EP2258466A1

EP2258466A1 - Mischsystem für Zweikomponentenkartusche

Info

Publication number: EP2258466A1
Application number: EP09007452A
Authority: EP
Inventors: Frank Georg Ritter
Original assignee: Ritter GmbH
Current assignee: Ritter GmbH
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-12-08

Abstract

Mischsystem für Zweikomponentenkartuschen (1, 3) wobei ein inneres Mundstückteil (6) einen zentralen Austrittskanal (9) für eine erste Materialkomponente und ein äußeren Mundstückteil (3) zwischen sich und dem inneren Mundstückteil einen ringförmigen äußeren Austrittskanal (10) für eine zweite Materialkomponente bildet und der zentrale Austrittskanal (9) sich im Austrittsendbereich in Gestalt sternförmig angeordneter radialer taschenartiger Erweiterungen (18) in den ringförmigen äußeren Austrittskanal (10) erweitert, und wobei ein auf die Mundstückanordnung (3, 6) aufzusetzender Mischer, der in einem Mischrohr (14) eine Mehrzahl axial aufeinanderfolgender Mischelemente (16) aufweist, in seinem Einlassbereich einen Zentralkörper (20) aufweist, der, wenn der Mischer (12) auf die Mundstückanordnung (3, 6) aufgesetzt ist, den zentralen Querschnittsbereich des zentralen Auslasskanals (9) im wesentlichen verschließt.

Description

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.
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.
Die bei solchen Zweikomponentenkartuschen auftretenden Probleme sind bekannt und werden seit langem bearbeitet.
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.
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.
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.
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.
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.
Bei dieser bekannten Anordnung erscheinen zwei Dinge nachteilig.
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.
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.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, die hinsichtlich beider Probleme eine deutliche Verbesserung bringt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegebene Anordnung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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.
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 Materialkomponente 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.
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.
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.
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 einzigen mittigen Stopfen haben, der in den zylindrischen Teil des Austrittskanals für die erste Materialkomponente eingreift und diesen absolut dicht verschließt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den anliegenden Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden mehr im einzelnen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1: einen Axialschnitt durch den Mundstück- bereich einer Zweikomponentenkartusche und einen aufgesetzten Mischer mit einem Misch- system nach der Erfindung,
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht des Innenrohr- körpers mit seinem Mundstückbereich der in Fig. 1 gezeigten Zweikomponentenkar- tusche,
Fig. 3: eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Einzelheit III in Fig. 2, und
Fig. 4: einen Axialschnitt durch den Mundstück- bereich der in Fig. 1 dargestellten Zweikompo- nentenkartusche, jedoch mit aufgesetzter Ver- schlußkappe.

Die Fig. 1 und 4 zeigen jeweils im Axialschnitt den mundstückseitigen Endbereich einer Zweikomponentenkartusche. Die Zweikomponentenkartusche nach den Fig. 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 Materialkomponente, und der äußere Rohrkörper 1 bildet zwischen sich und dem inneren Rohrkörper 5 eine ringförmige zweite Kammer 8 zur Aufnahme einer zweiten Materialkomponente.
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.
Die Fig. 1 und 4 unterscheiden sich dadurch, dass in Fig. 1 ein Mischer 12 auf die Mundstückanordnung aufgeschraubt ist, während in Fig. 4 eine Verschlusskappe 13 auf die Mundstückanordnung aufgeschraubt ist.
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.
Fig. 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.
Die in Fig. 2 und in der die Einzelheit III in Fig. 2 vergrößert zeigende Fig. 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 Fig. 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.
Wie aus Fig. 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.
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.
Fig. 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.

Claims

Mischsystem für Zweikomponentenkartuschen für plastische Massen, wobei die Zweikomponentenkartusche (1,5) eine Mundstückanordnung mit einem inneren Mundstückteil (6) und einem äußeren Mundstückteil (3) aufweist, von denen das innere Mundstückteil (6) einen inneren, etwa zylindrischen Austrittskanal (10) für eine erste Materialkomponente aus einer ersten Kammer (7) bildet und das äußere Mundstückteil (3) zwischen sich und dem inneren Mundstückteil (6) einen ringförmigen Austrittskanal (10) für eine zweite Materialkomponente aus einer zweiten Kammer bildet, und wobei auf die Mundstückanordnung ein Mischer (12) mit einem Mischrohr (14) aufsetzbar ist, in welchem axial aufeinanderfolgend eine Mehrzahl von Mischelementen (16) angeordnet ist, und wobei die Mundstückanordnung Mittel (18) zum Aufteilen der Materialströme der ersten Materialkomponente und der zweiten Materialkomponente in eine Anzahl von kranzartig und miteinander abwechselnd angeordneten Materialsträngen aus der ersten und der zweiten Materialkomponente aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Austrittskanal (9) sich in seinem austrittsseitigen Endbereich durch sternförmig angeordnete, taschenartig ausgebildete Erweiterungen (18) in den ringförmigen äußeren Austrittskanal (10) hinein erweitert, und dass der Mischer in seinem eintrittsseitigen Endbereich einen Zentralkörper (20) enthält, der, wenn der Mischer (12) auf die Mundstückanordnung (3, 6) aufgesetzt ist, den zentralen Querschnittsbereich des zentralen Austrittskanals (9) im wesentlichen verschließt.
Mischsystem nach Anspruch 1, wobei der zentrale Austrittskanal (9) etwa zylindrisch ausgebildet ist.
Mischsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Zentralkörper (20) etwa knaufartig ausgebildet ist.
Mischsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Zentralkörper (20) über einen mittigen Zapfen (19) mit dem ersten Mischelement (16) der Reihe von Mischelementen im Mischrohr (14) verbunden ist.
Mischsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die taschenartigen Erweiterungen (18) axial und radial divergierend in den ringförmigen äußeren Austrittskanal (10) hineinverlaufen.