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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Kartusche nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Derartige Kartuschen sind bereits in vielfältiger Form und Ausgestaltung bekannt und gebräuchlich. Meist sind solche Kartuschen zweiteilig und bestehen aus Kunststoff oder einer Metalllegierung, wobei in die Kartusche ein Kolben oder dergleichen eingeschoben wird, welcher ein auszubringendes Medium in Richtung einer Öffnung, zum Beispiel einer Düse, aus der Kartusche presst. Bei diesem Medium handelt es sich meist um viskose Stoffe, beispielsweise Silikone, Kitmassen, Klebstoffe oder Schmierstoffe. Weiterhin sind Kartuschen bekannt die mehrwandig sind, so dass eine innenliegende Wand, beispielsweise als ein Schlauchbeutel ausgebildet, durch einen Kolben zusammengestaucht wird, wobei eine Aussenwand unverändert bleibt.
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Hier ergeben sich erhebliche Nachteile, da die Haltbarkeit des Füllmediums, wie beispielsweise Silikone oder Dichtmassen bei diesen Kartuschen sehr begrenzt ist und die Füllmedien nur maximal 12 Monate verwendbar sind bevor sie durch Undichtigkeiten der Kartusche und Diffusion unbrauchbar werden. Bei Klebstoffen ist diese Verwendbarkeit sogar nur bis zum 9 Monate gegeben. Weiterhin besteht nach Anbruch der Kartusche immer wieder das Problem, dass sich der Kolben an der Kartuscheninnenwand festsetzt, da sich aushärtbare Füllmedien vorwiegend in dem Bereich des teilweise vorangeschobenen Kolbens an der Umgebungsluft aushärtet. Herkömmliche Kolbensysteme sind im Bereich des eingesetzten Kolbens nicht diffusionsdicht.
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Weiterhin kommt es bei anderen bekannten Kartuschensystemen, die dieses Problem zu verhindern suchen, zu unkontrollierbaren und unregelmäßigen Stauchungen der innenliegenden Wandungen, was zu einer erschwerten Ausbringung des Füllmediums führt oder dazu, dass die Kartusche nicht mehr entleert werden kann und damit unbrauchbar wird.
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Zudem besteht das Problem bei diesen und anderen herkömmlichen Kartuschen, dass ein hoher Materialeinsatz benötigt wird und damit auch viel Abfall entsteht. Auch ist das Abfallvolumen recht hoch, da sich die bisherigen herkömmlichen Kartuschen mit zunehmender Entleerung nicht verkleinern, sondern ihre ursprüngliche Größe und Form beibehalten.
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So wird beispielsweise in der
DE 93 11 227 U1 ein Ausdrückkolben für einen hohlzylindrischen Vorratsbehälter aus Aluminium mit deckeiseitigem Verschlussteil mit Ausgabeöffnung für stark diffundierende Stoffe offenbart.
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In der
DE 44 00 358 A1 wird ein Behälter mit einer plastisch verformbaren, zylindrischen oder prismatischen Umfangswand offenbart, wobei ein verschlossener Boden an einem hinteren Ende des Behälters und ein zum Öffnen des Behälters an seinem vorderen Ende vorgesehenes Element angeordnet ist und wobei die Umfangswand in Richtung auf das vordere Ende des Behälters durch Stauchung in Zusammenhang mit an der Umfangswand angeordneten Kerben zusammendrückbar ist. Die dadurch erzeugten Kerbenreihen erzeugen während des Zusammendrückens neue Kerbenreihen bis die gesamte Umfangswand sich in Falten um ein becherförmiges Formstück gelegt haben.
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In der
DE 20 2022 101 808 U1 wird ferner eine Kartusche zur Aufnahme und Verarbeitung von Baustoffen offenbart, umfassend einen Kartuschenzylinder, einen Kartuschenkopf sowie einen verschiebbaren kolbenartigen Kartuschenboden.
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In der
DE 196 11 266 B4 wird eine Kartusche für pastöse Materialien, bestehend aus einer von einem Mantel mit Düsenboden gebildeten Hülse und einem topfförmigen Treibkolben zum Auspressen des pastösen Materials durch eine Düse mittels einer Pistole oder einem anderen Treibmittel offenbart, wobei die Hülse an ihrem düsenfernen Ende mittels einer Siegelfolie verschlossen ist.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden. Insbesondere soll eine Kartusche bereitgestellt werden, die die Produkthaltbarkeit des Füllmediums im nicht angebrochenen Zustand, aber auch im angebrochenen Zustand deutlich verlängert. Dabei soll die Kartusche eine möglichst hohe Diffusionsdichtigkeit aufweisen. Weiterhin soll diese Kartusche leicht herstellbar sein und wenige Bestandteile aufweisen. Ferner soll das Abfallvolumen einer entleerten Kartusche zu einer befüllten Kartusche deutlich reduziert sein. Schließlich soll die Möglichkeit einer Vortemperierung bzw. Erwärmung der Kartusche für eine bessere Ausbringung des Füllmediums möglich sein.
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Lösung der Aufgabe
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Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale nach dem Anspruch 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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In typischen Ausführungsbeispielen weist eine Kartusche für viskose Füllstoffe eine zylindrische Kartuschenwand auf. Diese Kartuschenwand weist einerseits eine runde Kartuschenöffnung und gegenüberliegend einen Kartuschenboden auf. Die Kartuschenwand teilt sich in eine obere Kartuschenwand und eine untere Kartuschenwand auf, wobei eine weitere Wandstärke der unteren Kartuschenwand geringer ist als eine Wandstärke der oberen Kartuschenwand. Dies hat den Vorteil, dass die untere Kartuschenwand flexibel und biegsam ist, wobei hingegen die obere Kartuschenwand vergleichsweise steif und formstabil in ihrer zylindrischen Ausgestaltung ist.
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Zwischen dem Kartuschenboden und der unteren Kartuschenwand ist eine Stülpfalte angeordnet. Die Stülpfalte ist eine nur wenige Millimeter, bis wenige Zentimeter lange, aus der unteren Kartuschenwand hervorgehende U-förmige Biegung, die nach innen und in Richtung der Kartuschenöffnung um 180 Grad ausgebildet ist.
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Wird der Kartuschenboden, wie vorgesehen durch einen Kolben einer üblichen Kartuschenpistole oder Kartuschenvorrichtung in Richtung der Kartuschenöffnung gedrückt, setzt sich die Stülpfalte mit zunehmender Einschubtiefe entlang der unteren Kartuschenwand und in Richtung der oberen Kartuschenwand fort. Dabei wird die untere Kartuschenwand durch die Stülpfalte nach innen gebogen und verläuft in diesem Bereich U-förmig. Der derart nach innen gebogenen Teil der unteren Kartuschenwand liegt dabei an der Innenseite der Kartuschenwand an. Hierdurch reduziert sich die Größe der Kartusche zunehmend, so dass das Abfallvolumen einer vollständig entleerten Kartusche im Vergleich zu einer befüllten Kartusche um 40 bis 50 Prozent verringert ist.
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Der Kartuschenboden weist eine Auswölbung auf die an die Form einer Kartuschenschulter angepasst ist und wobei die Auswölbung über eine umlaufende Bodenkante mit der Stülpfalte nahtlos verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass die Kartusche nahezu vollständig entleert werden kann, da der Kartuschenboden mit der Auswölbung in den Bereich der Kartuschenöffnung und der Kartuschenschulter eingreifen kann. Weiterhin gewährleistet die Bodenkante des Kartuschenbodens, dass der Kartuschenboden an der Innenseite der zylindrischen Kartuschenwand anliegt und Füllmedium nur in sehr geringen und unproblematischen Mengen in den Zwischenraum zwischen der Bodenkante und der Stülpfalte, also zwischen die aneinander liegenden Innenseiten der unteren Kartuschenwand gelangen kann. Das Füllmedium wird dadurch zuverlässig in Richtung der Kartuschenöffnung gedrückt.
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Die Kartuschenöffnung ist rund ausgebildet und weist eine umlaufende Bördelung oder ein Gewinde auf. Die Bördelung ist eine rund geschwungene Umbiegung des Randes der Kartuschenöffnung. Die Kartuschenöffnung kann über die Bördelung mit einem Ventilteller und einer Dichtung mittels Crimpung gasdicht verschlossen werden. Weist die Kartuschenöffnung ein Gewinde auf, ist ein Schraubverschluss zum Verschließen vorgesehen. Natürlich sind hier auch andere übliche Verschlusssysteme denkbar und vorgesehen.
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Die Kartusche besteht aus einer Aluminiumlegierung und wird aus einem Stück mittels eines Extrusionsverfahrens und/oder durch Kaltfließpressen einteilig und nahtlos hergestellt. Durch diese Verfahren ist es möglich die unterschiedlichen Wandstärken der einzelne Bereich der Kartusche einfach und genau zu erreichen. Dabei ist die Wandstärke der oberen Kartuschenwand deutlich dicker, als die weitere Wandstärke der unteren Kartuschenwand. Dadurch wird eine vorgesehene Umformabarkeit bei der unteren Kartuschenwand erreicht, welche für den Umstülpungsprozess bei der Stülpfalte wesentlich ist. Hingegen wird bei der oberen Kartuschenwand eine erhöhte Formstabilität erreicht, welche gewährleistet, dass die obere Kartuschenwand ihre zylindrische Form beibehält und nicht durch den ausgeübten Druck der auf den Kartuschenboden einwirkt, zu ungewollten Deformationen führt.
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Weiterhin kann durch diese Herstellungsverfahren auch erreicht werden, dass die Stärke des Kartuschenboden vergleichsweise zu den Wandstärken der Kartuschenwand erhöht ist, so dass auch in diesem Bereich keine ungewollten Verformungen bei der Druckeinwirkung des Kolbens einer Kartuschenpistole oder Kartuschenvorrichtung entstehen.
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Natürlich ist auch vorgesehen, dass die Kartusche aus einem Kunststoff oder aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht. Wesentlich hierbei ist, dass das anzuwendende Herstellungsverfahren und das eingesetzt Material es erlauben, die oben genannten unterschiedlichen Wandstärkenbereiche der Kartusche zu erzielen, wobei einerseits eine für den Umstülpungsprozess gute Umformbarkeit und andererseits eine hohe Formstabilität erforderlich ist.
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Die derart hergestellten Kartuschen sind in unterschiedlichen Größen vorgesehen, wobei sie kompatibel mit üblichen und gebräuchlichen elektrischen oder pneumatischen oder manuellen Kartuschenpistolen und Handdruckpistolen oder anderen entsprechenden Vorrichtungen sind.
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Die erfindungsgemäße Kartusche erleichtert durch das nahtlose Umfalten, den Umstülpungsprozess, der unteren Kartuschenwand über die Stülpfalte auf einfache Weise den Entleerungsvorgang der Füllmediums.
Ein weiterer enormer Vorteil der erfindungsgemäßen Kartusche ist, dass diese im Bereich des Kartuschenbodens dauerhaft Dicht ist und auch nicht geöffnet werden muss, so dass keine Austrocknungsprozesse des Füllmedium durch beispielsweise Diffusion erfolgen könne.
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Weiterhin ist die erfindungsgemäße Kartusche einteilig aus einem Stück hergestellt. Zudem ist kein zusätzlicher innerer Kolben notwendig der mit dem Füllmedium in Verbindung steht, welcher verkeilen oder durch Aus- oder Antrocknung des Füllmediums in dem Zylinder blockieren kann.
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Zudem wird Abfallvolumen eingespart, da sich die Größe der Kartusche mit zunehmender Entleerung verkleinert, wobei das Volumen einer vollständig entleerten Kartusche im Vergleich zu einer vollständig befüllten Kartusche um 40 bis 50 Prozent verringert ist.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Kartusche derart ausgelegt ist, dass diese vollständig oder auch nur partiell einer Wärmebehandlung, sogenanntes Weichglühen, unterzogen werden kann. Die Kartusche bzw. das Material aus dem die Kartusche hergestellt ist, ist daher für solche Wärmebehandlungen ausgelegt. Dies hat bei Bedarf den zusätzlichen Vorteil, die untere Kartuschenwandung für eine bessere und erleichterte Umformbarkeit bei der Verwendung von hoch viskose Füllstoffe vorzubereiten.
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Figurenbeschreibung
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
- 1 eine schematische Darstellung einer längs geschnittenen Kartuschen 1 im Ausgangszustand;
- 2 eine schematische Darstellung einer längs geschnittenen Kartuschen 1 im halb entleerten Zustand;
- 3 eine schematische Darstellung einer längs geschnittenen Kartuschen 1 im vollständig entleerten Zustand.
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Ausführungsbeispiel
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In den 1 bis 3 ist jeweils eine erfindungsgemässe Ausführungsform einer Kartuschen 1 in unterschiedlichen Entleerungszuständen geschnitten dargestellt. Dabei wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung eines Ventils, einer Düse oder einer Gewindeöffnung im Bereich einer Kartuschenöffnung 3 verzichtet.
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Die Kartuschen 1 ist Zylinderförmig und weist einerseits einen Kartuschenboden 2 und gegenüberliegend eine Kartuschenöffnung 3 auf. Zwischen dem Kartuschenboden 2 und der Kartuschenöffnung 3 ist eine Kartuschenwand 11 angeordnet, welche sich in eine obere Kartuschenwand 4 und eine untere Kartuschenwand 5 in etwa zu gleichen Teillängen aufteilt.
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Eine Wandstärke der obere Kartuschenwand 4 ist dabei stärker als eine weitere Wandstärke der unteren Kartuschenwand 5.
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Die obere Kartuschenwand 4 geht über eine Kartuschenschulter 8, welche die obere Kartuschenwand 4 einzieht, in die Kartuschenöffnung 3 über. Ein Durchmesser der Kartuschenöffnung 3 ist dabei geringer als ein Durchmesser der zylindrischen Kartuschenwand 11.
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In dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Kartuschenöffnung 3 eine runde und nach aussen verlaufende Bördelung 6 auf. Diese Bördelung 6 ist eine rund geschwungenen Umbiegung des Randes der Kartuschenöffnung 3. In anderen, nicht dargestellten Ausführungsformen kann diese Bördelung 6 durch ein Gewinde ersetzt sein.
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Die untere Kartuschenwand 5 ist über eine Stülpfalte 7 mit dem Kartuschenboden 2 verbunden. Die Stülpfalte 7 ist eine, nur wenige Millimeter bis wenige Zentimeter lange, aus der unteren Kartuschenwand 5 hervorgehende U-förmige Biegung, die nach innen und in Richtung der Kartuschenöffnung um 180 Grad ausgebildet ist.
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An die Stülpfalte 7 schließt sich, innerhalb der unteren Kartuschenwand 5 der Kartuschenboden 2 an. Der Kartuschenboden 2 weist eine dritte Wandstärke auf, die deutlich stärker als die weitere Wandstärke der unteren Kartuschenwand 5 und auch stärker als die Wandstärke der oberen Kartuschenwand 4 ist.
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Weiterhin weist der Kartuschenboden 2 eine Bodenprägung auf. Diese Bodenprägung ist eine konvex in Richtung der Kartuschenöffnung 2 ausgebildete Auswölbung 9. Diese Auswölbung 9 ist über eine umlaufende Bodenkante 10 mit der Stülpfalte 7 verbunden, wobei die Bodenkante 10 orthogonal zur unteren Kartuschenwand 5 ausgerichtet ist und ebenfalls nur wenige Millimeter bis wenige Zentimeter Länge aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Bodenkante 10 dicht an der Innenseite der Kartuschenwand 11, also der unteren Kartuschenwand 5 und der oberen Kartuschenwand 4 anliegt.
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Die Auswölbung 9 des Kartuschenbodens 2 ist dabei derart gestaltet, dass diese an die Form der Kartuschenschulter 8 angepasst ist. Dadurch ergibt sich eine möglichst hohe Restentleerbarkeit der Kartusche 1.
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In der 1 ist die Kartusche 1 in ihrer vollen Länge dargestellt. Dies ist der Zustand, in dem die Kartusche 1 befüllt wird bzw. vollständig befüllt ist.
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In der 2 ist die Kartusche 1 in einem ca. zur Hälfte entleerten Zustand dargestellt. Wie zu erkennen ist, ist der Kartuschenboden 2 dabei, ca. um die Hälfte der Länge der unteren Kartuschenwand 5, in die Kartusche 1 eingestülpt. Die untere Kartuschenwand 5 mit der weiteren Wandstärke, die deutlich geringer ist als die Wandstärke der oberen Kartuschenwand 4, wird durch das Eindrücken des Kartuschenbodens 2 in Richtung der Kartuschenöffnung 3 über die Stülpfalte 7 umgefaltet bzw. nach innen gestülpt. Dabei liegt die Bodenkante 10 dicht an der Innenseite der unteren Kartuschenwand 5 bzw. der oberen Kartuschenwand 4 an, so dass das Füllmedium in Richtung der Kartuschenöffnung 3 gedrückt wird.
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Wie in 3 ersichtlich ist, setzt sich durch ein zunehmendes Eindrücken des Kartuschenbodens 2 in Richtung der Kartuschenöffnung 3 die Stülpfalte 7 über den unteren Kartuschenboden 5 in Richtung der oberen Kartuschenwand 4 bzw. der Kartuschenschulter 8 fort. Der Kartuschenboden 2 ist in dieser Darstellung der Kartusche 1 maximal in Richtung der Kartuschenöffnung 3 eingeschoben, so dass eine maximale Restentleerung der Kartusche 1 gewährleistet ist.
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Bezugnehmend auf die 1 bis 3 erklärt sich die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kartusche 1 folgendermassen:
- Die erfindungsgemäße Kartusche 1 ist in bevorzugten Ausführungsformen aus einer Aluminiumlegierung und aus einem Stück durch ein Extrusionsverfahren und/oder durch Kaltfließpressen hergestellt.
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Über die Kartuschenöffnung 3 wird die Kartusche 1 mit einem Füllmedium, zum Beispiel einem viskosen Füllstoff befüllt und dann verschlossen, wobei im Fall der Bördelung 6 der Verschluss mittels eines Ventiltellers und einer Dichtung über die Verbindungsart der Crimpung erfolgt. Im Fall, dass die Kartuschenöffnung 3 einen Schraubverschluss aufweist, erfolgt der Verschluss über einen Schraubdeckel.
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Die Kartusche 1 ist kompatibel mit zum Beispiel automatischen Schmiervorrichtungen, elektrischen und/oder pneumatischen und/oder manuellen Kartuschenpistolen und Handdruckpistolen und kann in eine solche Kartuschenpistolen eingesetzt werden. Dabei liegt ein Kolben der Kartuschenpistolen auf dem Kartuschenboden 2 auf. Über diesen Kolben der Kartuschenpistolen erfolgt dann das dosierte Einpressen des Kartuschenbodens 2 in Richtung der Kartuschenöffnung 3.
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Soll das Füllmedium über einen an der Kartuschenöffnung 3 angeordneten Auslass ausgebracht werden, wird der Kolben der Kartuschenpistolen in Richtung der Kartuschenöffnung 3 bewegt. Dadurch drück sich der Kartuschenboden bedingt durch die Stülpfalte 7 in die Kartusche 1 ein, wobei sich die Stülpfalte 7 mit zunehmender Eindrucktiefe des Kartuschenbodens 2 über die untere Kartuschenwand 5 fortsetzt.
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Dabei liegt die Bodenkante 10 des Kartuschenbodens 2 dicht an der Innenseite der unteren Kartuschenwand 5, bzw. der oberen Kartuschenwand 4 an, so dass das Füllmedium in Richtung des Auslasses an der Kartuschenöffnung 3 gedrückt wird.
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Die Stabilität der Kartusche 1 wird dabei dadurch gewährleistet, dass die Kartuschenwand 11 im oberen Bereich, also bei der oberen Kartuschenwand 4 eine deutlich stärke Wandstärke aufweist als in ihrem unteren Bereich, der unteren Kartuschenwand 5. Zudem wird weitere Stabilität durch die Schulterform und Bördelung 6 bzw. dem dort ggf. angeordneten Gewinde geschaffen, so dass eine ungewollte Verformung der Kartusche 1 bei der Verwendung ausbleibt.
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Die Kartusche 1 wird bei der Entleerung durch die Einstülpung des Kartuschenbodens 2 in Richtung der Kartuschenöffnung 3 und die sich in Richtung der oberen Kartuschenwand 4 fortsetzenden Stülpfalte 7 immer kürzer bzw. kleiner, dadurch verringert sich das Abfallvolumen zunehmend bis zu 50 Prozent im vollständig entleerten Zustand.
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Der Kartuschenboden 2 ist mit der konvex in Richtung der Kartuschenöffnung 2 ausgebildete Auswölbung 9 derart an die Innenseite der Kartuschenschulter 8 angepasst, dass eine maximale Restentleerung erfolgt, bis der Kartuschenboden 2 an der Innenseite der Kartuschenschulter 8 bzw. der Kartuschenöffnung 3 anliegt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass aufgrund der Übersichtlichkeit die Kartusche 1 in den 1 bis 3 ohne ein Füllmedium dargestellt ist.
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Obwohl nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und dargestellt wurde, ist es offensichtlich, dass der Fachmann zahlreiche Modifikationen hinzufügen kann, ohne Wesen und Umfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann sich das Material der Kartusche 1 ändern. Weiterhin sind unterschiedliche Dimensionierungen denkbar und vorgesehen. Auch können weitere und übliche Verschlusssysteme für die Kartuschenöffnung 3 vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kartusche
- 2
- Kartuschenboden
- 3
- Kartuschenöffnung
- 4
- obere Kartuschenwand
- 5
- unter Kartuschenwand
- 6
- Bördelung
- 7
- Stülpfalte
- 8
- Kartuschenschulter
- 9
- Auswölbung
- 10
- Bodenkante
- 11
- Kartuschenwand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9311227 U1 [0006]
- DE 4400358 A1 [0007]
- DE 202022101808 U1 [0008]
- DE 19611266 B4 [0009]
