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I. Anwendungsgebiet
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Die Erfindung betrifft eine Dosierpistole zum Ausbringen von pastösem, also höher viskosem, Material, im Folgenden auch Substrat genannt.
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II. Technischer Hintergrund
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In der Industrie muss in vielen Fällen ein pastöses, also höher viskoses, Material in einer genau festgelegten Menge ausgebracht werden, wobei häufig diverse Randbedingungen eingehalten werden sollen, wie eine bestimmte Ausbringungsmenge pro Zeiteinheit, Vermeidung von Nachtropfen usw.
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Je nach Anwendungsfall kann es sich dabei um Mengen im Grammbereich bis zu Mengen im Kilogrammbereich handeln.
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Häufig wird die Ausbringungsöffnung dabei in einer Maschine exakt in den gewünschten Raumrichtungen geführt, vor allem wenn ein und derselbe Ausbringungsvorgang häufig wiederholt werden muss.
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Es gibt jedoch auch Ausbringungsfälle, in denen nach wie vor die Führung der Ausbringungsöffnung von Hand gewünscht wird, indem der Bediener eine sogenannte Dosierpistole in der Hand hält und führt, an deren vorderen Ende sich die Ausbringungsöffnung befindet, aus der das auszubringende Material austritt.
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Um gut und sicher in der Hand zu liegen, hat die Dosierpistole eben in etwa die Form einer Pistole, nämlich einen von mindestens vier Fingern der Hand zu umgreifenden Griff, sowie eine darauf aufgesetzte Ausbringungseinheit, die im fast rechten Winkel zum Griff verläuft und am vorderen Ende die Austrittsöffnung für das Material aufweist.
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Je nach auszubringender Menge pro Zeiteinheit besitzt die Dosierpistole einen eigenen Vorratsbehälter für das auszubringende Material.
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Vorliegend ist jedoch primär von Dosierpistolen die Rede, die über eine oder bei mehreren Substrat-Komponenten mehrere Schlauchleitungen mit einem entfernt stehenden Vorratsbehälter verbunden sind, über die das auszubringende Substrat nach Bedarf in die Dosierpistole gefördert wird.
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Gesteuert wird die Dosierpistole vom Bediener mittels eines meist mit dem Zeigefinger zu bedienenden Schalters, insbesondere Tasters, an der Dosierpistole, die bewirkt, dass Substrat aus der Austrittsöffnung austritt. Im Folgenden wird nur von einem Taster gesprochen, ohne die Erfindung hierauf zu begrenzen.
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Bei bekannten Dosierpistolen, die über Förderleitungen mit einer oder mehreren entfernten Vorratsbehältern für das auszubringende Material in Verbindung stehen, setzt der Taster die im Vorratsbehälter befindliche Pumpe in Gang.
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Dies ist jedoch nachteilig, besonders wenn es sich um hochviskose Substrate handelt, da der Druckaufbau in der Förderleitung von der Pumpe bis zur Austrittsöffnung Zeit benötigt, über diese Strecke auch ein starker Druckabfall auftritt, der umso größer ist, je viskoser das Substrat ist, und beim Beenden der Tätigkeit der Pumpe im Vorratsbehälter umgekehrt auch wieder eine unerwünschte Nachförderung auftritt.
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Zusätzlich muss eine solche handgeführte Dosierpistole natürlich möglichst leicht und kompakt aufgebaut sein, um den Kraftaufwand für den Bediener zum Halten und Führen in Grenzen zu halten.
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III. Darstellung der Erfindung
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a) Technische Aufgabe
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Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine gattungsgemäße Dosierpistole sowie ein Verfahren zu ihrer Steuerung zur Verfügung zu stellen, welches eine exakt steuerbare Ausbringung des Materials aus der Austrittsöffnung der Dosierpistole erlaubt.
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b) Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Lösung besteht bei einer Dosierpistole darin, dass in jedem der pro Materialkomponente vorhandenen Durchtritts-Kanal in der Dosierpistole von dessen Anschlussöffnung bis zu dessen Austrittsöffnung ein Sperrventil vorhanden ist und andererseits in dem Vorratsbehälter, aus dem die Dosierpistole gespeist wird und der in der Regel von der Dosierpistole entfernt platziert ist (Anspruch 1), eine Förderpumpe vorhanden ist, die das Material aus dem Vorratsbehälter zur Dosierpistole fördert.
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In dem wesentlich einfacheren Fall, dass der Weg vom Vorratsbehälter zur Austrittsöffnung in der Dosierpistole so kurz ist, dass dies keinerlei Probleme verursacht, beispielsweise indem der wenigstens eine Vorratsbehälter Bestandteil der Dosierpistole ist, ist kein Sperrventil in dem Durchtrittskanal notwendig (Anspruch 2), und die Steuerung steuert lediglich die Förderpumpe, die dann auch nicht weit entfernt, nämlich in der Dosierpistole selbst, angeordnet ist.
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In dem problematischeren, zuerst beschriebenen Fall, steuert die die Dosierpistole steuernde Steuerung – welche entweder in der Dosierpistole oder ebenfalls von dieser entfernt, beispielsweise nahe der Förderpumpe, platziert sein kann – sowohl das Sperrventil als auch die Förderpumpe, wobei die Steuerung als Signalinput die Betätigungsbewegung des an der Dosierpistole vorhandenen Tasters erhält.
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Wenn nämlich ein solches Sperrventil in dem Durchtritts-Kanal der Dosierpistole, also nahe an der Austrittsöffnung, nicht vorhanden ist, schaltet der Taster – egal ob mit oder ohne zwischengeschalteter Steuerung – lediglich die Förderpumpe ein- oder aus. Diers würde jedoch wegen der langen Förderleitung und des vor allem bei höher viskosen Materialien dabei auftretendem starken Druckverlust über die Länge ein sehr zeitverzögertes Ergebnis an der Austrittsöffnung nach sich ziehen. Nach dem Stillsetzen der Förderpumpe aufgrund einer Druck-Egalisierung in der Förderleitung würde noch längere Zeit Material aus der Austrittsöffnung austreten, was äußerst nachteilig ist.
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Durch die zusätzliche Zwischenschaltung einer Steuerung zwischen dem auslösenden Taster und den zu steuernden Komponenten können diese Komponenten sowohl einzeln als auch in zeitlicher Relation zueinander je nach den in der Steuerung abgelegten Vorgaben – die abhängig sind von dem geförderten Material, Länge, Durchmesser und Verhalten der dazwischen befindlichen Förderleitung usw. – unterschiedlich sein kann.
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Auch die zeitliche Relation zwischen Betätigung des Tasters und der nachfolgenden Aktivierung oder Deaktivierung von Sperrventil und/oder Förderpumpe kann mittels der Steuerung nach vorgegebenen Parametern beeinflusst werden.
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Um die einzelnen Komponenten zum richtigen Zeitpunkt in Gang zu setzen oder abzuschalten oder zu steuern, ist vorzugsweise in jedem der Durchtrittskanäle auch ein Drucksensor vorhanden, der ebenfalls mit der Steuerung gekoppelt ist, so dass die Steuerung in der Lage ist, die anzusteuernden Komponenten auch in Abhängigkeit von dem momentan im Durchtritts-Kanal, vorzugsweise stromaufwärts des Sperrventiles, gemessenen Druck zu steuern.
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Sofern die Dosierpistole mit zwei verschiedenen Materialkomponenten beliefert wird, enthält die Dosierpistole in der Regel einen aktiven, in der Regel rotierenden, Mischer, und damit auch einen Mischer-Motor zum Antrieb dieses Mischers, der ebenfalls vorzugsweise von der Steuerung gesteuert wird und nicht nur ein- oder ausgeschaltet werden kann, sondern auch mit einem bestimmten Geschwindigkeitsprofil gefahren werden kann, ebenso wie die Förderpumpe.
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An einem oder allen der Durchtrittskanäle kann auch eine Heizvorrichtung vorhanden sein, was besonders bei hochviskosen Materialien sinnvoll ist, die durch Erwärmung dünnflüssiger werden.
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Auch die Heizvorrichtung wird dann in aller Regel von der Steuerung gesteuert, sei es hinsichtlich eines vorgegebenen Temperaturfensters oder auch in Abhängigkeit von anderen Parametern wie etwa der aktuell im Durchtritts-Kanal gemessenen Druck.
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Als Sperrventil wird vorzugsweise ein Membranventil verwendet, wobei die eine Seite der Membran vorzugsweise pneumatisch beaufschlagt ist – direkt oder indirekt z.B. mittels eine pneumatisch beaufschlagten Kolbens – und das zu fördernde Material nur auf der anderen Seite der Membran vorhanden ist, wodurch ein Übertritt dieses meist sehr stark klebenden Materials in den pneumatischen Bereich zuverlässig vermieden wird. Bei Druckbeaufschlagung verschließt die Membran einen Durchtritts-Kanal für Material auf dieser anderen Seite der Membran an einer Stelle durch dichtes Anliegen der Membran an einem Gegenlager.
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Vorzugsweise sind diese Membranventile in der Bauform eines Ringventils ausgebildet, bei der auf einer Seite der Membran ein Ringkanal als Zufluss und eine im Zentrum des Ringkanals einmündende Bohrung als Abfluss für das Material dient oder umgekehrt, und die Ringfläche zwischen Zu- und Abfluss das Gegenlager für die Membran bildet.
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Ein solches Membranventil als Sperrventil ist in dem Durchtritts-Kanal vorzugsweise so angeordnet, dass bei Druckbeaufschlagung der Membran diese in der Förderrichtung des auszubringenden Materials im Durchtritts-Kanal bewegt wird, und vorzugsweise die abführende Leitung die zentrale Leitung des Ringventils ist. Denn nur dadurch ist eine definierte Anlage der Membran an der abführenden Leitung möglich, während bei Verschließen der als zuführende Leitung dienenden zentralen Leitung in dem abführenden Ringkanal eine undefinierte Volumenbewegung an Material stattfinden würde.
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Vorzugsweise sind in jedem Durchtritts-Kanal zwei solcher Membranventile hintereinander als verdrängungsfreies Doppelventil angeordnet, um bei Schließen des Doppelventils ein Ausschieben einer kleinen Zusatzmenge an Material in Förderrichtung in die Austrittsöffnung hinein zu vermeiden:
Durch eine geringe Modifikation an einem der Membranventile kann erreicht werden, dass durch abwechselnde Ansteuerung der Ventile des Doppelventils beim Schließen des Doppelventils ein unerwünschter Ausstoß einer Zusatzmenge in die Ausgangsleitung, bedingt durch die Membranbewegung, vermieden wird.
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Um zu verhindern, dass entlang der den Mischer antreibenden Mischer-Welle an deren Dichtungen vorbei und bis zur Lagerung der Mischer-Welle zu förderndes Material vordringt und die Lagerung verklebt, ist die Mischer-Welle stromaufwärts der Dichtung, insbesondere der in Förderrichtung letzten Dichtung, von einem Ringraum umgeben, der von einer Spülflüssigkeit gefüllt ist.
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Gelangt gefördertes Material durch die Dichtung hindurch in diesen Ringraum, so wird es von der Spülflüssigkeit aufgenommen, und zumindest das Aushärten des Materials dort verhindert. Wegen des wesentlich größeren Volumens dieses Ringraumes als des Spaltes zwischen Dichtung und Mischer-Welle wird von dort aus das unzulässiger Weise dort hinein gelangte geförderte Material auch nicht weiter stromaufwärts entgegen der Förderrichtung weitergepresst in Richtung Lagerung.
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Der Ringraum steht mit einem Vorratsbehälter für Spülflüssigkeit in Verbindung, was das Gesamtvolumen an Spülflüssigkeit weiter vergrößert. Zusätzlich kann – vorzugsweise über den Vorratsbehälter für die Spülflüssigkeit – die Spülflüssigkeit ausgetauscht werden und dabei auch der Ringraum durchgespült werden und dort enthaltenes eingedrungenes Material beseitigt werden.
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Dadurch kann die Lagerung der Mischer-Welle dauerhaft vor Verunreinigungen geschützt werden.
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Die Dosierpistole ist vorzugsweise modulartig aufgebaut, um auf einfache Art und Weise unterschiedliche Varianten der Dosierpistole herstellen zu können:
Denn wenn mehrere Komponenten angeliefert werden, muss ein Mischen der Komponenten stattfinden oder nicht, dieses Mischen kann passiv mittels eines stillstehenden Mischers oder aktiv mittels eines angetriebenen Mischers erfolgen, und abhängig davon ist ein Antrieb für einen solchen aktiven Mischer notwendig oder nicht.
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Deshalb besteht die auf dem Handgriff montierte Ausbringungseinheit wenigstens aus einer Auslass-Einheit, die die Austrittsöffnung umfasst, und einer Ventileinheit, in der das wenigstens eine Sperrventil angeordnet ist und die insbesondere auch die wenigstens eine Anschlussöffnung für die wenigstens eine Förderleitung des herangeförderten Materials aufweist. In diesem Fall weist nur diese Ventileinheit Durchtrittskanäle für das zu fördernde Material auf, nämlich von der Anschlussöffnung über das jeweilige Sperrventil bis zum Übertritt in die Auslass-Einheit.
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Diese Ventileinheit unterscheidet sich danach, wie viele Materialkomponenten an die Dosierpistole geliefert werden und von dieser gemischt und ausgebracht werden. Für jede Materialkomponente enthält die Ventileinheit eine Anschlussöffnung und einen Durchtritts-Kanal und in jedem Durchtritts-Kanal mindestens ein Sperrventil.
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In der Regel besitzt die Ventileinheit somit eine oder zwei Anschlussöffnungen, da ein Betrieb der Dosierpistole mit drei oder gar mehr Materialkomponenten sehr ungewöhnlich ist.
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Falls die Dosierpistole mit zwei oder gar mehr Materialkomponenten versorgt wird, müssen diese vor dem Ausbringen in einem Mischer, der in der Regel Bestandteil der Auslass-Einheit ist, gemischt werden, und zwar bevorzugt mittels eines aktiven, angetriebenen Mischers.
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Dabei handelt es sich in aller Regel um eine rotierend in einem Rohr angeordnete Mischer-Wendel, die von einem Motor rotierend angetrieben wird.
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Dieser Motor ist in einer Antriebseinheit angeordnet, die zusätzlich beispielsweise auch ein Getriebe umfassen kann. Die Abtriebswelle der Antriebseinheit ist mit der Mischer-Welle drehfest verbunden, welche die Mischer-Wendel drehend antreibt.
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Da diese Mischer-Welle gelagert werden muss, ist zwischen der Antriebseinheit und der Ventileinheit eine Lagereinheit angeordnet, in der außer dem wenigstens einen Lager für die Mischer-Welle auch die die Mischer-Welle umgebende, wenigstens eine, vorzugsweise zwei axial beabstandete, Dichtungen angeordnet sind, die verhindern sollen, dass zu förderndes Material entlang der Mischer-Welle bis zum Lager der Mischer-Welle vordringt.
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Auch der Ringraum und der Vorratsbehälter für die Spülflüssigkeit sind in dieser Lagereinheit untergebracht.
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In einem einfachen Fall besteht die Ausbringungseinheit der Dosierpistole also aus einer Ventileinheit mit nur einer Anschlussöffnung für eine einzige Komponente, und der stromabwärts sich daran anschließenden Auslass-Einheit, die dann nicht einmal einen Mischer aufweisen muss. Weder eine Lagereinheit noch eine Antriebseinheit wird dann benötigt.
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Müssen dagegen zwei oder mehr angelieferte Materialkomponenten gemischt werden, schließt sich stromaufwärts an die Ventileinheit die Lagereinheit und stromaufwärts an diese die Antriebseinheit mit dem Antriebsmotor für den aktiven Mischer an, und sowohl die axiale Länge als auch das Gewicht der Ausbringungseinheit ist dadurch wesentlich größer.
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Diese Einheiten der Ausbringungseinheit sind in Längsrichtung der Ausbringungseinheit hintereinander angeordnet und am oberen Ende des Handgriffs befestigt, quer zu dessen Erstreckungsrichtung, so dass die Dosierpistole eben insgesamt eine Pistolenform aufweist.
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Um für den Bediener die Handhabung zu erleichtern, ist am unteren freien Ende des Handgriffs ein lösbares Gegengewicht befestigt, welches abhängig vom Gewicht der Ausbringungseinheit in unterschiedlichen Gewichtsvarianten vorliegt, und eine zu starke Kopflastigkeit der Dosierpistole vermeiden soll.
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Am oberen Ende weist der Handgriff dagegen eine Wandlereinheit auf, welche die mechanische Bewegung des Tasters ein elektrisches Signal umwandelt, welches über den Signalausgang der Wandlereinheit an die Steuerung weitergegeben wird.
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Hinsichtlich der Vorgehensweise wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einer gattungsgemäßen Dosierpistole abhängig von der Betätigung des Tasters die Steuerung, die signaltechnisch mit dem Taster verbunden ist, sowohl das wenigstens eine Sperrventil – sofern vorhanden – in der Dosierpistole als auch die wenigstens eine Förderpumpe, die ja pro zu fördernder Materialkomponente vorhanden ist, ansteuert.
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Falls die Dosierpistole auch einen Mischer-Motor umfasst, steuert die Steuerung auch den Mischer-Motor und ebenso bei Vorhandensein einer Heizvorrichtung diese Heizvorrichtung, egal an welcher Stelle sich die Heizvorrichtung befindet, ob in der Dosierpistole, in der Förderleitung zwischen Förderpumpe und Dosierpistole oder an oder in der Förderpumpe.
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Die Steuerung steuert diese Komponenten sowohl einzeln als auch in Relation, insbesondere zeitlicher, Relation zueinander, nach einem in der Steuerung für jedes Material separat hinterlegten Profil, insbesondere Geschwindigkeitsprofil.
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Dabei können nicht nur das Ein- und Ausschalten dieser Komponenten gesteuert werden, sondern bei sich bewegenden Komponenten wie dem Mischer-Motor oder der Förderpumpe auch deren Drehzahl.
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Das in der Steuerung hinterlegte Profil, insbesondere Geschwindigkeitsprofil, ist in der Regel auch abhängig von anderen Komponenten wie etwa dem Schlauchdurchmesser und/oder der Schlauchlänge der Förderleitung zwischen Förderpumpe und Dosierpistole und/oder dem in dem jeweiligen Durchtritts-Kanal in der Dosierpistole gemessenen Druck und/oder den Eigenschaften des zu fördernden Materials.
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Somit sind durch diese körperliche Ausbildung folgende Steuerungs-Verfahren möglich:
- – aufgrund der Betätigung oder des Loslassens des Tasters (6) steuert die Steuerung (8) sowohl das wenigstens eine Sperrventil (7) in der Dosierpistole und/oder die wenigstens eine Förderpumpe (9) an,
und/oder
- – aufgrund der Betätigung oder des Loslassens des Tasters (6) steuert die Steuerung (8) den Mischermotor (11) des Mischers (12) der Dosierpistole an,
und/oder
- – aufgrund der Betätigung des Tasters (6) öffnet die Steuerung (8) das wenigstens eine Sperrventil (7) zeitversetzt nach dem Ingangsetzen der Förderpumpe (9),
und/oder
- – aufgrund der Betätigung oder des Loslassens des Tasters (6) steuert die Steuerung (8) das Sperrventil (7) und/oder die Förderpumpe (9) und/oder den Mischermotor (11) einzeln als auch in zeitlicher Relation zueinander nach einem in der Steuerung (8) für jedes Material separat hinterlegten Geschwindigkeitsprofil,
und/oder
- – aufgrund der Betätigung oder des Loslassens des Tasters (6) steuert die Steuerung (8) das Sperrventil (7) und/oder den Mischermotor (11) und/oder die Förderpumpe (9) nach einem bestimmten Geschwindigkeitsprofil, welches abhängig ist vom Material und/oder dem Schlauchdurchmesser und/oder der Schlauchlänge der Förderleitung (18) von der Förderpumpe (9) zur Dosierpistole,
und/oder
- – aufgrund der Betätigung oder des Loslassens des Tasters (6) steuert die Steuerung (8) das Sperrventil (7) und/oder den Mischermotor (11) und/oder die Förderpumpe (9) in Abhängigkeit von dem in dem jeweiligen Durchtritts-Kanal (5) gemessenen Druck.
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c) Ausführungsbeispiele
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Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
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1a, b: die Dosierpistole in perspektivischer Darstellung und in Explosionsdarstellung,
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2a–c: die Dosierpistole in der Ansicht und im Schnitt von der Seite her betrachtet,
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3a, b, c die Dosierpistole in der Ansicht und im Schnitt von oben betrachtet,
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4a, b die Dosierpistole in der Ansicht und im Schnitt von vorn betrachtet,
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5a, b Funktionszustände des Ringventils,
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6a, b: Funktionszustände eines verdrängungsfreien Doppel-Ventils.
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In 1a und 1b sowie 2a ist die gesamte Dosierpistole dargestellt, in 1a in perspektivischer Ansicht, in 1b in Explosionsdarstellung, zerlegt in die einzelnen Komponenten und in 2a in der Seitenansicht.
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Dabei ist in 1b das Abhänge-Blech 28 weggelassen, welches gleichzeitig auch die darunter angeordneten Anschlüsse und Komponenten schützt.
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Dabei ist ersichtlich – vor allem anhand der 1b – dass die auf dem oberen Ende des Handgriffes 1 sitzende Ausbringungseinheit 2 aus mehreren Modulen besteht:
Entgegen der Förderrichtung 10 des Materials beginnend am vorderen Ende der Ausbringungseinheit 2 zunächst das Mischer-Rohr 12c für das auszubringende Material mit der Austrittsöffnung 3 am freien Ende als Bestandteil der Auslass-Einheit 21, die zusätzlich noch eine quer zur Förderrichtung stehende Grundplatte am hinteren Ende des Mischer-Rohres 12c umfasst, auf welche das Mischer-Rohr 12c aufgeschraubt werden kann und die ihrerseits mit der Frontseite der anschließenden Ventileinheit 20 verschraubt ist.
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Die Ventileinheit 20 besteht im Wesentlichen aus einem querstehenden Block, von dem in diesem Fall nebeneinander zwei Anschluss-Stutzen nach oben ragen mit je einer Anschlussöffnung 4 an ihrem jeweiligen freien Ende.
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In 1b sind die in der Regel entfernt angeordneten Förderpumpen 9 nur symbolisch, auch in ihrer Verbindung zu den Anschlüssen der Ventileinheit 20, dargestellt. Die in 2a dargestellten Vorratsbehälter 19 können jedoch auch zusammen mit den Förderpumpen 9 direkt an den Anschlüssen der Ventileinheit 20 befestigt sein, aber dadurch würde die Dosierpistole schwer und unhandlich und der Vorrat an Material gering.
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Die beiden Anschlussöffnungen 4 sind insbesondere in 3a sichtbar.
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Dabei ist an dem einen Ende und um die dortige Anschlussöffnung 4 herum bereits die Spannschelle 26 dargestellt, mit der eine Förderleitung 18 – wie in 2a angedeutet – befestigt werden kann, die das auszubringende Material bzw. die einzelnen Materialkomponenten von einem oder mehreren entfernt stehenden Vorratsbehältern 19 herantransportiert.
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Im Inneren der Ventileinheit 20 verläuft von jeder Anschlussöffnung 4 – wie am besten in 2c zu erkennen – ein Durchtritts-Kanal 5 über ein Sperrventil 7 zu einer Öffnung in der Frontseite der Ventileinheit 20, welche mit einer entsprechenden Öffnung in der Rückseite der Grundplatte der Auslass-Einheit 21 im montierten Zustand fluchtet und von dort in das Mischer-Rohr 21 gelangt.
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Die Ventileinheit 20 kann – wenn nicht mehrere Komponenten gemischt werden sollen – auch nur eine Anschlussöffnung 4 und einen Anschlussstutzen aufweisen.
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Das in 2c sichtbare Sperrventil 7, von dem ja in Querrichtung nebeneinander für jede angelieferte Materialkomponente mindestens eines vorhanden sein sollte, ist in seiner Gestaltung und Funktion in der 5a im geöffneten Zustand und in 5b im geschlossenen Zustand dargestellt.
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In einer Außenfläche, insbesondere der Bodenfläche, der Ventileinheit 20 ist ein Ringraum 25 in Form einer ringförmigen Vertiefung 20a ausgebildet, und beabstandet dazu mündet im Zentrum des Ringraumes 25 eine Zentralleitung 31. Der Ringraum 25 ist in diesem Fall über den Durchtritts-Kanal 5 mit der Anschlussöffnung 4 verbunden, während die Zentralleitung 31 in Verbindung steht mit der Öffnung in der Frontseite der Ventileinheit 20 und damit mit der Auslass-Einheit 21.
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Im geöffneten Zustand gemäß 5a liegt eine Membran 15 im Abstand 32 vor der Kontaktfläche 20a der Ventileinheit 20, die sich ringförmig zwischen der Mündung der Zentralleitung 31 und dem Ringraum 25 befindet.
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Die Kontaktfläche 20a befindet sich z. B. in einer flachen Vertiefung einer Frontfläche der Ventileinheit 20, an der die Membran 15 dicht anliegt.
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In dem in 5a dargestellten geöffneten Zustand kann das zu fördernde Material somit von dem Ringraum 25 über den Abstand 32 zur Mitte strömen und die Zentral-Leitung 31 erreichen und somit das Sperrventil 7 durchströmen.
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Zum Schließen des Sperrventils wird gemäß 5b der auf der gegenüberliegenden Seite von Ringraum 25 und Zentralleitung 31 bezüglich der Membran 15 angeordnete Kolben 30 mit seiner Frontfläche 30a, die in diesem Fall kreisförmig ist wie der Außenumfang der Kontaktfläche 20a und vorzugsweise genauso groß ist, aber vorzugsweise eine Kreisfläche und keine Ringfläche darstellt, soweit gegen die Membran 15 vorgefahren, dass diese dichtend an der Kontaktfläche 20a anliegt und somit ein Materialdurchtritt vom Ringraum 25 zur Zentralleitung 31 oder auch umgekehrt nicht mehr möglich ist.
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Der Kolben 30, der mittels einer umgebenden Spiralfeder in die geöffnete Stellung des Sperrventils 7, also bezüglich der Längsrichtung des Kolbens 30 nach hinten, vorgespannt ist, ist an seiner Rückseite 30b pneumatisch beaufschlagt, indem dort eine weitere Membran 15‘ an der Rückseite 30b des Kolbens 30 anliegt.
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Sofern die vom Kolben 30 abgewandte Seite der Membran 15‘ mittels Druckluft beaufschlagt wird, bewegt sich die Membran 15‘ in Axialrichtung des Kolbens 30 soweit nach vorne, dass sie den Kolben 30 und die vordere Membran 15 in die zuvor beschriebene geschlossene Stellung des Ventils presst.
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Die 6a, b zeigen ein aus zwei Membranventilen 7, 7‘ bestehendes verdrängungsfreies Doppelventil in 6a in dem in Förderrichtung 10 offenen und in 6b in dem in Förderrichtung 10 geschlossenen Zustand.
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Die beiden Membranventile sind hinsichtlich der Schließbewegung ihres Kolben 30 in diesem Fall gegeneinander gerichtet angeordnet, was jedoch für die gewünschte Funktion unwesentlich ist.
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Vom Aufbau her entspricht das untere Membranventil 7 dem Aufbau in den 5a, b, so dass dieses hier untere Membranventil 7 ein echtes Sperrventil ist, indem es die Auslassseite, also hier die Zentralleitung 31, dicht verschließen kann wie anhand der 5a, b beschrieben.
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Das hier oben dargestellte Membranventil 7‘ ist demgegenüber nur dadurch modifiziert, indem ein Bypass 41 zwischen dem Ringraum 25‘ und der Zentralleitung 31 vorhanden ist, der auch bei in die eigentliche Schließstellung vorgeschobenem Kolben 30‘ des Membranventils 7‘ nicht verschlossen werden kann. In diesem Fall besteht der Bypass 41 aus einer Ausnehmung in der Querschnittsform z. B. des Ringraumes 25, die an einer Umfangstelle radial den Ringraum 25‘ mit der Zentralleitung 31 verbindet.
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Die Zentralleitungen 31 der beiden Membranventile sind miteinander verbunden, der Ringraum 25 des als tatsächliches Sperrventil 7 wirkenden Membranventils 7 ist die Zugangsleitung des Doppelventils, und der Ringraum 25‘ des modifizierten Membranventils 7‘ bildet die Ausgangsleitung des Doppelventils.
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Natürlich könnten auch umgekehrt stattdessen die beiden Ringräume 25, 25‘ der beiden Membranventile 7, 7‘ miteinander verbunden sein und dann deren Zentralleitung 31 des tatsächlichen Sperrventils 7 die Zugangsleitung des Doppelventils bilden und die Zentralleitung des modifizierten Membranventils 7‘ die Ausgangsleitung des Doppelventils bilden.
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Ein ungewolltes Ausschieben von Material in Förderrichtung 10 aus der nicht dargestellten Austrittsöffnung 3 bei Betätigen der Membran 15 durch Einschieben des von der Membran 15 verdrängten Volumens in die Zentralleitung 31 hinein wird vermieden durch den folgenden Ablauf:
Soll der gesamte Durchtrittskanal 5 über die beiden Membranventile (7, 7‘) hinweg offen sein, so befindet sich das untere, als Sperrventil ausgebildete, Membranventil 7 in der offenen Stellung.
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Das stromabwärts angeordnete weitere Membranventil 7‘ befindet sich dagegen in dem quasi-geschlossenen Zustand, also mit vorwärts gefahrenem Kolben 30‘, der die Membran 15‘ dicht gegen die ebene Anschlagfläche um die Zentralleitung 31 herum andrückt.
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Dennoch kann die Membran 15‘ den Bypass 41 nicht verschließen, so dass über diesen Bypass 41 das Substrat von der Zentralleitung 31 in den Ringraum 25‘ gelangt und damit das Membranventil 7‘ überwindet.
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Soll der Durchtrittskanal 5 dagegen gesperrt werden, so wird hierfür das untere, als Sperrventil 7 ausgebildete, Membranventil 7 in die geschlossene Stellung gefahren, so dass der Membran 15 die Zentralleitung 31 dicht verschließt.
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Hierdurch wird das Volumen oberhalb der Membran 15 im Membranventil 7 geringer und ein Teil-Volumen an Material in die Zentralleitung 31 hineingeschoben.
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Um dies zu kompensieren, wird jedoch gleichzeitig das in 6b oben dargestellte Membranventil 7‘ in die geöffnete Stellung verfahren, sodass die dortige Membran 15 von ihrem Gegenlager abhebt und dadurch in diesem Membranventil 7 genau dasjenige Volumen zusätzlich zur Fügung gestellt, welches durch den Schließvorgang im unteren Membranventil 7, dem Sperrventil, verloren gegangen ist.
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Dadurch wird kein zusätzliches Volumen an Substrat, bedingt durch den Schließvorgang, stromabwärts des Doppelventils in Richtung Austrittsöffnung 3 geschoben.
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4b zeigt in der Schnittdarstellung von vorne betrachtet die beiden nebeneinander liegenden Sperrventile 7 in der zuvor beschriebenen Bauform als Membranventil, insbesondere mit Membran arbeitendes Ringventil, wobei die Durchtrittskanäle 5, die mit der jeweiligen Anschlussöffnung 4 in Verbindung stehen, ersichtlich mit dem Ringraum 25 in Verbindung stehen, während die Zentralleitung 31 dann weiterführt zur Auslasseinheit 21.
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Die Pneumatikanschlüsse 33 zum Betätigen der Membranen 15‘ der Sperrventile 7 sind in diesem Fall an der Grundplatte 34 der Auslasseinheit 21 angeordnet und stehen mit dem Raum auf der Rückseite der hinteren Membran 15‘ in Verbindung.
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In der Frontansicht der 4a ist ferner das seitlich von der Ausbringungseinheit 2 vorstehende und nach unten gekröpfte Abhänge-Blech 28 zu erkennen.
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Diese im Abstand zur Aufhängeeinheit 2 nach unten weisende Kröpfung dient dem Schutz der auf dieser Seite an der Antriebseinheit 23 angeordneten Dateneingänge für den Mischermotor 11 in Form von Steckerbuchsen und der im Betrieb darin eingesteckten Datenleitungen.
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Dagegen dienen die in z. B. 1a sichtbaren Durchbrüche in dem von der Oberseite der Antriebseinheit 23 nach oben aufragenden Schenkel des Abhänge-Bleches 28 dazu, die Dosierpistole mit einem dieser Durchbrüche an einem Haken abhängen zu können, wobei je nach Schwerpunkt der Dosierpistole einer der mehreren Durchbrüche verwendet wird.
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Bei dem Abhänge-Blech 28 handelt es sich also um ein doppelt um jeweils 90° in unterschiedliche Richtungen abgekröpftes Blech, welches mit seinem mittleren Abschnitt auf der Oberseite der Antriebseinheit 23 befestigt ist.
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Falls die Ventileinheit 20 Anschlussöffnungen für mehrere Komponenten aufweist, müssen diese gemischt werden, so dass sich dann im Inneren des Mischer-Rohres 12c eine Mischer-Wendel 12b dreht, wie am besten in der Schnittdarstellung der 2b zu erkennen, welche von dem Mischer-Motor 11 in der Antriebseinheit 23 drehend angetrieben wird.
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Die Abtriebswelle der Antriebseinheit 23 steht in drehfester Verbindung mit einer Mischer-Welle 12a, die sich durch die Lagereinheit 22 und die Ventileinheit 20 hindurcherstreckt und deren vorderes Ende mit dem hinteren Ende der Mischer-Wendel 12b drehfest verbunden ist.
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Die Lagereinheit 22, die sich nach hinten, also entgegen der Förderrichtung 10, an den quaderförmigen Grundkörper der Ventileinheit 20 anschließt, dient zum einen der Lagerung der Mischer-Welle 12a als auch deren Abdichtung in der Lagereinheit 22 gegen Vordringen von zu förderndem Material von der Auslasseinheit 21 entgegen der Förderrichtung 10 zum Lager 35 der Lagereinheit 22:
Wie am besten in dem vertikalen Längsschnitt der 2b sowie dem horizontalen Längsschnitt der 3b und 3c zu entnehmen, besteht die Mischer-Welle 12a in ihrem vorderen Bereich aus einem Haken, der in eine entsprechende Öffnung am hinteren Ende der Mischer-Wendel 12b einhängbar ist, welche ja wegen häufigen Verklebens ein Verschleißteil ist und häufig ausgetauscht werden muss.
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Zu diesem Zweck besteht das Mischer-Rohr 12c aus einem inneren Mischer-Rohr 12c1 und einem über dessen hinteren Teil darüber geschobenes äußeren Mischer-Rohr 12c2.
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Das innere Mischer-Rohr 12c1 ist am hinteren Ende aufgeweitet, wie am besten in 3b ersichtlich, und auf einen entsprechenden axialen Fortsatz der Grundplatte 34 aufgeschoben und abgedichtet mittels eines O-Ringes.
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Das äußere Mischer-Rohr 12c2 besitzt in seinem Innenumfang eine entsprechende Aufweitung, und kann von vorn über das innere Mischer-Rohr 12c1 geschoben werden und auf dem zentralen axialen Fortsatz der Grundplatte 34 aufgeschraubt werden, wodurch das innere Mischer-Rohr 12c1 fest an der Grundplatte 34 gehalten wird.
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In den 2b sowie den 3b und 3c ist in sich kreuzenden Schnittdarstellungen der innere Aufbau der sich an das hintere Ende der Ventileinheit 20 anschließenden Lagereinheit 22 sichtbar:
Die Mischer-Welle 12a ist mit einem Lager 35, vorzugsweise einem Wälzlager, im Grundkörper der Lagereinheit 22 gelagert.
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Stromabwärts des Lagers 35 sind – axial beabstandet – zwei die Mischer-Welle 12a ringförmig umgebende Dichtungen 24 zwischen Mischer-Welle 12a und dem umgebenden Grundkörper angeordnet.
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Zwischen den beiden Lagern 24 befindet sich eine die Mischer-Welle 12a ringförmig umgebende Ringkammer 36, die mit einem Vorratsraum 37 für Spülflüssigkeit in Verbindung steht, der – wie in 2b und 2a dargestellt – in der Oberseite des Grundkörpers der Lagereinheit 22 ausgebildet ist und nach oben offen ist und von einer von oben auf den Grundkörper aufgeschraubten Abdeckplatte 38 verschlossen ist.
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Das hintere Ende der Mischer-Welle 12a ist drehfest mit der Abgangswelle der Antriebseinheit 23 verbunden. 3b zeigt auch den Dateneingang 40 des Motors 11 der Antriebseinheit 23 zum Ansteuern des Motors 11 über die Steuerung 8.
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In 2b ist ferner der im Handgriff 1 auf dessen Vorderseite angeordnete Taster 6 dargestellt, der mittels einer Feder in die ausgefahrene Position vorgespannt ist.
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Über nicht dargestellte Elemente ist der Taster 6 mechanisch mit der am oberen Ende des Handgriffes 1 aufgeschraubten Wandler-Einheit 27 gekoppelt, welche die mechanische Bewegung des Tasters 6 in ein elektrisches Signal umwandelt, welches – wie in 2a symbolisch eingezeichnet – über den Datenausgang 39 der Wandler-Einheit 27 an die Steuerung 8 ausgegeben wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Handgriff
- 2
- Ausbringungseinheit
- 3
- Austrittsöffnung
- 4
- Anschlussöffnung
- 5
- Durchtritts-Kanal
- 6
- Taster
- 7, 7‘
- Sperrventil, Membranventil, Ringventil
- 8
- Steuerung
- 9
- Förderpumpe
- 10
- Längsrichtung, Förderrichtung
- 11
- Mischermotor
- 12
- Mischer
- 12a
- Mischer-Welle
- 12b
- Mischer-Wendel
- 12c1
- inneres Mischerrohr
- 12c2
- äußeres Mischerrohr
- 13
- Drucksensor
- 14
- Heizvorrichtung
- 15, 15‘
- Membran
- 16
- Durchlass
- 17
- Gegengewicht
- 18
- Förderleitung
- 19
- Vorratsbehälter
- 20
- Ventileinheit
- 21
- Auslasseinheit
- 22
- Lagereinheit
- 23
- Antriebseinheit
- 24
- Dichtung
- 25, 25‘
- Ringraum
- 26
- Befestigungsspannschelle
- 27
- Wandlereinheit
- 28
- Abhänge-Blech
- 29
- Winkelblech
- 30, 30‘
- Kolben
- 30a
- Frontfläche
- 30b
- Rückseite
- 31
- Zentralleitung
- 32
- Abstand
- 33
- Pneumatik-Anschluss
- 34
- Grundplatte
- 35
- Lager
- 36
- Ringkammer
- 37
- Vorratsraum
- 38
- Abdeckplatte
- 39
- Datenausgang
- 40
- Dateneingang
