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Zweikomponentenkartuschen
für plastische Massen wie beispielsweise Dichtungsmassen,
Klebstoffe, Dentalformmassen oder andere Massen sind bekannt. Sie
haben zwei Kammern, die oft koaxial angeordnet sind und häufig
durch zwei ineinandergesteckte koaxiale Rohrkörper gebildet
sind, die mit ihren Mundstückbereichen ineinandergesteckt
sind. Dabei ist eine erste Kammer durch den Innenraum des inneren
Rohrkörpers gebildet und eine zweite Kammer als Ringkammer
zwischen dem äußeren und dem inneren Rohrkörper
gebildet. Im hinteren Bereich werden die beiden Rohrkörper
durch den die äußere ringförmige Kammer
abschließenden Ringkolben in ihrer koaxialen Position gehalten.
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Die
ineinandergesteckten Mundstücke der beiden Rohrkörper
bilden Ausläufe für die Materialkomponenten in
der inneren ersten Kammer bzw. der äußeren zweiten
Kammer. Bis zum Gebrauch ist die Zweikammerkartusche durch eine
Verschlusskappe verschlossen, mit der sie auch bei Arbeitsunterbrechung
wiederverschließbar ist. Zum Gebrauch wird auf den Mundstückhals
des äußeren Rohrkörpers ein Mischer aufgeschraubt,
der ein Mischrohr aufweist, in welchem axial hintereinander eine
Anzahl von Mischkörpern untergebracht ist, um die aus der
ersten Kammer austretende erste Materialkomponente mit der aus der
zweiten Kammer austretenden Materialkomponente möglichst
schnell und möglichst homogen zu vermischen. Am Ende des
Mischrohrs soll dann ein völlig homogenes Gemisch aus den
beiden Materialkomponenten austreten.
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Die
bei solchen Zweikomponentenkartuschen auftretenden Probleme sind
bekannt und werden seit langem bearbeitet.
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Das
eine Problem ist die Sicherstellung, dass die beiden Materialkomponenten
vor dem Anbrechen der Zweikomponentenkartusche vollkommen getrennt
sind und nicht miteinander in Berührung kommen können,
um ein vorzeitiges Reagieren der beiden Materialkomponenten miteinander
und deren Abbinden oder Aushärten zu vermeiden. Dazu ist
es notwendig, dass die Verschlusskappe zum einen die Mundstückanordnung
der beiden Rohrkörper insgesamt absolut dicht verschließt,
und dass die Verschlusskappe außerdem eine vollkommen abdichtende
Trennung der Ausläufe aus der ersten Kammer und der zweiten
Kammer herstellt.
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Das
zweite Problem ist die Ausgestaltung des Mischsystems derart, dass
ein homogenes Vermischen der beiden Materialkomponenten mit einem möglich
wenige Mischelemente enthaltenden, möglicht kurzen Mischrohr
ermöglicht wird, weil der notwendige Auspressdruck der
Zweikomponentenkartusche natürlich umso größer
ist, je größer die Anzahl der axial aufeinanderfolgenden
Mischelemente im Mischrohr ist, denn jedes weitere Mischelement
vergrößert den Strömungswiderstand. Dieses
Problem ist umso bedeutsamer, je zähflüssiger
die auszupressenden und zu mischenden Materialkomponenten sind.
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Um
den auf die Mundstückanordnung der Zweikomponentenkartusche
aufzuschraubenden Mischer möglichst kurz und mit möglichst
wenigen Mischelementen ausbilden zu können, ist man bestrebt,
die beiden Materialkomponenten schon in der Mundstückanordnung
in eine Mehrzahl von Fließsträngen aufzuteilen,
die dann in das Eintrittsende des Mischers eintreten, um den Mischvorgang
zu beschleunigen.
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Zu
diesem Zweck ist es aus der
WO 2005/095225 A1 bekannt, eine aus zwei
koaxial angeordneten Rohrkörpern bestehende Zweikomponentenkartusche
im Bereich der ineinandergesteckten Mundstücke der beiden
Rohrkörper so auszubilden, dass eine Aufteilung sowohl
der aus der ersten Kammer austretenden ersten Materialkomponente als
auch der aus der zweiten Kammer austretenden zweiten Materialkomponente
in mehrere Materialstränge aufgeteilt wird, wobei alle
Materialstränge in der Auslaufmundstückanordnung
eine kranzartige Anordnung bilden, in der die Materialstränge
der ersten Materialkomponente und der zweiten Materialkomponente
miteinander abwechselnd angeordnet sind.
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Dazu
ist der Mundstückteil des inneren Rohrkörpers,
der in den Mundstückteil des äußeren
Rohrkörpers eingesteckt ist, mit einer kranzartigen Anordnung
separater segmentförmiger oder zylindrischer Austrittskanäle
ausgebildet, die sternartig im Mundstückteil des äußeren
Rohrkörpers sitzen, wobei die umfangsmäßigen
Zwischenräume zwischen den einzelnen Austrittskanälen
des Mundstückteils des inneren Rohrkörpers, welche
die Auslaufkanäle für die erste Materialkomponente
bilden, die Auslaufkanäle für die zweite Materialkomponente
bilden. Die in Umfangsrichtung miteinander abwechselnden Materialstränge
der ersten Materialkomponente und der zweiten Materialkomponente
treten dann als paralleles Strangbündel in das Eintrittsende
des Mischers ein.
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Bei
dieser bekannten Anordnung erscheinen zwei Dinge nachteilig.
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Das
eine ist der Umstand, dass die Materialstränge der ersten
Materialkomponente und der zweiten Materialkomponente genau parallel
in das Einlassende des Mischers einströmen, weil sie über die
ganze Länge der Mundstückanordnung durch die dort
gebildeten Auslaufkanäle parallel geführt werden,
so dass mangels irgendeiner vorhandenen Querströmungskomponente
in den Materialsträngen die Mischung erst durch das erste
Mischelement im Mischer eingeleitet wird.
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Das
zweite ist der Umstand, dass die Verschlusskappe jeden der Auslaufkanäle
des Mundstückteils des inneren Rohrkörpers einzeln
verschließen muß und dazu einen in den jeweiligen
Auslaufkanal eingreifenden und dicht schließenden Zapfen haben
muß. Dabei ist die Dichtigkeit selbst bei einem Kranz von
zylindrischen Zapfen für zylindrische Auslaufkanäle
nur schwer zu erreichen und bei im Querschnitt ringsegmentförmigen
Austrittskanälen noch bedeutend schwerer zu erreichen.
In jedem Fall muß die Verschlusskappe zweiteilig ausgebildet
sein und einen inneren Stopfenteil haben, an dem die in die Auslaufkanäle
eingreifenden Verschlusszapfen gebildet sind, und eine Schraubhülse
haben, die auf den Mundstückhals des äußeren
Rohrkörpers aufschraubbar ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, die hinsichtlich
beider Probleme eine deutliche Verbesserung bringt.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im
Anspruch 1 angegebene Anordnung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung verkörpert
ein Mischsystem, dessen entscheidende Merkmale teils im Mundstückbereich
der Zweikomponentenkartusche und teils im Mischer vorgesehen sind, und
die beim Aufsetzen des Mischers auf die Mundstückanordnung
miteinander vorteilhaft zusammenwirken.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung besteht im wesentlichen
darin, dass sich ein einziger, etwa zylindrischer Auslaufkanal des
Mundstückteils des inneren Rohrkörpers erst an
seinem Austrittsende in Gestalt einer kranzartigen Anordnung von
mehreren auswärts divergierenden taschenartigen Erweiterungen
erweitert, die in den Lichtquerschnitt des ringförmig um
diesen Auslaufkanal für die erste Materialkomponente verlaufenden
Auslaufkanal für die zweite Materialkomponente im Mundstückteil
des äußeren Rohrkörpers hineinverlaufen.
Der Mischer hat an seinem Eintrittsende vor dem ersten Mischelement einen
knaufartige geformten Zentralkörper, der vorzugsweise mit
einer entgegen der Materialströmungsrichtung weisenden
Ablenkspitze ausgebildet ist, und der, wenn der Mischer auf die
Mundstückanordnung aufgesetzt ist, in das Auslaufende des
Auslaufkanals für die erste Materialkomponente (im Innenraum
des ersten Rohrkörpers) hineinragt und bewirkt, dass die
durch den etwa zylindrischen Auslaufkanal austretende erste Materialkomponente
radial auswärts in die taschenartigen Erweiterungen abgelenkt
wird und dadurch eine Mehrzahl von Materialsträngen bildet,
die mit einer Axialkomponente und einer radial auswärts
divergierenden Richtungskomponente verlaufen. Die durch den ringförmigen
Ausströmkanal zwischen den Mundstückteilen des
inneren Rohrkörpers und des äußeren Rohrkörpers
ausströmende zweite Materialkomponente wird durch die Strömungshindernisse,
welche durch die taschenartigen Erweiterungen des Austrittskanals
der ersten Materialkomponente gebildet sind, ebenfalls in mehrere
Materialstränge aufgeteilt, die in Umfangsrichtung abwechselnd
mit den durch die taschenartigen Erweiterungen austretenden Materialsträngen
der ersten Materialkomponente angeordnet sind. Durch diese Strömunsgablenkung
der zweiten Materialkomponente durch die taschenartigen Erweiterungen
des inneren Austrittskanals für die erste Materialkomponente
erfährt die zweite Materialkomponente aber eine jeweils
seitliche Strömungsablenkung, weshalb die Materialstränge
der zweiten Mate rialkomponente mit Umfangsrichtungskomponenten behaftet
sind und dadurch sogleich eine Vermischung mit den Materialsträngen
der ersten Materialkomponente stattfindet, noch bevor die Materialstränge
das erste Mischelement im Mischrohr des Mischers erreichen.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht
eine deutliche Reduzierung der Anzahl der Mischelemente im Mischrohr
des Mischers zur Erzielung einer homogenen Vermischung der beiden
Materialkomponenten und eine ganz erhebliche Reduzierung des notwendigen
Auspressdrucks. Dies beruht auf folgenden Vorteilen:
Innerhalb
der Mundstückanordnung strömen sowohl die erste
Materialkomponente als auch die zweite Materialkomponente durch
große gleich bleibende Öffnungsquerschnitte, bis
zu der Stelle, an welcher sich der innere Austrittskanal für
die erste Materialkomponente in Gestalt der kranzartig angeordneten taschenartigen
Erweiterungen in den ringförmigen Strömungskanal
für die zweite Materialkomponente erweitert. Dort verengt
sich durch den knaufartigen Zentralkörper im Eintrittsbereich
des Mischers der Gesamtströmungsquerschnitt etwas, wodurch
sich eine Intensivierung der Vorvermischung aufgrund der nicht nur
axialen Richtungskomponenten, sondern auch der vorhandenen Umfangsrichtungskomponenten
der Strömungen einstellt. Dieser Bereich der Querschnittsverminderung
ist allerdings axial sehr kurz, weshalb auch der dadurch induzierte
Strömungswiderstand niedrig ist. Der nachfolgende Mischvorgang
bis zum Erreichen einer homogenen Mischung der beiden Materialkomponenten
erfordert dann nur noch eine relativ geringe Anzahl von Mischelementen
im Mischrohr.
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Die
Erfindung bringt damit einen ganz erheblichen Vorteil im Hinblick
auf die Effizienz der durch Mischung der beiden Materialkomponenten,
der Anzahl der erforderlichen Mischelemente im Mischrohr, und folglich
eine sehr deutliche Reduzierung des notwendigen Auspressdrucks,
was besonders bei zähfließenden Massen einen großen
Vorteil bringt.
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Außerdem
vereinfacht die erfindungsgemäße Anordnung die
Ausbildung der Verschlusskappe und deren Abdichtungssicherheit ganz
erheblich. Weil der innere Austrittskanal für die erste
Materialkomponente zylindrisch und zentrisch angeordnet ist und
nur ein solcher Kanal vorhanden ist, kann die Verschlusskappe einteilig
ausgebildet sein und einen einzi gen mittigen Stopfen haben, der
in den zylindrischen Teil des Austrittskanals für die erste
Materialkomponente eingreift und diesen absolut dicht verschließt.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den anliegenden
Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden mehr im einzelnen
beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:
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1 einen
Axialschnitt durch den Mundstückbereich einer Zweikomponentenkartusche
und einen aufgesetzten Mischer mit einem Mischsystem nach der Erfindung,
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2 eine
perspektivische Ansicht des Innenrohrkörpers mit seinem
Mundstückbereich der in 1 gezeigten
Zweikomponentenkartusche,
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3 eine
vergrößerte perspektivische Darstellung der Einzelheit
III in 2, und
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4 einen
Axialschnitt durch den Mundstückbereich der in 1 dargestellten
Zweikomponentenkartusche, jedoch mit aufgesetzter Verschlußkappe.
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Die 1 und 4 zeigen
jeweils im Axialschnitt den mundstückseitigen Endbereich
einer Zweikomponentenkartusche. Die Zweikomponentenkartusche nach
den 1 und 4 besteht aus einem äußeren
Rohrkörper 1 mit einer vorderen Stirnwand 2 und
einem Mundstückteil 3, der mit einem Außengewinde 4 versehen
ist, und einem inneren Rohrkörper 5 mit einem
Mundstückteil 6. Der innere Rohrkörper 5 ist
koaxial im äußeren Rohrkörper angeordnet,
indem der Mundstückteil 6 des inneren Rohrkörpers 5 in
den Mundstückteil 3 des äußeren
Rohrkörpers 1 eingesteckt und dort verrastet ist.
Der innere Rohrkörper 5 bildet mit seinem Innenraum 7 eine
erste Kammer zur Aufnahme einer ersten Materialkom ponente, und der äußere
Rohrkörper 1 bildet zwischen sich und dem inneren
Rohrkörper 5 eine ringförmige zweite
Kammer 8 zur Aufnahme einer zweiten Materialkomponente.
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Der
Mundstückteil 6 des inneren Rohrkörpers 5 bildet
einen zylindrischen Austrittskanal 9 für die erste
Materialkomponente, und der Mundstückteil 3 des äußeren
Rohrkörpers 1 bildet zwischen sich und dem Mundstückteil 6 des
inneren Rohrkörpers 5 einen ringförmigen
Austrittskanal 10 für die zweite Materialkomponente.
Es versteht sich, dass der axial rückwärtige,
im Mundstückteil 3 des äußeren
Rohrkörpers 1 verrastete Abschnitt des Mundstückteils 6 des
inneren Rohrkörpers 5 entlang seines Umfangs mehrere
Durchtrittskanäle zur Verbindung der ringförmigen
zweiten Kammer 8 mit dem ringförmigen Austrittskanal 10 aufweist,
die in den Zeichnungsfiguren 1 und 4 nicht sichtbar
sind, weil der dortige Schnitt durch die Verrastungsrippen 11 des
Mundstückteils 6 des inneren Rohrkörpers 5 verläuft.
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Die 1 und 4 unterscheiden
sich dadurch, dass in 1 ein Mischer 12 auf
die Mundstückanordnung aufgeschraubt ist, während
in 4 eine Verschlusskappe 13 auf die Mundstückanordnung
aufgeschraubt ist.
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Der
Mischer 12 weist ein Mischrohr 14 auf, das an
seinem eintrittsseitigen Ende zu einer Schraubhülse 15 erweitert
ist, die auf das Außengewinde 4 des Mundstückteils 3 des äußeren
Rohrkörpers 1 aufschraubbar ist, und nimmt im
Mischrohr 14 eine Anzahl von axial aufeinanderfolgenden,
an sich bekannten Mischelementen 16 auf, welche die Materialstränge
immer wieder verdrehen und aufteilen und so die Durchmischung bewirken.
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3 zeigt
in perspektivischer Ansicht den vorderen Endbereich des inneren
Rohrkörpers 5 mit seinem Mundstückteil 6.
In dieser Darstellung sind auch die Verrastungsrippen 11 sowie
die zwischen diesen umfangsmäßig gebildeten Durchtrittskanäle 17 im
einzelnen sichtbar, welche die zweite Kammer 8 mit dem
ringförmigen Austrittskanal 10 verbinden.
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Die
in 2 und in der die Einzelheit III in 2 vergrößert
zeigende 3 zeigen, erweitert sich das
Ende des zylindrischen Austrittskanals 9 des Mundstückteils 6 des
inneren Rohrkörpers 5 in seinem Austrittsendbereich
in Gestalt von vier kreuzförmig bzw. sternförmig
angeordneten taschenartigen Erweiterungen 18, die radial
auswärts konvergieren und, wie aus den 1 und 4 im
Schnitt sichtbar ist, in den Austrittsquerschnitt des ringförmigen
Austrittskanals 10 zwischen den Mundstückteilen 3 und 6 des äußeren
Rohrkörpers 1 und des inneren Rohrkörpers 5 hineinverlaufen.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, hat der aus den Mischelementen 16 des
Mischers 12 bestehende Mischereinsatz an seinem unteren,
also eintrittsseitigen Ende einen mittigen Zapfen 19, der
in einem knaufartigen Zentralkörper 20 endigt,
der, wenn der Mischer 12 auf die Mundstückanordnung 3, 6 aufgesetzt
ist, in das Auslaufende des inneren zylindrischen Austrittskanals 9 hineinragt
und dessen Mittenbereich verschließt, so dass die aus diesem
Austrittskanal 9 austretende erste Materialkomponente in vier
schräg radial und axial durch die taschenartigen Erweiterungen 18 strömende
Materialstränge aufgeteilt wird. Der Zentralkörper 20 hat
dabei vorzugsweise, wie dargestellt, eine stromaufwärts
weisende Ablenkspitze 21, die, wie dargestellt, als etwa
zylindrischer und abgerundeter Zapfen oder auch kegelig ausgebildet
sein kann.
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Die
aus den ringförmigen Austrittskanal 10 austretende
zweite Materialkomponente wird dann durch die taschenartigen Erweiterungen 18 des
Austrittskanals 9 ebenfalls in mehrere Materialstränge aufgeteilt,
die zwischen den Materialsträngen der ersten Materialkomponente
verlaufen und durch die jeweils in Umfangsrichtung erfolgende seitwärtige Ablenkung
durch die taschenartigen Erweiterungen 18 eine Querrichtungskomponente
erhalten, was die sofortige Durchmischung mit den Materialsträngen der
ersten Materialkomponente begünstigt.
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1 zeigt
den mundstückseitigen Endbereich der Zweikomponentenkartusche
mit der aufgesetzten Verschlusskappe 13. Diese besteht
aus einem Stück und hat an ihrer Stirnwand 22 einen
angeformten zylindrischen Hohlzapfen 23, dessen axiale Länge
so bemessen ist, dass er beim Aufschrauben der Verschlusskappe 13 auf
das Außengewinde 4 des Mundstückteils 3 des äußeren
Rohrkörpers 1 in den zylindrischen Teil des Austrittskanals 9 des Mundstückteils 6 des
inneren Rohrkörpers 5 eingreift und diesen abdichtend
verschließt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/095225
A1 [0007]