EP1116670B1 - Kolben zum Verschliessen einer Kartusche - Google Patents

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EP1116670B1
EP1116670B1 EP00810833A EP00810833A EP1116670B1 EP 1116670 B1 EP1116670 B1 EP 1116670B1 EP 00810833 A EP00810833 A EP 00810833A EP 00810833 A EP00810833 A EP 00810833A EP 1116670 B1 EP1116670 B1 EP 1116670B1
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EP
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piston
container part
cartridge
cylindrical
bevel
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Willy Stössel
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Stebler and Co AG
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Stebler and Co AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D83/00—Containers or packages with special means for dispensing contents
    • B65D83/76—Containers or packages with special means for dispensing contents for dispensing fluent contents by means of a piston
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D2205/00—Venting means
    • B65D2205/04—Venting means for venting during the initial insertion of a piston

Definitions

  • the invention relates to a piston for closing or sealing a cartridge, namely a piston according to the preamble of claim 1.
  • Cartridges are designed to hold a flowable material and are used, for example, wherever a moisture-sensitive, flowable material must be applied in portions in grooves, joints and the like.
  • the cartridges used in construction and industry are mainly made of aluminum. They have a cylindrical container part with an outlet connection arranged at the front end and a piston inserted into the opening of the rear end and movable in the longitudinal direction of the cartridge for sealing the interior of the cartridge and dispensing the flowable material.
  • a hand-operated injection pistol with a plunger that fits the plunger is usually used, which moves the plunger toward the outlet nozzle when the cartridge is used.
  • the inner wall of the cylindrical container part in the region of the rear end section is provided with a circumferential wax layer serving as a sealant, and a piston is then inserted into the container part, the outside diameter of which is smaller than the inside diameter of the container part ,
  • a piston is then inserted into the container part, the outside diameter of which is smaller than the inside diameter of the container part ,
  • the invention is based on the object of creating a new piston for cartridges of the type mentioned above, which makes it possible to simplify the fluid and gas-tight sealing of the cartridge in such a way that spreading, i.e. the additional use of a spreading device can be dispensed with.
  • the new piston also called press piston below, is essentially characterized in that it is designed as a cylinder closed on one side, the outer diameter of which is at least as large as the inner diameter of the cylindrical container part.
  • the piston according to the invention is thus dimensioned such that it can already be snugly inserted into the container part. Although this is not possible without additional effort, it can easily be accomplished using a conventional, axially operating pressing device. The advantage of this approach is obvious. Subsequent spreading of the piston by means of a device specially created for this purpose can be dispensed with.
  • the cylindrical casing of the piston according to the invention is provided with at least one bevel that starts from the end wall so that when the piston is pressed into the container part of the cartridge, the at least one bevel together with the cylindrical wall of the container part briefly forms a passage through which the Piston displaced air can escape to the outside, and that this means that there is no overpressure in the interior of the cartridge that adversely affects the tightness of the cartridge and, in particular, no residual air remains in the cartridge that triggers a chemical reaction, for example an undesired hardening of the flowable material within the container part.
  • the press pistons according to the invention preferably consist of metallic material, for example of tinplate or aluminum.
  • press plunger it is expedient to provide at least two, preferably four or six, bevels arranged symmetrically to one another.
  • Such a design of the press plunger according to the invention leads to optimal ventilation of the cartridge when the plunger is pressed into the container part, and this with constant strength and sealing properties, so that the storage stability and operational safety of cartridges sealed with the press plunger according to the invention remains guaranteed.
  • the bevels according to the invention do not encompass the entire circumference of the cylindrical jacket and are - as can be seen from the drawing to be explained in the following - essentially indentations of the cylindrical jacket.
  • the cartridge shown in FIG. 1 is designated as a whole by 1 and has a cylindrical container part 2 for receiving a flowable material, such as a sealant containing polyurethane.
  • the container part 2 has an end face 3 with an outlet nozzle 4.
  • the latter preferably has an external thread 4a, onto which an outlet tip (not shown) is screwed in order to use the cartridge 1.
  • the end 5 of the container part 2 opposite the end face 3 is open and is closed in a fluid-tight and gas-tight manner after the cartridge 1 has been filled with the press piston 6 according to the invention.
  • the plunger 6 drawn on an enlarged scale in FIGS. 2 and 3 is preferably made of aluminum and has an end wall 7 which is intended to face the outlet 4 of the cartridge 1 and an essentially cylindrical jacket 8 with the length l 1 .
  • the latter is in one of the front walls 7 first and a second cylinder section 9 and 10 facing away from the end wall 7.
  • the wall thickness of the plunger 6 is 0.2 mm - 1 mm, but preferably 0.4 mm. So that no subsequent expansion of the piston 6 is necessary for the fluid and gas-tight sealing of the cartridge interior, the piston 6 has an outer diameter that is at least as large as the inner diameter of the cylindrical container part 2, but at most about 2%, for example 1%, is larger than this.
  • the second cylinder section 10 is provided with six bevels 11 arranged symmetrically around the circumference of the cylinder section 10, which, starting from the end edge 7a, extend over the entire length of the cylinder section 10 and with increasing distance become narrower from the rounded front edge 7a.
  • the length L 2 of the second cylinder section 10 is preferably chosen so that the relationship 1/4 ⁇ L 1 ⁇ L 2 ⁇ 2/3 L 1 is satisfied. It is therefore the length l 2 of the cylinder section 10 in any case at least 1/4 and at most 2/3 of the total length l 1 .
  • the cylinder section 9 essentially serves to seal the interior of the cartridge. It must therefore have a lateral surface which is so large that the interior of the cartridge is optimally sealed even when the piston 6 is moved.
  • the cylinder section 9 is therefore preferably at least the same size as the cylinder section 10.
  • the jacket 8 as a whole must also be so long that the piston 6 maintains its axial orientation when the material is pressed out of the cartridge 1 and is not inclined.
  • the plunger 6 has on its end face 7 a central, circular bulge 12 and six radially arranged notches 13 which extend outward from the bulge 12 and which in turn are aligned symmetrically so that their axial extensions are in each case come to lie between two adjacent bevels 11. Both the bulge 12 and the notches 13 essentially serve to form a dimensionally stable and stable end wall 7 which withstands the pressing pressure of the spray gun used to hold the cartridge.
  • the container part 2 which additionally has a wax layer in the rear end section 5, is filled with flowable material.
  • the container part 2 is then fed to a press assigned to the filling or capping line, with which a piston 6 is pressed into the open end section 5 of the container part 2.
  • the material of the container part 2 and piston 6 is also coordinated so that if the outer diameter of the piston 6 is a little bit larger than the inner diameter of the container part, the cylindrical wall of the container part deforms and expands somewhat when the piston 6 is pressed in.
  • Both the wall thicknesses and the dimensions of the inside and outside diameters of container part 2 and piston 6 are matched to one another in such a way that a fluid and gas-tight seal is ensured. It is therefore the aforementioned wall thicknesses and dimensions of the press plunger according to the invention that result from numerous test experiments and can differ in the choice of material and cartridge size. Pistons according to the invention can therefore have different shapes and dimensions from the embodiment shown.

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  • Containers And Packaging Bodies Having A Special Means To Remove Contents (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kolben zum Verschliessen bzw. Abdichten einer Kartusche, nämlich einen Kolben gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Kartuschen sind zur Aufnahme eines fliessfähigen Materials bestimmt und werden zum Beispiel überall dort eingesetzt, wo ein allenfalls feuchtigkeitsempfindliches, fliessfähiges Material portionenweise in Rillen, Fugen und dergleichen appliziert werden muss. Die auf dem Bau und in der Industrie eingesetzten Kartuschen werden heute vor allem aus Aluminium hergestellt. Sie besitzen einen zylindrischen Behälterteil mit einem am vorderen stirnseitigen Ende angeordnete Auslass-Stutzen und einem in die Öffnung des hinteren Endes eingesetzten und in Längsrichtung der Kartusche beweglichen Kolben zum Abdichten des Kartuschen-Innenraumes und Ausbringen des fliessfähigen Materials. Zum Ausbringen des Materials wird üblicherweise eine von Hand bedienbare Injektionspistole mit einem zum Kolben passenden Stempel verwendet, der bei der Verwendung der Kartusche den Kolben in Richtung Auslass-Stutzen verschiebt.
  • Bei einem bekannten Verfahren zur Verschliessung von abgefüllten Kartuschen wird die Innenwand des zylindrischen Behälterteils im Bereich des hinteren Endabschnittes mit einer als Dichtungsmittel dienenden umlaufenden Wachsschicht versehen, und es wird anschliessend in den Behälterteil ein Kolben eingesetzt, dessen Aussendurchmesser kleiner ist, als der Innendurchmesser des Behälterteils. Dies hat den Vorteil, dass beim Einsetzen des Kolbens die im Kartuschen-Innenraum enthaltene und durch den Kolben verdrängte Luft problemlos nach aussen entweichen kann, dafür aber den Nachteil, dass der so in den Behälterteil eingesetzte Kolben zur fluid- und gasdichten Verschliessung nachträglich noch mit dem Behälterteil verpresst, d.h. gespreizt, werden muss, was üblicherweise mittels einer speziell dafür vorgesehenen Spreizvorrichtung erfolgt.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen neuen Kolben für Kartuschen der vorstehend genannten Art zu schaffen, der es erlaubt, das fluid- und gasdichte Verschliessen der Kartusche so zu vereinfachen, dass auf das Spreizen, d.h. auf den zusätzlichen Einsatz einer Spreizvorrichtung, verzichtet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Kolben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Der neue Kolben, nachfolgend auch Presskolben genannt, zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass er als einseitig geschlossener Zylinder ausgebildet ist, dessen äusserer Durchmesser mindestens ebenso gross ist, wie der Innendurchmesser des zylindrischen Behälterteils. Der erfindungsgemässe Kolben ist also so dimensioniert, dass er bereits satt passend in den Behälterteil eingesetzt werden kann. Dies ist zwar nicht ohne zusätzlichen Kraftaufwand möglich, lässt sich aber ohne weiteres mittels einer herkömmlichen, axial arbeitenden Pressvorrichtung bewerkstelligen. Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt auf der Hand. So kann auf das nachträgliche Spreizen des Kolbens mittels einer speziell dafür geschaffenen Vorrichtung verzichtet werden.
  • Darüber hinaus ist der zylindrische Mantel des erfindungsgemässen Kolbens so mit mindestens einer von der Stirnwand ausgehenden Anschrägung versehen, dass beim Einpressen des Kolbens in den Behälterteil der Kartusche die mindestens eine Anschrägung zusammen mit der zylindrischen Wand des Behälterteils kurzzeitig einen Durchgang bildet, durch den die vom Kolben verdrängte Luft nach aussen entweichen kann, und dass dadurch kein die Dichtigkeit der Kartusche nachteilig beeinflussender Überdruck im Kartuschen-Innenraum entsteht und insbesondere keine Restluft in der Kartusche verbleibt, die eine chemische Reaktion auslöst, beispielsweise eine unerwünschte Aushärtung des fliessfähigen Materials innerhalb des Behälterteils.
  • Die erfindungsgemässen Presskolben bestehen vorzugsweise aus metallischem Material, zum Beispiel aus Weissblech oder Aluminium.
  • Es ist zweckmässig, mindestens zwei, vorzugsweise vier oder sechs, symmetrisch zueinander angeordnete Anschrägungen vorzusehen. Eine derartige Ausbildung des erfindungsgemässen Presskolbens führt zu einer optimalen Entlüftung der Kartusche beim Einpressen des Kolbens in den Behälterteil, und dies bei gleichbleibenden Festigkeits- und Dichtungseigenschaften, so dass die Lagerbeständigkeit und Betriebssicherheit von mit erfindungsgemässen Presskolben abgedichteten Kartuschen gewährleistet bleibt.
  • Die erfindungsgemässen Anschrägungen umfassen nicht den gesamten Umfang des zylindrischen Mantels und sind - wie aus der nachfolgend noch erläuterten Zeichnung ersichtlich ist - im wesentlichen dellenartige Einbuchtungen des zylindrischen Mantel.
  • Nachfolgend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung zeigt
    • die Figur 1 eine Kartusche zur Aufnahme eines hoch- oder niederviskosen Materials und einen in die Kartusche einzuführen bestimmten Presskolben,
    • die Figur 2 eine Draufsicht auf die Stirnseite des in vergrössertem Massstab gezeichneten erfindungsgemässen Presskolbens, und
    • die Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III der Figur 2.
  • Die in der Figur 1 dargestellte Kartusche ist als ganzes mit 1 bezeichnet und weist einen zylindrischen Behälterteil 2 zur Aufnahme eines fliessfähigen Materials, wie zum Beispiel ein Polyurethan enthaltendes Dichtungsmittel, auf. Der Behälterteil 2 besitzt eine Stirnseite 3 mit einem Auslass-Stutzen 4. Letzterer weist vorzugsweise ein Aussengewinde 4a auf, auf welches zum Gebrauch der Kartusche 1 eine nicht gezeichnete Ausslass-Spitze aufgeschraubt wird.
  • Das der Stirnseite 3 gegenüberliegende Ende 5 des Behälterteils 2 ist offen und wird nach dem Abfüllen der Kartusche 1 mit dem erfindungsgemässen Presskolben 6 fluid- und gasdicht verschlossen.
  • Der in den Figuren 2 und 3 in vergrössertem Massstab gezeichnete Presskolben 6 besteht vorzugsweise aus Aluminium und besitzt eine dem Auslass 4 der Kartusche 1 zuzuwenden bestimmte Stirnwand 7 und einen im wesentlichen zylindrischen Mantel 8 mit der Länge l1. Letzterer ist in einen der Stirnwand 7 abgewandten ersten und einen der Stirnwand 7 zugewandten zweiten Zylinderabschnitt 9 bzw. 10 aufgeteilt.
  • Die Wandstärke des Presskolbens 6 beträgt 0,2 mm - 1 mm, vorzugsweise aber 0,4 mm. Damit zur fluid- und gasdichten Verschliessung des Kartuschen-Innenraumes keine nachträgliche Spreizung des Kolbens 6 nötig ist, besitzt dieser einen äusseren Durchmesser, der mindestens gleich gross ist, wie der Innendurchmesser des zylindrischen Behälterteils 2, höchstens aber etwa 2%, beispielsweise 1%, grösser ist als dieser.
  • Wie man insbesondere aus der Figur 3 klar ersehen kann, ist der zweite Zylinderabschnitt 10 mit sechs symmetrisch um den Umfang des Zylinderabschnittes 10 herum angeordneten Anschrägungen 11 versehen, die sich ausgehend von der Stirnkante 7a über die ganze Länge des Zylinderabschnittes 10 erstrecken und mit zunehmendem Abstand von der abgerundeten Stirnkante 7a schmäler werden.
  • Die Länge L2 des zweiten Zylinderabschnittes 10 ist vorzugsweise so gewählt, dass die Beziehung 1/4·L 1 ≤ L 2 ≤ 2/3·L 1 erfüllt ist. Es ist also die Länge l2 des Zylinderabschnittes 10 in jedem Fall mindestens 1/4 und höchstens 2/3 der Gesamtlänge l1.
  • Der Zylinderabschnitt 9 dient im wesentlichen der Abdichtung des Kartuschen-Innenraumes. Er muss daher eine Mantelfläche aufweisen, die so gross ist, dass der Kartuschen-Innenraum auch beim Verschieben des Kolbens 6 optimal abgedichtet ist. Es ist daher der Zylinderabschnitt 9 vorzugsweise mindestens gleich gross wie der Zylinderabschnitt 10.
  • Der Mantel 8 als ganzes muss darüber hinaus so lang sein, dass der Kolben 6 beim Herauspressen des Materials aus der Kartusche 1 seine axiale Orientierung beibehält und sich nicht schräg stellt.
  • Aus der Zeichnung ist noch ersichtlich, dass der Presskolben 6 an seiner Stirnfläche 7 eine zentrale, kreisförmige Ausbuchtung 12 sowie sechs radial angeordnete und sich von der Ausbuchtung 12 nach aussen erstreckende Kerben 13 besitzt, die ihrerseits so symmetrisch ausgerichtet sind, dass ihre axialen Verlängerungen jeweils zwischen zwei benachbarte Anschrägungen 11 zu liegen kommen. Sowohl die Ausbuchtung 12 als auch die Kerben 13 dienen im wesentlichen dazu, eine formfeste und stabile Stirnwand 7 zu bilden, die dem Pressdruck der zur Aufnahme der Kartusche dienenden Spritzpistole Stand hält.
  • Im folgenden wird nun die Verwendung des erfindungsgemässen Presskolbens kurz beschrieben.
  • In einem ersten Schritt wird der im hinteren Endabschnitt 5 noch zusätzlich eine Wachsschicht aufweisende Behälterteil 2 mit fliessfähigem Material gefüllt.
  • Anschliessend wird der Behälterteil 2 einer der Abfülloder Verschliess-Strasse zugeordneten Presse zugeführt, mit welcher ein Kolben 6 in den offenen Endabschnitt 5 des Behälterteils 2 gepresst wird. Das Material von Behälterteil 2 und Kolben 6 ist ferner so aufeinander abgestimmt, dass falls der Aussendurchmesser des Kolbens 6 ein klein wenig grösser ist als der Innendurchmesser des Behälterteils sich die zylindrische Wand des Behälterteils beim Einpressen des Kolbens 6 etwas verformt und ausdehnt.
  • Beim Einpressen des Kolbens 6 entweicht die im Kartuschen-Innenraum enthaltene und vom eindringenden Kolben 6 verdrängte Luft durch von den Anschrägungen 11 kurzzeitig gebildeten Durchgänge nach aussen, so dass sich im Innern der Kartusche kein Überdruck bildet und der Kolben 6 so im eingesetzten Zustand verbleibt.
  • Sowohl die Wandstärken als auch die Abmessungen der Innen- bzw. Aussendurchmesser von Behälterteil 2 und Kolben 6 sind so aufeinander abgestimmt, dass ein fluid- und gasdichter Verschluss gewährleistet wird. Es sind daher die vorgenannten Wandstärken und Abmessungen des erfindungsgemässen Presskolbens Erfahrungswerte, die sich aus zahlreichen Testversuchen ergeben und bei unterschiedlicher Wahl von Material und Kartuschengrösse unterscheiden können. Es können daher erfindungsgemässe Kolben vom gezeichneten Ausführungsbeispiel abweichende Formen und Abmessungen haben.

Claims (6)

  1. Kolben zum Einsetzen in den zylindrischen Behälterteil (2) einer zur Aufnahme eines fliessfähigen Materials dienenden Kartusche (1), mit einem zylindrischen Mantel (8) und einer Stirnwand (7), dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Durchmesser des zylindrischen Mantels (8) des Kolbens (6) mindestens ebenso gross ist wie der Innendurchmesser des zylindrischen Behälterteils (2) der Kartusche (1) und dass der zylindrische Mantel (8) so bemessen und mit mindestens einer von der Stirnwand (7) ausgehenden Anschrägung (11) versehen ist, dass er satt passend in den Behälterteil (2) eingepresst werden kann und dass beim Einpressen des Kolbens (6) die mindestens eine Anschrägung (11) zusammen mit der zylindrischen Wand des Behälterteils (2) kurzzeitig einen Durchgang bildet, durch den die vom Kolben (6) verdrängte Luft nach aussen entweichen kann.
  2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei, vorzugsweise vier oder sechs, symmetrisch um den Umfang des zylindrischen Mantels (8) verteilte Anschrägungen (11) vorhanden sind.
  3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen die mindestens eine Anschrägung (11) aufweisenden Zylinderabschnitt (10), dessen Länge mindestens 1/4 und höchstens 2/3 der Gesamtlänge des zylindrischen Mantels (8) ist.
  4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des zylindrischen Mantels (8) höchstens 2% grösser ist, als der Innendurchmesser des zylindrischen Behälterteils (2).
  5. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Anschrägung (11) mit zunehmendem Abstand von der Stirnwand (7) schmäler wird.
  6. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Aluminium besteht.
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