KR101833406B1 - 카트리지 피스톤 - Google Patents

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KR101833406B1
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Abstract

피스톤(1, 51)은 매질 측(3, 53), 반대편에 배치된 구동 측(4, 54), 및 외주부 측에서 피스톤 재킷(5, 55)에 의해 둘러싸인 피스톤 본체(2, 52)를 포함하고, 피스톤 재킷(5, 55)은 매질 측(3, 53)과 구동 측(4, 54) 사이에 연결을 형성한다. 피스톤 재킷(5, 55)은 피스톤 축(9)을 중심으로 배열되고, 피스톤 재킷(5, 55)은 웹 부재(26, 76)를 통해 피스톤 본체(2, 52)에 연결되어, 매질 측(3, 53)에서 피스톤 본체(2, 52)와 피스톤 재킷(5, 55) 사이에 외주부 홈(23, 73)이 형성된다. 커버 부재(13, 63)는 매질 측(3, 53)에 배열되고, 피스톤 본체(2, 52)의 매질 측 표면(28, 78)의 전체에 걸쳐 바로 놓여 있는 구동 측 표면(29, 79)을 갖는다.

Description

카트리지 피스톤{CARTRIDGE PISTON}
본 발명은 카트리지용 피스톤에 관한 것으로서, 특히 고형물질을 포함하는 충전 재료를 분배하기 위한 피스톤에 관한 것이다.
이러한 피스톤은 예를 들어 DE 200 10 417 U1으로부터 알려져 있다. 피스톤은 밀봉 립(lip)이 구비된 제1 피스톤부를 갖는다. 밀봉 립은 카트리지 벽과 접촉한다.
추가적으로 이미 공지된 피스톤은 EP 1 165 400 B1에 개시되어 있다. 이러한 피스톤은 카트리지 벽에 대해 필요한 밀봉을 달성하기 위해서 연질 플라스틱, 예를 들어 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로 제조된다. 이러한 피스톤은 단지 카트리지의 충전 재료를 구성하는 재료에 대한 제약사항과 양립될 수 있다. 피스톤이 매질 측을 따라 이러한 재료와 접촉을 이루는 것을 방지하기 위해서, 충전 재료에 내성이 있는 플라스틱으로 제조된 커버 판이 이용된다. 커버 판은, 카트리지 벽에 인접한 경계 영역만을 제외하고, 매질 측의 단면 표면 대부분을 커버한다. 경계 영역은 림(limb)에 의해 형성되며, 이러한 림은 커버 판 외부로 피스톤의 외주부를 따라 매질 측 방향으로 연장된다. 이러한 림은 V형 홈에 의해 커버 판으로부터 분리된다. 이러한 예에서 림은 충전 재료와 접촉되어 있는 것으로 인정되며, 피스톤의 나머지 영역은 커버 판에 의해 차단된다. 피스톤 재료와 접촉하게 되면 피스톤 재료의 팽윤(swelling)을 유발하여 림 영역에서 팽창이 발생된다는 점은 몇몇 충전 재료에 적용된다. 이는 밀봉 효과가 여하튼 증폭된다는 장점을 가진다. 대안적으로, 예를 들어 CH 610 994로부터 알 수 있는 것처럼, 복수의 밀봉 립 또한 피스톤 원주에 배열될 수 있다.
본 발명의 목적은 커버 부재와 피스톤 본체가 하나의 작업단계로 제조될 수 있도록 지정된 피스톤에 대한 개선을 제공하려는 것이다.
이러한 목적은 다성분(multicomponent) 사출 성형 프로세스, 특히 조립 사출 성형 프로세스로 제조되는 피스톤에 의해 충족된다. 조립 사출 성형 프로세스는 적어도 하나의 조립 단계가 절감될 수 있는 사출 성형 프로세스로 이해된다. 조립 사출 성형 프로세스라는 용어 외에도, 이동성(mobility) 사출 성형 프로세스("Beweglichkeitsspritzgussverfahren")라는 용어 또한 통상적으로 사용된다. 힌지 또는 환기 부재 내의 조정가능한 환기 슬롯과 같이, 특히 서로에 대하여 이동가능한 컴포넌트는 이러한 프로세스를 이용하여 하나의 단일 작업단계로 제조될 수 있다.
피스톤은 매질 측 및 구동 측을 갖는 피스톤 본체를 포함하고, 이러한 구동 측은 피스톤 본체의 매질 측과 반대편에 배치되며, 이러한 피스톤은 외주부 측에서 피스톤 재킷에 의해 경계 지워지며, 매질 측은 피스톤 재킷이 매질 측과 구동 측 간의 연결을 형성하는 매질 측 표면을 갖고, 피스톤 재킷은 피스톤 축을 중심으로 배열되며, 피스톤 재킷은 웹 부재를 통해 피스톤 본체에 연결되어, 피스톤 본체와 피스톤 재킷 사이에 외주부 홈이 형성되고, 이러한 외주부 홈은 매질 측 표면을 둘러싸며, 커버 부재가 매질 측에 배열되고 매질 측 표면 및 구동 측 표면을 갖는다. 구동 측 표면은 매질 측에서 피스톤 본체의 표면의 전체에 걸쳐 바로 놓이며, 이는 피스톤 본체의 매질 측 표면과 커버 부재의 구동 측 표면이 실질적으로 전체 공통 표면에서 서로 접촉함을 의미하고, 따라서 실질적으로 전체 공통 표면에 걸쳐 연장되는 면(areal) 접촉이 제공된다.
커버 부재는 다성분 사출 성형 프로세스에서 피스톤 본체의 표면 상으로 직접 사출된다. 그러므로 피스톤 본체의 매질 측 표면은 커버 부재의 구동 측 표면의 윤곽을 따른다. 따라서 피스톤 본체의 매질 측 표면은 커버 부재의 구동 측 표면의 이미지라 할 수 있다.
피스톤 재료는 매질 측에서, 카트리지에서 피스톤을 가이드하기 위한 가이드 부재를 갖는 돌출부로 병합될 수 있다. 이러한 가이드 부재는 제조 프로세스 동안 밀봉 립에 대한 손상을 방지하기 위한 보호용 에지를 형성한다. 밀봉 립은 카트리지의 벽과 밀봉 접촉을 달성하는데 적합하다.
커버 부재는 구동 측 표면의 반대편에 배치되는 매질 측 표면을 갖고, 커버 부재의 매질 측 표면은 오목하다. 특히, 매질 측 표면에 배열되는 딤플을 갖는 표면은 이러한 양상에서 오목한 표면으로 이해되어야 한다. 선호되는 실시예에서, 이러한 딤플은 구체(sphere)의 일부분의 형태를 갖는 회전 대칭 오목부(indentation)이거나, 피스톤의 단면 표면이 타원형인 경우 타원체의 극 부분(polar segment)으로 고안될 수 있다. 금형의 오목한 표면이 정점(apex)의 형상을 갖는 것도 예상된다.
회전 대칭 또는 비회전 대칭 피스톤에 대해 상기 형태의 조합 또한 당연히 예상된다.
피스톤의 매질 측 표면에 벌지(bulge)가 제공될 수 있고, 이러한 벌지는 커버 부재의 구동 측 표면의 대응하는 오목부와 맞물린다. 대안적으로 또는 부가적으로, 피스톤 본체의 매질 측 표면에 오목부가 제공될 수 있고, 이러한 오목부는 커버 부재의 구동 측 표면의 대응하는 벌지와 맞물리게 되어, 벌지는 전체 공통 표면을 따라 오목부와 접촉하게 된다.
벌지는 예를 들어, 링의 일부로서 피스톤 축을 중심으로 배열되는 노치일 수 있다. 복수의 노치가 피스톤 축으로부터 상이한 반경방향 간격으로 배열될 수 있다.
벌지 주변에서 기류가 발생하도록 벌지는 서로 적어도 부분적으로 오프셋되어 배열될 수 있다. 벌지는 카트리지의 저장 챔버로부터의 공기가 피스톤을 통과할 수 있는 래버린스 구조를 형성한다. 링 형태로 고안되고 밀봉 부재로서의 기능을 충족하는 노치에 대해서 이러한 변형이 특히 고려될 수 있다.
유리한 실시예에 따른 커버 부재는 피스톤 본체를 통해 피스톤의 구동 측으로 연장되는 핀 부재 또는 밸브 부재를 포함한다. 핀 부재 및/또는 밸브 부재는 원뿔형 플러그인 부재로 제조될 수 있다. 핀 부재는 또한 피스톤 축에 대하여 회전 대칭일 수 있다. 이러한 핀 부재 및/또는 밸브 부재는 피스톤 본체에 대하여 이동가능하고, 따라서 밸브 부재와 피스톤 본체 사이에 연결 통로가 형성될 수 있다. 핀 부재 또는 밸브 부재는 각각 대응하는 단부를 가지고, 이러한 단부는 피스톤 본체의 구동 측 표면 너머에 이르고, 이에 의해 핀 부재 또는 밸브 부재는 가압력의 영향 하에서 대응하는 시트로부터 승강될 수 있어, 커버 부재와 피스톤 본체 사이에 연결 통로 및 환기용 벤팅 갭이 형성된다.
재킷형 지지 부재가 매질 측 표면의 외주부에 부착될 수 있다. 이러한 재킷형 지지 부재는 피스톤 본체와 피스톤 재킷 사이에 형성되는 홈 안으로 돌출될 수 있다.
홈은 홈 기저부를 갖고, 수용 부재가 홈 기저부에 부착되며 재킷형 지지 부재의 마진(margin)은 이러한 수용 부재 안으로 돌출된다.
지지 부재는 선호되는 실시예에 따라 적어도 하나의 벤팅 갭을 포함할 수 있고, 이러한 벤팅 갭은 벤팅 갭, 특히 환형 벤팅 갭 및 연결 통로에 연결될 수 있다.
벤팅 갭은 예를 들어 재킷형 지지 부재 내의 슬릿으로 제조된다. 복수의 벤팅 갭이 제공될 수 있다. 이러한 벤팅 갭은 재킷형 지지 부재의 외주부에 분산될 수 있다; 벤팅 갭은 특히 서로 일정한 간격을 두고 배열될 수 있다.
위의 실시예 중 임의의 실시예에 따른 피스톤의 제조 방법은 사출 성형 프로세스에서 코어 본체를 제조하는 단계, 및 동일한 사출 성형 장치 상에서 다성분 사출 성형 프로세스로 커버 부재를 부착하는 후속 단계를 포함한다.
복수의 성분을 분배하기 위한 카트리지는 적어도 하나의 피스톤, 바람직하게는 복수의 피스톤을 포함하고, 이러한 성분들은 서로 인접하여 또는 동축상으로 배열된 카트리지의 중공 공간에 배열된다. 분배 장치가 또한 카트리지에 연결될 수 있거나 카트리지가 분배 장치에 삽입될 수 있다. 피스톤은 분배 장치에 의해 이동가능하다. 분배 장치는 구동 측에서 피스톤에 연결될 수 있다.
위의 실시예 중 하나의 실시예에 따른 피스톤은 특히, 페이스트상 또는 점성 재료뿐만 아니라 고형물질을 포함하는 충전 재료를 분배하기 위해서도 유리하게 이용된다.
본 발명은 도면을 참조하여 이하 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피스톤을 도시한다;
도 2는 피스톤 본체의 매질 측의 도면이다.
도 3은 피스톤의 매질 측의 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 피스톤을 도시한다.
도 5는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 링 피스톤을 도시한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피스톤을 도시한다. 피스톤(1)은 통상 사출 성형 프로세스에 의해 플라스틱으로 제조되는 피스톤 본체(2)를 포함한다. 피스톤(1)은 바람직하게는 카트리지로부터 충전 재료, 특히 유체 또는 페이스트상 매질의 충전 재료를 분배하는데 이용된다. 충전 재료는 또한 고형물질을 포함할 수 있다. 충전 재료는 피스톤(1)이 변위가능한 카트리지의 저장 챔버 내에 위치된다. 카트리지(17)의 저장 챔버의 벽(16)은 부분적으로 도시된다. 피스톤(1)은 이러한 벽(16)을 따라 슬라이드되고, 이러한 이동으로 분배 개구(미도시)를 통해 충전 재료를 밀어낸다. 충전 재료에 대면하는 피스톤(1) 측은 이하 매질 측(3)으로 지칭될 것이다. 피스톤(1)을 이동하게 하고 계속 이동하도록 유지하기 위해서, 분배 장치에 의해서 또는 압축 유체에 의해 압축력이 가해진다. 플런저 부재가 도시된 분배 장치(10)는 매질 측(3)의 반대편에 배치된 피스톤 측에 위치한다. 이러한 측은 이하 구동 측(4)이라 지칭될 것이다.
피스톤(1)은 피스톤 본체(2) 및 피스톤 재킷(5)을 포함한다. 피스톤 본체(2)는 구동 측(4), 매질 측(3) 및 피스톤 재킷(5)에 의해 경계 지워진다. 피스톤 재킷(5)은 매질 측(3)과 구동 측(4) 사이의 연결을 형성하고, 피스톤 재킷(5)은 피스톤 축(9)을 중심으로 배열된다. 피스톤 재킷(5)은 링형 웹 부재(26)를 통해 피스톤 본체(2)에 연결되어, 매질 측에서 피스톤 본체(2)와 피스톤 재킷(5) 사이에 외주부 홈(23)이 형성된다. 부가적으로, 대부분의 경우 피스톤 본체(2)와 피스톤 재킷(5) 사이에 보강 리브(stiffening rib; 15)가 제공된다. 피스톤 재킷(5)은 특히, 피스톤(1)이 실린더형 저장 챔버를 갖는 카트리지(17)에 수용되도록 의도되는 경우 회전 대칭형으로 형성된다.
피스톤(1)은 유리하게는 사출 성형 프로세스로 제조되는 플라스틱 컴포넌트이다.
대부분의 경우, 피스톤 본체(2)는 복수의 컷아웃부를 갖거나 또는 중공(hollow) 본체로 제조된다. 피스톤 본체(2)와 피스톤 재킷(5)은, 후벽 컴포넌트의 사출이 유발하는 어려움뿐만 아니라 재료 절감의 이유로, 수 센티미터의 지름으로 박벽 컴포넌트로서 제조된다. 피스톤 본체(2)는 보강 리브(15)를 통해 필요한 형상 안정성을 취득한다. 보강 리브(15)는 피스톤(1)의 구동 측(4) 상에 배열된다. 보강 리브(15)를 제공함으로써, 피스톤(1)이 충전 재료의 분배 시에 분배 장치에 의해 압력 부하를 받게 되는 경우에도, 피스톤(1)은 본질적으로 안정된 상태로 남게 되도록 보장하게 된다.
부가적으로, 피스톤(1)은 매질 측(3) 상에서 피스톤 본체(2)에 부착되는 커버 부재(13)를 갖는다. 유리하게도, 이러한 커버 부재(13)는 피스톤이 제조되는 재료보다 충전 재료에 대해 높은 내성을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 따라서 커버 부재(13)는 피스톤 본체(2)에 대한 보호 기능을 높일 수 있다. 따라서 바람직하게는, 충전 재료가 피스톤 재료를 공격하기 쉬운 경우 커버 부재(13)가 이용된다. 이는 특히 LDPE와 같은 연질 플라스틱의 피스톤(1)에 적용되는 것이다. LDPE는 예를 들어 폴리에스터 레진에 의해 공격당하고, 팽윤이 발생한다.
재킷형 지지 부재(21)는 도 1에 따른 실시예에 따라, 커버 부재(13)의 매질 측 표면(27)의 외주부에 부착된다. 재킷형 지지 부재(21)는 피스톤 본체(2)와 면(areal) 접촉한다. 따라서 커버 부재(13)는 피스톤 본체(2)의 매질 측 표면(28)의 전체에 걸쳐 바로 놓이는 구동 측 표면(29)을 갖는다. 이는, 커버 부재(13)의 구동 측 표면(29)이 피스톤 본체(2)의 매질 측 표면(28)과 접촉하여 실질적으로 전체 공통 구동 측 표면(29)이 전체 공통 접촉 표면에 걸쳐 매질 측 표면(28)에 부착됨을 의미한다.
바람직하게는, 커버 부재(13)의 구동 측 표면(29) 중 적어도 60%, 바람직하게는 적어도 75%, 특히 적어도 90%가 피스톤 본체(2)의 매질 측 표면(28)과 면 접촉한다.
재킷형 지지 부재(21)는 매질 측(3)에서 피스톤 본체(2)의 외주부 홈(23) 안으로 돌출된다. 홈(23)은 홈 기저부(36)를 갖고, 수용 부재(37)는 홈 기저부(36)에 부착되며, 재킷형 지지 부재(21)의 마진(margin; 35)은 이러한 수용 부재에 맞물린다. 커버 부재(13)가 피스톤 본체(2)로부터 릴리스될 수 없도록 커버 부재(13)는 거기에 유지된다. 2개의 재료의 수축율 차이에 의해 체결이 발생한다. 재킷형 지지 부재(21)에 대한 수용 부재(37)는 또한 지지부로 작용하여, 커버 부재(13)는 분배 장치(10)의 제거 후에 원래 위치로 신속히 복귀할 수 있다. 재킷형 지지 부재(21)의 마진(35)은 실질적인 실린더형으로 고안된다.
커버 부재(13)는 구동 측 표면(29)의 반대측에 배치되는 매질 측 표면(28)을 갖는다. 커버 부재(13)의 매질 측 표면(27)은 오목한 곡률을 갖는다.
종래 기술에 따른 피스톤의 경우 이동 속도에 대한 상한값이 존재한다. 이동 속도는 카트리지에 존재하는 충전 재료를 분배하기 위해 피스톤이 이동하는 속도로 이해된다. 이동 속도가 이러한 한계값을 훨씬 넘어 증가되는 경우, 공기에 의해 카트리지(17)의 벽(16) 상으로 고압이 가해져 카트리지(17)의 벽(16)이 외부를 향해 부풀어 오르게 된다. 카트리지(17)의 단면이 이렇게 확장되는 것은 바람직하지 않은데, 이는 카트리지(17)의 벽(16)과 가이드 부재(7)의 접촉이 끊어질 수 있기 때문이다. 이에 의해 충전 재료는 가이드 부재(7)와 벽(16) 사이에서 피스톤의 구동 측 상으로 이동할 수 있다. 부가적으로, 피스톤(1)의 가이드가 부족하여 피스톤(1)은 그 자체로 선회하거나 기울어(cant)질 수 있다. 이러한 이유 때문에, 종래 기술에 따르면 이전에는 피스톤의 이동 속도가 더 증가될 수 없었다.
이동 속도를 증가시키기 위해서, 커버 부재(13)는 피스톤 본체(2)보다 높은 고유 안정성을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 그러나, 종전에는 두 가지 실질적인 제한을 가지고 피스톤 본체(2)에 대한 커버 부재(13)의 연결을 실현하는 것만이 가능했다. 한편, 2개의 상이한 작업단계로 제조되는 피스톤 본체(2)와 커버 부재(13)를 서로 연결하기 위해 부가적인 조립 단계가 제공되어야 한다. 이러한 부가적인 조립 단계 때문에, 밸브 부재(22)의 축(34)이 피스톤 축(9)에 평행하게 정렬되는 경우에만 축(34)과 밸브 부재(22)의 결합이 이루어 질 수 있다. 이러한 제약 하에서만, 밸브 부재(22)를 포함하는 커버 부재(13)가 피스톤 본체(2)의 대응하는 컷아웃부 안으로 손상 없이 삽입될 수 있어, 피스톤의 구동 측(4) 상으로의 충전 재료의 방출에 대하여 누설 방지가 계속적으로 보장될 수 있다.
대조적으로, 밸브 부재(22)의 축(34)이 피스톤 축(9)과 교차점이 있거나, 피스톤 축(9)과 0°초과 90°미만의 각도를 갖는 경우, 피스톤 본체(2)와 커버 부재(13)는 손상 없이 서로 맞물리게 될 수 없다. 따라서, 기존 사출 성형 프로세스를 이용하는 경우, 피스톤 본체(2)의 축(9) 및 각각의 핀 부재(19) 또는 밸브 부재(22)의 축은 서로에 대해 평행하게 정렬되어야 한다.
다성분 사출 성형 프로세스에서 상이한 강도(stiffness)를 갖는 2가지 재료를 조합하는 것이 가능하다. 이러한 조합은 또한, 피스톤 본체(2)와 밸브 부재(22)의 축이 서로에 대해 0°보다 큰 각도를 갖도록 피스톤 본체(2)가 밸브 부재(22)에 정렬되어 있는 경우에도 가능하다. 특히 오목한 매질 측 표면(27)을 갖는 커버 부재(13)가 이용되는 경우, 다성분 사출 성형 프로세스에서 변형 없이 조립될 수 있다. 커버 부재(13)의 재료가 피스톤 본체(2)의 재료와 상이한 열팽창율을 갖는 경우, 커버 부재(13)는 수축 연결과 유사하게 피스톤 본체(2)와 보다 견고하고 밀도가 높은 연결을 이루게 될 수 있다. 이는, 핀 부재(19) 또는 밸브 부재(22)가 개방되어 있지 않는 한 피스톤 본체와 커버 부재 사이의 통로가 밀폐됨을 의미한다. 따라서, 커버 부재(13) 및 피스톤 본체(2)가 밀봉 기능을 담당하기 때문에, 공기용 통로 개구의 단면적은 더 크게 선택될 수 있다.
밸브 부재(22)가 개방되면, 보다 큰 통로 개구가 릴리스되어 부가적인 노력 없이도 이러한 통로 개구를 통해 공기의 통과가 더 신속하게 시작될 수 있기 때문에 공기의 처리량이 증가될 수 있고, 이는 피스톤 본체(2) 및 커버 부재(13)의 조립에 있어서 필수적이다. 특히 도 5에 따른 링 피스톤에 대해서도 복수의 밸브 부재가 당연히 제공될 수 있다. 커버 부재(13)의 구동 측 표면(29)의 대응하는 벌지(31)와 맞물리는 오목부(30)는 피스톤 본체(2)의 매질 측 표면(28)에 제공된다. 도 1에 따른 벌지(31) 또는 도 4에 따른 벌지(32)는 링의 일부로서 피스톤 축(9)을 중심으로 배열되는 노치이다. 이러한 노치는 특정 윤곽에 기인하여 밀봉 부재로서의 기능을 갖는다. 그러므로, 벌지(32)는 전체 공통 표면을 따라 오목부(33)에 접촉한다. 이러한 밀봉 기능은 결국 상이한 재료의 수축율 차이에 의해 획득된다. 예를 들어, 폴리아미드의 수축율은 평균적으로 0.8%에 이르고 저밀도 폴리에틸렌의 수축율은 2.2%에 이른다. 폴리아미드와 저밀도 폴리에틸렌 간의 차이는 따라서 1.4%에 이른다. 이는, 저밀도 폴리에틸렌으로 덮혀 있는(jacketed) 폴리아미드 컴포넌트가, 폴리에틸렌 자켓의 보다 큰 수축율 때문에, 냉각된 상태에서 폴리에틸렌 자켓에 밀봉 상태로 수용됨을 의미한다. 복수의 벌지(31, 32)가 피스톤 축으로부터 상이한 반경방향 간격으로 배열될 수 있고, 이는 도 2에 도시되어 있다.
커버 부재(13)는 피스톤 본체(2)를 통해 피스톤(1)의 구동 측으로 연장되는 핀 부재(19)를 포함한다. 핀 부재(19)는 원뿔형 플러그인 부재로 제조된다. 이러한 핀 부재(19)는 또한 피스톤 축(9)에 대하여 회전 대칭이다.
커버 부재(13) 또는 피스톤 본체(2)는 또한 벤팅 부재(14)를 포함할 수 있다. 이러한 벤팅 부재는 내부 피스톤 공간으로부터 가스 내포물로부터의 가스를 제거하는 기능을 하고, 이러한 가스는 예를 들어 카트리지 벽으로 피스톤을 삽입할 때 발생한다. 이러한 가스는 특히 공기일 수 있다. 벌지(31, 32)는 가스가 만곡형 연결 경로를 따라 흐를 수 있도록 서로에 대해 오프셋되어 배열되는 것이 유리하다. 벌지(31, 32)의 배열에 의해서 래버린스형 구조가 형성된다.
이러한 벤팅 부재(14)는 도 1에 부분적으로 도시되어 있고, 매질 측의 피스톤(1)의 도면은 도 3에 도시되어 있다. 충전 재료와 피스톤(1) 사이의 카트리지(17)의 내부 공간에 위치하는 가스는, 충전 재료가 방출됨이 없이, 이러한 벤팅 부재(14)를 통해 외부, 즉 구동 측(4)으로 탈출할 수 있다. 카트리지(17)가 충전된 상태로 저장되어 있는 한 벤팅 부재(14)는 폐쇄된다. 충전 재료가 분배되어야 하는 경우, 분배 장치(10)는 구동 측(4)에서 피스톤(1)과 접촉하게 된다. 따라서, 분배 장치는 또한 커버 부재(13)의 밸브 부재(22) 또는 핀 부재(19)와 접촉하게 될 수 있다. 분배 장치(10)가 구동 측(4)과 접촉하게 될 때 핀 부재(19)는 시트(20)로부터 상승되기 때문에, 핀 부재(19) 또는 밸브 부재(22)는 구동 측에서 분배 장치(10)에 연결되는 개방 부재에 의해 개방될 수 있다. 이런 식으로 가스용 흐름 경로가 개방된다. 가스는 커버 부재(13)의 재킷형 지지 부재(21)를 통하여 커버 부재(13)와 피스톤 본체(2) 사이의 중간 공간 내에 이르고, 피스톤을 통하여 개방된 흐름 경로를 거쳐 핀 부재(19)와 시트(20) 사이 또는 밸브 부재(22)와 시트(24) 사이의 개구부를 통해 저장 챔버로부터 탈출하게 된다. 밸브 부재(22)의 작동 이후에, 커버 부재(13)의 오목한 윤곽의 복원 작용을 통해 밀봉이 보장된다. 오목한 윤곽은 특히 구형 표면의 일부로 만들어질 수 있다. 벤팅 부재(14)로서, 복수의 소형 벤팅 갭이 통상 재킷형 지지 부재(21)에 제공된다.
이러한 벤팅 갭에 후속하여 커버 판(13)과 피스톤 본체(2) 사이에 래버린스형 연결 경로가 제공될 수 있다. 벤팅 갭을 통과하는 임의의 충전 재료는 이러한 래버린스형 연결 경로를 따라 놓이게 된다. 커버 부재는 매질 측에서 피스톤 본체(2)의 표면의 전체에 걸쳐 바로 놓이므로 이러한 연결 경로는 도 1에서 폐쇄되어 있다.
피스톤(1)은 구동 측에 충전 재료의 방출에 대항하는 수단을 갖는다. 이러한 목적으로, 카트리지(17)의 벽(16)에서 슬라이딩 표면을 따라 적어도 하나의 밀봉 립이 통상 제공된다. 본 실시예에서, 이러한 밀봉 립은 가이드 부재(7)로 도시되어 있다. 가이드 부재(7)는 카트리지(17)의 벽(16)과 홈(23) 사이에서 연장되는 돌출부(6)에 위치한다. 본 실시예에서 돌출부(6)는 박벽 회전 대칭 바디이고, 이는 부분 도면에서 피스톤 본체(2)의 암부로서 도시된다.
부분 도면에서 보이지 않는 것은, 이러한 암부가 피스톤 본체(2)의 전체 원주를 따라 연장되고 가이드 부재(7)를 통해 카트리지(17)의 벽(16)과 유체 기밀형 연결을 형성하는 링형 비드에 속한다는 점이다.
돌출부(6)는 카트리지(17) 내에서 피스톤을 가이드하기 위한 가이드 부재(7)를 구비하고, 이러한 가이드 부재(7)는 카트리지(17)의 벽(16)에 밀봉 접촉을 이루는데 적합하다. 가이드 부재(7)는 특히 밀봉 립으로 만들어질 수 있다. 필요한 경우, 복수의 밀봉 립 또한 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 피스톤 재킷(5)은 또한 O 링과 같은 밀봉 부재에 대한 컷아웃부(25)를 포함할 수 있다. 돌출부(6)는 비-설치 상태에서 가이드 부재(7)보다 매질 측(3)으로부터의 간격이 작은 스크레이퍼 부재(8)를 포함한다.
도 1에 따른 피스톤으로 충전 재료를 분배하기 시작할 때, 돌출부(6)는 이미 카트리지(17)의 내부 공간으로 도입된다. 가이드 부재(7)를 갖는 피스톤은 설치 상태에서 카트리지의 벽(16) 상에 놓여 있지 않는다. 충전 부재는 피스톤의 매질 측(3)에 위치한다. 피스톤 본체(2)가 이제 방출 장치(미도시)에 의해 충전 재료를 향해 피스톤 축(9)의 방향으로 이동되는 경우, 충전 재료로부터의 압축력이 피스톤 상에 작용한다. 이러한 압축력은 또한 돌출부(6) 상에 작용한다. 돌출부(6)는 압축력의 작용 하에 벽(16)의 방향으로 이동하는 지지 표면(11)을 갖는 것이 유리하다. 따라서, 지지 표면(11) 또는 연관된 스크레이퍼 부재(8)와 벽(16) 사이에 존재할 수 있는 갭은 내부 압력 때문에 더 작아질 수 있다. 충전 재료가 고형물질을 포함하는 경우, 개개의 입자는 지지 표면(11)과 벽(16) 사이의 갭 안으로 이동할 수 없다. 따라서 지지 표면(11)은, 스크레이퍼 부재(8)가 취하는 임의의 고형 입자가 충전 재료와 함께 분배될 수 있도록 배열된다. 분배가 계속되면, 입자는 지지 표면(11)에서 홈(23)의 방향으로 더 멀리 슬라이드될 것이다.
틸트 고정 부재(tilt securing element; 18)가 피스톤의 구동 측(4) 상에 배열되어 카트리지(17)에서 피스톤의 가이드를 개선하는 기능을 한다. 부가적으로, 틸트 고정 부재(18)는 제2 밀봉 립으로 작용하고, 특히 제1 밀봉 립이 누출되기 시작할 때에도 누출 방지를 보장하게 된다. 피스톤은 카트리지(17)의 벽(16)과 접촉하는 틸트 고정 부재(18)에 의해 기울어지지 않도록 견고하게 가이드되고, 다시 말해서 피스톤 본체(2)의 축이 피스톤 축(9)과 일치하게 된다. 이러한 틸트 고정 부재(18)에 의해, 매질 측(3)이 피스톤 축(9)에 수직인 평면에 반드시 배열되거나, 또는 매질 측(3)이 평면형 표면이 아니거나 하나의 평면에 놓여 있지 않은 부분을 포함하는 경우, 특정 반지름 및 특정 높이에 특징이 있는 매질 측 피스톤 표면의 지점이 원주를 따라 실질적으로 동일한 수직인 평면에 반드시 배치된다. 피스톤(1)이 기울어진다면, 이러한 회전 대칭 지점에 대한 조건이 더 이상 충족되지 않을 것이다. 원주 측에서 카트리지(17)의 벽(16)과의 접촉은 틸트 고정 부재(18)에 의해 전체 분배 절차 동안 유지될 수 있어, 이전에 기술된 가이드 부재(7)와 함께 피스톤(1)의 편향을 방지할 수 있다.
도 1과는 달리, 도 4에 따르면, 커버 부재(13)의 구동 측 표면(28)의 대응하는 오목부(33)에 맞물리는 벌지(32)가 피스톤 본체(2)의 매질 측 표면(29)에 제공된다. 이러한 벌지는 또한 밀봉 부재로서 작용한다.
도 5는 동축상의 카트리지에 이용되는 것과 같은 링 피스톤(51)을 도시한다. 이러한 도면은 이전 실시예와 관련하여 이미 기술된 체결 또는 기계적 고정, 밸브 스피곳 및 밀봉 부재, 특히 원형 밀봉 부재를 포함하고 있지 않지만, 본 실시예에서도 동일한 방식으로 제공될 수 있다. 서로 동축상에 배열되는 둘 이상의 실린더형 중공 공간은 원뿔형 카트리지에 배열된다. 이러한 각각의 중공 공간은 성분으로 충전된다. 내부 중공 공간 또는 공간들은 실린더형 카트리지로 만들어지는 외부 중공 공간에 의해 완전히 둘러싸인다.
링 피스톤(51)은 사출 성형 프로세스에 의해 플라스틱으로 통상 제조되는 피스톤 본체(52)를 포함한다. 링 피스톤(51)은 바람직하게는, 카트리지로부터 충전 재료, 특히 유체 또는 페이스트상 매질의 충전 재료를 분배하는데 이용된다. 충전 재료는 특히 고형 입자도 포함할 수 있다. 카트리지(17)의 벽(16)이 도시된다. 링 피스톤(51)은 이러한 벽(16)을 따라 슬라이드되고, 이러한 이동으로 분배 개구(미도시)를 통해 충전 재료를 밀어낸다. 충전 재료와 대면하는 링 피스톤(51)의 측은 이하 매질 측(53)으로 지칭될 것이다. 링 피스톤(51)을 이동하게 하고 계속 이동하도록 유지하기 위해서, 분배 장치에 의해 압축력이 가해진다. 여기서는 미도시된 분배 장치는 매질 측(533)의 반대편에 배치된 피스톤 측에 위치한다. 이러한 측은 이하 구동 측(54)이라 지칭될 것이다.
내부 튜브(67) 내에는, 일반적으로 추가적인 피스톤(도 5에는 도시되지 않음)이 배열되어 있고, 이하 내부 피스톤이라 지칭된다. 이러한 내부 피스톤은 도 1의 실시예에 따른 피스톤과 동일한 방식으로 구성된다. 내부 피스톤은 링 피스톤(51)과 동시에 이동되어, 카트리지(17)의 저장 부분으로부터 충전 재료를 분배하게 된다. 따라서, 이하 링 피스톤(51)의 구성을 특히 참조한다.
피스톤 본체(52)는 구동 측(54), 매질 측(53), 외부 피스톤 재킷(5) 및 내부 피스톤 재킷(55)에 의해 경계 지워진다. 외부 피스톤 재킷(5)은 이전의 실시예와 동일한 구조를 가질 수 있다. 내부 피스톤 재킷(55)은 매질 측(53)과 구동 측(54) 사이의 내부 연결을 형성한다. 내부 피스톤 재킷(55)은 피스톤 축(9)에 대향하는 내부 측(59)에서 피스톤 본체(52)를 경계 짓는다.
내부 피스톤 재킷(55)은 매질 측(53)에서 돌출부(56)로 병합된다. 본 실시예에서 돌출부(56)는 박벽 회전 대칭 바디이고, 이는 부분 도면에서 피스톤 본체(52)의 암부로 도시된다. 돌출부(56)는 피스톤 축(9)을 따라, 즉 피스톤 축(9)의 방향으로, 예를 들어 내부 튜브(67)를 따라, 링 피스톤(51)을 가이드하기 위한 내부 가이드 부재(57)를 구비한다. 가이드 부재(57)는 내부 튜브(67)의 벽(66)과 밀봉 접촉을 이루는데 적합하다. 가이드 부재(57)는 특히 밀봉 립으로 만들어질 수 있다. 필요한 경우, 복수의 밀봉 립 또한 제공될 수 있다. 돌출부(56)는 가이드 부재(57)보다 매질 측(53)으로부터의 간격이 작은 스크레이퍼 부재(58)를 포함한다. 충전 재료와 가장 가깝거나 충전 재료에 이르는 링 피스톤의 범위는 이러한 간격을 결정하도록 정해진다. 단순한 피스톤을 이용하는 경우, 이러한 범위는 피스톤 표면 또는 피스톤 표면을 커버하는 커버 부재(63)일 수 있다.
가이드 부재(57)는 내부 튜브(67)의 벽(66) 상에 놓이고 외부 환경에 대해서 충전 재료를 포함하는 카트리지의 내부 공간을 밀봉하여, 구동 측으로 충전 재료가 방출되는 것을 방지한다.
피스톤 축(9)에 대하여 80° 내지 110°, 특히 실질적으로 이에 대하여 수직으로 배열되는 접촉 표면(61)은 가이드 부재(57)를 포함하는 피스톤 재킷(55)의 단부에 인접한다. 따라서, 지지 표면(61)은 스크레이퍼 부재(8)가 취하는 임의의 고형 입자가 충전 재료와 함께 분배될 수 있도록 배열된다. 접촉 표면(61)이 피스톤 축에 실질적으로 수직하게 배열되는 경우, 고형 입자는 피스톤 축의 방향으로 이전된다. 따라서, 벽에 가까운 영역에 고형 입자가 모이는 것이 방지될 수 있다.
링 피스톤(51)은 유사하게 벤팅 부재를 포함할 수 있고, 이는 여기의 도면에 도시되지 않는다. 피스톤 본체(52)는 또한 보강 리브(65) 및 틸트 고정 부재(18, 64)를 구비한다. 커버 부재(63)는 또한, 도 1 내지 4와 관련하여 기술된 것과 동일한 방식으로 제조될 수 있다.
도 5에 따른 링 피스톤(51)의 커버 부재(63)는 구동 측 표면(79)뿐만 아니라 매질 측 표면(77)을 갖는다. 피스톤 본체(52) 또한 매질 측 표면(78)을 갖는다. 본 실시예로부터, 커버 부재의 구동 측 표면(79)이 피스톤 본체(52)의 매질 측 표면(78)의 전체에 걸쳐 바로 놓여 있음을 또한 알 수 있다.

Claims (15)

  1. 피스톤 본체(2, 52)를 포함하는 피스톤(1, 51)으로서,
    상기 피스톤 본체(2, 52)는 매질 측 표면(28, 78)을 포함하는 매질 측(3, 53), 반대편에 배치된 구동 측(4, 54), 및 외주부 측에서 피스톤 재킷(5, 55)에 의해 경계 지워지고,
    상기 피스톤 재킷(5, 55)은 상기 매질 측(3, 53)과 상기 구동 측(4, 54) 사이에 연결을 형성하고;
    상기 피스톤 재킷(5, 55)은 피스톤 축(9)을 중심으로 배열되고 웹 부재(26, 76)를 통해 상기 피스톤 본체(2, 52)에 연결되어, 상기 매질 측 표면(28, 78)을 둘러싸는 외주부 홈(23, 73)이 상기 매질 측(3, 53)에서 상기 피스톤 본체(2, 52)와 상기 피스톤 재킷(5, 55) 사이에 형성되며;
    매질 측 표면(27, 77) 및 구동 측 표면(29, 79)을 갖는 커버 부재(13, 63)가 상기 매질 측(3, 53)에 배열되고,
    상기 커버 부재(13, 63)의 구동 측 표면(29, 79)은 상기 피스톤 본체(2, 52)의 매질 측 표면(28, 78)의 전체에 걸쳐 바로(directly) 놓임으로써, 상기 커버 부재(13, 63)의 구동 측 표면(29, 79)과 상기 피스톤 본체(2, 52)의 매질 측 표면(28, 78) 사이의 연결 통로를 긴밀하게 폐쇄하고,
    상기 커버 부재(13, 63)는, 상기 피스톤 본체(2, 52)를 통과하여 상기 피스톤(1, 51)의 구동 측(4, 54)에 이르는 핀 부재(19) 또는 밸브 부재(22)를 포함하고,
    상기 핀 부재(19) 또는 밸브 부재(22)는 각각 상기 피스톤 본체(2, 52)의 구동 측 표면 너머에 이르는 대응 단부를 가짐으로써, 상기 핀 부재(19) 또는 밸브 부재(22)는 가압력의 영향하에서 대응 시트로부터 들어 올려질 수 있어서, 상기 핀 부재(19) 또는 밸브 부재(22)와 대응 시트 사이에 환기용 벤팅 갭이 형성되고, 상기 커버 부재(13, 63)의 구동 측 표면(29, 79)과 상기 피스톤 본체(2, 52)의 매질 측 표면(28, 78) 사이의 연결 통로가 개방되는, 피스톤.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커버 부재(13, 63)의 매질 측 표면(27, 77)은 오목한 곡률을 갖는, 피스톤.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피스톤 본체(2, 52)의 매질 측 표면(28, 78)에 오목부(30)가 제공되고 상기 오목부(30)는 상기 커버 부재(13, 63)의 구동 측 표면(29, 79)의 대응하는 벌지(31)에 맞물리고/맞물리거나, 상기 피스톤 본체(2, 52)의 매질 측 표면(28, 78)에 벌지(32)가 제공되고 상기 벌지(32)는 상기 커버 부재(13, 63)의 구동 측 표면(29, 79)의 대응하는 오목부(33)에 맞물려 상기 벌지(32)는 전체 공통 표면을 따라 상기 오목부(33)와 접촉하는, 피스톤.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 벌지(31, 32)는 링의 일부로서 상기 피스톤 축(9)을 중심으로 배열되는 노치이고/이거나 복수의 벌지(31, 32)가 상기 피스톤 축(9)으로부터 상이한 반경방향 간격으로 배열되는, 피스톤.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 벌지(31, 32)는 서로 적어도 부분적으로 오프셋되어 배열되는, 피스톤.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 핀 부재(19) 및/또는 상기 밸브 부재(22)는 원뿔형 플러그인 부재로 제조되는, 피스톤.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 핀 부재(19)는 상기 피스톤 축(9)에 대해서 회전 대칭인, 피스톤.
  8. 제1항에 있어서,
    재킷형 지지 부재(21)가 상기 매질 측에서 상기 커버 부재(13, 63)의 표면의 외주부에 부착되는, 피스톤.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 재킷형 지지 부재(21)는 상기 홈(23) 안으로 돌출하는, 피스톤.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 홈(23)은 홈 기저부(36)를 갖고; 수용 부재(37)가 상기 홈 기저부(36)에 부착되며, 상기 재킷형 지지 부재(21)의 마진(margin; 35)은 상기 수용 부재에 맞물리는, 피스톤.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재킷형 지지 부재(21)는 상기 연결 통로를 통해 상기 벤팅 갭에 연결될 수 있는 적어도 하나의 벤팅 부재(14)를 포함하는, 피스톤.
  12. 제1항에 따른 피스톤을 제조하는 방법으로서,
    상기 피스톤 본체를 사출 성형 프로세스로 제조하는 단계, 및
    후속하여, 동일한 사출 성형 장치 상에서 다성분 사출 성형 프로세스로 상기 커버 부재를 부착하는 단계
    를 포함하는, 피스톤을 제조하는 방법.
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