TECHNISCHES GEBIET
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Diese Anmeldung bezieht sich auf einen Aufnahmebehälter für eine Zwei- oder Mehrkomponentenkartusche für die Lagerung und das Abgeben plastischer Füllsubstanzen, umfassend: eine erste Kammer mit einem ersten Volumen für eine erste Füllsubstanz, das durch eine erste Wand umschlossen wird, eine zweite Kammer mit einem zweiten Volumen für eine zweite Füllsubstanz, das durch eine zweite Wand umschlossen wird, eine Mundstückanordnung mit einem ersten Wandabschnitt und einem zweiten Wandabschnitt, der den ersten Wandabschnitt wenigstens abschnittsweise umschließt, wobei der erste Wandabschnitt ein erstes in etwa zylindrisches Austrittsvolumen umschließt, und der zweite Wandabschnitt ein zweites in etwa ringförmiges Austrittsvolumen umschließt, wobei der erste Wandabschnitt mit der ersten Wand verbunden ist und der zweite Wandabschnitt mit der zweiten Wand verbunden ist. Außerdem bezieht sich die Anmeldung auf eine Zwei- oder Mehrkomponentenkartusche umfassend einen wie oben beschriebenen Aufnahmebehälter.
STAND DER TECHNIK
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Im Stand der Technik ist eine Vielzahl von Zweikomponentenkartuschen für das Lagern und Aufbewahren von plastischen Substanzen, wie z.B. Dichtungsmassen, Klebstoffe, u.a., bekannt. Zweikomponentenkartuschen weisen zwei Aufnahmekammern zur Aufnahme jeweils einer Substanz auf. Die Substanzen sind während der Lagerung getrennt, sodass sie nicht miteinander reagieren können. Die Kammern können nebeneinander (Side-by-Side Kartuschen) oder ineinander, z.B. als koaxiale Kammern (Koaxialkartuschen) angeordnet sein. Die innere Kammer von Koaxialkartuschen weist in der Regel ein zylindrisches Aufnahmevolumen, die äußere Kammer ringförmiges Aufnahmevolumen auf. Die Wandkonstruktionen sind meist in den Mundstückbereichen ineinander gesteckte zylindrische koaxiale Rohrkörper.
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Im hinteren (proximalen) Bereich werden die beiden Rohrkörper durch einen zylindrischen Kolben und einen Ringkolben verschlossen. Vor dem Gebrauch ist die Zweikammerkartusche durch eine an einem distalen Mundstück der Kartusche angeordnete Verschlusskappe verschlossen, mit der sie bei Arbeitsunterbrechungen auch wiederverschließbar ist.
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Zum Ausbringen der Füllsubstanzen werden die Kolben nach vorne gedrückt, wodurch die Substanzen durch Auslässe des inneren und des äußeren Rohrkörpers abgegeben werden. Die Auslässe der beiden Kammern werden durch die ineinandergesteckten Mundstücke der beiden Rohrkörper gebildet. Für den Einsatz der Kartusche kann auf das Mundstück des äußeren Rohrkörpers ein Mischrohr aufgeschraubt werden, in dem ein Mischer mit axial aufeinander folgenden Mischelementen angeordnet ist. Das Mischrohr weist eine distale Öffnung auf, durch die die durchmischten Substanzen austreten können. Die Substanzen sollen möglichst schnell und möglichst homogen vermischt werden, sodass aus der distalen Öffnung des Mischrohrs ein ausreichend homogenes Gemisch austritt.
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Andererseits soll das Mischsystem derart konzipiert sein, dass ein homogenes Vermischen der beiden Füllsubstanzen mit einem möglichst wenige Mischelemente enthaltenden, möglichst kurzen Mischrohr ermöglicht wird, um den erforderlichen Auspressdruck zu reduzieren. Der erforderliche Auspressdruck ist umso größer, je größer die Anzahl der axial aufeinanderfolgenden Mischelemente im Mischrohr ist, denn jedes weitere Mischelement vergrößert den Strömungswiderstand. Diese Tatsache ist umso relevanter, je zähflüssiger die auszupressenden und zu mischenden Substanzen sind.
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Um den Mischer möglichst kurz und mit möglichst wenigen Mischelementen ausbilden zu können, sollen die beiden Substanzen bereits in der Mundstückanordnung, also im Bereich der Auslässe der Kammern, in eine Mehrzahl von Fließsträngen aufgeteilt werden, bevor diese in den eintrittsseitigen (proximalen) Bereich Mischers eintreten.
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Die Druckschrift
EP 2 258 468 B1 zeigt ein Beispiel eines Mischsystems, wobei sich ein einziger, etwa zylindrischer Auslaufkanal des Mundstückteils des inneren Rohrkörpers 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. Diese Konstruktion ist jedoch fertigungstechnisch aufwändig, da im Bereich der Auslässe der Kammern komplexe Geometrien mit Hinterschneidungen vorhanden sind.
AUFGABE DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen fertigungstechnisch vereinfachten Aufnahmebehälter bzw. eine fertigungstechnisch vereinfachte Zwei- oder Mehrkomponentenkartusche mit guter Durchmischung der Füllsubstanzen im Mundstückbereich der Kartusche und ein vereinfachtes Verfahren zu dessen bzw. deren Herstellung bereitzustellen.
TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Aufnahmebehälter nach Anspruch 1 oder 6, eine Zwei- oder Mehrkomponentenkartusche nach Anspruch 10 oder 15 und ein Verfahren zur Herstellung der Zwei- oder Mehrkomponentenkartusche nach Anspruch 18. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der vorliegenden Beschreibung der Erfindung.
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Ein erfindungsgemäßer Aufnahmebehälter für eine Zwei- oder Mehrkomponentenkartusche für die Lagerung und das Abgeben plastischer Füllsubstanzen umfasst:
- eine erste Kammer mit einem ersten Volumen für eine erste Füllsubstanz, das durch eine erste Wand umschlossen wird,
- eine zweite Kammer mit einem zweiten Volumen für eine zweite Füllsubstanz, das durch eine zweite Wand umschlossen wird, und
- eine Mundstückanordnung mit einem ersten Wandabschnitt und einem zweiten Wandabschnitt, der den ersten Wandabschnitt wenigstens abschnittsweise umschließt,
- wobei der erste Wandabschnitt ein erstes in etwa zylindrisches Austrittsvolumen umschließt, und der zweite Wandabschnitt ein zweites in etwa ringförmiges Austrittsvolumen umschließt,
- wobei der erste Wandabschnitt mit der ersten Wand verbunden ist und der zweite Wandabschnitt mit der zweiten Wand verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung besteht im Wesentlichen darin, dass ein erster etwa zylindrischer Austrittskanal/-volumen der Mundstückanordnung des inneren Rohrkörpers und ein zweiter etwa ringförmiger Austrittskanal/-volumen der Mundstückanordnung des äußeren Rohrkörpers vorhanden ist. Da das erste Austrittsvolumen (wie auch das zweite Austrittsvolumen) nach oben (also am distalen Ende der Wandabschnitte) hin offen ist, ist die Mundstückanordnung ohne Hinterschneidungen ausgebildet. Auf diese Weise wird es ermöglicht, den gesamten Aufnahmebehälter in einem Spritzgusswerkzeug einteilig herzustellen. Um dennoch eine gute Vormischung der Füllsubstanzen vor dem Eintritt in einen nachgelagerten Mischer zu ermöglichen, wird die erste Füllsubstanz durch einen separaten Verschluss des ersten Austrittsvolumens im distalen Endbereich des ersten Wandabschnitts, etwa durch ein Deckelelement, das eine Verschluss-, Ablenk- oder Prallplatte mit oder ohne Leitstruktur bildet, verschlossen. Die erste Füllsubstanz tritt somit abgelenkt mit wenigstens einer radialen Komponente bzw. Querkomponente durch die radialen Öffnungen in einen aus der zweiten Kammer kommenden Strang der zweiten Füllsubstanz ein.
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Die erste und die zweite Wand sind im Wesentlichen als Zylindermantelwände ausgebildet. "Im Wesentlichen zylindrisch" oder "in etwa zylindrisch" soll im Rahmen der Erfindung Formen einschließen, die rohrartig mit beliebigem Querschnitt ein Volumen begrenzen, also Abwandlungen einer zylindrischen From durch Änderung des Querschnitts. Der Querschnitt kann auch axial variieren.
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Im ersten Wandabschnitt kann wenigstens eine radiale Öffnung ausgebildet sein, die einen Austritt der ersten Füllsubstanz aus dem ersten Austrittsvolumen in einen Strang der zweiten Füllsubstanz mit wenigstens einer radialen Komponente ermöglicht.
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Durch die Anordnung und Geometrie der radialen Öffnungen können Stränge der ersten und der zweiten Füllsubstanz ineinander geführt und somit je nach Anwendung in optimierter Weise vorgemischt werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Anzahl der benötigten Mischelemente im Mischrohr des Mischers zur Erzielung einer homogenen Vermischung der Füllsubstanzen sowie eine Reduzierung des notwendigen Auspressdrucks. Eine gute Vormischung der Materialstränge der Füllsubstanzen wird aufgrund der nicht nur axialen Richtungskomponente der ersten Füllsubstanz erreicht. Die Anzahl der für den nachfolgenden Mischvorgang bis zum Erreichen einer homogenen Mischung der Füllsubstanzen an der Austrittsöffnung des Mischrohrs erfordert eine geringere Anzahl von Mischelementen im Mischrohr. Außerdem vereinfacht die erfindungsgemäße Konstruktion die Herstellung des Aufnahmebehälters und damit der gesamten Kartusche.
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Vorzugsweise ist der erste Wandabschnitt im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und begrenzt eine distale Öffnung. Die distale Öffnung ist insbesondere im Wesentlichen kreisförmig und entspricht dem Durchmesser des ersten Austrittsvolumens.
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Der Aufnahmebehälter ist vorzugsweise einteilig ausgebildet. Durch die hinterschneidungsfreie Konzeption der Mundstückanordnung des Behälters wird die Herstellung eines einteiligen Behälters in einem Spritzgussverfahren ermöglicht. Aufgrund dessen entfällt wenigstens der im Stand der Technik erforderliche Herstellungsschritt des Zusammenfügens des inneren und des äußeren Rohrkörpers.
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Die radialen Öffnungen sind vorzugsweise zum distalen Rand des ersten Wandabschnitts offen. Dies bedeutet, dass auch die radialen Öffnungen, von oben betrachtet, hinterschneidungsfrei im ersten Wandabschnitt ausgebildet sind.
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Der erste Wandabschnitt kann mit radialen Öffnungen ohne Hinterschneidungen ausgebildet sein, z.B. durch die genannten nach oben offenen radialen Öffnungen. Ein Werkzeug, z.B. ein Kern, der von oben in die Kavität eingreift, kann somit bei der Entformung ohne Überwindung eines Widerstands durch Hinterschneidungen, und ohne Beeinträchtigung des Endprodukts, zurückgezogen werden.
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Während im Stand der Technik das Innenrohr und das Außenrohr zweiteilig hergestellt und dann zusammengefügt wurden, können durch die vorliegende Erfindung Außen- und Innenrohr einteilig hergestellt werden. Ein Deckelelement bzw. eine Ablenk- oder Prallfläche können an der oberen Öffnung des ersten Austrittsvolumens angeordnet und einteilig mit dem Mischer ausgebildet sein.
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Ein weiterer erfindungsgemäßer Aufnahmebehälter für eine Zwei- oder Mehrkomponentenkartusche für die Lagerung und das Abgeben plastischer Füllsubstanzen umfasst:
- eine erste Kammer mit einem ersten Volumen für eine erste Füllsubstanz, das durch eine erste Wand umschlossen wird,
- eine zweite Kammer mit einem zweiten Volumen für eine zweite Füllsubstanz, das durch eine zweite Wand umschlossen wird,
- eine Mundstückanordnung mit einem ersten Wandabschnitt und einem zweiten Wandabschnitt, wobei der erste Wandabschnitt mit der ersten Wand verbunden ist und der zweite Wandabschnitt mit der zweiten Wand verbunden ist,
- einen Aufsatz, der mit dem ersten Wandabschnitt verbunden ist, wobei der zweite Wandabschnitt den Aufsatz wenigstens teilweise umschließt, wobei der Aufsatz eine mantelartige Wand, wenigstes eine in der mantelartigen Wand ausgebildete radiale Öffnung, und ein Deckelelement umfasst, wobei das Deckelelement einteilig mit der mantelartigen Wand ausgebildet ist und eine durch die mantelartige Wand begrenzte distale Öffnung verschließt.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Prallplatte in Form des Deckelelement einteilig mit der mantelartigen Wand als Aufsatz ausgebildet. Der Aufsatz kann wahlweise mit dem Mischer verbunden sein.
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Der Aufsatz ist insbesondere mit einem Verbindungsbereich des ersten Wandabschnitts verbunden, insbesondere durch Formschluss verbunden, insbesondere verclipst.
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Der Aufsatz kann insbesondere einteilig ausgebildet sein.
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In allen genannten Ausführungsbeispielen können die radialen Öffnungen eine der folgenden Geometrien aufweisen: kreisförmig, als Langloch, insbesondere mit kreissegmentartigem oder spitzem Bodenbereich, dreieckig, schwalbenschwanzartig, rechteckig, mit oder ohne Struktur, beispielsweise Verzahnung, der axialen Kanten der Öffnungen. Die Öffnungen können in Geometrie und Anordnung, je nach Anwendung, optimiert sein, um eine gute Vormischung zu erreichen. Beispielsweise können durch die Geometrie die Form und Oberfläche der austretenden Stränge eingestellt werden.
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Eine erfindungsgemäße Zwei- oder Mehrkomponentenkartusche für die Lagerung und das Abgeben plastischer Füllsubstanzen umfasst:
- einen Aufnahmebehälter wie oben beschrieben, und
- ein Deckelelement, das als vom Aufnahmebehälter separates Bauteil ausgebildet ist und zum Verschließen einer durch den ersten Wandabschnitt begrenzten distalen Öffnung ausgebildet ist.
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In einer speziellen Ausführungsform kann das Deckelelement wenigstens eine axiale und/oder radiale und/oder schräge Durchtrittsöffnung (mit sowohl axialer als auch radialer Komponente) für den Durchtritt der ersten Füllsubstanz aufweisen. Dies ist insbesondere erforderlich, wenn der erste Wandabschnitt keine Durchtrittsöffnungen aufweist. Die Durchtrittsöffnungen können geeignete Geometrien, Größen oder Anordnung aufweisen.
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Ein Deckelelement kann auch andere als flache Geometrien aufweisen, z.B. eine kuppelartige Geometrie. Das Deckelelement kann auch einen (massiven) Körper aufweisen, der einen zusätzlichen Aufbau über der durch den ersten Wandabschnitt gebildeten Öffnung bildet. Durch den Körper hindurch können Auslassöffnungen verlaufen.
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Der erste Wandabschnitt kann in seiner Höhe länger oder kürzer ausgebildet sein. Im Extremfall besteht der erste Wandabschnitt lediglich noch als Rand der Austrittsöffnung der ersten Kammer.
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Ein Deckelelement kann auch einteilig mit dem oberen Rand des ersten Wandabschnitts geformt werden, z.B. in Form von Laschen, die dann nach innen über die vom ersten Wandabschnitt gebildete Öffnung bzw. die durch den ersten Wandabschnitt definierte Öffnung geklappt und so befestigt werden (z.B. aneinander), dass sie die Öffnung wenigstens teilweise verschließen.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung beruht u.a. darauf, dass das Deckelelement bei der Verwendung der Kartusche zum Austragen gemischter Füllsubstanzen auf dem mittleren Rohrkörper aufliegt bzw. mit diesem verbunden (z.B. verclipt, verrastet, integral ausgebildet, etc.) ist und die distale Öffnung verschließt. Die Geometrie der radialen Öffnungen, die vorzugsweise zur distalen Öffnung, die durch den oberen Rand des ersten Wandabschnitts definiert ist, hin offen sind, kann relativ flexibel gewählt werden. Darüber hinaus kann das Deckelelement mit Leitlinien, Leitstegen und Prallflächen konzipiert werden, um die Materialstränge und deren Fließrichtung zu optimieren. Das Deckelelement ist insbesondere einteilig mit dem Mischer ausgebildet.
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Zusammengefasst ist dem Zentralbereich des dem inneren Rohrkörper zugeordneten Mundstückteils im Bereich von dessen distaler Öffnung eine Prallplatte zugeordnet, die den Zentralbereich des zylindrischen Auslassvolumens verdeckt, sodass die aus dem Innenraum des ersten Rohrkörpers austretende erste Füllsubstanz an der Prallplatte vorbei radial durch die radialen Öffnungen auswärts in das zweite Auslassvolumen strömt und damit eine Mehrzahl von Materialsträngen bildet.
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Die Zwei- oder Mehrkomponentenkartusche kann weiterhin ein an der Mundstückanordnung befestigbares Mischrohr und einen Mischer umfassen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Deckelelement mit dem Mischer verbunden.
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Das Deckelelement kann insbesondere einteilig mit dem Mischer ausgebildet sein.
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Eine weitere erfindungsgemäße Zwei- oder Mehrkomponentenkartusche für die Lagerung und das Abgeben plastischer Füllsubstanzen umfasst:
- einen Aufnahmebehälter, umfassend
- eine erste Kammer mit einem ersten Volumen für eine erste Füllsubstanz, das durch eine erste Wand umschlossen wird,
- eine zweite Kammer mit einem zweiten Volumen für eine zweite Füllsubstanz, das durch eine zweite Wand umschlossen wird,
- eine Mundstückanordnung mit einem ersten Wandabschnitt und einem zweiten Wandabschnitt, wobei der erste Wandabschnitt mit der ersten Wand verbunden ist und der zweite Wandabschnitt mit der zweiten Wand verbunden ist, und
- einen Aufsatz, der mit dem ersten Wandabschnitt verbunden ist, wobei der zweite Wandabschnitt den Aufsatz wenigstens teilweise umschließt, wobei der Aufsatz eine mantelartige Wand, wenigstens eine in der mantelartigen Wand ausgebildete radiale Öffnung, und ein Deckelelement umfasst, wobei das Deckelelement einteilig mit der mantelartigen Wand ausgebildet ist, und eine durch die mantelartige Wand begrenzte distale Öffnung verschließt.
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In allen Varianten der Erfindung kann das Deckelelement als Umlenk- und/oder Prallplatte zur radialen Ablenkung eines Strangs der ersten Füllsubstanz ausgebildet sein.
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Das Deckelelement kann an seiner proximalen Seite wenigstens eine der folgenden Geometrien aufweisen: flach, plan, senkrecht zum ersten Wandabschnitt bzw. zur mantelartigen Wand; konkav; konvex; kreissegmentartig (konkav, konvex); gekrümmt; mit einer Führungsstruktur, mit Leitelementen, z.B. Leitstegen, Leitrippen, gerade, schräg, und/oder geschlängelt.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Zwei- oder Mehrkomponentenkartusche umfasst wenigstens die folgenden Schritte:
- (a) Herstellung des Aufnahmebehälters, wie oben beschrieben, einteilig in einem ersten Spritzgussverfahren; und
- (b) Herstellung eines Mischers mit einem damit verbundenen Deckelelement in einem weiteren Spritzgussverfahren.
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Vor der Verwendung wird der Mischer mit dem Deckelelement an dem Aufnahmebehälter angebracht, beispielsweise am ersten Wandabschnitt befestigt.
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Die Erfindung kann sowohl für die Bereitstellung von Koaxialkartuschen als auch für die Bereitstellung von Side-by-Side-Kartuschen eingesetzt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung der Figuren deutlich. Es zeigen beispielhaft
- Fig. 1 eine axiale Schnittansicht eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Mischer und Mischrohr;
- Fig. 2a eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Mischer;
- Fig. 2b eine axiale Schnittansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 2a;
- Fig. 3a eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement;
- Fig. 3b eine axiale Schnittansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 3a;
- Fig. 4a eine perspektivische Ansicht eines Mischers gemäß einer ersten Variante aus Fig. 2a, 2b bzw. 3a, 3b;
- Fig. 4b eine axiale Schnittansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 4a;
- Fig. 5a eine perspektivische Ansicht eines Mischers gemäß einer zweiten Variante aus Fig. 2a, 2b bzw. 3a, 3b;
- Fig. 5b eine axiale Schnittansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 5a;
- Fig. 6a eine perspektivische Ansicht eines Mischers gemäß einer dritten Variante aus Fig. 2a, 2b bzw. 3a, 3b;
- Fig. 6b eine axiale Schnittansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 6a;
- Fig. 7a eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche;
- Fig. 7b eine axiale Schnittansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 7a;
- Fig. 8a eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement;
- Fig. 8b eine axiale Schnittansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 8a;
- Fig. 9a eine perspektivische Ansicht einer fünften Ausführungsform eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement;
- Fig. 9b eine axiale Schnittansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 9a;
- Fig. 10a eine perspektivische Ansicht einer sechsten Ausführungsform eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement;
- Fig. 10b eine axiale Schnittansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 10a;
- Fig. 11a eine perspektivische Ansicht einer siebten Ausführungsform eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement;
- Fig. 11b eine axiale Schnittansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 11a;
- Fig. 12a eine perspektivische Ansicht einer achten Ausführungsform eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement;
- Fig. 12b eine axiale Schnittansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 12a;
- Fig. 13a eine axiale Schnittansicht einer neunten Ausführungsform eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement;
- Fig. 13b eine perspektivische Ansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 13a;
- Fig. 14a eine axiale Schnittansicht einer zehnten Ausführungsform eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement;
- Fig. 14b eine perspektivische Ansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 14a;
- Fig. 15a eine axiale Schnittansicht einer elften Ausführungsform eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement;
- Fig. 15b eine perspektivische Ansicht des Mundstückbereichs aus Fig. 15a;
- Fig. 16a eine perspektivische Ansicht einer zwölften Ausführungsform eines Mundstückbereichs einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem Deckelelement in einem ersten Zustand;
- Fig. 16b die perspektivische Ansicht aus Fig. 16a in einem zweiten Zustand;
- Fig. 17a-17c Ansichten einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 18 eine axiale Schnittansicht einer Koaxialkartusche;
- Fig. 19 eine axiale Schnittansicht einer Side-by-Side Kartusche.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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In den Figuren sind gleiche oder entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In der Figur 1 ist der Mundstückbereich einer Zweikomponentenkartusche 1 gemäß der Erfindung in einer axialen Schnittansicht dargestellt.
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Die Kartusche 1 weist einen Aufnahmebehälter 2 für zwei unterschiedliche Substanzen mit einer ersten inneren im Wesentlichen zylindrischen Kammer 20 für eine erste Füllsubstanz, und einer zweiten äußeren im Wesentlichen ringförmigen Kammer 21 für eine zweite Füllsubstanz auf.
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Eine erste zylindrische Wand 200 der inneren ersten Kammer 20 ist als erster Rohrkörper ausgebildet, der ein proximales erstes Volumen begrenzt. Die Wand 200 grenzt die erste Kammer 20 zur zweiten Kammer 21 hin ab. Im distalen Mündungsbereich 22 weist der erste Rohrköper einen ersten Wandabschnitt 201 auf, der ein distales erstes Austrittsvolumen begrenzt, das einen kleineren Radius aufweist als das proximale erste Volumen. Im ersten Wandabschnitt 201 sind radiale Öffnungen 213 ausgebildet, durch die während des Ausbringens der Substanzen die erste Füllsubstanz mit radialer Fließkomponente hindurchtreten und sich mit der von unten aus der zweiten Kammer 21 kommenden zweiten Füllsubstanz vermischen kann.
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Die zweite Kammer 21 ist als zylindrischer Rohrkörper ausgebildet. Eine zweite zylindrische Wand 210, die ein proximales ringförmiges zweites Volumen begrenzt. Die zweite Wand 210 grenzt das Volumen der zweiten Kammer 21 nach außen hin ab. Die zweite Wand 210 geht in eine Stirnwand 211 über. An die Stirnwand 211 schließt sich ein distaler zylindrischer zweiter Wandabschnitt 212 an, der ein distales zweites Austrittsvolumen begrenzt, das einen kleineren Radius aufweist als das proximale zweite Volumen. An der Außenseite des zweiten Wandabschnitts 212 ist ein Außengewinde 2120 zum Anschluss bzw. Anschrauben eines Mischrohrs 3 ausgebildet.
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Die proximale erste Wand 200 ist konzentrisch zur proximalen zweiten Wand 210 angeordnet. Die proximale erste Wand 200 hat einen kleineren Radius als die proximale zweite Wand 210. Der distale erste Wandanschnitt 201 ist konzentrisch zum distalen zweiten Wandabschnitt 212 angeordnet. Der distale erste Wandabschnitt 201 hat einen kleineren Radius als der distale zweite Wandabschnitt 212.
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Zwischen den Wandabschnitten 201 und 212 ist ein Verbindungselement 23 angeordnet, das den ersten Rohrkörper 20 mit dem zweiten Rohrkörper 21 verbindet. Das Verbindungselement 23 weist in Umfangsrichtung einen oder mehrere radial zwischen den Wandabschnitten 201 und 212 verlaufende Stege auf, zwischen denen axiale Öffnungen zum Durchtritt der zweiten Füllsubstanz während des Ausbringens der Substanzen vorgesehen sind. Insbesondere sind der erste Rohrkörper und der zweite Rohrkörper einteilig ausgebildet.
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Ein Mündungsbereich 22 des Aufnahmebehälters 2 besteht im Wesentlichen aus den Wandabschnitten 201 und 212. Im Mündungsbereich 22, insbesondere auf der Außenseite des zweiten Wandabschnitts 212, wird vor der Verwendung der Kartusche 1 ein Mischrohr 3 aufgeschraubt. Das Mischrohr 3 ist ein rohrförmiger Körper mit einem proximalen Verbindungsabschnitt 30, einem zylindrischen Innenvolumen 31 und einer distalen Ausgabeöffnung (nicht dargestellt). Im zylindrischen Innenvolumen 31 ist ein Mischer 4 angeordnet. Der Mischer 4 weist eine Reihe axial hintereinander angeordneter Mischelemente 41, 42, 43,... auf, welche die durch das Mischrohr 3 hindurchtretenden Materialstränge immer wieder verdrehen und aufteilen und so die Durchmischung bewirken.
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Auf der oberen offenen Seite des ersten Wandabschnitts 201 ist ein (separates) Deckelelement 5 angeordnet, das die Mündungsöffnung des ersten Wandabschnitts 201 verschließt. Das Deckelelement 5 sorgt dafür, dass die aus der ersten Kammer 20 ausfließende Substanz abgelenkt wird und aus den radialen Öffnungen 213 austritt. Dabei weist die Fließrichtung der Substanz wenigstens eine radiale Komponente auf. Im Zwischenbereich zwischen den Wandabschnitten 201 und 212 bzw. unmittelbar außerhalb der Öffnungen 213 und oberhalb der Mündungsöffnung des zweiten Wandabschnitts 212 mischen sich die Füllsubstanzen, bevor sie (geführt durch die Wand des Mischrohrs 3) in den Bereich des Mischers 4 gelangen. Das Deckelelement 5 kann als separates Bauteil ausgebildet sein, oder es kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, mit dem Mischer 4 verbunden bzw. mit dem Mischer 4 einteilig (integral) ausgebildet sein.
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Durch den Aufbau kann der Aufnahmebehälter 2 mit dem ersten Rohrkörper und dem zweiten Rohrkörper einteilig ausgebildet sein, wobei die Rohrkörper durch das Verbindungselement 23 verbunden sind, während im Stand der Technik die Rohrkörper separat hergestellt werden und nach der Herstellung z.B. durch Einclipsen aneinandergefügt werden.
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Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Erfindung in einem ersten Verfahrensschritt der Herstellung der erfindungsgemäßen Kartusche 1 der Aufnahmebehälter 2 einteilig in einem Spritzgussverfahren hergestellt.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein Mischer 4 mit dem damit verbundenen Deckelelement 5 in einem weiteren Spritzgussverfahren hergestellt. Die Reihenfolge der Verfahrensschritte spielt keine Rolle.
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Vor der Verwendung der Kartusche 1 wird das Deckelelement 5 (das integral mit dem Mischer 4 ausgebildet ist) durch den Benutzer an die Mündungsöffnung des ersten Wandabschnitts 201 angefügt und das Mischrohr 3 über dem darin aufgenommenen Mischer 4 auf den Mündungsbereich 22, insbesondere auf die Außenseite des zweiten Wandabschnitts 212, aufgeschraubt werden. Alternativ dazu wird der Mischer 4 mit dem einteilig (integral) ausgebildeten Deckelelement 5 in das Mischrohr 3 eingebracht und das Mischrohr 3 mit dem darin aufgenommenen Mischer 4 und Deckelelement auf den Mündungsbereich 22, insbesondere auf die Außenseite des zweiten Wandabschnitts 212, aufgeschraubt. Im angeschraubten Zustand verschließt das Deckelelement 5 die Mündungsöffnung des ersten Wandabschnitts 201.
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In den Figuren 2a und 2b ist eine erste Ausführungsform eines Mundstückbereichs 22 einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche 1 mit einem am Mundstück 22 angeordneten Mischer 4 dargestellt. Der Mischer 4 ist einteilig mit dem Deckelelement 5 ausgebildet. Das Deckelelement 5 verschließt die obere offene Seite des ersten Wandabschnitts 201. Die Füllsubstanz aus der ersten Kammer 20 wird durch das Deckelelement 5 abgelenkt und tritt aus den radialen Öffnungen 213 aus. Die (in diesem Fall vier bzw. geradzahligen) Öffnungen 213 sind gleichmäßig um die obere Kante des ersten Wandabschnitts 201 verteilt. Die Öffnungen 213 sind nach oben offen und erstrecken sich als Langnuten nach unten. Der Boden 2130 des Langlochs ist (von oben betrachtet) konkav mit halbrunder Geometrie. Insbesondere weist das Mundstück 22 im distalen Endbereich keine Hinterschneidungen auf, sodass eine Herstellung des Aufnahmebehälters 2 mit dem Mundstückbereich 22 als einteiliges Bauteil im Spritzguss herstellbar ist.
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Das Deckelelement 5 ist als proximaler Abschnitt eines erweiterten Mischelements 4 ausgebildet.
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In den Figuren 3a und 3b ist eine zweite Ausführungsform eines Mundstückbereichs 22 einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche 1 dargestellt. Im Wesentlichen entspricht die zweite Ausführungsform der ersten Ausführungsform.
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Am Mundstück 22 ist ein Deckelelement 5 angeordnet. Das Deckelelement 5 ist entweder als separates Bauteil ausgebildet und /oder mit dem Mischer 4 verbunden. In der Regel ist jedoch das Deckelelement 5 als integrales Teil des Mischers 4 ausgebildet. Das Deckelelement 5 verschließt die obere offene Seite des ersten Wandabschnitts 201. Die (in diesem Fall drei bzw. ungeradzahligen) Öffnungen 213 sind gleichmäßig um die obere Kante des ersten Wandabschnitts 201 verteilt. Die Öffnungen 213 sind wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
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In der zweiten Ausführungsform ist das Deckelelement 5 an der oberen Kante des ersten Wandabschnitts 201 verrastet. Das Deckelelement 5 kann unterschiedliche Auslaufgeometrien haben. An das Deckelelement kann sich, wie in der ersten Ausführungsform, einteilig ein Mischer anschließen (nicht dargestellt). Dies gilt auch für alle nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele und Varianten.
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Die Figuren 4a und 4b zeigen eine erste Variante der ersten bzw. der zweiten Ausführungsform der Erfindung. In der Figur 4a ist ein Mischer 4 mit daran angebundenem Deckelelement 5 gezeigt. Das Deckelelement 5 weist eine innere (proximale) Ablenkfläche bzw. Prallfläche 50 auf, die (von unten betrachtet) kugelsegmentförmig konvex ausgebildet ist. Die Prallfläche 50 lenkt die zu den Öffnungen 213 fließende Substanz in eine gewünschte Fließrichtung ab, sodass im Mischbereich außerhalb der Öffnungen 213 ein möglichst effektives Vormischen der ersten Füllsubstanz mit der zweiten Füllsubstanz erfolgt.
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In einer weiteren Variante gemäß den Figuren 5a und 5b weist das Deckelelement 5 eine innere (proximale) Ablenkfläche bzw. Prallfläche 50 auf, die (von unten betrachtet) kugelsegmentförmig konkav ausgebildet ist. Der Fließweg bis zu den Öffnungen 213 wird durch die konkave Geometrie der Prallfläche 50 vergrößert.
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In einer weiteren Variante gemäß den Figuren 6a und 6b weist das Deckelelement 5 eine innere (proximale) Ablenkfläche bzw. Prallfläche 50 auf, die mit Leitrippen 51 versehen ist. Prinzipiell können Leitrippen alle Formen (z.B. gerade, schräg, geschlängelt in alle Richtungen) annehmen, die den Fließweg bzw. die Fließrichtungen für eine bestimmte Substanz optimieren.
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In den Figuren 7a und 7b bzw. 8a und 8b bzw. 9a und 9b bzw. 10a und 10b bzw. 11a und 11b bzw. 12a und 12b dargestellten Mundstückbereiche 22 weiterer Ausführungsformen der Erfindung unterscheiden sich von der ersten bzw. der zweiten Ausführungsform in der Anordnung und Geometrie der im ersten Wandabschnitt 201 ausgebildeten Durchtrittsöffnungen 213.
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In einer dritten Ausführungsform gemäß den Figuren 7a und 7b ist der erste Wandabschnitt 201 verkürzt ausgebildet und weist einen Verbindungsbereich 2010 mit einer Hinterschneidung auf. Im Bereich des distalen Endes des ersten Wandabschnitts 201 ist ein Aufsatz 203 angeordnet und mit dem ersten Wandabschnitt 201 verbunden, z.B. angeclipst. Der Aufsatz 203 weist einen Verbindungsbereich 2030 auf, der mit dem Verbindungsbereich 2010 des ersten Wandabschnitts 201 verbunden, beispielsweise verclipst, ist. Der Aufsatz 203 weist eine zylindrische Mantelwand 2031 und ein mit der Mantelwand 2031 integral ausgebildetes Deckelelement 5 auf. In der Mantelwand 2031 sind mehreren (unterschiedliche Anzahlen möglich, gerade und ungerade Anzahl) radiale Öffnungen 213, in diesem Beispiel als runde Löcher, allerdings nicht auf diese beschränkt, ausgebildet. Die Verteilung der Öffnungen 213 auf der Mantelfläche 201 kann symmetrisch und asymmetrisch sein.
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In einer vierten Ausführungsform gemäß den Figuren 8a und 8b sind die Öffnungen 213 als Langnuten ausgebildet, allerdings, anders als in der ersten und zweiten Ausführungsform, mit einem spitz zulaufendem Boden 2130.
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In einer fünften Ausführungsform gemäß den Figuren 9a und 9b sind die Öffnungen 213 als zum oberen Rand des ersten Wandabschnitts 201 offene Dreiecke ausgebildet, deren Schenkel nach unten hin in einer Spitze 2130 zusammentreffen.
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In einer sechsten Ausführungsform gemäß den Figuren 10a und 10b sind die Öffnungen 213 rechteckig und zum oberen Rand des ersten Wandabschnitts 201 offen ausgebildet. Die axialen Ränder 2131 der Öffnungen 213 sind mit einer Struktur, z.B. einer Verzahnung, versehen. Die Verzahnung 2131 sorgt für eine größere Oberfläche des durch die Öffnungen 213 gepressten Materialstrangs und kann so zu einer besseren Vormischung der Füllsubstanzen führen.
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In einer siebten Ausführungsform gemäß den Figuren 11a und 11b bestehen eine oder mehrere Öffnungen 213 aus aneinander gereihten in Umfangsrichtung versetzten Rechtecken mit gezackten und/oder mit versetzten Zähnen versehenen axialen Rändern 2131. Die Öffnungen 312 sind zum oberen Rand des ersten Wandabschnitts 201 offen. Das aufgesetzte Deckelelement 5 bildet den oberen Rand der Öffnungen 213.
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In einer achten Ausführungsform gemäß den Figuren 12a und 12b bestehen eine oder mehrere Öffnungen 213 aus jeweils zwei trapezartigen Ausschnitten, deren kürzere Grundseiten jeweils gleich lang sind und aneinander liegen, sodass eine Öffnung 213 mit beidseitigem schrägem Zulauf entsteht. Die Form der Öffnungen 213 nach Anbringen des Deckelelements 5 entspricht zwei symmetrisch aneinander gefügten Schwalbenschwanzgeometrien.
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Die Figuren 13a und 13b zeigen eine neunte Ausführungsform eines Mundstückbereichs 22 einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement 5. Anders als in den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen sind keine radialen Öffnungen im ersten Wandabschnitt 201 vorgesehen., sondern axiale Öffnungen 51 im Deckelelement 5. In dieser Ausführungsform ist das Deckelelement 5 auf den ersten Wandabschnitt 201 aufgeclipst. Die axialen Auslässe sind mit teilweise unterschiedlichen Durchmessern und ggf. mit ungleichmäßiger Anordnung ausgebildet.
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Die Figuren 14a und 14b zeigen eine zehnte Ausführungsform eines Mundstückbereichs 22 einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement 5. Anders als in der neunten Ausführungsform ist das Deckelelement 5 kuppelartig mit sowohl axialen als auch radialen als auch schrägen (d.h. mit axialer und radialer Komponente versehenen) Öffnungen 51 ausgebildet.
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Die Figuren 15a und 15b zeigen eine elfte Ausführungsform eines Mundstückbereichs 22 einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement 5. Anders als in der neunten Ausführungsform sind jedoch die axialen Auslässe in gleichmäßiger Anordnung angeordnet und mit gleichen Durchmessern ausgebildet. Kombinationen aus den Ausführungsbeispielen neun bis elf sind möglich.
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In den Figuren 16a und 16b ist eine zwölfte Ausführungsform eines Mundstückbereichs 22 einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement 5 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist das Deckelelement 5 einteilig mit dem ersten Wandabschnitt 201 ausgebildet. In der Figur 16a ist der Zustand nach dem Spritzgießen dargestellt. Das Deckelelement 5, bestehend aus Laschen 52, wird einteilig mit Kartusche gespritzt. Die Laschen erstrecken sich vom oberen Rand des ersten Wandabschnitts 201 im Wesentlichen axial nach vorne. Anschließend werden die Laschen 52 nach innen gebogen und miteinander verclipst, sodass ein im Wesentlichen axialer Verschluss 5 entsteht. Das Deckelelement 5 kann axiale/radiale Öffnungen (nicht dargestellt) und/oder der erste Wandabschnitt 201 kann radiale Öffnungen (nicht dargestellt) aufweisen.
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Die Figuren 17a bis 17c zeigen eine zwölfte Ausführungsform eines Mundstückbereichs 22 einer erfindungsgemäßen Zweikomponentenkartusche mit einem am Mundstück angeordneten Deckelelement 5. Anders als in den bisher beschriebenen Ausführungsformen wird das Deckelelement 5, mit dem ein Mischer 4 einteilig ausgebildet ist, am inneren Auslass montiert. Der erste Wandabschnitt 201 ist nur noch rudimentär vorhanden bzw. bildet den Rand der Öffnung der ersten Kammer 20. Das Deckelelement 5 ist mit wenigstens einer axialen Öffnung versehen.
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Die Figur 17c zeigt einen Abschnitt der Kombination aus integriertem Deckelelement 5 und Mischer 4. Über eine Stufe 53 ist das Element 4, 5 an der Öffnung der ersten Kammer 20 angeclipst. Die erste Füllmasse tritt zunächst axial über die Durchgänge 54 aus und wird durch die Prallplatte 55 seitlich radial zur aus der zweiten Kammer 21 ankommenden zweiten Füllmasse abgelenkt. Die vereinten Stränge werden zum Mischer 4 geführt (in der Regel durch ein Mischrohr).
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Die Figur 18 zeigt schematisch eine Koaxialkartusche 1 mit einem entsprechenden Aufnahmebehälter 2, bei dem die Kammern 20, 21 ineinander angeordnet sind, mit Mischrohr 3 und Mischer 4. In dieser Konstruktion kann eine Mundstückanordnung 22 wie oben beschrieben, ggf. mit Deckelelement 5, integriert werden. Es wird deutlich, dass der Behälter 2 einteilig hergestellt werden kann.
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Die Figur 19 zeigt schematisch eine Side-by-Side Kartusche 1 mit einem entsprechenden Aufnahmebehälter 2, bei dem die Kammern 20, 21 nebeneinander angeordnet sind, mit Mischrohr 3 und Mischer 4. Auch in dieser Konstruktion kann eine Mundstückanordnung 22 wie oben beschrieben, ggf. mit Deckelelement 5, integriert werden. Es wird deutlich, dass der Behälter 2 einteilig hergestellt werden kann.
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Die beschriebenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen und der Varianten können im Rahmen dieser Offenbarung, soweit technisch sinnvoll, in beliebigen Varianten kombiniert werden.