DE9110529U1 - Kartusche - Google Patents

Kartusche

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Description

Beschreibung
Die Neuerung betrifft eine Kartusche nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Pastöse Massen, wie beispielsweise Dichtungsmassen und Klebstoffe, werden üblicherweise in Kartuschen abgefüllt und bei der Verwendung aus diesen mittels Ausdrückpistolen ausgepreßt. Die Kartuschen weisen einen an der Schulter der Kartusche angeformten Gewindenippel auf, auf welchen eine Tülle aufgesetzt wird. In das offene Ende des mit der pastösen Masse gefüllten Kartuschenkörpers ist ein Kolben eingesetzt. Dieser Kolben wird von der Ausdrückpistole in Richtung der Kartuschenschulter gedrückt, wobei die pastöse Masse aus der Tüllenspitze gedrückt wird.
Gebräuchliche Ausführungsformen der bei solchen Kartuschen verwendeten Kolben sind in Figur 1 dargestellt. Diese Kolben bewirken eine wirksame Abdichtung zwischen der Innenwand des Kartuschenkörpers und dem Kolben, während beim Ausdrücken der pastösen Masse diese vom Kolben rückstandsfrei von der Innenwand des Kartuschenkörpers abgestreift wird.
Bei den bekannten Kartuschen treten im wesentlichen zwei Nachteile auf. Der erste Nachteil besteht darin, daß die Kartuschen bei den bekannten Kolbenformen nicht restlos entleert werden. Wie die Figur 2 zeigt, verbleibt eine Restmenge des pastösen Mediums im Innern des Nippels sowie im Bereich zwischen dem konvex gekrümmten Kolben und der Schulter der Kartusche. Diese Restmenge der pastösen Masse liegt bei handelsüblichen Kartuschen in der Größenordnung von 10 g. Infolge dieser Restmenge an pastöser Masse können die Kartuschen mit Kolben nicht einem Recycling zugeführt werden, da diese Dichtungsmassen und Klebstoffe die Kanäle der Spritzwerkzeuge zusetzen. Üblicherweise bestehen die Kartuschen aus HDPE. Dieses Material ist zwar umweltneutral, jedoch sind die Kartuschen relativ voluminös und belasten daher volumenmäßig die Müllhalden in erheblichem Maße.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Kartuschen besteht darin, daß beim Einsetzen
des Kolbens in die gefüllte Kartusche Luft zwischen der pastösen Masse und dem Kolben eingeschlossen wird. Am Ende des Verarbeitens einer Kartusche tritt diese Luft explosionsartig aus dem Nippel bzw. der Tülle aus und reißt hierbei unkontrolliert pastöse Masse mit, wodurch die Umgebung der Verarbeitungsstelle verschmutzt wird. Diesem Nachteil wird teilweise durch die in den Figuren Id und 2 gezeigte Ausführungsform eines Kolbens abgeholfen. Dieser Kolben ist mit einer konvexen Wölbung ausgeführt. Beim Einsetzen des Kolbens drückt ein Bolzen im Bereich des Zentrums auf die Kolbenrückseite. Dadurch verstärkt sich die Wölbung des Kolbens, wodurch der Bereich der Abstreiflippe 1 einen verringerten Durchmesser annimmt. Hierdurch kann die eingeschlossene Luft teilweise zwischen dem Kolben und der Innenwand des Kartuschenkörpers entweichen. Auch hier jedoch bleibt eine gewisse Restluftmenge zwischen dem Kolben und der pastösen Masse eingeschlossen.
Beim Verarbeiten hingegen drückt der Ausdruckteller 3 des Stößels 4 der Ausdrückpistole gegen die schräg verlaufende Ringschulter 2 und schwenkt diese, wie in Figur 2 dargestellt, wodurch der Bereich der Abstreiflippe 1 nun einen vergrößerten Durchmesser annimmt. Dies bewirkt einen verstärkten Anlagedruck der Abstreiflippe 1 und somit ein sauberes Abstreifen der pastösen Masse von der Kartuschenwandung.
Es besteht die Aufgabe, die Kartusche mit Kolben so zu gestalten, daß die pastöse Masse weitgehend restlos aus der Kartusche entfernt wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar, die zudem Merkmale enthalten, wie die zwischen Kolben und pastöser Masse eingeschlossene Luft restlos entfernbar ist.
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Figuren 3 bis 8 sowie 10 bis 14 näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 3a einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines Kolbens;
Fig. 3b eine Draufsicht auf den Kolben;
Fig. 4a einen Schnitt durch die Kartusche im Lagerzustand;
Fig. 4b einen Schnitt durch die Kartusche während der Verarbeitung;
Fig. 4c einen Schnitt durch die Kartusche nach beendeter Verarbeitung ihres Inhalts;
Fig. 5a einen Teilschnitt durch die Kartusche mit einer Ausführungsvariante eines Kolbens;
Fig. 5b einen der Figur 5a entsprechenden Schnitt bei einer weiteren Ausführungsvariante;
Fig. 6 einen der Figur 5a entsprechenden Teilschnitt bei einer weiteren Ausführungsform des Kolbens;
Fig. 7 einen der Figur 6 entsprechenden Teilschnitt mit einer geänderten Tüllenform;
Fig. 8a einen Schnitt durch eine letzte Ausführungsform eines Kolbens und
Fig. 8b einen Teilschnitt durch diesen Kolben beim Einsetzen des Kolbens in die Kartusche;
Fig. 9a einen Schnitt durch eine bekannte Kartusche im Bereich der Schulter;
Fig. 9b einen der Figur 9a entsprechenden Schnitt bei einer bekannten Kartusche; Fig. 9c eine Seitenansicht bei einer bekannten Kartusche im Bereich der Schulter; Fig. 10 einen Schnitt durch eine geänderte Kartusche im Bereich ihrer Schulter;
Fig. 11a einen Teilschnitt durch den Schulterbereich einer geänderten Kartuschenform;
Fig. 11b eine Ansicht in Richtung des Pfeiles der Figur 9a;
Fig. 12 einen Schnitt und eine Seitenansicht durch den Schulterbereich einer modifizierten Kartusche;
Fig. 13a einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Kolbens;
Fig. 13b eine modifizierte Ausführungsform des Randbereichs des Kolbens nach Figur 13a;
Fig. 13c eine Draufsicht auf den Kolben nach Figur 13a;
Fig. 13d eine Seitenansicht dieses Kolbens und
Fig. 14 eine modifizierte Ausführungsform des Kolbens nach Figur 8. &OHgr;
Der Kolben nach den Figuren 3 und 4, der im übrigen wie der Kolben nach den Figuren Id und 2 gestaltet ist, weist mittig einen kreiszylindrischen Zapfen 5 auf. Die zylindrische Außenwand des Zapfens 5 ist mit Kanälen 6 versehen, welche in Richtung der Achse 7 des Kolbens verlaufen. Weiterhin ist die der Schulter 8 der Kartusche zugewandte Seite, die konvex gewölbt ist, ebenfalls mit Kanälen 9 versehen, welche radial verlaufen und mit den Kanälen 6 kommunizieren. Diese Kanäle 9 beginnen im geringfügigen Abstand zum Rand 10 des Kolbens.
Der Kolben besteht aus einem elastischen Kunststoffmaterial, beispielsweise aus LDPE. Der Durchmesser des Zapfens 5 entspricht dem Innendurchmesser des Nippels 11 der Kartusche. Am Ende der Verarbeitung der in einer Kartusche enthaltenen Masse dringt der Zapfen 5 in den Nippel 11 ein, während die Kolbenwand 12 zunehmend von innen nach außen an die Innenform der Schulter 8 sich anschmiegt und zwar infolge des vom Teller 3 der Ausdrückpistole ausgeübten Drucks auf die Rückseite des Kolbens. Hierbei wird sowohl die im Nippel 11 befindliche Masse ausgedrückt als auch die Masse zwischen der Kolbenwand 12 und der Schulter 8, wobei diese Masse über die Kanäle 9, 6 ausgedrückt wird. Die sich ergebende Endstellung des Kolbens ist in Figur 4c gezeigt.
Die Kanäle 6, 9 können alternativ zum beschriebenen Ausführungsbeispiel auch an den Innenseiten von Schulter 8 und Nippel 11 angeformt sein.
So lange der Stößel 4 den Kolben in der in Figur 4c gezeigten Stellung hält, wird die Tülle 13 entfernt, die nicht einem Recycling zugeführt wird, da in ihr pastöse Masse enthalten ist. Die Kartusche mit Kolben ist jedoch ohne Schwierigkeiten einem Recycling zuführbar, da die in den Kanälen 6, 9 noch enthaltene pastöse Masse verschwindend gering ist.
Da der Kolben sich in seine konvexe Form zurückformt, wenn die Kraft des Stößels 4 nicht mehr wirkt, besteht bei noch aufgesetzter Tülle 13 die Möglichkeit, daß aus der Tülle 13 pastöse Masse in den Nippel 11 zurückgesaugt wird. Um dies zu vermeiden, wird gemäß Figur 5 der Zapfen 5 länger ausgebildet als der Nippel 11, zusätzlich können am im Endzustand überstehenden Teil des Zapfens 5 Widerhaken 14 angeformt werden, die den Rand 15 der NippelöfFnung hintergreifen, wenn sich der Kolben in der in Figur 4c dargestellten Lage befindet. Dieser überstehende Teil des Zapfens macht auch erkennbar, daß die Kartusche völlig entleert ist. Anstelle von Widerhaken 14 können auch wulstartige Vorsprünge 16 am Zapfen 5 angeformt sein. Die Widerhaken 14 bzw. die Wülste 16 dürfen natürlich die Kanäle 6 nicht abschliessen. Die Anformungen 14, 16 sind also nicht geschlossen umlaufend, sondern werden durch die Kanäle 6 unterbrochen.
Um auch ein weitgehendes Entleeren der Tülle 13 zu erhalten, kann der Zapfen 5 in Richtung der Tülle 13 verlängert sein und eine Außenform aufweisen, die weitgehend der Innenform der Tülle 13 angepaßt ist. Dies ist in Figur 6 gezeigt. Hierbei verbleibt jedoch eine geringe Menge an pastöser Masse im Bereich der Tülle 13 in Verlängerung des stirnseitigen Rands des Nippels 11. Um dies zu vermeiden, kann die Tülle 13 gemäß Figur 7 ausgeführt sein. Hierbei weist die Tülle 13 innenseitig eine Schulter 17 auf, deren Innendurchmesser dem Innendurchmesser des Nippels 11 entspricht und gegen den stirnseitigen Rand des Nippels 11 zur Anlage kommt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6 und 7 verlaufen natürlich die Kanäle 6 bis
zur Spitze des Zapfens 5.
Bei der Ausführungsform nach Figur 8 wird zusätzlich erreicht, daß die zwischen dem Kolben und der Masse eingeschlossene Luft restlos beseitigt wird, wenn beim Einsetzen des Kolbens ein rohrförmiger Setzstößel 4 auf die Außenseite des Kolbens wirkt.
Die Kolbenwand 12 ist bei diesem Ausführungsbeispiel konkav gekrümmt. Mittig weist diese Kolbenwand 12 eine Bohrung 18 auf, in welche der Zapfen 5A eingeklippt ist. Zu diesem Zweck weist der Kolben 5A einen Ringwulst 19 auf, der den Rand der Bohrung 18 hintergreift, sowie eine ringförmige Anlageschulter 20, welche elastisch gegen die Wand 12 anliegt, so daß der Rand der Bohrung 18 zwischen dem Wulst 19 und der Anlageschulter 20 gehalten wird. An der der Wand 12 zugewandten Seite weist die Anlageschulter radial verlaufende Luftaustrittskanäle 21 auf.
Wirkt beim Einsetzen des Kolbens in die Kartusche gemäß Figur 8b ein ringförmiger Setzstößel 4 gegen die Außenseite des Kolbens, dann wird die Anlageschulter 20 tellerrandförmig verformt, wodurch der Wulst 19 vom Rand der Bohrung 18 abhebt. Die zwischen der Masse und dem Kolben eingeschlossene Luft kann daher über die Luftaustrittskanäle 21 und dem Ringspalt zwischen dem Wulst 19 und dem Rand der Bohrung 18 vollständig entweichen. Die gleiche Wirkung tritt ein, wenn infolge Erwärmung sich die eingeschlossene Luft ausdehnt. Diese entweicht dann wie vorbeschrieben, bis der Überdruck abgebaut ist. Ein Einsaugen von Luft dagegen wird stets vermieden, da auch bei einem Unterdruck infolge eines Abkühlens der eingeschlossenen Luft der Kolben 5A die in Figur 8a gezeigte Stellung einnimmt.
Beim Ausdrücken der pastösen Masse drückt hingegen der flache Ausdrückteller 3 der Ausdrückpistole gegen die gewölbte Kolbenfläche und versucht, diese flach zu drucken. Das bewirkt eine Vergrößerung des Durchmessers im Bereich der Abstreiflippe 1. Die dadurch erreichte größere Anpreßkraft der Abstreiflippe 1 an die Kartuschenwand bewirkt ein sauberes Abstreifen der pastösen Masse. Durch die Anlagekraft des Ausdrücktellers 3 wird gleichzeitig ein Verschluß zwischen dem Wulst
19 und dem Rand der Bohrung 18 erreicht. Die gleiche Wirkung wird auch durch den Überdruck einer pneumatisch wirkenden Ausdrückpistole erzielt. Bei dieser Ausführungsform kann auf die fertigungstechnisch ungünstige schräg verlaufende Ringschulter 2 verzichtet werden.
Im Lagerzustand entsprechend der Figur 8a ist die Innenseite der Kartusche wirksam gegen die Umgebung abgedichtet, da infolge der Elastizität der Anlageschulter 20 der Wulst 19 abdichtend gegen den Rand der Bohrung 18 gedruckt wird.
Die bekannten Kartuschen weisen im Bereich ihrer Schulter 8 einige Besonderheiten auf, die es zu beachten gilt, wenn die pastöse Masse weitgehend aus der Kartusche entfernt werden soll. Diese Besonderheiten sind in Figur 9 dargestellt. Es handelt sich einmal um eine Durchmesserverkleinerung 22 am oberen Ende der Zylinderwand der Kartusche. Weiterhin handelt es sich um Stifte 23 an der Innenseite der Schulter 8. Weiterhin ist am Rand der Schulter 8 eine Passernut 24 vorgesehen, die als Anschlag bei einem mehrfarbigen Bedrucken der Kartusche dient und die innenseitig zu einem Vorsprung 25 zwischen der Schulter 8 und der Zylinderwand führt.
Die Durchmesserverkleinerung 22 und der Vorsprung 25 können vermieden werden, wenn innenseitig gemäß Figur 10 der Übergang zwischen der Zylinderwand der Kartusche und der Schulter 8 verrundet ist, siehe hier die Verrundung 26 in Figur 10. Entsprechend ist der Rand des Kolbens ebenfalls verrundet, wie dies beispielsweise die Figur 3a zeigt.
In den Fällen, wo auf die Stifte 23 nicht verzichtet werden kann, werden diese elastisch ausgebildet und gemäß Figur 11 in ihrem Bereich eine Vertiefung 27 vorgesehen, in die sich die Stifte 23 umlegen, wenn der Kolben zur Anlage an die Stifte 23 kommt.
Da es durch die Verrundung 26 zu einer Wanddickenanhäufung kommt, kann diese vermieden werden, indem man den äußeren Rand der Schulter 8 mit einer Abflachung 28 versieht. Diese Abflachung 28 macht auch erkennbar, daß es sich um eine
restlos ausdrückbare Kartusche handelt. Falls bei dieser Ausführungsform zu wenig Material für eine Passernut 24 vorhanden ist, kann diese durch einen Steg 29 im Bereich der Abflachung 28 ersetzt werden.
Um auch bei Kartuschen gemäß der Figur 9 ein weitgehend restloses Entfernen der pastösen Masse zu erreichen, werden gemäß Figur 13 am Rand 10 des Kolbens lamellenartige Rippen 30 vorgesehen. Diese lamellenartigen Rippen 30 sind elastisch ausgebildet und können, gemäß Figur 13b, auch zweigeteilt ausgeführt sein. Diese Lamellen 30 greifen in die Durchmesserverkleinerung 22 ein und weiterhin verformen sie sich so, daß der Vorsprung 25 und die Stifte 23 in sie eintauchen können.
Die Lamellen 30 sitzen in einer Vertiefung am Rand der Kolbenoberfläche. Der Kolben nach Figur 13 ist im übrigen gleich ausgebildet wie im Zusammenhang mit der Figur 3 beschrieben.
Die gleiche Maßnahme kann auch getroffen werden bei einem Kolben entsprechend der Figur 8, wie dies die Figur 14 zeigt.

Claims (22)

Ansprüche
1. Kartusche für pastöse Massen mit einem an einer Seite offenen, zylindrischen Kartuschenkörper, in welchen ein Kolben eingesetzt ist, und mit einem Austrittsnippel an der anderen Seite, der über eine Schulter mit dem Kartuschenkörper verbunden ist, wobei der Kolben dicht an der Innenwand des Kartuschenkörpers anliegt und bei seiner Bewegung in Richtung des Nippels die Masse durch die Nippelöffnung preßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben einen Zapfen (5) trägt, der etwa der Innenform des Nippels (11) entspricht und bei an der Innenseite der Schulter (8) anliegendem Kolben den Nippel (11) durchdringt, zwischen der Innenwand des Nippels (11) und der Außenwand des Zapfens (5) erste Kanäle (6) vorgesehen sind, die sich mindestens über die Länge der Innenwand des Nippels (11) erstrecken und der an der Innenseite der Schulter (8) anliegende Kolben an seiner der Schulter (8) zugewandten Seite die Form dieser Innenseite aufweist bzw. annimmt.
2. Kartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Kanäle (6) an der Außenwand des Zapfens (5) angeformt sind.
3. Kartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Kanäle (6) an der Innenwand des Nippels (11) angeformt sind.
4. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenseite der Schulter (8) und der an der Innenseite anliegenden Seite des Kolbens weitere Kanäle (9) vorgesehen sind, die mit den ersten Kanälen (6) kommunizieren.
5. Kartusche nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Kanäle (9) an der der Schulter zugewandten Seite des Kolbens angeformt sind.
6. Kartusche nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Kanäle (9) an der Innenseite der Schulter (8) angeformt sind.
7. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben elastisch ausgebildet ist und bei Druck auf seine Rückseite die der Schulter zugewandte Seite des Kolbens sich der Form der Innenseite der Schulter (8) anschmiegt.
8. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben starr ausgebildet ist und seine der Schulter zugewandte Seite die Form der Innenseite der Schulter (8) entspricht.
9. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schulter (8) zugewandte Seite des Kolbens konvex gekrümmt ist.
10. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (5) länger ist als die Länge des Nippels (11) und der über die Nippelöffnung überstehende Teil des Zapfens (5) mit den Rand (15) der Nippelöffnung hintergreifenden Vorsprüngen (14, 16) versehen ist.
11. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schulter (8) zugewandte Seite des Kolbens konkav ausgebildet ist.
12. Kartusche nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegesteifigkeit des Kolbens von seinem Rand (10) nach innen zunimmt.
13. Kartusche nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (5) in den Kolben eingeklippt ist und zwischen Zapfen (5) und Kolben ein Luftaustrittsventil vorgesehen ist, das bei einem Druck auf die Außenseite des Kolbens öffnet.
14. Kartusche nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftaustrittsventil von einer Bohrung (18) im Kolben und einem den rückseitigen Bohrungsrand hintergreifenden Wulst (19) am Zapfen (5) gebildet werden, die bei Druck auf die Kolbenaußenseite zwischen sich einen Spalt bilden.
15. Kartusche nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (5) eine ringförmige elastische Anlageschulter (20) aufweist, die gegen die der Schulter (8) zugewandte Seite des Kolbens anliegt und zwischen dieser Anlageschulter (20) und dem Kolben Luftaustrittskanäle (21) angeordnet sind, die vom Rand der Auflageschulter (20) zum Luftaustrittsventil verlaufen.
16. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der bei an der Schulter (8) anhegendem Kolben über die Nippelöifnung überstehende Teil des Zapfens (5) etwa eine der Innenform der auf den Nippel (11) aufgesetzten Tülle (13) entsprechende Außenform aufweist.
17. Kartusche nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Tülle (13) innenseitig eine Ringschulter (17) aufweist, deren Innendurchmesser dem Innendurchmesser der Nippelöifnung entspricht.
18. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang zwischen der Schulter (8) und der Zylinderwand innenseitig eine Verrundung (26) vorgesehen ist.
19. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (23) an der Innenseite der Schulter (8) elastisch ausgebildet sind und jeweils eine Vertiefung (27) vorgesehen ist, in die sie sich bei Anlage des Kolbens schmiegen.
20. Kartusche nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schulter (8) außen randseitig mit einer Abflachung (28) versehen ist.
21. Kartusche nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der
Abflachung (28) ein Steg (29) vorgesehen ist.
22. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand (10) des Kolbens ein Kranz von elastischen, lamellenartigen Rippen (30) vorgesehen ist, die in einer Vertiefung der Kolbenwand (12) angeordnet sind.
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