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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrkomponentenkartusche mit mindestens zwei, vorzugsweise genau zwei, ineinander angeordneten Aufnahmeräumen für fließfähige Massen und mit mindestens einer der Anzahl der Aufnahmeräume entsprechenden Anzahl von Abgabeöffnungen.
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STAND DER TECHNIK
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Mehrkomponentenkartuschen finden bei der Lagerung sowie der Verarbeitung von Mehrkomponentenwerkstoffen, wie z. B. Zweikomponentenklebstoffen und dergleichen, seit langer Zeit Anwendung. Die Mehrkomponentenkartuschen zeichnen sich dadurch aus, dass sie mehrere, insbesondere zwei Kammern oder Aufnahmeräume aufweisen, in denen verschiedene Stoffe getrennt voneinander aufgenommen und aufbewahrt werden können. Diese Stoffe werden kurz vor der Verarbeitung gemischt, um durch den Mischvorgang den Zweikomponentenwerkstoff herzustellen, der dann unmittelbar verarbeitet werden kann oder muss. Bei Zweikomponentenklebern entsteht durch das Vermischen der beiden Komponenten und deren Reaktion miteinander der eigentliche Klebstoff.
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Bei den Zweikomponenten- bzw. Mehrkomponentenkartuschen sind zwei grundsätzlich unterschiedliche Bauformen bekannt. Einerseits finden sog. Koaxialkartuschen Anwendung, bei denen die Aufnahmeräume koaxial zueinander, also ineinander, angeordnet sind. Die zweite Gruppe von Mehrkomponentenkartuschen andererseits weist Kammern bzw. Aufnahmeräume auf, die nebeneinander angeordnet sind, also sog. side-by-side-Kartuschen. Die jeweilige Wahl der entsprechenden Kartuschenform hängt u. a. auch von den aufzunehmenden Stoffen bzw. Komponenten ab. So ist beispielsweise bei einem Zweikomponentenwerkstoff, bei dem eine überwiegende Komponente mit einem geringen Teil einer anderen Komponente vermischt werden muss, eine Koaxialkartusche günstiger, da bei einer Nebeneinanderanordnung der Aufnahmeräume die unterschiedlichen Größenverhältnisse nachteilhaft für das Design sind. Hier bieten Koaxialkartuschen insbesondere für den kleineren Aufnahmeraum auch große Vorteile bzgl. der Festigkeit. Gleiches gilt für die Kolbenanordnung und Kolbenbetätigung.
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Die Koaxialkartuschen weisen dagegen jedoch die Notwendigkeit eines höheren Aufwands bei der Herstellung auf.
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Während bei side-by-side-Kartuschen, wie sie beispielsweise in der
WO 02/094681 A1 oder der
US 5,725,499 beschrieben sind, das Vorsehen von einstückig an der Kartusche angeordneten Kartuschenverschlüssen durch die Nebeneinanderanordnung der Aufnahmeräume und der dazugehörigen Abgabeöffnungen in einfacher Weise möglich ist, werden Koaxialkartuschen mit ihren entsprechend koaxial angeordneten Abgabeöffnungen üblicherweise mit einer separaten Verschlusskappe
170 versehen, wie sie bei einer koaxialen Zweikomponentenkartusche zu sehen ist, die in
3 dargestellt ist. Die koaxiale Zweikomponentenkartusche der
3 weist einen ersten Aufnahmeraum
100 und einen zweiten Aufnahmeraum
200 auf, die koaxial zueinander angeordnet sind und eine gemeinsame Langsachse
500 aufweisen. Der Aufnahmeraum
100 weist bei dieser koaxialen Zweikomponentenkartusche eine Zylinderrohraußenwand
300 und eine Innenwand
400 auf, welche gleichzeitig die Zylinderrohrwand des Aufnahmeraums
200 bildet. An einem Ende der Aufnahmeräume sind zwei Abgabeöffnungen
900 und
1000 vorgesehen, die leicht versetzt zur Langsachse
500 der Aufnahmeräume
100 bzw.
200 koaxial zueinander angeordnet sind. Zum Verschluss der Abgabeöffnungen
900 und
1000 ist eine Verschlusskappe
170 vorgesehen, die über ein Außengewinde
160 an der äußeren Abgabeöffnung
1000 so aufgeschraubt werden kann, dass die Dichtelemente
180 die Abgabeöffnungen abdichten. Die Abdichtung muss hierbei nicht nur gegenüber der äußeren Umgebung erfolgen, sondern auch gegenüber den benachbarten Aufnahmeräumen
100,
200 bzw. deren Abgabeöffnungen
900 und
1000, so dass die Komponenten nicht vorzeitig vermischt werden können. Entsprechend ist der Aufwand zur Herstellung einer entsprechenden Verschlusskappe sehr hoch.
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Zur Vermeidung derartiger separater Schraubverschlüsse mit entsprechenden Dichtmitteln ist in der
EP 1 491 460 A2 eine koaxiale Zweikomponentenkartusche vorgeschlagen, bei der der Verschluss der Abgabeöffnungen einstückig mit dem Gehäuse des Aufnahmeraums ausgebildet ist. Allerdings ist hier die Zweikomponentenkartusche aus zwei separaten Aufnahmeräumen gebildet, die ineinander gesteckt werden, wobei die Abgabeöffnung des zweiten Aufnahmeraums wiederum in entsprechende Dichtmittel des Verschlusses eingreifen muss. Hierbei besteht der Nachteil darin, dass die Mehrkomponentenkartusche mit den Aufnahmeräumen nicht einstückig ausgebildet ist, sondern mehrere separate Teile notwendig sind. Außerdem bleibt das Problem einer sicheren Abdichtung zwischen den einzelnen Abgabeöffnungen bestehen. Die Druckschrift
US 4,366,919 A zeigt eine Mehrkomponentenkartusche mit mindestens zwei ineinander angeordneten Aufnahmeräumen mit einer der Anzahl der Aufnahmeräume entsprechenden Anzahl von Abgabeöffnungen. Die Raumwände der Aufnahmeräume sowie die Öffnungswände der Abgabeöffnungen sind einstückig als ein Kunststoffgussteil ausgebildet.
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Die Druckschrift
US 2,826,339 A zeigt Kartuschen mit mehreren ineinander angeordneten Abgabeöffnungen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Mehrkomponentenkartusche und insbesondere eine Zweikomponentenkartusche bereitzustellen, die eine einfache Herstellbarkeit, insbesondere ein vollständige einstückige Herstellung, als auch eine sichere Abdichtung der in der Kartusche aufgenommenen Stoffe gegeneinander und gegenüber der Umgebung ermöglicht. Darüber hinaus soll die Anwendung für den Nutzer einfach sein und die Verarbeitung der Stoffe durch die Kartusche mit hoher Qualität ermöglichen.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mehrkomponentenkartusche mit den Merkmalen des Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mehrkomponentenkartusche mit mindestens zwei ineinander angeordneten Aufnahmeräumen für fließfähige Massen, die jeweils mindestens eine Raumwand zur Begrenzung des Aufnahmeraums aufweisen, und mit mindestens einer der Anzahl der Aufnahmeräume entsprechenden Anzahl von Abgabeöffnungen in den Raumwänden, wobei jede Abgabeöffnung mindestens eine die Abgabeöffnung umgebende Öffnungswand aufweist, und wobei die Raumwände der Aufnahmeräume sowie die Öffnungswände der Abgabeöffnungen einstückig als ein Kunststoffgussteil ausgebildet sind, wobei einstückig mit dem Kunststoffgussteil ein oder mehrere Verschlüsse für die Abgabeöffnungen vorgesehen sind, wobei die Abgabeöffnungen nebeneinander angeordnet sind, die äußere Begrenzung der Abgabeöffnungen einen Zylinderrohrstutzen bildet, und die Trennwand zwischen den benachbarten Abgabeöffnungen eine geradlinige und fluchtende, axiale Fortsetzung eines Abschnitts der Raumwand des inneren Aufnahmeraums ist.
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass eine sichere und einfache Abdichtung der Abgabeöffnungen untereinander und gegenüber der Umgebung durch ein integral ausgebildetes bzw. einstückig hergestelltes Verschlusselement bzw. mehrere einstückig oder separat angeordnete Verschlusselemente für die Abgabeöffnungen erreicht werden kann. Um dies auch für Koaxialkartuschen zu ermöglichen, wird in Abkehr von dem bisher üblichen Design der Abgabeöffnungen eine Nebeneinanderanordung der Abgabeöffnungen anstelle der Koaxialanordnung vorgeschlagen. Damit ist es in einfacher Weise möglich, eine Mehrkomponentenkartusche, bei der die Kammern bzw. Aufnahmeräume ineinander und insbesondere koaxial zueinander angeordnet sind, als einstückiges Bauteil, insbesondere als einstückiges Kunststoffspritzgussteil, herzustellen, bei welchem ein oder mehrere einstückig angeordnete bzw. integral vorgesehene Verschlusselemente an den Abgabeöffnungen vorgesehen sind. Alternativ können die Verschlusselemente als separate Teile jeweils für eine Öffnung vorgesehen sein, wobei durch ein einziges Teil ein sicherer Verschluss möglich ist. Damit lassen sich die Vorteile einer Koaxialmehrkomponentenkartusche mit der sicheren und einfachen Abdichtung durch einstückig vorgesehene Verschlusselemente kombinieren.
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Gleichzeitig wird bei dieser Lösung jedoch weiterhin eine hohe Qualität der Verarbeitung der Komponenten gewährleistet, da üblicherweise derartige Mehrkomponentenkartuschen mit Mischern verwendet werden, die auf die Abgabeöffnungen aufgesetzt bzw. aufgeschraubt werden. Da diese Mischer üblicherweise immer eingesetzt werden und nach dem erstmaligen Öffnen einer entsprechenden Mehrkomponentenkartusche auf der Mehrkomponentenkartusche verbleiben, ist es unnötig, eine koaxiale Anordnung der Abgabeöffnungen vorzusehen. Stattdessen wird eine ausreichende Durchmischung der Komponenten durch den Durchfluss der Komponenten durch den an die Abgabeöffnungen angeschlossenen Mischer gewährleistet.
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Um einen derartigen Mischer in bekannter Weise in einfacher Art auf den Abgabeöffnungen vorzusehen, ist es vorteilhaft, wenn die nebeneinander angeordneten Abgabeöffnungen zusammen einen rohrartigen Stutzen ergeben, auf denen ein Mischer aufgeschraubt werden kann. Entsprechend kann jede Abgabeöffnung, die durch die Nebeneinanderanordnung eine Außenwand aufweist, ein Segment einer Zylinderwand als Außenwand besitzen, so dass die nebeneinander angeordneten Abgabeöffnungen bzw. die einzelnen Segmente der Außenwände einen entsprechenden Zylinderrohrstutzen bilden.
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Die Anordnung der nebeneinander angeordneten Abgabeöffnungen kann in einfacher Weise so erfolgen, dass ein Zylinderrohrstutzen so an einem Ende der ineinander liegenden Aufnahmeräume angeordnet wird, dass durch den Zylinderrohrstutzen sämtliche Aufnahmeräume überdeckt werden. In dem jeweiligen Überdeckungsbereich ist eine entsprechende Öffnung der Aufnahmeräume vorzusehen, wobei die Trennwände zwischen den Aufnahmeräumen geradlinig in den Zylinderrohrstutzen fortgeführt werden können, so dass die Trennwände zwischen den benachbarten Abgabeöffnungen ebenfalls Segmente einer Zylinderwand bilden, wenn beispielsweise die Aufnahmeräume als koaxial ineinander angeordnete Zylinder ausgebildet sind.
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An den Abgabeöffnungen kann ein Verschluss für mehrere bzw. für alle Abgabeöffnungen vorgesehen sein.
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Der bzw. die integral bzw. einstückig ausgebildeten Verschlüsse können eine Sollbruchstelle oder eine Schneidlinie oder Schneidkante aufweisen, entlang der der Verschluss von der Abgabeöffnung abgetrennt werden kann.
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Die Öffnungsquerschnitte der Abgabeöffnung können so gewählt werden, dass das Verhältnis der Flächen der Öffnungsquerschnitte dem Mischungsverhältnis der zu vermischenden Komponenten entspricht.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels deutlich. Die Figuren zeigen hierbei in rein schematischer Weise in
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1 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Kartusche;
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2 eine Draufsicht auf die Kartusche in 1; und in
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3 eine Schnitteinsicht durch eine Kartusche aus dem Stand der Technik.
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Die 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine erfindungsgemäße Kartusche, die zwei koaxial ineinander angeordnete Aufnahmeräume 1 und 2 umfasst. Die Aufnahmeräume 1 und 2 weisen jeweils eine zylindrische Grundform auf, wobei der Aufnahmeraum 1 durch die Außenwand 3 in Form eines Zylinderrohres und die Innenwand 4 ebenfalls in Form eines Zylinderrohres begrenzt wird. Die Innenwand 4 stellt gleichzeitig die Begrenzung des Aufnahmeraums 2 dar. Durch das Anordnen des Aufnahmeraums 2 innerhalb des Aufnahmeraums 1 weist der Aufnahmeraum 1 eine Zylinderringstruktur auf, während der Aufnahmeraum 2 zylindrisch ausgestaltet ist. Die beiden Aufnahmeräume 1 und 2 sind koaxial zur Längsachse 5 angeordnet, um zumindest im Bereich der Aufnahmeräume eine rotationssymmetrische Struktur zu bilden. Die Dimensionierung des Durchmessers des Aufnahmeraums 2 bzw. der Ringbreite des Querschnitts des Aufnahmeraums 1 bestimmt sich nach dem Mischungsverhältnis der aufzunehmenden Stoffe und kann daher für unterschiedliche Einsatzzwecke verschiedenartig gewählt werden.
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Die Aufnahmeräume 1 und 2 münden an einem Ende bzw. an einer Stirnseite jeweils in eine Abgabeöffnung 9, 10, die dazu dient den in den Aufnahmeräumen 1 und 2 aufgenommenen Stoff in definierter Weise abzugeben. Zu diesem Zweck weist die an der Stirnseite vorgesehene Stirnwand 6 Öffnungen auf, die in rohrartige Abgabeöffnungsstrukturen münden. Gemäß der vorliegenden Erfindung liegen die Abgabeöffnungen 9 und 10 für die jeweiligen Aufnahmeräume 1 und 2 nicht wie die Aufnahmeräume ineinander, sondern nebeneinander.
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In der Schnittansicht der 1 ist deutlich zu erkennen, dass der Aufnahmeraum 2 in die Abgabeöffnung 9 mündet, während der Aufnahmeraum 1 in die Abgabeöffnung 10 mündet. Die Abgabeöffnungen 9 und 10, die nebeneinander angeordnet sind, bilden zusammen einen zylinderrohrartigen Stutzen, der an seiner Außenseite ein Außengewinde 16 aufweist, mittels dem eine Düse mit einer Mischerstruktur aufgeschraubt werden kann. Entsprechend werden die jeweiligen Außenwände der Abgabeöffnungen 9 und 10 teilweise durch den zylinderrohrartigen Stutzen 11 gebildet, so dass die jeweiligen Außenwände der Abgabeöffnungen 9 und 10 als Zylinderrohrsegmente ausgebildet sind. Zwischen den Abgabeöffnungen 9 und 10 ist eine Trennwand 12 vorgesehen, welche eine teilweise Verlängerung der Innenwand 4 des Aufnahmeraums 1 bzw. der Raumwand 4 des Aufnahmeraums 2 darstellt. Die Trennwand 12 ist in Richtung der Längsachse 5 geradlinig und fluchtend mit der Raumwand 4 des Aufnahmeraums 2 bzw. der Innenwand 4 des Aufnahmeraums 1 ausgebildet, um eine leicht Entformbarkeit der Kartusche, welche mittels Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt wird, zu ermöglichen.
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Die Abgabeöffnungen 9 und 10 sind jeweils durch ein haubenförmiges Verschlusselement 13 und 14 verschlossen, welche integral mit dem Kunststoffspritzgussteil, wie es in 1 dargestellt ist, einstückig hergestellt werden.
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Die Verschlusselemente 13 und 14 weisen eine umlaufende Nut 15 auf, die entlang dem zylinderrohrartigen Stutzen 11 der nebeneinander liegenden Öffnungen 9 und 10 umläuft. Die Nut 15 dient als Schneidlinie und Sollbruchstelle, die dazu dient die einstückig angeformten Verschlusskappen 13 und 14 bei der erstmaligen Ingebrauchnahme der Kartusche abzuschneiden, um die Abgabeöffnungen 9 und 10 freizugeben. Durch die gewählte Konstruktion ist es gewährleistet, dass in einem Arbeitsgang, also in einem Spritzzyklus, die Kartusche als Kunststoffspritzgussteil, so wie es in 1 dargestellt ist, vollständig gefertigt werden kann. Gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik ist es somit nicht mehr erforderlich, eine zusätzliche Verschlusskappe vorzusehen oder die Kartusche mit den Aufnahmeräumen 1 und 2 als separate Teile auszubilden.
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An dem den Abgabeöffnungen 9 und 10 gegenüberliegenden Ende der Aufnahmeräume 1 und 2 sind entsprechende Öffnungen 17 und 18 vorgesehen, die zur Befüllung der Kartusche und zur Aufnahme entsprechender Kolben dienen, mittels derer die fließfähige Masse, die in der Kartusche aufbewahrt und mittels der Kartusche verarbeitet bzw. appliziert werden soll, durch die Abgabeöffnungen 9 und 10 aus den Aufnahmeräumen 1 und 2 herausgepresst werden kann.
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Die Einführöffnungen 17 und 18 der in 1 gezeigten Zweikomponentenkartusche sind im ursprünglichen Zustand der Kartusche offen und werden erst nach Einfüllen der fließfähigen Stoffe in die Aufnahmeräume 1 und 2 in geeigneter Weise verschlossen, wobei neben der Anordnung von Kolben auch sonstige Verschlusselemente wie Abdeckplatten, Folien und dergleichen vorgesehen werden können.
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Die Kartusche, die in 1 in einer Schnittansicht dargestellt ist, ist in 2 in einer Draufsicht dargestellt, wobei lediglich schematisch die Kammerwände 3 und 4 sowie die Abgabeöffnungen 9 und 10 mit dem Zylinderrohrstutzen 11 gezeigt sind. Die 2 verdeutlicht die Anordnung der Aufnahmeräume 1 und 2 sowie der Abgabeöffnungen 9 und 10 zueinander.
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Während die Aufnahmeräume 1 und 2 ineinander, und zwar bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere koaxial zueinander, angeordnet sind, sind die Abgabeöffnungen 9 und 10 nicht koaxial ineinander vorgesehen, sondern nebeneinander, so dass nicht die dem Aufnahmeraum 1 zugeordnete Abgabeöffnung 10 die dem Aufnahmeraum 2 zugeordnete Abgabeöffnung 9, ähnlich der Anordnung der Aufnahmeräume 1 und 2, umschließt, sondern die Abgabeöffnungen sind lediglich benachbart zueinander vorgesehen.
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Im Vergleich zum Stand der Technik, wie er in 3 dargestellt ist, ergibt sich eine deutlich einfachere Gestaltung einer einstückig herstellbaren Mehrkomponentenkartusche, die es auch ermöglicht, die Abgabeöffnungen mit einstückig an der Mehrkomponentenkartusche angeordneten Verschlüssen zu versehen, so dass auf eine zusätzliche aufwändige Verschlusskappe oder eine mehrteilige Ausführung der Mehrkomponentenkartusche verzichtet werden kann. Im Gegensatz zu der erfindungsgemäßen Ausführungsform, die in den 1 und 2 dargestellt ist, ermöglicht es die Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist und den bisherigen Stand der Technik repräsentiert, nicht einstückig an den Abgabeöffnungen 900 und 1000 an der Mehrkomponentenkartusche im Spritzguss Verschlüsse vorzusehen, da ein sich bildender Hohlraum in der die Abgabeöffnung 900 umgebenden Abgabeöffnung 1000 nicht entformbar wäre. Stattdessen muss eine aufwändige Verschlusskappe 170 mit Dichtmitteln 180 separat vorgesehen werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen oder Änderungen, insbesondere in Form einer unterschiedlichen Kombination der offenbarten Merkmale als auch das Weglassen einzelner Merkmale, möglich ist, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen. Insbesondere umfasst die vorliegende Erfindung sämtliche Kombinationsmöglichkeiten aller vorgestellten Einzelmerkmale der Erfindung.
