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Mehrkomponenten-Kartusche
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======~==~===D======= , = = = Die Erfindung betrifft eine Mehrkomponenten-Kartusche
zur Aufnahme, Vermischung und Ausgabe von zumindest zwei Komponenten, bestehend
aus einem zylindrischen, zumindest eine Komponente enthaltenden Behälter, der an
seinem einen Ende einen Ausdrückkolben trägt, während er an seinem anderen Ende
von einem dort verschiebbar geführten, die andere Komponente enthaltenden Mischstab
durchquert ist, der seinerseits an seinem im Behälter befindlichen Ende durch eine
aufgeschraubte Mischerscheibe und an seinem anderen Ende durch einen Kolben verschlossen
ist.
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Man verwendet derartige Kartuschen für Reaktionschemikalien der unterschiedlichsten
Art, wobei es stets darauf ankommt, die miteinander reagierenden Stoffe während
der Lagerzeit zuverlässig getrennt zu halten und diese Trennung erst kurz vor der
Verarbeitung aufzuheben.
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Zur Erzielung eines homogenen Reaktionsgemisches müssen die Kartuschen
eine intensive Vermischung der Reaktion partner ermöglichen und außerdem eine dosierte
Abgabe des-zu verarbeitenden Reaktionsgemisches.
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Durch die US-PS 3,144,966 ist eine Kartusche mit den eingangs beschriebenen
Merkmalen bekannt. Dabei befindet sich die eine Reaktionskomponente in dem zylindrischen
Behälter, die andere in dem hohl ausgeführten Mischstab. Die Trennung beider Komponenten
erfolgt durch ein Ventil oder durch eine zerstörbare Membran am unteren Ende des
Mischstabes. Durch die Ventilanordnung wird jedoch die Herstellung des Mischstabes
aufgrund der komplizierten Spritzgußform stark verteuert, auch ist die Dichtheit
des Ventils problematisch. Und bei der zerstörbaren Membran ergibt sich der Nachteil,
daß man ihr gegenüber am unteren Ausdrückkolben einen Dorn vorsehen muß, der leicht
zu einem unbeabsichtigten Öffnen des Membranverschlusses fuhren kann, etwa bei einer
zufälligen Verschiebung des Mischstabes. Es kommt dann lokal am Ende des Mischstabes
zum Kontakt und damit zur Reaktion zwischen den beiden Komponenten. Diese
Reaktion
ist meist mit einer Aushärtung, häufig auch mit einer drastischen Volumenvergrößerung
verbunden, so daß die Kartusche in jedem Fall funktionsunfähig wird und eventuell
sogar aufplatzt, wobei die Komponenten ausfließen und weitere Schäden verursachen'können.
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Bei anderen Kartuschenkonstruktionen, wo sich die Reaktionschemikalien
jeweils im Behälter, und zwar unterhalb und oberhalb der Mischerscheibe befinden,
wird ihre Trennung durch eine Metallfolie herbeigeführt, die einseitig über die
Mischerscheibe gezogen ist. Wird der Mischstab und damit auch die Mischerscheibe
in der entgegengesetzten Richtung verschoben, so drücken die im Behälter eingelagerten,
praktisch inkompressiblen Chemikalien die Folie von der Mischerscheibe ab und die
beiden Reaktionspartner können durch das übliche Hin- und Herbewegen des Mischerstabes
miteinander vermischt werden. Auch bei dieser Abdichtung besteht jedoch die Gefahr,
daß durch ungewolltes Verschieben des Mischstabes die hermetische Trennung zwischen
den beiden Reaktionspartnern vorzeitig aufgehoben wird.
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Von diesen Gegebenheiten ausgehend, liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Kartusche dahingehend zu verbessern,
daß sie sich sowohl durch eine zuverlässige Abdichtung der Reaktionschemikalien
als auch durch einfache Handhabung auszeichnet. Dabei sollen die einzelnen Teile
der Kartusche
ohne komplizierte Spritzgußformen, also kostengünstig
herstellbar sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gewindebohrung
in der Mischerscheibe durch'einen Boden verschlossen ist, der in dem von der Wandung
des eingeschraubten Mischerstabes abgedeckten Bereich eine oder mehrere Austrittsöffnungen
aufweist.
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Diese Austrittsöffnungen sind aufgrund ihrer besonderen Positionierung
nur dann von der Wandung des Mischstabes abgedeckt, wenn er voll in die Gewindebohrung
der Mischerscheibe eingeschraubt ist. Soll die Trennung zwischen den beiden Reaktionschemikalien
aufgehoben werden, so braucht der Mischstab lediglich etwa eine halbe Umdrehung
aus der Gewindebohrung der Mischerscheibe herausgeschraubt zu werden. Die Austrittsöffnungen
werden dann für den im Mischstab eingelagerten Reaktionspartner zugänglich und dieser
kann in der üblichen Weise aus dem Mischstab heraus in den die andere Komponente
enthaltenden Behälter gepreßt werden. Die konventionellen, aufwendigen Ventil- oder
Membranverschlüsse werden also erfindungsgemäß durch speziell positionierte, aber
einfach herzustellende Austrittsöffnungen in der Mischerscheibe ersetzt. Das ohnehin
vorhandene Schraubgewinde zwischen Mischstab und Mischerscheibe
gewährleistet
ein dichtes Anpressen beider Teile und somit ein zuverlässiges Verschließen der
Austrittsöffnungen. Zusatzteile wie Membranen, Ventile, zusätzliche Stopfen u. dgl.
entfallen. Die erfindungsgemäße Kartusche kann daher kostengünstig hergestellt werden.
Ein unbeabsichtigtes Herausdrehen des Mischerstabes und damit ein ungewolltes Öffnen
der Austrittsöffnungen ist ausgeschlossen, weil sich bei einem Drehen des Mischstabes
die Mischerscheibe mitdreht. Es kommt nur dann zu einem Herausdrehen, wenn man durch
Zusammendrücken des Behälters die darin steckende Mischscheibe festhält und gleichzeitig
den Mischstab verdreht oder wenn man in einer bestimmten Hubposition der Mischerscheibe
einen Anschlag gegen Verdrehen vorsieht, so daß der Mischstab nur in dieser speziellen
Hubposition aus der Mischerscheibe herausgedreht werden kann.
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Für die Ausbildung der Mischerscheibe im Bereich der Gewindebohrung
empfiehlt es sich, daß der Boden unter Bildung einer äußeren Ringnut zur klemmenden
Aufnahme des Mischstabes einen nach oben vorstehenden und sich verjUngenden Kern
aufweist. Man erhält dadurch relativ große Dichtungsflächen zwischen Mischerscheibe
und Mischstab und außerdem durch den konischen Kern eine besonders feste und damit
dichte Verspannung zwischen beiden Teilen.
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Die Austrittsöffnungen sind zweckmäßig in der Ringnut angeordnet,
sie können jedoch auch seitlich etwas daneben positioniert werden, soweit sie bei
eingeschraubtem Mischerstab von dessen Wandung zuverlässig abgedeckt werden.
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Soll der Mischstab ohne gleichzeitiges Festhalten der Mischerscheibe
von außen gelöst werden können, so ist es günstig, am Ausdrückkolben zur Behälterinnenseite
hin einen Widerhaken vorzusehen. Dieser Widerhaken ist so ausgerichtet, daß er die
Flügel der Mischerscheibe anhält, wenn der Mischstab im Öffnungssinne, in der Regel
also entgegen dem Uhrzeigersinne, verdreht wird.
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Wird der Mischstab entgegengesetzt verdreht, so kann die Mischerscheibe
unter elastischer Verformung über den Widerhaken hinwegschnappen. Vorteilhafterweise
hat der Widerhaken die Form eines Keiles mit einer etwa vertikal nach oben ragenden
Anschlagfläche und einer etwa in Umfangsrichtung laufenden, schrägen Gleitfläche.
Diese Gleitfläche schließt sich entgegen dem Uhrzeigersinne an die Anschlagfläche
an, so daß Letztere die Mischerscheibe bei Verdrehen entgegen dem Uhrzeigersinne
festhält.
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Ein anderer wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht
darin, daß die Flügel nicht mehr wie bisher in einer bestimmten Neigung verlaufen,
sondern daß vielmehr einige Flügel die entgegengesetzte Steigung wie die
anderen
Flügel aufweisen. Der Mischungseffekt wird dadurch wesentlich besser.
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Schließlich hat es sich noch als günstig erwiesen, den Mischstab unterhalb
seines Betätigungsgriffes mit einem Fingerschutzring zu versehen. Dieser Schutz
verhindert den Hautkontakt mit dem chemischen Produktgemisch, das sich während des
Mischvorganges auf der Außenfläche des Mischstabes anlagert. Zugleich erhält man
eine bessere Handhabung beim Mischen, da ein schmerzhaftes Einklemmen der den Griff
umschließenden Finger vermieden wird.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles; dabei zeigt: Fig. 1 einen
Längsschnitt der gefüllten Kartusche im Liefer- und Lagerzustand; Fig. 2 die Kartusche,
wenn die im Mischstab befindliche Komponente in den Behälter gedrückt wird; Fig.
3 die Kartusche während des Auspressens der fertiggemischten Komponenten aus dem
Behälter; Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Mischerscheibe in vergrößerter Darstellung
und Fig. 5 eine Draufsicht auf die Mischerscheibe nach Fig. 4 Gemäß der Zeichnung
besteht die Kartusche aus einem zylindrischen Behälter 1, der an seinem unteren
Ende durch einen Ausdrückkolben 2 und eine aufgeklipste Kartuschen-Endkappe 3 verschlossen
ist, wohingegen sein oberes Ende als offener Kartuschenhals mit einer zentralen
Öffnung
la mit Dichtlippen ausgebildet ist. In der Öffnung 1a ist ein hohler Mischstab 4
verschiebbar geführt.
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Er weist an seinem oberen Ende einen Betätigungsgriff 4a und in kurzem
Abstand darunter einen umlaufenden Fingerschutzring 4b auf. An seinem unteren, im
Behälter 1 steckenden Ende trägt er eine aufgeschraubte Mischerscheibe 5, auf die
später noch näher eingegangen wird.
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Während der Behälter 1 in seinem freien Raum mit der einen Reaktionskomponente
gefüllt ist, befindet sich die andere Reaktionskomponente im Inneren des Mischstabes
4. Sie ist unten durch die Mischerscheibe 5, oben durch einen Verschlußkolben 6
verschlossen.
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Fig. 2 zeigt die Kartusche beim Ausdrücken der im Mischstab befindlichen
Komponente in den Behälter 1. Hierzu ist die Konusdichtung zwischen Mischstab 4
und Mischerscheibe 5 durch ca. 1/4 Drehung nach links geöffnet worden und durch
Herunterdrücken des Verschlußkolbens 6 mittels eines Ausdrückstabes 7 fließt die
Komponente aus dem Mischstab in den Behälter mit der anderen Komponente hinein.
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Zur näheren erläutern der Konusdicn+Wung sei auf aje Fig. 4 und 5
verwiesen, die die Mischerscheibe in vergrößerter Darstellung zeigen. Man erkennt,
daß die Mischerscheibe 5 aus einem inneren Ring 5a und einem äußeren Ring 5b besteht,
die durch mehrere Flügel 5c miteinander verbunden sind. Diese Flügel sind, wie Fig
5 anhand der
Kantendarstellung erkennen läßt, wechselseitig schräggestellt,
um beim Auf- und Abbewegen des Mischstabes eine innige Vermischung beider Komponenten
sicherzustellen.
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Der innere Ring 5a weist eine zentrale Gewindebohrung zum Einschrauben
des Mischerstabes auf. Vor allem aber ist der innere Ring an seinem unteren Ende
durch einen nach oben gewölbten Boden 5d verschlossen. Der Boden 5d ist so geformt,
daß er etwas in das untere Ende des gestrichelt dargestellten Mischstabes hineinragt
und daß dieses untere Ende durch die Konizität des Bodens 5d beim Zuschrauben dicht
mit der Mischscheibe verspannt wird.
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Außerdem befinden sich in dem Boden 5d in dem vom Mischstab abgedeckten
Bereich mehrere Austrittsöffnungen 5e.
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Diese Öffnungen sind es, die beim Herausschrauben des Mischstabes
um ca. 1/4 Drehung aus der Mischerscheibe die Verbindung zwischen den beiden Reaktionspartnern
herstellen und das Herausdrücken der einen Komponente aus dem Mischstab in den Behälter
gestatten.
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Um das Lösen der Verschraubung zu erleichtern, ist in Fig. 2 ein Anschlag
an der Oberseite des Ausdrückkolbens 2 erkennbar. Dieser Anschlag hindert die Mischerscheibe
am Mitdrehen, wenn sich der Mischstab in seiner unteren Endlage befindet.
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Ist der Ausdrückstab 7 mit dem Verschlußkolben 6 ganz nach unten verschoben
worden, so befinden sich die beiden
Reaktionspartner im vorgegebenen
Mischungsverhältnisin dem Behälter 1. Durch Auf- und Abbewegen des Mischstabes 4
mittels des Betätigungsgriffes 4a werden die beiden Komponenten innig vermischt.
Die Mischdauer richtet sich nach den zu verarbeitenden Reaktionschemikalien, insbesondere
deren Viskosität. Nach etlichen Hubbewegungen ist durch die einheitliche Materialfärbung
in der gesamten Kartusche die optimale Vermischung deutlich von außen erkennbar.
Sodann bestehen zwei Möglichkeiten, das Reaktionsgemisch zu applizieren.
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Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Möglichkeit wird der Mischstab von
seiner Mischerscheibe 5 vollkommen abgeschraubt, aus dem Kartuschenhals herausgezogen
und am anderen Ende der Kartusche durch eine zentrale Führungsbohrung 3a in den
Ausdrückkolben 2 eingesteckt oder eingeschraubt. Der Verschlußkolben 2 weist hierfür
einen zentralen Aufnahmesockel auf. Durch die auf den Durchmesser des Mischstabes
4 abgestimmte Führungsbohrung 3a in der Kartuschen-Endkappe ergibt sich der Vorteil,
daß diese Endkappe nicht abgenommen zu werden braucht, sondern als Führung für den
Mischstab zur Verfügung steht und somit ein Verkanten oder Schiefdrücken des Kolbens
zuverlässig verhindert. In dieser Anordnung fungiert der Mischstab als Ausdrückstab,
indem er den Verschlußkolben der Kartusche in das Kartuscheninnere drückt und somit
das gebrauchsfertige Reaktionsgemisch aus dem Kartuschenhals herauspreßt. Ggf. kann
zuvor eine entsprechend den Anwendungsbedingungen geformte Düse auf den Kartuschenhals
aufgesetzt werden.
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Zusammenfassend liegen die Vorteile der vorliegenden Erfindung darin,
daß man eine zuverlässige, kostengünstige und leicht zu lösende Abdichtung zwischen
den Reaktionspartnern erhält.