DE602005003774T2

DE602005003774T2 - Zweifachflüssigkeitskartusche mit verringerten fliessfähigen Abfallstoffen

Info

Publication number: DE602005003774T2
Application number: DE602005003774T
Authority: DE
Inventors: Terry A. Allentown Horner; Robert W. Cream Ridge Springhorn
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2005-01-08
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2025-06-14
Also published as: DE602005003774D1; WO2006073690A3; JP2008529899A; WO2006073690A2; CN101175687A; US7497355B2; EP1679126B1; CN101175687B; EP1679126A1; US20060151530A1; ATE380602T1

Description

Zwei-Fluid-Kartuschen werden verwendet zum Aufbewahren und Ausgeben zweier Fluide, welche bis zum Zeitpunkt der Verwendung separat gehalten werden müssen und dann zum Zeitpunkt der Ausgabe sehr schnell und in einem genau voreingestellten Verhältnis miteinander vermischt werden müssen, so dass gewährleistet ist, dass die geeignete chemische Reaktion stattfindet. Wenn die Kartusche die beiden Fluide nicht genau in dem erforderlichen, voreingestellten Verhältnis ausgibt, kann die letztendliche Fluidmischung stark beeinträchtigt sein und kann nicht wie gefordert funktionieren oder kleben. Beispiele für solche Fluide sind jene, die zum Erzeugen wärmeaushärtender Klebemittel (d. h. einem Kunstharz und einem Härter) verwendet werden.
Zwei-Fluid-Kartuschen wurden in der Industrie für die letzten zwanzig Jahre verwendet und über die Jahre wurden unterschiedliche Arten von Zwei-Fluid-Kartuschen entwickelt. 1 zeigt eine relativ kürzlich entwickelte Zwei-Fluid-Kartusche, die besonders effektiv war. Solche Zwei-Fluid-Kartuschen können relativ einfach befüllt werden und können in leicht verfügbaren Ausgabeeinrichtungen, wie beispielsweise Dichtstoffpistolen, wie es in 2 gezeigt ist, verwendet werden. Ein Beispiel für solch eine Zwei-Fluid-Kartusche, die derzeit verwendet wird, ist in 3 gezeigt. Ein anderes Beispiel ist in dem US-Patent Nr. 5,310,091 mit der Bezeichnung „Zwei-Produkt-Ausgabeeinrichtung" beschrieben und gezeigt („091-Patent"), welches gemeinsam mit dieser Anmeldung in Besitz gehalten wird. Jedoch tendieren Gestaltungen, wie die in 3 gezeigte, wegen des offenen Volumens zwischen der Kartuschensäule, wie beispielsweise der Säule 82 in 3, und dem Innendurchmesser des Kartuschenabgaberohrs, wie beispielsweise dem Abgaberohr 54 in 3, durch welches hindurch sich solch eine Säule 82 bewegt, dazu, dass ein beträchtlicher Betrag von restlichem Fluid vergeudet in der Kartusche verbleibt, sobald das Produkt vollständig ausgegeben wurde. Solch Restverlust erhöht wegen des in der Kartusche verbleibenden Fluids die Kosten und hat ferner in Abhängigkeit von der Art von ausgegebenen Fluiden den Effekt des potenziellen Hervorrufens ernsthafter Umwelt- und Entsorgungs-Probleme. Viel dieses Verlustes könnte reduziert oder beseitigt werden, wenn der Durchmesser der Säule in Relation zu dem Innendurchmesser des Abgaberohrs vergrößert wäre oder umgekehrt, wenn der Durchmesser des inneren Abgaberohrs in Relation zu dem Durchmesser der Säule vermindert wäre, wie in den Figuren des „091-Patents" gezeigt. Jedoch hat, da die Säule 82 bei solch einem Ansatz vollständig das Innere des Abgaberohrs 54 ausfüllt, diese Art von Ansatz den sehr unerwünschten Effekt des Erhöhens des Gegendruckes, der erzeugt wird, wenn die Fluide durch die Kartusche hindurchgedrückt werden. Dies ist ein sehr signifikanter Nachteil unter Berücksichtigung dessen, dass solche Kartuschen normalerweise in per Hand gehaltenen Anwendungen verwendet werden, und eine Kartuschengestaltung, die irgendeinen signifikanten Betrag an Gegendruck erzeugt, bewirkt, dass die Kartusche sehr schwierig, wenn nicht unmöglich, zu verwenden ist.
Demgemäß besteht ein Bedarf für eine Zwei-Fluid-Kartusche, die effektiv ist im Reduzieren des Restverlustes, der nachdem das gesamte Produkt ausgegeben wurde in einer Kartusche verbleibt, wobei gleichzeitig kein unakzeptables Niveau an Gegendruck erzeugt wird.
Zusammenfassung
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Fluidkartusche zum Aufbewahren und Ausgeben zweier Fluide eine äußere Kartuschenwand auf, die einen Auslass und ein offenes Ende gegenüber dem Auslass definiert. Ein Abgaberohr ist innerhalb der äußeren Kartuschenwand angeordnet und definiert einen Auslass, der ortsgleich mit dem durch die äußere Kartuschenwand definierten Auslass angeordnet ist. Ein erster Kolben ist zwischen der äußeren Kartuschenwand und dem Abgaberohr angeordnet und bildet eine erste Fluidkammer. Ein zweiter Kolben ist innerhalb der äußeren Kartuschenwand zwischen dem ersten Kolben und dem offenen Ende der äußeren Kartuschenwand angeordnet. Eine feststehende Wand ist zwischen dem ersten Kolben und dem zweiten Kolben angeordnet. Die feststehende Wand und der zweite Kolben definieren eine zweite Fluidkammer, und eine Übertragungsstruktur ist zwischen dem zweiten Kolben und dem ersten Kolben angeordnet. Eine Säule, die mit dem zweiten Kolben verbunden ist und die sich von diesem erstreckt, ist in Fluchtung zu dem Abgaberohr. Die Säule weist eine entlang der Länge der Säule in diese eingeformte Nut auf. Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die in die Säule eingeformte Nut nierenförmig, quadratisch, rund, in einer Kanalform ausgebildet oder irgendeine andere Form sein. Der Außendurchmesser der Säule kann ferner etwa gleich dem Innendurchmesser des Abgaberohrs sein. Bei noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung können in der zweiten Fluidkammer Durchgänge ausgebildet sein zum Abführen von während des Füllvorgangs in der zweiten Kammer eingeschlossener Luft.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist eine Fluidkartusche zum Aufbewahren und Ausgeben zweier Fluide eine äußere Kartuschenwand auf, die einen Auslass und ein offenes Ende gegenüber dem Auslass definiert. Ein Abgaberohr ist innerhalb der äußeren Kartuschenwand angeordnet und definiert einen Auslass, der ortsgleich mit dem durch die äußere Kartuschenwand definierten Auslass angeordnet ist. Ein erster Kolben ist zwischen der äußeren Kartuschenwand und dem Abgaberohr angeordnet und bildet eine erste Fluidkammer. Ein zweiter Kolben ist innerhalb der äußeren Kartuschenwand zwischen dem ersten Kolben und dem offenen Ende der äußeren Kartuschenwand angeordnet. Eine feststehende Wand ist zwischen dem ersten Kolben und dem zweiten Kolben angeordnet. Die feststehende Wand und der zweite Kolben definieren eine zweite Fluidkammer, und eine Übertragungsstruktur ist vorhanden zum Übertragen von Kraft von dem zweiten Kolben an den ersten Kolben. Eine Säule, die mit dem zweiten Kolben verbunden ist und die sich von diesem erstreckt, ist in Fluchtung mit dem Abgaberohr. Die Säule weist eine Nut auf, die entlang der Länge der Säule in diese eingeformt ist. Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die in die Säule eingeformte Nut nierenförmig, quadratisch, rund, in Kanalform ausgebildet oder irgendeine andere Form sein. Der Außendurchmesser der Säule kann ferner etwa gleich dem Innendurchmesser des Abgaberohrs sein. Bei noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung können eine Stufenfläche an der Übertragungsstruktur und wenigstens ein Durchgang in der Stufenfläche geformt sein zum Abführen von während des Füllvorgangs in der in der zweiten Kammer eingeschlossener Luft eingeschlossener Luft. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann wenigstens ein Durchgang in dem zweiten Kolben ausgebildet sein, und dieser Durchgang kann in Verbindung stehen mit dem Durchgang, der in der an der Übertragungsstruktur ausgebildeten Stufenfläche ausgebildet ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist eine Fluidkartusche zum Aufbewahren und Ausgeben zweier Fluide eine äußere Kartuschenwand auf, die einen Auslass und ein offenes Ende gegenüber dem Auslass definiert. Ein Abgaberohr ist innerhalb der äußeren Kartuschenwand angeordnet und definiert einen Auslass, der ortsgleich mit dem durch die äußere Kartuschenwand definierten Auslass angeordnet ist. Ein erster Kolben ist zwischen der äußeren Kartuschenwand und dem Abgaberohr angeordnet und bildet eine erste Fluidkammer. Ein zweiter Kolben ist innerhalb der äußeren Kartuschenwand zwischen dem ersten Kolben und dem offenen Ende der äußeren Kartuschenwand angeordnet. Eine feststehende Wand ist zwischen dem ersten Kolben und dem zweiten Kolben angeordnet. Die feststehende Wand und der zweite Kolben definieren eine zweite Fluidkammer, und eine Übertragungsstruktur ist vorhanden zum Übertragen von Kraft von dem zweiten Kolben an den ersten Kolben. Eine Säule, die mit dem zweiten Kolben verbunden ist und die sich von diesem erstreckt, ist in Fluchtung mit dem Abgaberohr. Die Säule weist wenigstens ein darin in der Nähe des zweiten Kolbens ausgebildetes Zufuhrfenster auf, und die Säule weist ferner eine durch die gesamte Mitte der Säule hindurch gebildete Passage auf, die an einem Ende mit dem mindestens einen Zufuhrfenster in Verbindung steht und die an dem anderen Ende mit dem Abgaberohrauslass in Verbindung steht.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung weist eine Fluidkartusche zum Aufbewahren und Ausgeben zweier Fluide zum Bilden eines Produktes eine äußere Kartuschenwand auf, die einen Auslass und ein offenes Ende gegenüber dem Auslass definiert. Ein Abgaberohr mit einem Innendurchmesser ist innerhalb der äußeren Kartuschenwand angeordnet und definiert einen Auslass, der ortsgleich mit dem durch die äußere Kartuschenwand definierten Auslass angeordnet ist. Ein erster Kolben ist zwischen der äußeren Kartuschenwand und dem Abgaberohr angeordnet und bildet eine erste Fluidkammer zum Aufbewahren und Ausgeben eines ersten Fluids. Ein zweiter Kolben ist innerhalb der äußeren Kartuschenwand zwischen dem ersten Kolben und dem offenen Ende der äußeren Kartuschenwand angeordnet. Eine feststehende Wand ist zwischen dem ersten Kolben und dem zweiten Kolben angeordnet. Die feststehende Wand und der zweite Kolben definieren eine zweite Fluidkammer zum Aufbewahren und Ausgeben eines zweiten Fluids, und eine Übertragungsstruktur ist vorhanden zum Übertragen von Kraft von dem zweiten Kolben an den ersten Kolben, wobei der Innendurchmesser des Abgaberohrs ein Durchmesser ist, der es ermöglicht, dass nicht mehr als fünf Milliliter des zweiten Fluids in der zweiten Kammer verbleiben, wenn das Produkt vollständig ausgegeben ist. Das Abgaberohr kann mit einer Innenfläche und einer Außenfläche ausgebildet sein, wobei die Innenfläche den Innendurchmesser definiert. Das Abgaberohr kann ferner eine Seitenwand mit einer Dicke aufweisen, wobei die Seitenwanddicke den Innendurchmesser definiert.
Beschreibung der Figuren
Diese und anderen Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden besser verstanden im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung, den anhängenden Ansprüchen und den sich anschließenden Figuren, von denen:
1 eine Zwei-Fluid-Kartusche zeigt, die in leicht verfügbaren Ausgabeeinrichtungen, wie beispielsweise Dichtstoffpistolen, verwendbar ist,
2 eine Zwei-Fluid-Kartusche mit einer Düse angebracht und mit der Zwei-Fluid-Kartusche in einer Ausgabeeinrichtung angeordnet zeigt, wobei ein Teil der Zwei-Fluid-Kartusche und der Ausgabeeinrichtung weggebrochen ist,
3 eine Längsschnittansicht einer Zwei-Fluid-Kartusche des Standes der Technik ist, wobei die Inhalte der Zwei-Fluid-Kartusche, welche gemeinsam mit einem Teil einer angebrachten Düse und einer statischen Mischeinrichtung im Schnitt und dem Stößel und einem Teil der Stange der in 2 gezeigten Ausgabeeinrichtung gezeigt ist, ausgegeben sind,
3A eine Querschnittsansicht ist, gesehen entlang einer Linie 3A-3A in 3,
4 eine Längsschnittansicht einer gefüllten Ausführung einer erfindungsgemäßen Zwei-Fluid-Kartusche ist, welche gemeinsam mit einem Teil einer angebrachten Düse und einer statischen Mischeinrichtung im Schnitt und dem Stößel und einem Teil der Stange der in 2 gezeigten Ausgabeeinrichtung gezeigt ist,
5 eine Längsschnittansicht der in 4 gezeigten Zwei-Fluid-Kartusche in einer Zwischen-Ausgabeposition ist,
5A eine Querschnittsansicht ist, gesehen entlang einer Linie 5A-5A in 5,
6 eine Längsschnittansicht der in 4 gezeigten Zwei-Fluid-Kartusche ist, wobei die Inhalte der Zwei-Fluid-Kartusche ausgegeben sind,
7A und 7B unterschiedliche Ansichten einer hinteren Kolbenanordnung der in 3 gezeigten Zwei-Fluid-Kartusche des Standes der Technik sind und Luftdurchgänge zeigen,
8A und 8B unterschiedliche Ansichten einer hinteren Kolbenanordnung einer Ausführungsform der in 6 gezeigten, erfindungsgemäßen Zwei-Fluid-Kartusche sind und Luftdurchgänge zeigen,
8C eine Detailansicht des Bereichs 8C in 8B ist, und
9–11 Längsschnittansichten anderer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zwei-Fluid-Kartusche sind.
Detaillierte Beschreibung
Bezug nehmend auf 1 ist eine Zwei-Fluid-Kartusche 20 gezeigt. Die Zwei-Fluid-Kartusche 20 weist einen Auslass 71 auf, welcher eine außen mit Gewinde versehene, äußere Auslasswand 21 hat. Wie nachstehend im Detail erläutert, bewahrt die Zwei-Fluid-Kartusche 20 zwei Fluide separat voneinander auf, bis ein Nutzer bereit ist zum miteinander Mischen der Fluide unter Verwendung einer Ausgabeeinrichtung. In 2 ist die Zwei-Fluid-Kartusche 20 gezeigt angeordnet in einer Ausgabeeinrichtung 22, welche in 2 als eine Standard-Manuell-Dichtstoffpistole gezeigt ist. Jedoch ist zu verstehen, dass die Zwei-Fluid-Kartusche 20 mit jeder Form oder Art Ausgabeeinrichtung 22 verwendet werden kann und nicht nur auf manuelle Dichtstoffpistolen beschränkt ist. Beispielsweise können andere Ausgabeeinrichtungen 22 unterschiedliche Formen oder Größen haben und können pneumatisch, hydraulisch, mittels Batteriestrom oder mittels irgendeiner Form mechanischen Antriebs, wie beispielsweise einer Betätigungsschraube, betätigt werden. Die in 2 gezeigte Ausgabeeinrichtung 22 weist einen Stößel 24 auf, welcher mit einer Stange 26 verbunden ist, die sich durch einen Handgriff 28 der Ausgabeeinrichtung 22 hindurch erstreckt. Die Stange 26 weist Sperrzähne 30 auf, die an dem hinteren Abschnitt der Stange ausgebildet sind. Die Ausgabeeinrichtung 22 weist ferner einen Auslöser 32 auf, welcher, wenn betätigt, mit den Sperrzähnen 30 in Eingriff gelangt und den Stößel 24 vorwärts bewegt. Die fortgesetzte Betätigung des Auslösers 32 bewirkt, dass der Stößel 24 schließlich an dem hinteren Abschnitt der Zwei-Fluid-Kartusche 20 in Eingriff gelangt und diesem Druck beaufschlagt, was, wie nachstehend detaillierter erläutert, bewirkt, dass die beiden in der Kartusche 20 aufbewahrten Fluide ausgegeben und miteinander vermischt werden.
Die Zwei-Fluid-Kartusche 20 in 2 weist ferner eine Düse 34 auf, die an dem Ende der Kartusche 20 angebracht ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Düse 34 an der Zwei-Fluid- Kartusche 20 angebracht, indem eine Haltemutter 36 auf die mit Gewinde versehene, äußere Auslasswand 21 der Kartusche 20 aufgeschraubt ist. Normalerweise enthält die Düse 34 in sich eine statische Mischeinrichtung 31. Die statische Mischeinrichtung 31 mischt die beiden in der Zwei-Fluid-Kartusche 20 aufbewahrten Fluide zusammen, wenn die Ausgabeeinrichtung 22 diese aus der Kartusche 20 ausgibt.
Bezug nehmend auf 4 ist eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform einer Zwei-Fluid-Kartusche 20 gemäß der Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform der Zwei-Fluid-Kartusche 20 definiert eine erste Fluidkammer 40 und eine zweite Fluidkammer 42 zum Aufbewahren und Ausgeben eines ersten Fluids 48 bzw. eines zweiten Fluids 50. Bei dieser Ausführungsform der Zwei-Fluid-Kartusche 20 weist die Kartusche 20 zusätzlich eine äußere Kartuschenwand 52, ein Abgaberohr 54, einen ersten Kolben 58 mit einem O-Ring 59, eine Kompressionswand 60 mit einem O-Ring 61 und eine hintere Kolbenanordnung 62 auf. Die äußere Kartuschenwand 52 gemäß dieser Ausführungsform ist eine zylindrische Wand, die ein hohles Inneres 64 definiert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die äußere Kartuschenwand 52 der Kartusche 20 eine Industrie-Standardgestaltung, die eingerichtet ist zum Einpassen eines standardisierten Teils einer Ausgabeeinrichtung, wie beispielsweise einer wie oben beschriebenen Dichtstoffpistole. Die äußere Kartuschenwand 52 gemäß dieser Ausführungsform definiert eine Öffnung 66 an einem Ende und definiert an dem anderen Ende zwei Ausgabeöffnungen 72, 74 sowie weist die außen mit Gewinde versehene, äußere Auslasswand 21 auf.
Das Abgaberohr 54 der Kartusche 20 ist in dem hohlen Inneren 64 der äußeren Kartuschenwand 52 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform rastet das Abgaberohr 54 in Verriegelungseingriff mit der äußeren Kartuschenwand 52 ein, so dass das Abgaberohr 54 in Fluidverbindung mit der Ausgabeöffnung 74 steht. Es ist vorgesehen, dass die äußere Kartuschenwand 52 und das Abgaberohr 54 auch integral miteinander ausgebildet sein können. Die Kompressionswand 60 gemäß dieser Ausführungsform ist integral mit dem Abgaberohr 54 ausgebildet, was die Kompressionswand 60 in Position fixiert.
Der erste Kolben 58 der Zwei-Fluid-Kartusche 20 ist innerhalb der Kartusche 20 zwischen dem Äußeren des Abgaberohrs 54 und dem Inneren der äußeren Kartuschenwand 52 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform umgibt der erste Kolben 58 das Äußere des Abgaberohrs 54. Der erste Kolben 58 definiert in Verbindung mit dem Äußeren des Abgaberohrs 54 und dem Inneren der äußeren Kartuschenwand 52 die erste Fluidkammer 40.
Bei dieser Ausführungsform definieren die hintere Kolbenanordnung 62 und die Kompressionswand 60 die zweite Fluidkammer 42. Das Abgaberohr 54 stellt eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Fluidkammer 42 und der Ausgabeöffnung 74 bereit. Die hintere Kolbenanordnung 62 weist eine hintere Kolbenfläche 80, eine Säule 82 mit einer darin ausgebildeten Nut 83 und eine Übertragungsstruktur 84 auf. Bei dieser Ausführungsform ist die entlang der Länge der Säule 82 ausgebildete Nut 83 in der Form einer Niere ausgebildet, wie in 5A gezeigt. Eine nierenförmige Nut 83 stellt einen geringen Reibungskoeffizienten bereit, wobei jedoch verstanden werden sollte, dass die Nut 83 nicht nierenförmig sein muss. Die Nut 83 kann in jeder geeigneten Form ausgebildet sein (z. B. quadratisch, rund oder Kanal). Ferner sollte verstanden werden, dass die unterschiedlichen Teile 80, 82, 84 der hinteren Kolbenanordnung 62 bei dieser Ausführungsform alle integral miteinander sind, jedoch dies nicht notwendig ist. Ein Fachmann würde verstehen, dass es möglich ist, dass jedes Teil der hinteren Kolbenanordnung 62 seine eigene separate Struktur haben könnte. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Säule 82 von der hinteren Kolbenfläche 80 der hinteren Kolbenanordnung 62 und fluchtet zu dem Inneren des Abgaberohrs 54 zum anschließenden Einsetzen und Bewegen in dem Abgaberohr 54 während des Ausgebens der Fluide aus der Kartusche 20. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Übertragungsstruktur 84 von der hinteren Kolbenfläche 80 der hinteren Kolbenanordnung 62, passiert eng anliegend, eine Dichtung formend zwischen der Kompressionswand 60 und dem Inneren der äußeren Kartuschenwand 52 und ist mit dem ersten Kolben 58 in Eingriff.
Zum Ausgeben der Fluide aus der Zwei-Fluid-Kartusche 20 wird die hintere Kolbenanordnung 62 nach vorne in Richtung zu dem Kartuschenauslass 71 hin gedrückt. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird dies durch Betätigen des Dichtstoffpistolen-Stößels 24 getan. Wenn der Stößel 24 vorwärts in die durch den Pfeil in 5 angezeigte Richtung betätigt wird, drückt der Stößel 24 gegen die hintere Kolbenanordnung 62. Gleichzeitig drückt die hintere Kolbenfläche 80 gegen das in der Kammer 42 aufbewahrte Fluid 50, tritt die Säule 82 in das Innere des Abgaberohrs 54 ein und bewegt sich darin und die Übertragungsstruktur 84 drückt gegen den ersten Kolben 58. Das von der hinteren Kolbenfläche 80 gedrückte Fluid 50 in der Kammer 42 wird mittels der feststehenden Kompressionswand 60 komprimiert, was das Fluid 50 durch das Abgaberohr 54 und durch die Ausgabeöffnung 74 hindurchdrückt, wo das Fluid 50 aus der Zwei-Fluid-Kartusche 20 ausgegeben wird. Gleichzeitig bewirkt das Drücken der Übertragungsstruktur 84 gegen den ersten Kolben 58, dass das Fluid 48 in der ersten Fluidkammer 40 in die Ausgabeöffnung 72 hineingedrückt wird, durch welche hindurch das Fluid 48 aus der Zwei-Fluid-Kartusche 20 ausgegeben wird. Wenn die Fluide 48, 50 durch die Ausgabeöffnungen 72, 74 hindurch aus der Zwei-Fluid-Kartusche ausgegeben sind, werden sie mittels der statischen Mischeinrichtung 31 in der Düse 34 miteinander vermischt.
Dieser Fluidausgabe-und-Mischprozess setzt sich solange fort wie der Dichtstoffpistolen-Stößel 24 betätigt wird und solange noch Fluide zum Ausgeben aus der Zwei-Fluid-Kartusche 20 übrig sind. 5 zeigt die Zwei-Fluid-Kartusche 20 mit einem Teil der Fluide 48, 50 aus der Zwei-Fluid-Kartusche 20 ausgegeben. 6 zeigt die Zwei-Fluid-Kartusche 20 mit den Fluidinhalten der Kammern 40, 42 der Kartusche 20 vollständig ausgegeben. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung verbleiben nur 5 Milliliter Verlust des zweiten Fluids 50, wenn das gesamte Produkt aus der Zwei-Fluid-Kartusche 20 ausgegeben wurde. Dies ist signifikant verbessert gegenüber 11 Millilitern Verlust des zweiten Fluids 50, die bei Zwei-Fluid-Kartuschen-Gestaltungen gemäß dem Stand der Technik zurückgelassen wurden, wie beispielsweise der in den 3 und 3A gezeigten Zwei-Fluid-Kartuschen-Gestaltung.
Bezug nehmend auf die 3 und 3A weist die gezeigte Zwei-Fluid-Kartusche gemäß dem Stand der Technik infolge des Betrages an zwischen dem Außendurchmesser der Säule 82 und dem Innendurchmesser des Abgaberohrs 54 belassenen Raum signifikanten Verlust auf. Wenn das Produkt vollständig aus der Zwei-Fluid-Kartusche gemäß dem Stand der Technik ausgegeben ist, befindet sich das meiste des in der Kartusche 20 verbleibenden Verlustes in dem Raum zwischen der Säule 82 und dem Innendurchmesser des Abgaberohrs 54. Wie oben bemerkt, gibt es bei der gezeigten Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik 11 Milliliter Verlust. Ein Vergrößern des Durchmessers der Säule 82 zum in Anspruch nehmen des Raums zwischen der Säule 82 und dem Innendurchmesser des Abgaberohrs 54 zum Reduzieren des Betrages an Verlust ist bei der Gestaltung gemäß dem Stand der Technik unpraktisch, da, wenn der Durchmesser der Säule 82 vergrößert ist, auch der Betrag an erzeugtem Gegendruck signifikant ansteigt. Im Gegensatz dazu reduziert die Nierenförmig-Nut-Ausführungsform gemäß der Erfindung, die in 4 gezeigt ist, den Restverlust, wobei der Gegendruck nur minimal vergrößert wird, da die Nut 83 es ermöglicht, dass die Säule 82 sich freier durch das ausgegebene Fluid hindurch bewegt. Die Nierenförmig-Nut-Ausführungsform gemäß der Erfindung erfordert etwa 15 Pound-Force, wobei nur 5 Milliliter Verlust zurückgelassen werden. Eine Kartusche der Gestaltung gemäß dem Stand der Technik von 3, welche durch Vergrößern des Durchmessers der Säule 82 einen vergleichbaren Restverlust von nur 5 Millilitern erzielt, erfordert eine signifikant größere Kraft von etwa 23 Pfund – 8 Pfund mehr als die Nierenförmig-Ausführungsform gemäß der Erfindung.
Die Anordnung der Zwei-Fluid-Kartusche 20 in 6 ist ferner so, wie die Zwei-Fluid-Kartusche 20 aussieht bevor sie gefüllt ist. Zum Befüllen der Zwei-Fluid-Kartusche 20 werden die Kammern 40, 42 durch ihre jeweiligen Ausgabeöffnungen 72, 74 hindurch mit den geeigneten Fluiden 48, 50 befüllt. Der Füllvorgang findet in umgekehrter Weise zu dem oben beschriebenen Ausgabevorgang statt. Während des Füllvorgangs kann in der zweiten Kammer 42 zwischen dem hereinkommenden Fluid 50 und der hinteren Kolbenfläche 80 Luft eingeschlossen werden. In der Kammer 42 eingeschlossene Luft kann eine Anzahl von Problemen bei der Verwendung der Zwei-Fluid-Kartusche 20 verursachen. Am signifikantesten kann in der Kammer 42 eingeschlossene Luft sich negativ auf die Fähigkeit zum Steuern des volumetrischen Ausgabeverhältnisses der Fluide 48, 50 in den Kammern 40, 42 auswirken. Bezug nehmend auf die 3 und 7A–B hat zum Lindern dieses Problems die Gestaltung gemäß dem Stand der Technik von 3 einen kleinen Teil der Seitenwand der Übertragungsstruktur 84 verdickt, so dass benachbart zu der hinteren Kolbenfläche 80 eine Stufe 90 gebildet ist. Die hintere Kolbenfläche 80 der hinteren Kolbenanordnung 62 weist darin ausgebildete Luftdurchgänge 94 auf, welche in Verbindung mit Luftdurchgängen 96 stehen, die in der Stufe 90 ausgebildet sind. Die Durchgänge 94, 96 bewirken, dass Luft hinter dem O-Ring 61 der Kompressionswand 60 in eine offene Kammer 43 hinein ausgelassen werden kann, wenn die hintere Kolbenanordnung 62 sich in der in 3 gezeigten Position befindet. Von der offenen Kammer 43 aus strömt die Luft schließlich durch eine Anzahl von Schlitzen 98, die entlang des Bodens der hinteren Kolbenanordnung 62 ausgebildet sind, hindurch und durch einen Abstand zwischen der Übertragungsstruktur 84 und dem Inneren der äußeren Kartuschenwand 52 hindurch nach außen in die Atmosphäre. Wenn, während Fluid 50 die Kammer 42 füllt, die hintere Kolbenanordnung 62 nach hinten gedrückt wird, bewegt sich die Stufe 90 von dem O-Ring 61 weg und die Kammer 42 ist gegen die offene Kammer 43 abgedichtet. Solch ein früheres Entlüftungssystem ist in der gemeinsam in Besitz gehaltenen internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US03/17997 und der US-amerikanischen Patentanmeldung Seriennummer 10/755,796 beschrieben.
Bezug nehmend auf die 6 und 8A–C verbessert die nierenförmige Nut 83 in der Säule 82 der gezeigten Ausführungsform der Erfindung die Art und Weise, in welcher eingeschlossene Luft aus der Kammer 42 entlüftet wird. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform mit der nierenförmigen Nut tritt Luft aus der zweiten Kammer 42 in die nierenförmige Nut 83 ein und wird in einen von drei Durchgängen 94 hineingedrückt, im Gegensatz zu einem von sechs Durchgängen 96, die bei der wie in den 7A–B gezeigten, früheren Gestaltung vorhanden sind. Im Ergebnis stellt die Nut 83 gemeinsam mit der Reduzierung von Durchgängen 94 einen direkteren Strömungspfad zum Entlüften von in der Kammer 42 eingeschlossener Luft bereit. Dies resultiert in einer effizienteren und effektiveren Evakuierung von Luft aus der Kammer 42.
Ein anderer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführungsform mit der nierenförmigen Nut besteht darin, dass die mit einer Nut versehene Säule 82 gemäß der Erfindung sich während des Füllvorgangs nicht radial bewegt, wie zu tun die Säule 82 der Gestaltung gemäß dem Stand der Technik geneigt ist. Eine radiale Bewegung der Säule 82 während des Füllvorgangs erzeugt einen inkonsistenten Luftstrom in der Kammer 42, was eine effektive Evakuierung von in der Kammer 42 eingeschlossener Luft stört. Die Säule 82 der Gestaltung gemäß dem Stand der Technik kann sich radial bewegen, wie durch die Pfeile in 3 gezeigt, wegen des Raums, der zwischen der Säule 82 und dem Innendurchmesser des Abgaberohrs 54 vorhanden ist. Die mit einer Nut versehene Säule 82 gemäß der Erfindung weist dieses Problem nicht auf, da die mit einer Nut versehene Säule 82 gemäß der Erfindung den gesamten Innendurchmesser des Abgaberohrs 54 ausfüllt.
Es sollte verstanden werden, dass viele unterschiedliche Ausführungsformen der Zwei-Fluid-Kartusche 20 gemäß der Erfindung konstruiert und eingesetzt werden können. Bezug nehmend auf die 9–11 sind mehrere andere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zwei-Fluid-Kartusche 20 gezeigt. Bezug nehmend auf die 9 und 10 ist bei diesen Ausführungsformen die Säule 82 entfernt und ist der Innendurchmesser des Abgaberohrs 54 reduziert zum Reduzieren des Betrages von Restverlust, der zurückbleibt, nachdem das Produkt ausgegeben ist. Bei der Ausführungsform der 9 ist ein inneres Abgaberohr 54A in dem existierenden Abgaberohr 54 angeordnet und integral damit ausgebildet. Bei der Ausführungsform der 10 ist die Wand des Abgaberohrs 54 verdickt zum Reduzieren des Innendurchmessers des Abgaberohrs 54. Bezug nehmend auf 11 weist diese Ausführungsform eine Säule 82 auf, wobei jedoch anstatt dass die Säule 82 eine darin ausgebildete Nut 83 aufweist, eine Passage 85 durch die Mitte der Säule 82 hindurch ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform wird dann aus der Kammer 42 ausgegebenes Fluid durch das in der Oberseite der Säule 82 ausgebildete Zufuhrfenster 87 hindurch und nach unten durch die Mittelpassage 85 der Säule 82 hindurch und in die Ausgabeöffnung 74 hineingedrückt.
Während die Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen diskutiert wurde, sollte erkannt werden, dass die Erfindung nicht so beschränkt ist. Die Ausführungsformen sind hierin exemplarisch erläutert, und es gibt zahlreiche Modifikationen, Variationen und andere Ausführungsformen, die eingesetzt werden können und die immer noch innerhalb des Umfangs der Erfindung sein würden.

Claims

Fluidkartusche zur Aufbewahrung und Abgabe zweier Fluide, aufweisend: eine äußere Kartuschenwand (52), die einen Auslass (71) und ein offenes Ende (66) gegenüber dem Auslass definiert; ein Abgaberohr (54), das innerhalb der äußeren Kartuschenwand (52) angeordnet ist und das einen Auslass (74) definiert, der ortsgleich mit dem durch die äußere Kartuschenwand (52) definierten Auslass (71) angeordnet ist; einen ersten Kolben (58), der zwischen der äußeren Kartuschenwand (52) und dem Abgaberohr (54) angeordnet ist und der eine erste Fluidkammer (40) bildet; einen zweiten Kolben (80), der innerhalb der äußeren Kartuschenwand (52) zwischen dem ersten Kolben (58) und dem offenen Ende (66) der äußeren Kartuschenwand (52) angeordnet ist; eine feststehende Wand (60), die zwischen dem ersten Kolben (58) und dem zweiten Kolben (80) angeordnet ist, wobei die feststehende Wand (60) und der zweite Kolben (80) eine zweite Fluidkammer (42) definieren; und eine Übertragungsstruktur (81), die zwischen dem zweiten Kolben (80) und dem ersten Kolben (58) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Säule (82), die in Fluchtung mit dem Abgaberohr (54) mit dem zweiten Kolben (80) verbunden ist und die sich von diesem erstreckt, wobei die Säule (82) eine entlang der Länge der Säule (82) in diese eingeformte Nut (83) aufweist.
Fluidkartusche nach Anspruch 1, wobei die in der Säule (82) gebildete Nut (83) nierenförmig ist.
Fluidkartusche nach Anspruch 1, wobei die in der Säule (82) gebildete Nut (83) quadratisch oder rund ist.
Fluidkartusche nach Anspruch 1, wobei die in der Säule (82) gebildete Nut (83) ein Kanal ist.
Fluidkartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Abgaberohr (54) einen Innendurchmesser hat und die Säule (82) einen Außendurchmesser hat, und wobei der Außendurchmesser der Säule (82) etwa gleich dem Innendurchmesser des Abgaberohrs (54) ist.
Fluidkartusche nach gleich welchem vorhergehenden Anspruch, zusätzlich in der zweiten Fluidkammer (42) gebildete Durchgänge (94, 96) aufweisend zur Abfuhr von während des Füllvorgangs in der zweiten Kammer (42) eingeschlossener Luft.
Fluidkartusche zur Aufbewahrung und Abgabe zweier Fluide, aufweisend: eine äußere Kartuschenwand (52), die einen Auslass (71) und ein offenes Ende (66) gegenüber dem Auslass definiert; ein Abgaberohr (54), das innerhalb der äußeren Kartuschenwand (52) angeordnet ist und das einen Auslass (74) definiert, der ortsgleich mit dem durch die äußere Kartuschenwand (52) definierten Auslass (71) angeordnet ist; einen ersten Kolben (58), der zwischen der äußeren Kartuschenwand (52) und dem Abgaberohr (54) angeordnet ist und der eine erste Fluidkammer (40) bildet; einen zweiten Kolben (80), der innerhalb der äußeren Kartuschenwand (52) zwischen dem ersten Kolben (58) und dem offenen Ende (66) der äußeren Kartuschenwand (52) angeordnet ist; eine feststehende Wand (60), die zwischen dem ersten Kolben (58) und dem zweiten Kolben (80) angeordnet ist, wobei die feststehende Wand (60) und der zweite Kolben (80) eine zweite Fluidkammer (42) definieren; und eine Übertragungsstruktur (84), die zwischen dem zweiten Kolben (80) und dem ersten Kolben (58) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Säule (82), die in Fluchtung mit dem Abgaberohr (54) mit dem zweiten Kolben (80) verbunden ist und die sich von diesem erstreckt, wobei die Säule (82) mindestens ein darin geformtes Zufuhrfenster (87) in Nähe des zweiten Kolbens (80) aufweist, und wobei die Säule (82) eine durch die gesamte Mitte der Säule (82) hindurch gebildete Passage (85) aufweist, die an einem Ende mit dem mindestens einen Zufuhrfenster (87) in Verbindung steht und die an dem anderen Ende mit dem Abgaberohrauslass (74) in Verbindung steht.
Fluidkartusche zur Aufbewahrung und Abgabe zweier Fluide zum Bilden eines Produktes, aufweisend: eine äußere Kartuschenwand (52), die einen Auslass (71) und ein offenes Ende (66) gegenüber dem Auslass definiert; ein Abgaberohr (54), das eine definierte Länge und einen Innendurchmesser aufweist und das innerhalb der äußeren Kartuschenwand (52) angeordnet ist und das einen Auslass (74) definiert, der ortsgleich mit dem durch die äußere Kartuschenwand (52) definierten Auslass (71) angeordnet ist; einen ersten Kolben (58), der zwischen der äußeren Kartuschenwand (52) und dem Abgaberohr (54) angeordnet ist und der eine erste Fluidkammer (40) bildet zur Aufbewahrung und Abgabe eines ersten Fluids (48); einen zweiten Kolben (80), der innerhalb der äußeren Kartuschenwand (52) zwischen dem ersten Kolben (58) und dem offenen Ende (66) der äußeren Kartuschenwand (52) angeordnet ist; eine feststehende Wand (60), die zwischen dem ersten Kolben (58) und dem zweiten Kolben (80) angeordnet ist, wobei die feststehende Wand (60) und der zweite Kolben (80) eine zweite Fluidkammer (42) definieren zur Aufbewahrung und Abgabe eines zweiten Fluids (50); und eine Übertragungsstruktur (84), die zwischen dem zweiten Kolben (80) und dem ersten Kolben (58) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Länge des Abgaberohrs (54) und der Innendurchmesser des Abgaberohrs (54) ein Volumen definieren, das fünf Milliliter oder weniger Fluid enthalten kann, sodass nicht mehr als fünf Milliliter des zweiten Fluids (50) in der zweiten Kammer (42) verbleiben, wenn das Produkt vollständig abgegeben ist.
Fluidkartusche nach Anspruch 8, wobei das Abgaberohr (54) mit einer Innenfläche (54A) und einer Außenfläche ausgebildet ist, wobei die Innenfläche (54A) den Innendurchmesser definiert.
Fluidkartusche nach Anspruch 8, wobei das Abgaberohr (54) eine Seitenwand mit einer Dicke aufweist, wobei die Seitenwanddicke den Innendurchmesser definiert.