DE10029799A1

DE10029799A1 - Kartusche

Info

Publication number: DE10029799A1
Application number: DE10029799A
Authority: DE
Inventors: Achim Helmenstein
Original assignee: Alfred Fischbach KG Kunststoff Spritzgusswerk
Current assignee: Alfred Fischbach KG Kunststoff Spritzgusswerk
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2001-12-20

Abstract

Der Kolben (11) einer Kartusche zum Ausdrücken plastischer Massen weist eine nach vorne gewölbte Kolbenbrust (18) auf, von der eine im wesentlichen zylindrische Seitenwand (21) nach hinten absteht. Der Außendurchmesser der Seitenwand (21) ist im vorderen Bereich geringer als der Innendurchmesser des Kartuschenkörpers. Von der Seitenwand (21) steht im Abstand von der Kolbenbrust (18) ein schräg nach hinten gerichteter Spreizring (27) ab. Die Wandstärke im Bereich der Kolbenbrust (18) ist größer als im Bereich der Seitenwand (21). Durch den Druck eines Auspresswerkzeugs drückt der Spreizring (27) den vorderen Bereich der Seitenwand gegen die Wand des Kartuschenkörpers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kartusche für pastöse Massen, mit einem zylindrischen Kartuschenkörper und einem darin angeord neten Kolben zum Ausdrücken der Masse aus dem Kartuschenkörper.

Derartige Kartuschen dienen zur Aufnahme pastöser Massen, ins besondere Dichtungsmassen, die mit einem Auspresswerkzeug aus dem Kartuschenkörper herausgedrückt werden können. Der zylin drische Kartuschenkörper weist am vorderen Ende eine Stirnwand mit einem Auslassstutzen auf. Der Aufnahmeraum ist im Innern der Kartusche mit einem Kolben abgeschlossen, der von dem Aus presswerkzeug vorgeschoben werden kann, um die pastöse Masse aus dem Auslassstutzen herauszudrücken.

DE-PS 20 34 047 beschreibt eine Kartusche mit einem darin ent haltenen Kolben, wobei der Kolben eine gewölbte Kolbenbrust aufweist, die an ihrer Rückseite mit einem gerade nach hinten abstehenden Setzring und einem konischen nach hinten abstehenden Spreizring versehen ist. Beim Setzen des Kolbens drückt ein abgestufter Stempel sowohl gegen den Setzring als auch gegen den Spreizring, wobei die beiden Ringe auf ihrem ur sprünglichen gegenseitigen Abstand gehalten werden. In diesem Zustand wird der Kolben in den Kartuschenkörper eingeführt, wo bei eine an der vorderen Schulter des Kolbens vorgesehene Dich tungslippe noch nicht zur dichtenden Anlage an der Wand des Kartuschenkörpers kommt, so dass beim Vorschieben des Kolbens die eingeschlossene Luft völlig ungehindert an dem vorderen Be reich des Kolbens vorbei entweichen kann und gewährleistet ist, dass sich nach völligem Eindrücken des Kolbens in den Kar tuschenkörper keine Luft mehr vor dem Kolben befindet. Beim Ausdrücken des Kartuscheninhalts aus der Kartusche wird gegen den Kolben ein flacher Ausdrückteller gesetzt, der gegen die Anschlagkante des Spreizrings drückt. Dadurch wird die um laufende Dichtungslippe abdichtend gegen die Behälterwand ge drückt und beim weiteren Ausdrückvorgang wird der Kartuschen inhalt aus dem vorderen Ende des Kartuschenkörpers herausge drückt.

Eine ähnliche Kartusche ist bekannt aus DE 30 05 855 A1. Hier bei ist außer der an der Kolbenschulter vorgesehenen Dichtlippe noch mindestens eine weitere hinterschnittene Dichtlippe im Be reich der Seitenwand des Kolbens vorgesehen.

In DE 42 29 588 C2 ist eine Kartusche mit Kolben beschrieben, bei der der Randbereich der Kolbenbrust derart ausgebildet ist, dass die Kolbenbrust durch ein Kolbensetzwerkzeug mit balliger Stirnfläche vorübergehend zur Kolbenaußenseite umstülpbar ist und dabei unter radialem Einziehen der Kolbenschulter einen Luftweg entlang des Kolbens freigibt. Beim Setzen des Kolbens wird unter der Kraft eines Setzwerkzeuges die Kolbenbrust nach vorne aufgewölbt. Dabei wird die Kolbenschulter radial eingezogen, so dass die Luft an einer an der Kolbenschulter vorge sehenen Dichtlippe entlang entweichen kann. Wenn die Kraftein wirkung des Setzstempels aufgehört hat, formt sich die Kolben brust elastisch wieder so zurück, dass die Ausbauchung zum In nern des Kolbens gerichtet ist. Beim Auspressen drückt der Druckteller des Auspressgerätes gegen die Kolbenbrust und ver formt diese zum Innern der Kartusche hin. Bei der nachfolgenden Druckentlastung des Auspreßgerätes formt sich die Kolbenbrust wieder elastisch so zurück, dass die Ausbauchung wieder zum In nern des Kolbens gerichtet ist. Dadurch entsteht im Kar tuschenkörper eine Sogwirkung, durch die der Kolben weiter in den Kartuschenkörper hineingezogen wird. Auf diese Weise soll das Nachlaufen von Masse aus dem Kartuschenauslass verhindert werden.

Generell besteht bei Kartuschen, die plastische Massen ent halten, das Problem, dass die Kolbenbrust des aus Kunststoff (zumeist Polyethylen) geformten Kolbens eine gewisse Stärke ha ben muss, um zu verhindern, dass Wasserdampf durch den Kolben hindurch diffundiert und somit die plastische Masse vorzeitig aushärtet. Diese aus Gründen der Dichtigkeit erforderliche Wandstärke behindert, die Elastizität, so dass das gewünschte Verformungsverhalten der Kolbenbrust bei Druck gegen den Spreizring bzw. gegen die Kolbenbrust nur schwer zu erreichen ist. Außerdem muss ein Kartuschenkolben so ausgebildet sein, dass das Auspressen der Kartusche nicht nur mit einem Auspress stempel erfolgen kann, sondern auch mit Druckluft. Dabei muss sichergestellt sein, dass die Druckluft nicht mit der in der Kartusche enthaltenen Masse in Berührung kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kartusche mit Kartuschenkörper und darin enthaltenem Kolben zu schaffen, bei der ein leichtes Setzen des Kolbens unter Entlüftung am Kolben vorbei möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merk malen des Patentanspruchs 1. Hiernach ist der Außendurchmesser im gesamten vorderen Bereich des Kolbens kleiner als der Innen durchmesser des Kartuschenkörpers. Dies bedeutet, dass im vor deren Bereich des Kolbens auch keine Dichtlippe vorhanden ist. Der Kolben kann also ungehindert und nahezu reibungsfrei in den Kartuschenkörper eingesetzt werden. Ein wesentliches Merkmal besteht darin, dass der Spreizring in axialem Abstand von der Kolbenbrust mit der Seitenwand verbunden ist. Diese Anordnung des Spreizringes hat zur Folge, dass bei axialem Druck gegen den Spreizring die Seitenwand des Kolbens deformiert wird, wo bei die Kolbenschulter nach außen bewegt wird. Durch das seit liche Herausschieben der Kolbenschulter weicht die Kolbenbrust unter Abflachung zurück. Der Kolben ist so ausgebildet, dass er auch bei einer relativ dickwandigen bzw. formstabilen Kolben brust das gewünschte Verformungsverhalten hat, um beim Setzen eine Entlüftung zu ermöglichen und beim Auspressen die erfor derliche Abdichtung. Der Kolben ermöglicht ein leichtes Ein schieben in den Kartuschenkörper, wobei die Luft am Kolben vor bei entweichen kann. Beim Auspressen wird primär die Seitenwand verformt und gegen die Wand des Kartuschenkörpers gedrückt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorge sehen, dass im hinteren Bereich der Seitenwand des Kolbens eine Putzlippe angeordnet ist, hinter der mindestens ein Dichtring vorgesehen ist. Die Putzlippe bewirkt beim Auspressen des Kar tuscheninhalts ein zusätzliches Blankputzen der Kartuschenwand. Im Gegensatz zu einem Dichtring ist sie weniger flexibel. Die Abdichtung findet hinter dem Bereich der Putzlippe durch Dicht ringe statt. Durch eine sägezahnförmige Putzlippe wird erreicht, dass der Kolben nach Beendigung der Auspresskraft bes ser zurückweichen kann, um ein Nachlaufen der Masse zu verhin dern. Ein solches Nachlaufen erfolgt normalerweise durch den Kartuschenauslass nach Beendigung der Auspresskraft, wenn die verformbaren Bereich des Kartuschenkörpers und des Kolbens sich elastisch zurückbilden. Bei der erfindungsgemäßen Kartusche ist die durch die Dichtringe aufgebrachte Reibung am Kartuschen körper so gering, dass der Kolben zurückweichen kann. Insbe sondere wird durch die vorgeordnete Putzlippe erreicht, dass möglichst wenig Masse in den Bereich der Dichtlippen gelangt und dort erhärtet und die Rücklaufbewegung des Kolbens be hindert. Zur Verhinderung des Nachlaufens trägt auch die im rückwärtigen Bereich des Kolbens verringerte Steifigkeit bei, die durch eine nach hinten verringerte Wandstärke hervorgerufen werden kann. Dadurch wird verhindert, dass der Kolben bei Be endigung der Vorschubkraft stramm in der Kartusche sitzen bleibt.

Bei der erfindungsgemäßen Kartusche ist der Kolben so ausge bildet, dass er sowohl für einen Vorschub mit einem Auspress werkzeug geeignet ist als auch für einen Vorschub mit Druck luft. In beiden Fällen wird der vordere Bereich der Seitenwand seitlich herausgedrückt. Beim Auspressen mit Druckluft ist sichergestellt, dass die in der Kartusche enthaltene Masse nicht mit Druckluft in Verbindung kommt. Der Kolben hat die er forderliche Sperrwirkung für Wasserdampf, um zu verhindern, dass Dampf am Kolben vorbei auf die Masse einwirkt.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Aus führungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des Kolbens,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den zum Kolben gehörenden Kartuschenkörper in verkleinertem Maßstab,

Fig. 3 einen Teilschnitt des Kolbens und die Maßverhältnisse in Bezug auf die Kartuschenwand,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Kolbens, und

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit V aus Fig. 4.

Die Kartusche besteht aus dem in Fig. 2 dargestellten Kar tuschenkörper 10 und dem zugehörigen Kolben 11, der in Fig. 1 dargestellt ist und der in den Kartuschenkörper 10 eingeschoben wird.

Der Kartuschenkörper 10 weist ein langgestrecktes zylindrisches Rohr 12 aus Kunststoff auf, das am rückwärtigen Ende 13 offen ist und am vorderen Ende durch eine Stirnwand 14 verschlossen ist. Die Stirnwand 14 enthält einen rohrförmigen Ansatz 15, welcher den Auslass bildet. Der Ansatz 15 weist ein abtrenn bares Wandteil auf. An dem Übergang von dem Rohr 12 zur Stirn wand 14 befindet sich ein Ringkragen 16.

Der zugehörige Kolben 11, dessen erste Ausführungsform in den Fig. 1 und 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, weist eine nach vorne gewölbte Kolbenbrust 18 auf, die mit einer zentrischen Spitze 19 versehen ist. Der äußere Rand der Kolbenbrust 18 wird von der Kolbenschulter 20 gebildet. An der Kol benschulter 20 geht die Kolbenbrust 18 in die im wesentlichen zylindrische Seitenwand 21 über. Der Kolben 11 ist nach Art eines Topfes ausgebildet, dessen rückwärtiges Ende 22 offen ist. An der Kolbenschulter 20 befindet sich kein Dichtring.

Die nach vorne gewölbte Kolbenbrust 18 hat eine Wandstärke von 1,5 mm. Die Wandstärke der Seitenwand 21 ist kleiner und sie verringert sich von der Kolbenschulter 20 aus nach hinten.

An der Rückseite der Kolbenbrust 18 befindet sich ein Setzring 23, der zylindrisch ausgebildet ist und koaxial zum Kolben ver läuft. Der Durchmesser des Setzringes 23 ist kleiner als die Hälfte des Durchmessers der Kolbenbrust. Die rückwärtige End kante des Setzrings 23 bildet eine Anschlagkante 24 zum An setzen eines Setzstempels, der den Kolben 11 im Kartuschen körper nach vorne schiebt.

Der Setzring 23 ist durch radiale innere Stützrippen 25 und radiale äußere Stützrippen 26 abgestützt. Die Stützrippen 25, 26 sind generell dreieckförmige Rippen, die sich zwischen Kolben brust 18 und Setzring 23 erstrecken. Die inneren Stützrippen 25 stehen jeweils auf Lücke zu den äußeren Stützrippen 26. Die Stützrippen 25, 26 bewirken eine Verstärkung der Kolbenbrust 18 und sie gewährleisten ein gleichmäßiges Abflachen der Kolben brust und damit eine gleichmäßige Umfangserweiterung beim Vor drücken des Kolbens.

Von der Seitenwand 21 erstreckt sich ein kegelstumpfförmiger Spreizring 27 schräg nach innen. Der Spreizring 27 ist ein um fangsmäßig durchgehender Ring, der am rückwärtigen Ende eine axial gerichtete Ansetzfläche 28 für den Teller des Auspress werkzeugs aufweist. Der Spreizring 27 geht in axialem Abstand von der Kolbenbrust 18 bzw. von der Kolbenschulter 20 in die Seitenwand 21 über. Dadurch wird bei einem axialen Druck gegen die Ansetzfläche 28 die Seitenwand 21 in demjenigen Bereich aufgeweitet, der nicht durch die Kolbenbrust versteift ist.

Der Innendurchmesser D_i des Kartuschenkörpers 10 beträgt 46,2 mm mit einem Toleranzbereich von ± 0,15 mm. Der Durchmesser D_kb an der Kolbenbrust beträgt 45,80 mm. Er ist damit kleiner als der Innendurchmesser D_i des Kartuschenkörpers.

Der Durchmesser der Außenfläche der Wand 21 verringert sich ge ringfügig nach hinten, so dass die Außenfläche leicht kegel stumpfförmig ist. Die vordere Hälfte der Seitenwand 21 ist glatt. Gemäß Fig. 1 befindet sich in der rückwärtigen Hälfte eine nach außen abstehende Putzlippe 29, die sägezahnförmig mit steiler Vorderflanke 35 ausgebildet ist und schräg nach vorne ansteigt. Die Putzlippe 29 ist voll ausgebildet, d. h. sie ist nicht hinterschnitten und somit auch relativ steif. Der Durch messer an der Spitze der Putzlippe ist geringfügig größer als der Innendurchmesser D_i des Kartuschenkörpers.

Hinter der Putzlippe 29 sind gemäß Fig. 1 zwei Dichtringe 30 und 31 angeordnet. Beide Dichtringe 30, 31 sind flexible hinter schnittene Dichtlippen, deren Durchmesser größer sind als der Innendurchmesser D_i des Kartuschenkörpers. Der hintere Dicht ring 31 bildet das Ende der Seitenwand 21. Die Dichtringe 30, 31 befinden sich im rückwärtigen Drittel der Kolbenlänge. Beim Einführen des Kolbens in den Kartuschenkörper wird keine we sentliche Wandreibung erzeugt bis der Dichtring 30 mit der Sei tenwand in Kontakt kommt. Im Bereich der Putzlippe 29 ist die Kolbenwand noch relativ steif, jedoch wird sie nach hinten zu nehmend weicher, so dass die Dichtringe 30, 31 elastisch nach außen gedrückt werden und dadurch ihre Dichtfunktion erfüllen.

Fig. 3 zeigt die Relation der Durchmesser an verschiedenen Stellen der Seitenwand 21 in Bezug auf das Rohr 12 des Kar tuschenkörpers. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist bei Fig. 3 an der Kolbenschulter 20 die Seitenwand geringfügig eingezogen, was daran liegt, das während des Abkühlens des Kunststoffs an dieser Stelle ein größerer Materialschwund eintritt. Das Ausmaß dieses Materialschwundes hängt u. a. auch von der Art des verwendeten Kunststoffs ab.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 ist der Kolben generell in gleicher Weise ausgebildet wie bei dem Ausführungs beispiel von Fig. 1, so dass die nachfolgende Beschreibung sich auf die Unterschiede beschränkt. Die Putzlippe 29 ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht sägezahnförmig. Sie hat zwar eine steile Vorderflanke 35, verläuft dann aber mit im wesent lichen zylindrischer Außenfläche bis zu einer kurzen schrägen Rückflanke 36. An die Putzlippe 29 schließt sich mit einigem Abstand der erste Dichtring 30a an. Diesem folgen, ebenfalls mit Abstand, weitere Dichtringe 30b, 30c und 30d. Die Dichtringe haben sämtlich eine schräge Vorderflanke 37 und eine schräge Rückflanke 38. Im Bereich der Dichtringe 30a-30d folgt die In nenfläche der Seitenwand der Kontur der Außenfläche der Seiten wand, so dass die Dichtringe keine wesentliche Versteifung der Seitenwand bilden. Auch hier ist die Seitenwand im Bereich der Putzlippe 29 steifer als in dem Bereich, in dem sich die Dicht ringe befinden. Die Durchmesser der Dichtringe nehmen von Dichtring zu Dichtring nach hinten zu.

Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel hat nur der Bereich, in dem sich die Putzlippe 29 und die Dichtlippen 30a-30d be finden, einen Durchmesser, der größer ist als der Innendurch messer Di des Kartuschenkörpers. Der davor liegende Bereich der Seitenwand 21 hat einen kleineren Durchmesser. Der stärkste An druck gegen die Wand des Kartuschenkörpers folgt im Bereich der relativ steifen Putzlippe 29. Vor und hinter dieser Putzlippe ist der Druck an die Seitenwand entweder überhaupt nicht vor handen oder relativ gering. Wenn nach dem Auspressen von Masse aus dem Kartuschenkörper die auf den Kolben wirkende Vorschub kraft nachlässt, formt sich die Kolbenbrust 18 aufbauchend zu rück. Der Kolben kann jedoch wegen der geringen Reibung im Be reich der Putzlippe 29 an der Wand des Kartuschenkörpers zu rückgleiten. Dadurch wird das Nachlaufen von Masse verhindert.

Claims

1. Kartusche mit einem zylindrischen Kartuschenkörper (10) und einem Kolben (11) zum Ausdrücken pastöser Massen aus dem Kartuschenkörper, wobei der Kolben aufweist:
eine nach vorne gewölbte Kolbenbrust (18), an die sich nach hinten eine generell zylindrische Seitenwand (21) anschließt,
einen von der Seitenwand (21) schräg nach hinten ab stehenden Spreizring (27),
wobei der Außendurchmesser im vorderen Bereich des Kol bens (11) kleiner ist als die Innendurchmesser (D_i) des Kartuschenkörpers (10) dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizring (27) in axialem Abstand von der Kolben brust (18) mit der Seitenwand (21) verbunden ist.

2. Kartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im hinteren Bereich der Seitenwand (21) des Kolbens (11) eine Putzlippe (29) mit steiler Vorderflanke (35) angeordnet ist, hinter der mindestens ein Dichtring (30, 31, 30a-30d) vorgesehen ist.

3. Kartusche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (30, 31) eine schräg nach hinten ansteigende Dichtlippe ist.

4. Kartusche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Putzlippe (29) als nicht hinterschnittene voll an der Sei tenwand (21) abgestützte Lippe ausgebildet ist.

5. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kolbenbrust (18) durch radiale Stützrippen (25, 26) verstärkt ist.

6. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Wandstärke der Seitenwand (21) kleiner ist als diejenige der Kolbenbrust (18).

7. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die Wandstärke der Seitenwand (21) von der Kolbenbrust (18) aus nach hinten abnimmt.

8. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass der Außendurchmesser von im rückwärtigen Be reich der Seitenwand (21) vorgesehenen Dichtringe (30, 31) nach hinten zunimmt, derart, dass jeweils die weiter hinten angeordnete Dichtlippe den größeren Außendurchmesser hat.

9. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass hinter einer schräg nach vorne ansteigenden Putzlippe (29) mindestens zwei Dichtringe (30, 31, 30a-30d) angeordnet sind.

10. Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass der Übergang von der Kolbenbrust (18) in die Seitenwand (21) als lippenlose Kolbenschulter (20) ausge bildet ist.