantenartige Abflachungen 16. Entsprechend weist
die Mehrkomponentenkartusche 1 in diesem Bereich eine behälterfreie
Querschnittsfläche A auf, wie insbesondere in 3 dargestellt. Dabei
bezieht sich die Bezeichnung „behälterfrei” nicht
lediglich auf die Wandung des Behälters 8, sondern
auch auf das durch den Behälter 8 umschlossene
Volumen.
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Damit
auch ein Durchfluss von den Kammern 15 zum ringförmigen
Auslasskanal 13 gewährleistet ist, weist das Kopfstück 3 an
seiner dem Behälter 8 zugewandten Innenseite 17,
der Anschlagschulter 4, Erhöhungen in Form radial
verlaufender Stege 18 auf, die als Widerlager zum Kolben 7 dienen.
Zwischen den Stegen 18 sind Durchflusskanäle 19 ausgebildet.
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Beim
Auspressen der Masse wird der Kolben 7 in Richtung der
Austrittsöffnung 14 bewegt, beispielsweise mit
einer Auspresspistole (nicht dargestellt). Hierdurch verkleinert
sich das Volumen innerhalb des Behälters 8 sowie
in den Kammern 15, so dass in der Folge die Masse aus der
Austrittsöffnung 14 fließt. Die mittige
Anordnung des Auslasses 12 innerhalb der Austrittsöffnung 14 bewirkt
eine ringförmige Umschließung der ersten Komponente
durch die zweite Komponente der Masse. Dies wirkt sich günstig
auf die Durchmischung der Komponenten beispielsweise durch einen
auf das Außengewinde 6 aufgeschraubten Statikmischer
aus. Beim Auspressen der Masse fließt die zweite Komponente
im Bereich der Abflachungen 16 von Kammer 15 zu
Kammer 15. Über den gesamten Auspressvorgang bilden die äußeren
Sollknickstellen 9 Anlagestellen 20 an der Innenseite
des Rohres 2. Durch diese Anlagestellen 20 können
Druckkräfte übertragen werden. Dadurch, dass sich
viele Paare gegenüberliegender Punkte P im Bereich dieser
Anlagestellen 20 ergeben, ist der Behälter 8 selbst
bei hohen Auspresskräften gegen ein Verkippen zur Längsachse
der Mehrkomponentenkartusche 1 gesichert.
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4 zeigt
einen alternativen Querschnitt zu 3. Hier
ist der Behälter 8' nicht rotationssymmetrisch,
sondern es besteht, ausgehend von wiederum der Grundform eines zylindrischen
Faltenbalgs, nur an einer Seite der äußeren Sollknickstellen 9' eine Abflachung 16'.
Entsprechend sind auch die Anlagestellen 20' nicht symmetrisch über
den Umfang verteilt. Auch hier ergeben sich jedoch Paare gegenüberliegender
Punkte P' im Bereich der Anlagestellen 20'. Diese Geometrie
hat den Vorteil, dass die zweite Komponente aufgrund der Platzverhältnisse
leichter befüllt werden kann.
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- 1
- Mehrkomponentenkartusche
- 2
- Rohr
- 3
- Kopfstück
- 4
- Anschlagschulter
- 5
- Stutzen
- 6
- Außengewinde
- 7
- Kolben
- 8,
8'
- Behälter
- 9,
9'
- äußere
Sollknickstelle
- 10,
10'
- innere
Sollknickstelle
- 11,
11'
- Rückwand
- 12
- Auslass
des Behälters 8, 8'
- 13
- Auslasskanal
- 14
- Austrittsöffnung
- 15
- Kammer
- 16,
16'
- Abflachung
- 17
- Innenseite
des Kopfstücks 3
- 18
- Erhöhung
in Form eines Steges
- 19
- Durchflusskanal
- 20,
20'
- Anlagestelle
- A,
A'
- behälterfreie
Querschnittsfläche
- P,
P'
- Punkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004056908
A1 [0004]