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Die Erfindung betrifft einen Tubenhalter für eine Tubenfüllmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Tubenfüllmaschine mit mindestens einem derartigen Tubenhalter.
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Ein Tubenhalter für eine Tubenfüllmaschine ist bekannt aus der
WO 2008/064 748 A1 . Eine Tubenfüllmaschine mit Tubenhaltern ist weiterhin bekannt aus der
WO 2012/150 007 A2 .
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tubenhalter der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein einerseits schonendes und andererseits sicheres Halten der Tube gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Tubenhalter mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Die erfindungsgemäße flexible Spannmanschette ermöglicht einen gleichmäßigen Krafteintrag auf einen Tubenmantel, insbesondere während eines gesamten Befüllzyklus beim Betrieb der Tubenfüllmaschine. Das Halten mit der Spannmanschette kann durch entsprechende Auslegung der Manschettendimensionen so gestaltet sein, dass der Tubenmantel in jeder Bearbeitungsphase in der Tubenfüllmaschine weder messbar gedehnt noch gestaucht wird, sondern ausschließlich verformt wird. Mit der Spannmanschette kann das Ausüben einer Haltekraft auf die Tube realisiert sein, ohne dass Haltekörper mit Ecken beziehungsweise Kanten an der Tube angreifen und ohne dass eine unerwünschte Verformung der Tube resultiert. Mit dem erfindungsgemäßen Tubenhalter können beispielsweise zylindrische Aluminiumtuben, zylindrische Kunststofftuben, zylindrische Laminattuben oder auch derartigen Tuben mit Oval-Querschnitt beziehungsweise Superoval-Querschnitt gehalten werden. Die Spannmanschette kann elastisch ausgeführt sein. Die Spannmanschette kann zudem Querschnittsabweichungen im Bereich eines in den Tuben-Grundhalter eingeführten Tubendeckels beziehungsweise einer Tubenkappe ausgleichen.
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Eine Wandstärke der Spannmanschette kann im Bereich zwischen 0,1 mm und 5 mm und insbesondere im Bereich zwischen 0,25 mm und 1,5 mm liegen. Eine typische Wandstärke der Spannmanschette liegt im Bereich von 1 mm.
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Bei einer vollumfänglichen Anlage der Spannmanschette an dem Tuben-Endabschnitt nach Anspruch 2 resultiert die Möglichkeit, die Haltekraft über eine große Fläche des Tubenmantels zu verteilen, sodass ein besonders schonendes Halten resultiert. Alternativ kann die Spannmanschette auch lediglich über mindestens einen Umfangsbereich oder auch über mehrere Umfangsbereiche außen an dem Tuben-Endabschnitt anliegen.
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Bei einer Querschnittsabweichung nach Anspruch 3 ergibt sich nach dem Einführen der Tube in die Spannmanschette aufgrund der Flexibilität der Spannmanschette eine Deformation von dieser, was bei einer elastischen Spannmanschette zu entsprechenden Rückstell- und damit Haltekräften führt, die die Spannmanschette auf den Tuben-Endabschnitt ausübt.
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Die Spannmanschette kann einen mehrzählig rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen Querschnitt in Form eines sphärischen Quadrats oder in Form eines sphärischen Sechsecks. Zum Halten insbesondere von Tuben mit nicht rotationssymmetrischem Außenquerschnitt kann die Spannmanschette alternativ auch einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Eine Haltekraft kann in diesem Fall durch eine Deformation der Spannmanschette aus dem zunächst kreisförmigen Querschnitt hin zum von der Tube vorgegebenen nicht rotationssymmetrischen Querschnitt resultieren.
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Ein Haltekörper nach Anspruch 4 ermöglicht ein sicheres Halten der Spannmanschette im Tuben-Grundhalter. Die Spannmanschette kann über den Haltekörper im Tuben-Grundhalter radial beziehungsweise axial verspannt beziehungsweise verklemmt sein.
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Eine Vorspannung der Spannmanschette nach Anspruch 5 führt zum Beispiel zu einer in Bezug auf eine sich ergebende Haltekraft erwünschten Querschnittsabweichung des Spannmanschetten-Innenquerschnitts. Diese Vorspannung der Spannmanschette zur Erzeugung der Querschnittsabweichung kann über eine entsprechende Formgestaltung des Tuben-Grundhalters beziehungsweise des Haltekörpers zum Halten der Spannmanschette im Tuben-Grundhalter erzeugt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Spannmanschette nach Anspruch 6 von Haus aus mit vom Außenquerschnitt des Tuben-Endabschnitts abweichendem Innenquerschnitt gefertigt werden. Es kann also beispielsweise eine Spannmanschette mit vorgeformtem nicht rotationssymmetrischem Querschnitt zum Einsatz kommen.
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TPE als Spannmanschetten-Material nach Anspruch 7 hat sich in Bezug auf die geforderten Materialeigenschaften für die Spannmanschette als besonders vorteilhaft herausgestellt. Die Spannmanschette kann aus POM, POM-PTFE, Polyolefin, NBR oder PUR gefertigt sein.
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Ein Einführabschnitt der Spannmanschette nach Anspruch 8 erleichtert ein Einführen der Tube in den Tuben-Grundhalter bzw. ein Einführen der Tube in die Spannmanschette.
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Ein Abdeckring nach Anspruch 9 vermeidet, dass die Tube beim Einführen mit dem sonstigen Tuben-Grundhalter in Kontakt kommt.
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Die Vorteile einer Tubenfüllmaschine nach Anspruch 10 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den erfindungsgemäßen Tubenhalter bereits erläutert wurden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine Aufsicht auf einen Tubenhalter für eine Tubenfüllmaschine mit einem als flexible Spannmanschette ausgeführten Spannkörper zum Fixieren einer Tube relativ zu einem Tuben-Grundhalter des Tubenhalters;
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2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in 1, dargestellt mit unverschlossener Tube;
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3 eine Aufsicht gemäß 1, dargestellt mit endseitig längs einer Verschlussnaht verschlossener Tube;
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4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV in 3;
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5 einen Schnitt gemäß Linie V-V in 3;
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6 einen Querschnitt der unverschlossenen Tube einerseits und der Spannmanschette andererseits vor einem Einführen der Tube in die Spannmanschette, wobei die Spannmanschette einen Querschnitt in Form eines sphärischen Quadrats aufweist;
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7 die Querschnitte der Tube und der Spannmanschette nach 6 nach dem Einführen der Tube in die Spannmanschette;
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8 und 9 in zu den 6 und 7 ähnlicher Darstellung die Tube sowie eine weitere Ausführung der Spannmanschette mit einem Querschnitt in Form eines sphärischen Sechsecks;
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10 in einer Aufsicht ähnlich zu 1 eine weitere Ausführung eines Tubenhalters für eine Tubenfüllmaschine zum Halten von Tuben mit nicht kreisförmigen, nämlich ovalem Querschnitt;
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11 einen Schnitt gemäß Linie XI-XI in 10;
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12 eine Aufsicht auf die Tube und die Spannmanschette aus Richtung XII in 11, wobei zusätzlich noch ein Außenquerschnitt eines Haltekörpers zum Halten der Spannmanschette im Tuben-Grundhalter dargestellt ist;
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13 einen Schnitt gemäß Linie XIII-XIII in 10;
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14 in einer zu 12 ähnlichen Darstellung eine Aufsicht gemäß Blickrichtung XIV in der 13;
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15 in einer zu den 6 und 8 ähnlichen Darstellung die Spannmanschette und die Tube bei der Ausführung nach den 10 bis 14 vor dem Einführen der Tube in die Spannmanschette; und
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16 die Tube und die Spannmanschette nach 15 nach dem Einführen der Tube in die Spannmanschette.
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Ein insgesamt in den
1 bis
5 dargestellter Tubenhalter
1 dient zum Halten einer Tube
2 in einer ansonsten nicht näher dargestellten Tubenfüllmaschine. Die Tubenfüllmaschine kann nach Art derjenigen aufgebaut sein, die beschrieben ist beispielsweise in der
WO 2008/064 748 A1 oder in der
WO 2012/150 007 A2 . Zu der Tubenfüllmaschine gehört auch eine Schließeinheit zum Verschließen der jeweils befüllten Tube.
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Die Tube 2 ist in der Zeichnung als Standtube mit einer z.B. in der 2 unten angeordneten Kappe dargestellt.
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Der Tubenhalter 1 hat einen Tuben-Grundhalter 3 zur Aufnahme eines Tuben-Endabschnitts 4 der Tube 2. Die Tube 2 hat einen kreisförmigen Querschnitt. Der Tubenhalter 1 nach den 1 bis 5 ist, von Details des Tuben-Grundhalters 3 abgesehen, rotationssymmetrisch.
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Im Tuben-Grundhalter 3 ist ein Spannkörper in Form einer flexiblen Spannmanschette 5 gehalten. Die Spannmanschette 5 dient zum Fixieren der Tube 2 relativ zum Tuben-Grundhalter 3.
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Die Spannmanschette 5 ist flexibel ausgeführt. Die Spannmanschette 5 ist zum Einführen des Tuben-Endabschnitts 4 ausgebildet. Die Spannmanschette 5 ist zur äußeren Anlage um den Tuben-Endabschnitt 4 ausgeführt. Beim Tubenhalter 1 nach den 1 bis 5 ist die Spannmanschette 5 zur vollumfänglichen Anlage um den Tuben-Endabschnitt 4 ausgeführt. Eine Wandstärke der Spannmanschette 5 liegt im Bereich zwischen 0,1 mm und 10 mm.
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Die Spannmanschette 5 ist aus Kunststoff gefertigt. Die Spannmanschette 5 ist aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) gefertigt. Die Spannmanschette 5 kann aus mindestens einem der folgenden Materialien gefertigt sein: Polyoxymethylen (POM), Polyoxymethylen-Polytetrafluorethylen (POM-PTFE), einem Polyolefin, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Polyurethan (PUR). Die Spannmanschette 5 ist aus einem duktilen Werkstoff gefertigt. Die Spannmanschette 5 ist elastisch.
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Zum Halten der Spannmanschette 5 im Tuben-Grundhalter 3 dient ein Haltekörper 6. Bei dem Haltekörper 6 handelt es sich um ein Haltestück in Form eines Halterings, dessen Innendurchmesser mit einem Ausstoß-Kanal 7 des Tubenhalters 1 fluchtet.
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Der Haltekörper 6 ist in nicht näher dargestellter Weise am Tuben-Grundhalter 3 festgelegt. Ein bodenseitiger Randabschnitt der Spannmanschette 5 ist zwischen dem Haltestück 6 und einer Innenwand 8 des Tuben-Grundhalters 3 gehalten. Die Spannmanschette 5 ist entweder axial und radial fixiert oder nur axial fixiert, wobei dann eine radiale Beweglichkeit der Spannmanschette 5 möglich ist.
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Eine Einführseite des Tuben-Grundhalters 3, also die Seite des Grundhalters 3, von der her die Tube 2 in den Tuben-Grundhalter 3 eingeführt wird, wird von einem Abdeckring 9 abgedeckt. Letzterer ist über eine Schraube, die in einen Schraubkanal 9a in den Tuben-Grundhalter 3 einschraubbar ist, am Tuben-Grundhalter 3 festgelegt. Der Abdeckring 9 hat einen sich konisch erweiternden Einführabschnitt 10. Der Abdeckring 9 übergreift einen einführseitigen Stirnabschnitt des Tuben-Grundhalters 3.
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Auch die Spannmanschette 5 hat einen sich konisch erweiternden Einführabschnitt 11. Dieser Einführabschnitt 11 dient als Zentrierhilfe für die Tube 2.
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1 zeigt in einer Aufsicht den Tubenhalter 1, von dem in dieser Aufsicht nur der Abdeckring 9 und ein innen über den Innenquerschnitt des Abdeckrings 9 hinausragender Abschnitt der Spannmanschette 5 zu sehen sind.
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Eine einführseitige Randkante 12 des Einführabschnitts 11 der Spannmanschette 5 stößt stirnseitig an eine Axial-Anschlagfläche 13 des Abdeckrings 9 an.
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Während die 2 die haltende Wirkung der Spannmanschette 5 bei unverschlossener Tube 2 verdeutlicht, zeigen die 4 und 5 die haltende Wirkung der Spannmanschette 5 bei endseitig verschlossener, nämlich längs eines Tubenmantelverschlusses verschlossener Tube 2. Der Tubenmantelverschluss 14 ist an einem freien Ende der Tube 2 ausgeführt, welches dem Tuben-Endabschnitt 4 gegenüberliegt. Der Tubenmantelverschluss 14 erstreckt sich in der Zeichenebene der 4 und senkrecht zur Zeichenebene der 5.
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Die Spannmanschette 5 hat einen Innenquerschnitt, der vor einem Einführen des Tuben-Endabschnitts 4 von einem Außenquerschnitt des Tuben-Endabschnitts 4, für den die Spannmanschette 5 ausgelegt ist, abweicht. Dies wird nachfolgend anhand der 6 bis 9 noch näher erläutert.
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Zur Erzeugung der Querschnittsabweichung des Innenquerschnitts der Spannmanschette 5 vom Außenquerschnitt des Tuben-Endabschnitts 4 vor dem Einführen des Tuben-Endabschnitts 4 in die Spannmanschette 5 gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Varianten. Zum einen kann die Spannmanschette 5 im Tuben-Grundhalter 3 so vorgespannt sein, dass die Form des Innenquerschnitts der Spannmanschette 5 von einem kräftefreien Spannmanschetten-Innenquerschnitt abweicht. Alternativ oder auch zusätzlich kann die Spannmanschette 5 schon im kräftefreien Zustand einen Innenquerschnitt haben, der von einem Außenquerschnitt des Tuben-Endabschnitts 4, für den die jeweilige Spannmanschette 5 ausgelegt ist, abweicht.
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Eine erste Variante der Querschnittsabweichung ist in der 6 dargestellt. Vor dem Einführen des Tuben-Endabschnitts 4 in die Spannmanschette 5 hat letztere einen vom Kreisquerschnitt des Tuben-Endabschnitts 4 abweichenden, mehrzählig rotationssymmetrischen Querschnitt, nämlich einen Querschnitt in Form eines sphärischen Quadrats. Dieser mehrzählig rotationssymmetrische Querschnitt kann beispielsweise über eine entsprechende Formgebung einer Klemmgeometrie erzeugt werden, mittels der die Spannmanschette über den Haltekörper 6 mit dem Tuben-Grundhalter 3 verklemmt ist. Der Haltekörper 6 kann beispielsweise einen quadratischen oder sphärisch quadratischen Außenquerschnitt aufweisen. Auch der Tuben-Grundhalter 3 kann eine entsprechend von einer Kreisform abweichende Form für den Querschnitt der Spannmanschette 5 vorgeben. Die Spannmanschette 5 ist nicht zwingend verklemmt. Die Spannmanschette 5 kann axial Spiel haben. Die Spannmanschette 5 kann in radialer Richtung beweglich vom Haltekörper 6 gehalten sein.
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7 zeigt die Spannmanschette 5 und den Tuben-Endabschnitt 4 nach dem Einführen des Tuben-Endabschnitts 4 in die Spannmanschette 5. Die Spannmanschette 5 liegt vollumfänglich außen an der Tube 2 an und hat sich zu einem ebenfalls kreisförmigen Querschnitt deformiert. Aufgrund der Elastizität des Materials der Spannmanschette 5 erzeugt diese Querschnitts-Deformation wegen des Einführens des Tuben-Endabschnitts 4 radiale Kräfte, die die Spannmanschette 5 auf den Tuben-Endabschnitt 4 ausübt. Insbesondere im Bereich der Kraftpfeile FR in der 7 sind diese Kräfte radial hin zu einer Rotations-Symmetrieachse A des Tubenhalters 1, die mit einer zentralen Längsachse der Spannmanschette 5 zusammenfällt, gerichtet.
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Die 8 und 9 zeigen eine weitere Variante einer Querschnittsabweichung des Querschnitts der Spannmanschette 5 vor dem Einführen des Tuben-Endabschnitts 4 in die Spannmanschette 5. Der Querschnitt der Spannmanschette 5 ist vor diesem Einführen sphärisch sechseckig (vgl. 8). Nach dem Einführen des Tuben-Endabschnitts 4 in die Spannmanschette 5 ergibt sich die Querschnittssituation nach 9, die derjenigen nach 7 entspricht. Die Spannmanschette 5 liegt auch in diesem Fall vollumfänglich außen am Tuben-Endabschnitt 4 an. Aufgrund der sechszähligen Querschnitts-Symmetrie der Spannmanschette 5 nach 8 ergibt sich nun an insgesamt sechs gleich verteilten Umfangspositionen eine nach innen zur Achse A hin gerichtete Radialkraft FR.
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Aufgrund des Tubenmantelverschlusses der Tube 2 ändert sich deren Querschnittsgeometrie von einem unverschlossen kreisförmigen Querschnitt hin zu einem Querschnittsverlauf, der vom Tuben-Endabschnitt 4 zum Tubenmantelverschluss 14 hin von einem zunächst kreisförmigen Querschnitt einen immer stärker ovaleren Querschnitt aufweist. Hierdurch ergeben sich Querschnittsänderungen der Tube 2 schon im Bereich des Tuben-Endabschnitts 4, die aufgrund der Flexibilität der Spannmanschette 5 ausgeglichen werden, sodass die Spannmanschette 5 die Tube 2 auch im über den Tubenmantelverschluss 14 verschlossenen Zustand sicher hält. Die Spannmanschette 5 passt sich also auch an den Tuben-Außenquerschnitt in Bereichen an, in denen dieser nicht mehr kreisförmig ist.
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Anhand der 10 bis 16 wird nachfolgend eine weitere Ausführung eines Tubenhalters 15 für eine Tubenfüllmaschine erläutert, der zum Halten einer Tube 16 mit ovalem Querschnitt ausgelegt ist. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter der Bezugnahme auf die 1 bis 9 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Die Aufsicht nach 10 auf den Tubenhalter 15 zeigt durchgezogen eine Spannmanschette 17, deren grundsätzliche Funktion derjenigen der Spannmanschette 5 entspricht, in noch undeformiertem Zustand, also vor dem Einführen des Tuben-Endabschnitts 4 der Tube 16. Dieser undeformierte Querschnitt der Spannmanschette 17 ist kreisförmig. Dies verdeutlicht auch die 15, die hinsichtlich Ihrer Darstellung den 6 und 8 entspricht. 15 zeigt einerseits den kreisförmigen Querschnitt der undeformierten Spannmanschette 17 und andererseits den Oval-Querschnitt der einzuführenden Tube 16.
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Grundsätzlich kommt es nicht darauf an, wie der Oval-Querschnitt der Tube 16 beim Einführen in den Tuben-Grundhalter 3 des Tubenhalters 15 orientiert ist. Die 10 bis 14 verdeutlichen eine Orientierung des Oval-Querschnitts der Tube 16, bei der eine längere Querschnitts-Halbachse in der Zeichenebene der 13 angeordnet ist. 11 zeigt daher eine schmale Seitenansicht der Tube 16 und 13 eine breite Seitenansicht der Tube 16.
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Gestrichelt beziehungsweise strichpunktiert ist in der 10 die aufgrund des Einführens der Tube 16 im Querschnitt dann oval deformierte Spannmanschette. Diese deformierte Spannmanschette wird nachfolgend mit der Bezugsziffer 17’ bezeichnet.
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12, 14 und 16 zeigen in Aufsicht beziehungsweise in Querschnitt einerseits die Tube 16 mit ihrem Oval-Querschnitt und andererseits die vollumfänglich außen an dieser Tube 16 anliegende Spannmanschette 17’.
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Bei der Ausführung nach den 10 bis 16 hat die Spannmanschette also vor dem Einführen der Tube einen kreisförmigen Querschnitt und kann die Tube, die einen nicht rotationssymmetrischen Querschnitt aufweist, aufgrund der elastischen Rückstellungskräfte halten, die sich durch die Querschnitts-Deformation der Spannmanschette 17, ausgehend vom kreisförmigen Grundquerschnitt (Spannmanschette 17) hin zum von der Rotationssymmetrie abweichenden Oval-Querschnitt (Spannmanschette 17’) ergeben. In der 16 sind wiederum die Kraftrichtungen der radialen Haltekraft FR eingezeichnet, die die Spannmanschette 17’ auf die Tube 16 zum sicheren Halten von dieser ausübt.
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Die 11 und 13 zeigen zudem eine Variante einer Befestigung des Abdeckrings 9 am Tuben-Grundhalter 3. Bei dieser Befestigungsvariante ist der Abdeckring 9 in eine entsprechende Stufen-Aufnahme in der Einführseite des Tuben-Grundhalters 3 eingepasst.
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Bei der Ausführung nach den 11 und 13 verspannt der Haltekörper 6 einen Randkantenabschnitt 18 der Spannmanschette 17’, indem der Haltekörper 6 diesen Randkantenabschnitt 18 gegen eine axiale Stirnwand des Tuben-Grundhalters 3 klemmt. Die Spannmanschette 17 ist nicht zwingend festgeklemmt. Die Spannmanschette 17 kann axiales Spiel haben. Die Spannmanschette kann radial beweglich vom Haltekörper 6 gehalten werden, so dass eine in diesem Fall ovale Verformung der Spannmanschette 17 auch im Bereich des Haltekörpers 6 möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/064748 A1 [0002, 0033]
- WO 2012/150007 A2 [0002, 0033]
