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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vorrichtung zum Verflüssigen und
Fördern
von einem in einem Behälter
enthaltenem verflüssigbaren
thermoplastischem Material, insbesondere von Heißklebemittel, mit einem in
den Behälter
einbringbaren, stirnseitig beheizbaren Fassstempel, der Durchtrittskanäle zum Ableiten
von erschmolzenem Material aus dem Inneren des Behälters aufweist,
und mit Haltemitteln zum Halten des Behälters. Die Erfindung betrifft
weiterhin ein Verfahren zum Verflüssigen und Fördern von
einem in einem Fass enthaltenen, verflüssigbaren thermoplastischem
Material, insbesondere von Heißklebemittel.
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Aus
DE 102 11 113 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von
in einem zylindrischen Fass enthaltenen thermoplastischem Material
bekannt. In
DE 102
11 113 A1 wird ein eine Heizplatte aufweisender Fassstempel
mit nach oben weisender Stirnseite offenbart, auf die der Behälter mit
nach unten weisender Öffnung
abgesenkt wird. Die eine Vielzahl von pyramidenförmigen Erhebungen aufweisende
Stirnseite ist beheizbar zum Verflüssigen des thermoplastischen
Materials ausgeführt
und es sind Greifmittel zur Bewegung und Drehung des Behälters vorgesehen.
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Zur
Verwendung mit dieser bekannten Vorrichtung sind nur Fässer mit
thermoplastischem Material geeignet, das nicht infolge der Drehung
aus dem Fass herausfallen kann. Mit der bekannten Vorrichtung und
der bekannten Verfahren ist es nicht ohne weiteres möglich, eine
kontinuierliche, ununterbrochene Versorgung mit erschmolzenem thermoplastischen
Material sicherzustellen, da während
des Wechsels von Fässern
kein thermoplastisches Material gefördert werden kann.
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Aus
US 6,046,437 ist eine Vorrichtung
zum Verflüssigen
von einem in einem Fass enthaltenen Material mithilfe eines beheizbaren
Stempels offenbart, welcher mit einer nach unten weisenden Stirnfläche in ein
Fass mit oberer Öffnung
einfahrbar ist. Der Stempel weist eine Stirnfläche mit einer Vielzahl von
Rippen auf, welche die wirksame Oberfläche zum Verflüssigen des
Materials erhöhen.
Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass das Fass nicht
vollständig
entleert werden kann und ein Rest an Material in dem Fass bleibt,
welches in der Endstellung des Stempels in den Zwischenräumen zwischen
den Rippen angeordnet ist und dort ungenutzt verbleibt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die oben aufgeführten Probleme zu beseitigen
oder zu umgehen, und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
und ein entsprechendes Verfahren sowie einen Stempel vorzustellen,
bei denen Verschmutzungen durch ungewollt austretendes thermoplastisches
Material vermieden werden sollen. Weiterhin ist es eine Aufgabe der
Erfindung, eine kontinuierliche Zuführung von erschmolzenem Material
zu mindestens einem Materialabgabegerät (Dispenser) zu ermöglichen.
Auch soll eine kontinuierliche Zuführung mit relativ großen Schmelz-
und Förderleistungen
ermöglicht
werden. Ferner soll eine vollständige
Entleerung eines Fasses erreicht werden.
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Die
Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genanten Art dadurch
gelöst,
dass Schwenkmittel zur Drehung des Fassstempels und der Haltemittel
vorgesehen sind. Durch die Schwenkmittel zum Drehen des Fassstempels
und der Haltemittel zum Halten eines zu entleerenden Behälters lässt sich
erfindungsgemäß ein Behälter wie
ein Fass vollständig
entleeren, auch dann wenn der beheizbare Stempel ausgeprägte Rippen
zum Einbringen einer hohen Schmelzleistung aufweist, denn der Behälter kann
soweit durch die Schwenkmittel verschwenkt werden, dass das Material
vollständig
aus den Zwischenräumen
zwischen Rippen abfließen kann.
Erfindungsgemäß lässt sich
eine Vorrichtung mit relativ geringer Bauhöhe realisieren, denn aufwändige Hebesysteme
zum Anheben eines Fasses und Aufsetzen auf einen Fassstempel mit
stationär nach
oben weisender beheizbarer Fläche
und die damit verbundenen hohen Kosten werden vermieden. Der Erfindung
liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die guten Entleerungseigenschaften
eines nach unten offenen Fasses mit dem Wunsch nach einer möglichst
geringen Verschmutzung der Vorrichtung dadurch kombinieren lassen,
dass der Fassstempel mit dem Fass zusammen gedreht wird, so dass
das erschmolzene thermoplastische Material einfach in gewollter
Weise aus dem Fass austreten kann und dass zur Trennung des Fassstempels
vom Fass beide wiederum gedreht werden können, so dass der im Fass verbliebene
Rest bei nach der Drehung oben offenen Fass im Fass verbleibt und
somit die Vorrichtung und die Betriebsstätte nicht verschmutzt. Durch die
erfindungsgemäße Schwenkbarkeit
von dem Fassstempel und der Haltemittel zum Halten eines Fasses
kann die mechanische Belastung der Bauteile geringer gehalten werden,
denn es ist nicht erforderlich, dass vollständig gefüllte Fass zu schwenken und
wie im Stand der Technik umgekehrt auf den Fassstempel aufzusetzen;
vielmehr kann das gefüllte Fass
einfach in die Haltemittel eingebracht werden, dann teilweise entleert
und erst anschließend
mit geringerem Füllgewicht
geschwenkt werden mithilfe der Schwenkmittel zur Drehung des Fassstempels
und der Haltemittel für
den Behälter.
Weiterhin ermöglicht die
erfindungsgemäße Vorrichtung
aufgrund der Schwenkbarkeit des Fassstempels und der Haltemittel
eine vollständige
Entleerung und kontinuierliche Förderung
von zu schmelzendem Material, wobei auch hohe Schmelzleistungen
und somit Förderleistungen
möglich
sind, indem z. B. ein Fassstempel mit einer beheizbaren Platte mit
ausgeprägten
Schmelzrippen ausgebildet ist. Im um 180° geschwenkten Zustand ist das
zu entleerende Fass vollständig
umgekehrt oder „auf
den Kopf gestellt" und
das erschmolzene zwischen den Schmelzrippen befindliche Material
kann vollständig
abfließen
und einem Materialabgabegerät
zugeführt
werden.
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Es
ist zu bemerken, dass der Begriff „einbringbar" sowohl die Bedeutung
hat, dass der Fassstempel in den Behälter eingebracht werden kann
als auch, dass der Behälter
auf den Fassstempel geschoben werden kann.
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Die
Aufgabe, eine kontinuierliche Versorgung eines Materialabgabegerätes (Dispenser)
mit erschmolzenem Material zu ermöglichen, wird gemäß eines
weiteren Aspektes der Erfindung dadurch gelöst, dass die Vorrichtung Fördermittel
zum Fördern
des verflüssigten
Materials von einer Quelle zu einem Materialabgabegerät durch
eine Quelle und Materialabgabegerät verbindende Leitung aufweist, wobei
die Leitung einen Speicherraum zum Zwischenspeichern von erschmolzenem
Material aufweist und Entleerungsmittel zum zumindest teilweisen
Entleeren des Speicherraums von erschmolzenem Material in die Leitung
vorgesehen sind. Wird die Förderleistung
zum Materialabgabegerät
so eingestellt, dass sie geringer ist als die Schmelzleistung der
Vorrichtung zum Verflüssigen
kann die verbleibende Kapazität
dazu genutzt werden, den Speicherraum zu füllen. Wird die Zuführung von
erschmolzenem Material beispielsweise dadurch unterbrochen, dass
ein leeres Fass durch ein gefülltes
Fass ersetzt werden muss, wird das Materialabgabegerät durch das
im Speicherraum gespeicherte erschmolzene Material weiterhin versorgt.
Die Dimensionierung des Speicherraums ist daher auf die Versorgungsleistung für das Materialabgabegerät und die
zum Wechseln des Behälters
benötigte
Zeit abzustimmen. Durch das Hineinfördern in den Speicherraum und
das Abgeben von Material aus dem Speicherraum während eines Fasswechsels kann
eine kontinuierliche Förderung
von Material zu einem Materialabgabegerät sichergestellt werden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die Schwenkmittel zur Drehung des Fassstempels und der Haltemittel
um eine zur Längsachse
des Fassstempels im Wesentlichen senkrechten Dreh-Achse vorgesehen. Bei
einer derart gewählten
Dreh-Achse ist zum einen der Drehvorgang einfach auszuführen und
zum anderen der Platzbedarf am geringsten.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist die Vorrichtung eine Ableitung für erschmolzenes Material auf,
wobei die Ableitung ortsfest in der Dreh-Achse des Schwenkmittels
vorgesehen ist. Durch die Ortsfestigkeit der Ableitung ist der Leitungsverlauf
außerhalb der
Schwenkmittel unabhängig
von der jeweiligen Position oder Drehung der Schwenkmittel. Dies
erlaubt eine einfache Ausführung
der anschließenden Leitungswege.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Balancemittel
und Positionierungsmittel zur Positionierung von Fass, Fassstempel
und/oder Balancemittel vorgesehen, so dass der Schwerpunkt des zu
drehenden Teils der Vorrichtung mit der Dreh-Achse des Schwenkmittels im
Wesentlichen zusammenfällt,
so dass bei einer Drehung keine zusätzlichen Drehmomente auftreten die
zu mechanischen Belastungen der Vorrichtung führen könnten. Zur Drehung muss dann
nur die Reibung überwunden
und keine darüber
hinausgehende Arbeit verrichtet werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist der Fassstempel gegenüber
der Innenfläche
des Behälters
wirksame Dichtungsmittel auf, wobei in der Seitenwandung des Fassstempels
in der der Stirnseite des Fassstempels abgewandten Seite der Dichtungsmittel
ein Sammelkanal zum Auffangen von erschmolzenem, zwischen der Innenseite
des Behälters
und den Dichtungsmitteln durchgetretenem Material vorgesehen ist.
Der Sammelkanal stellt eine zusätzliche
Verschmutzungssicherheit dar, für
den Fall, dass trotz wirksamer Dichtungsmittel fließfähiges Material
die Dichtung passiert, indem solches Material dann von dem Sammelkanal
aufgefangen wird, so dass die Vorrichtung und Umgebung nicht verschmutzt
wird. Das erschmolzene Material kann an der Außenfläche des Fassstempels herablaufen
und gelangt so in den Sammelkanal, ohne die Vorrichtung zu verschmutzen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Sammelkanal
mit dem Inneren des Fassstempels verbunden, so dass durchgetretenes
Material aus dem Sammelkanal in das Innere des Fassstempels ableitbar
ist. Da der Sammelkanal nur ein begrenztes Aufnahmevermögen besitzt,
wird durchgetretenes Material in das Innere des Fassstempels abgeleitet,
bevor der Sammelkanal überläuft.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erstreckt sich
der Sammelkanal in der Seitenwandung um den gesamten Fassstempel
herum. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass an keiner Seite
des Fassstempels durchgetretenes Material am Sammelkanal vorbei
die restliche Vorrichtung verschmutzen kann.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die Leitung und/oder der Speicherraum beheizbar. Da das thermoplastische
Material in der Regel nicht über
eine bestimmte Temperatur hinaus erhitzt werden kann, ohne dass
eine Materialverschlechterung auftritt, ist es insbesondere bei
einer längeren
Verweildauer des verflüssigten
Materials vor dem Verbrauch notwendig, die eventuell auftretenden
Wärmeverluste
durch eine zusätzliche
Heizung zu kompensieren.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in der Leitung dem Speicherraum nachgeschaltet eine Förderpumpe
zur Förderung
von erschmolzenem Material vorgesehen. Die Förderpumpe unterstützt die
Entleerungsmittel durch ein Absaugen des verflüssigten Materials aus dem Speicherraum.
Weiterhin wird durch die Förderpumpe
der beim Verbraucher (dispenser) gewünschte Druck des verflüssigten
Materials erzeugt.
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Die
Aufgabe der Erfindung, eine vollständige Entleerung eines Behälters mit
geringem technischen Aufwand und ohne verschmutzendes Material zu
erreichen, wird gemäß eines
weiteren Aspektes zudem gelöst
durch ein Verfahren zum Verflüssigen und
Fördern
von einem in einem Fass enthaltenen, verflüssigbaren thermoplastischen
Material, insbesondere von Heißklebemittel,
das die Schritte aufweist:
- – Einbringen eines stirnseitig
beheizbaren Fassstempels in den Behälter,
- – Verflüssigen von
Material mittels des Fassstempels, und
- – Ableiten
von verflüssigtem,
insbesondere erschmolzenen Material durch Durchtrittskanäle aus dem
Inneren des Behälters,
wobei der Behälter
durch Haltemittel gehalten wird und nach dem Einbringen des Fassstempels
in den Behälter
mit dem Fassstempel durch Schwenkmittel gedreht oder teilweise gedreht
wird.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird vor der Drehung des Behälters
Material verflüssigt
oder erschmolzen. Der Fassstempel liegt vor der Drehung bereits
mit seiner ganzen Fläche
am thermoplastischen Material an, so dass nach im ungedrehten Zustand
den Behälter
entleert und somit leichter wird. Erst wenn ein Teil des Materials
aus dem Fass entnommen worden ist, wird die Drehung des Behälters ausgeführt, wobei
die mechanischen Belastungen gering gehalten werden können, aufgrund
der vorherigen teilweisen Entleerung des Behälters.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Behälter
mit dem Fassstempel gedreht, wenn der gemeinsame Schwerpunkt von
Fass und Fassstempel im Wesentlichen mit der Dreh-Achse zusammenfällt. Beispielsweise
durch geeignete Sensor-, Positionier- und/oder Balancemittel oder
dadurch, dass ein derartiger Anteil des thermoplastischen Materials
im Fass erschmolzen und abgefördert
wird, kann erreicht werden, dass der Schwerpunkt mit der Dreh-Achse
im Wesentlichen zusammenfällt
und es dadurch möglich wird,
mit geringen mechanischen Belastungen und minimalem Kraftaufwand
eine Drehung von Fass und Fassstempel durchzuführen, da nur die Reibung überwunden
werden muss, nicht aber zusätzliche Drehmomente
aufgebracht werden müssen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass während der Drehung des Behälters erschmolzenes Material
aus dem Inneren des Behälters
abgeleitet wird, so dass auch während
der Drehung kontinuierlich Material geschmolzen und zu einem Materialabgabegerät (Dispenser)
gefördert
werden kann.
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Die
Aufgabe, eine kontinuierliche Versorgung eines Materialabgabegerätes (Dispenser)
mit erschmolzenem Material zu ermöglichen, wird zudem dadurch
gelöst,
dass erschmolzenes Material von einer Quelle zu einem Materialabgabegerät durch
eine Quelle und Materialabgabegerät verbindende Leitungen gefördert wird,
wobei bei Zuführung von
erschmolzenem Material von der Quelle erschmolzenes Material in
einem Speicherraum in der Leitung zwischengespeichert wird und bei
Unterbrechung der Zuführung
der Speicherraum von erschmolzenem Material zumindest teilweise
in die Leitung entleert wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1a und 1b perspektivische
Darstellungen einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Verflüssigen
und Fördern
in Ausgangsstellung bzw. gedrehter Stellung,
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2 eine
perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fassstempels,
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3a bis 3e eine
perspektivische Ansicht, eine Aufsicht und Querschnitte durch eine Stirnseite
eines erfindungsgemäßen Fassstempels,
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4a bis 4c Querschnitte
durch eine erfindungsgemäße ortsfeste
Ableitung in der Dreh-Achse eines Schwenkmittels,
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5a bis 5h Querschnitte
und perspektivische Ansichten einer erfindungsgemäßen Speichereinheit
sowie von Teilen einer erfindungsgemäßen Speichereinheit, und
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6 ein
Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verflüssigen und
Fördern.
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1a zeigt
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum
Verflüssigen
und Fördern
von einem in einem Fass 3 enthaltenem erhärtetem thermoplastischen
Material (nicht gezeigt) mit einem in den Behälter einbringbaren Fassstempel 7 und
Haltemitteln 5 zum Halten des Behälters 3. Die Haltemittel 5 sind
mittels vertikaler Pfosten P gelagert. Die Pfosten P sind an einer
Basisplatte B, welche auf dem Boden abstellbar ist, befestigt. Die
Basisplatte B kann in nicht dargestellter Weise mit mehreren Rollen
an der Unterseite befestigt sein, um die Vorrichtung 1 einfach
verfahren zu können.
Die Rollen sind in diesem Fall bei Bedarf feststellbar, um die Vorrichtung 1 ortsfest
platzieren zu können.
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Die
Haltemittel 5 weisen im Fall der dargestellten Ausführungsform
einen Boden 2 und eine Fixierung 4 auf, die durch
eine Verbindung 6 miteinander verbunden sind, so dass sich
Boden 2 und Fixierung 4 in einer vorbestimmten
relativen Position zueinander befinden. Der Boden 2 ist
dafür geeignet, dass
in der Ausgangsstellung den Behälter 3 sicher auf
dem Boden 2 abgestellt werden kann. Die Fixierung 4 fixiert
den Behälter,
so dass es auch bei einer Drehung oder Schwenkung gegenüber den
Haltemitteln 5 seine Position im Wesentlichen nicht verändert. Die
Fixierung 4 kann beispielsweise durch einen Klammermechanismus
realisiert sein, der zumindest teilweise um den Behälter 3 herumgreift.
Bevorzugt weist die Fixierung 4 Halbschalen aus Stahl auf,
in die ein Fass 3 eingesetzt werden kann, sowie einen Verspannmechanismus
in Form eines Kniehebelverschlusses, mit dem die Halbschalen so
aufeinander zu bewegt werden, dass das dazwischen befindliche Fass 3 sicher
eingespannt wird. Zusätzlich
kann der Behälter 3 so
ausgestaltet sein, dass geeignete Auskragungen (nicht gezeigt) am
Fass 3 vorgesehen sind, die im Zusammenwirkung mit einer
geeignet ausgestalteten Fixierung 4 den Behälter 3 an
seiner Position relativ zu den Haltemitteln 5 halten bzw.
dieses Halten verbessern, insbesondere wenn der Behälter 3 mit
den Haltemitteln 5 geschwenkt wird. Hierbei kann eine Halterung
des Behälters 3 erreicht
werden, indem die Auskragungen und die Fixierung ineinander greifen,
ohne dass bewegliche Komponenten der Fixierung nötig wären.
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In
nicht dargestellter Weise kann die Vorrichtung 1 alternativ
auch ohne einen Boden 2 ausgebildet sein, wenn die Fixierung 4 so
ausgelegt ist, dass ein Behälter
wie ein Fass 3 fest eingespannt werden kann, ohne dass
das Fass 3 auf dem Boden 2 abgestellt wird. Auch
kann der Behälter
verschiedene Formen aufweisen, die von der gezeigten zylindrischen Form
abweichen.
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Bei
einem nicht gezeigten modifizierten Ausführungsbeispiel können als
Fixierung anstatt von Halbschalen aus Stahl, flexible, vorzugsweise
metallische Streifen um ein Fass 3 herumgelegt und anschließend zum
Fixieren fest verspannt werden. Derartige Bänder sind in nicht gezeigter
Weise an einer Verbindung 6 (siehe 1)
der Fixierung 4 befestigbar. Alternativ sind die Bänder an
den ebenfalls an der Verbindung 6 befestigten Positioniermitteln 9 (siehe
unten) angebracht. In diesem Fall sind an dem Fass vorzugsweise
Auskragungen, etwa in Form von umlaufenden Flanschen befestigt,
um eine sichere Fixierung zu gewährleisten.
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Die
Vorrichtung 1 weist weiterhin wenigstens ein Positioniermittel 9 und
ein Schwenkmittel 11 auf, die so angeordnet sind, dass
der Fassstempel 7 entlang seiner Längsachse mithilfe der Positioniermittel 9 verfahrbar
ist und der Fassstempel 7 zusammen mit dem Fass 3,
das durch die Haltemittel 5 gehalten wird, um eine Achse
senkrecht zur Längsachse
des Fassstempels 7 gedreht oder geschwenkt werden kann.
Die Positioniermittel 9 sind bevorzugt an der Verbindung 6 angebracht,
so dass der Fassstempel 7 auf einfache Weise gegenüber den
Haltemitteln 5 und damit gegenüber dem Fass 3 verfahren
werden kann. In der dargestellten Ausführungsform sind die Positioniermittel
als beispielsweise zwei hydraulische Stempel ausgeführt, deren
Antrieb hier nicht gezeigt ist. Es sind auch andere Möglichkeiten
denkbar, etwa die Verwendung eines geeigneten Zahnrads mit einer
geeigneten mit Zähnen
versehenen Positionierstange, die in einer Führung durch Drehen des Zahnrads
verfahren wird. Die Schwenkmittel 11 umfassen mindestens
eine Achse 12, an der bevorzugt die Verbindung 6 angebracht
ist, so dass die Haltemittel 5 zusammen mit dem Fass 3 um
die Achse 12 drehbar sind. In der dargestellten Ausführungsform
sind zwei koaxiale Achsen 12 vorgesehen, die sich auf gegenüberliegenden
Seiten der Haltemittel 5 befinden. Zum Schwenken der Haltemittel 5 und
damit des Behälters 3 ist
ein Antrieb 14 vorgesehen, der beispielsweise als Elektromotor
ausgestaltet sein kann. Die elektrischen Zuleitungen hierzu sind
nicht gezeigt.
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Der
Fassstempel 7 ist über
einen ersten Schlauch 13 mit einer ortsfest in einer Achse 8 des Schwenkmittels 11 angeordneten
Ableitung 15 verbunden, die ihrerseits über einen zweiten Schlauch 17 mit
einer Speichereinheit 19 verbunden ist. Vom Fassstempel 7 geschmolzenes
thermoplastisches Material kann also durch den ersten Schlauch 13,
die Ableitung 15 und den zweiten Schlauch 17 in
die Speichereinheit 19 gefördert werden. Aus der Speichereinheit 19 kann
das erschmolzene thermoplastische Material über einen dritten Schlauch 21 zu
einem Austritt 23 geleitet werden, an den sich etwa ein Materialabgabegerät (Dispenser)
anschließen
kann. Der erste, zweite und dritte Schlauch 13, 17, 21 und die
Ableitung 15 sind beheizbar ausgeführt, entsprechende Stromleitungen,
auch die zum Betrieb und Heizen des Fassstempels benötigten,
sind der Übersichtlichkeit
halber nicht mit eingezeichnet.
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Zur
Beschickung der Vorrichtung 1 mit einem Fass 3 mit
thermoplastischen Material wird der Fassstempel 7 mithilfe
der Positioniermittel 9 so verfahren, dass der Behälter 3 unter
den Fassstempel 7 gestellt werden kann und dort von den
Haltemitteln 5 aufgenommen werden kann. Mithilfe der Positioniermittel 9 wird
der Fassstempel 7 in den Behälter 3 so abgesenkt,
dass die Stirnseite des Fassstempels 7 am thermoplastischem
Material in Inneren des Behälters 3 anliegt.
Durch Beheizen der Stirnseite des Fassstempels 7 wird thermoplastisches
Material erschmolzen und kann durch den Fassstempel 7 gefördert werden.
Der erste Schlauch 13 ist derart ausgelegt, dass er über den
gesamten Bewegungsbereich des Fassstempels 7 eine Förderverbindung
zwischen dem Fassstempel 7 und der Ableitung 15 darstellt.
Da die Ableitung 15 sich ortsfest in der Dreh-Achse des
Schwenkmittels 11 befindet, ist der weitere Verlauf der
Förderstrecke,
also der zweite Schlauch 17 unabhängig von der jeweiligen Stellung der
Schwenkmittel 11 bzw. des Fassstempels 7.
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Abweichend
von der dargestellten Ausführungsform
kann beispielsweise der Fassstempel 7 auch direkt über eine
entsprechende Förderleitung mit
der Speichereinheit 19 verbunden sein, wobei im Falle einer
direkten Verbindung mit einem Materialabgabegerät (Dispenser) auch auf die
Speichereinheit 19 verzichtet werden kann. In der dargestellten Ausführungsform
ist die Vorrichtung 1 derart ausgestaltet, dass der Fassstempel 7 in
den Behälter 3 eingebracht
wird, während
der Behälter 3 nicht
bzw. nur durch die Schwenkmittel 11 bewegt wird. Es ist
auch denkbar, dass nicht der Fassstempel 7, sondern der Behälter 3 bewegt
wird, beispielsweise durch Positioniermittel, die ausgestaltet sind,
um die Haltemittel 5 und damit den Behälter 3 zu bewegen.
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1b zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 entsprechend
der Darstellung in 1a, wobei die Schläuche 13, 17, 21 nicht
dargestellt sind und die Schwenkmittel 11 und damit der
Behälter 3 mit
dem Fassstempel 7 sich in einer um 180° gegenüber der Ausgangsstellung gedrehten
Position befinden. Mit dem Begriff „Drehung" ist vorzugsweise eine Drehung um 180° gemeint;
um allerdings die mit einer Drehung bezweckten Vorteile nutzen zu
können, die
sich aufgrund der Schwerkraftwirkung ergeben, sind auch andere Drehwinkel,
insbesondere zwischen 90° und
180° möglich, die
hinsichtlich ihrer Wirkung Drehungen mit einem Drehwinkel von 180° bis 270° entsprechen.
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2 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fassstempels 7 mit
einer Stirnplatte 25, an die sich eine Heizplatte 29 anschließt. Die
Seitenwandung der Kombination von Stirnplatte 25 und Heizplatte 29 ist
mit Dichtmitteln 27 in Form von O-Ringen versehen. Der
Fassstempel 7 weist weiterhin einen Schlauchanschluss 31 zum
Anschluss eines ersten Schlauches 13 auf, sowie einen Stempeldrucksensor 33,
eine Pumpe 35 mit einem dazugehörigen Motor 37 und
ein Be- und Entlüftungsventil 39.
An dem der Stirnplatte 25 gegenüberliegenden Ende des Fassstempels 7 ist
eine Traverse 41 angebracht, die zusätzlich mit einer Schlauchführung 43 versehen
ist. Die Stirnplatte 25 wird durch die Heizplatte 29 beheizt und
liegt am thermoplastischen Material an, das aufgrund der Hitzeeinwirkung
schmilzt und durch die durch den Motor 37 betriebene Pumpe 35 durch
den Schlauchanschluss 31 gefördert wird. Der im Fassinneren
herrschende Druck wird durch den Stempeldrucksensor 33 gemessen.
Die Dichtmittel 27 liegen an der Innenwand des Behälters 3 an
und stellen sicher, dass kein thermoplastisches erschmolzenes Material
entlang der Seitenwandung des Behälters 3 austritt.
Das Be- und Entlüftungsventil 39 dient
dazu, einen gegebenenfalls auftretenden Druck von Gasen, die beispielsweise
beim Erschmelzen des thermoplastischen Materials auftreten können, zu
abzulassen und durch Belüftung
ein Entfernen des Fassstempels 7 aus dem Fass 3 nach
Entleerung des Behälters 3 zu
ermöglichen. Über die
Traverse 41 ist der Fassstempel 7 mit den Positionierungsmitteln 11 verbunden.
Mithilfe der Schlauchführung 43 kann
ein mit dem Schlauchanschluss 31 verbundener Schlauch in gewünschter
Weise geführt
werden, wodurch beispielsweise eine Beschädigung des Schlauches durch
eine unerwünschte
Verdrehung oder ein Einquetschen während der Drehung des Fassstempels 7 verhindert
werden kann.
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3a zeigt
eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Kombination aus
Stirnplatte 25 und Heizplatte 29. In der Stirnplatte 25 und
der Heizplatte 29 sind Durchtrittskanäle 45 vorgesehen.
Die Heizplatte 29 weist Stempelheizbohrungen 47 zur
Aufnahme von Heizmitteln in die Heizplatte auf. In der Seitenwandung 49 ist
auf der der Stirnplatte 25 gegenüberliegenden Seite des ersten
Dichtmittels 27 ein Sammelkanal 51 vorgesehen. Der
Sammelkanal 51 befindet sich also zwischen den zwei O-Ringen 27.
Die O-Ringe 27 weisen einen inneren im Querschnitt kreisförmigen Kern
aus einem Schaumstoffmaterial und eine äußere Hülle aus einem flüssigkeitsdichten
Kunststoffmaterial wie Gummi auf, wodurch aufgrund des Schaumstoffmaterials eine
günstige
Elastizität
und aufgrund des Kunststoffmaterials eine Schutzhülle erreicht
und dadurch eine besonders hohe Dichtwirkung erzielt wird. Der Sammelkanal 51 erstreckt
sich um die gesamte Seitenwandung 49 und ist über Sammelkanalverbindungen 53 mit
dem Inneren 55 des Fassstempels 7 verbunden.
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3b zeigt
eine Aufsicht auf die Stirnplatte 25 mit den darin vorgesehenen
Durchtrittskanälen 45.
In 3b sind drei Schnitte eingezeichnet, die in den 3c bis 3e dargestellt
sind.
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3c zeigt
den Schnitt A-A aus 3b mit dem Sammelkanal 51 in
der Seitenwandung 49 zwischen den Dichtmitteln 27.
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3d zeigt
den Schnitt B-B aus 3b. Der umlaufende Sammelkanal 51 ist über eine
Sammelkanalverbindung 53 mit dem Inneren 55 des Fassstempels 7 verbunden.
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3e zeigt
den Schnitt C-C aus 3b. Die Stirnplatte weist Durchtrittskanäle 45 auf,
durch die erschmolzenes Material in das Innere 55 des Fassstempels 7 einleitbar
ist.
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Das
von der durch Heizplatte 29 beheizten Stirnplatte 25 erschmolzene
thermoplastische Material gelangt durch die Durchtrittskanäle 45 in
das Innere 55 des Fassstempels 7. Die Stirnplatte 25 kann auch
andere Ausgestaltungen besitzen, solange sichergestellt bleibt,
dass thermoplastisches Material in das Innere 55 des Fassstempels 7 gelangen
kann. Es sind Dichtmittel 27 vorgesehen, die gegenüber der
inneren Seitenwandung des Behälters 3 wirksam sind
und damit verhindern, dass erschmolzenes Material an der Außenseite
des Fassstempels 7 entlang aus dem Fass gelangen kann und
somit die Vorrichtung 1 verschmutzt. Gelangt am ersten
Dichtmittel 27 erschmolzenes Material vorbei, so wird es
an der Seitenwandung 49 des Fassstempels 7 herab
laufen und von dem Sammelkanal 51 aufgefangen werden. Da
der Sammelkanal 51 nur eine begrenzte Aufnahmekapazität besitzt,
sind Sammelkanalverbindungen 53 vorgesehen, durch die aufgefangenes
erschmolzenes Material in das Innere 55 des Fassstempels 7 abgeleitet
wird. Unterhalb des Sammelkanals 51 ist ein zusätzlicher
O-Ring oder Dichtmittel 27 vorgesehen, wodurch die Dichtwirkung
und damit die Sicherheit gegen Verschmutzung nochmals erhöht wird. Unterhalb
dieses zweiten Dichtmittels kann ein weiterer Sammelkanal vorgesehen
sein.
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4a zeigt
einen Querschnitt durch eine Ableitung 15, die sich ortsfest
in der Dreh-Achse des Schwenkmittels 11 befindet. Eine
Welle 57 befindet sich teilweise im Inneren einer Nabe 59,
die einen Zulauf 61 aufweist, der so ausgestaltet ist,
dass er über eine
Wellenaussparung 69 mit dem Inneren oder dem Ablauf 63 der
Welle in Verbindung steht. Die Welle 57 ist mit Axiallagern 67 und
Dichtscheiben 65 versehen, die sicherstellen, dass kein
erschmolzenes Material unerwünscht
austritt und dass die Welle 57 an ihrer vorbestimmten Position
verbleibt. Durch den Zulauf 61 ist erschmolzenes Material
in die Ableitung 15 einleitbar, wo es durch die Wellenaussparung 69 in
das Innere, also den Ablauf 63 der Welle 57, gelangt
und dort in vorbestimmter Weise aus der Ableitung 15 austreten
kann. Um auch bei Verdrehung von Welle 57 gegenüber Nabe 59 einen
Durchlauf von erschmolzenem Material durch die Ableitung 15 zu
ermöglichen,
muss sichergestellt werden, dass Zulauf 61 und Ablauf 63 stets
miteinander in Verbindung bleiben. Dies kann durch eine entsprechend
große Wellenaussparung 69 erreicht
werden, die um den gewünschten
Winkelanteil herum das Innere der Welle 57 mit dem Zulauf 61 verbindet.
Dies ist in 4b dargestellt. Eine andere
Möglichkeit,
dargestellt in 4c, ist es bei einer kleinen
Wellenaussparung 69 eine entsprechend große Nabenaussparung 71 vorzusehen,
die im gewünschten
Winkelbereich um die Welle 57 herum läuft und somit eine Verbindung
zwischen dem Inneren der Welle 57, also dem Ablauf 63,
und dem Zulauf 63 ermöglicht.
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5a zeigt
eine Querschnittsansicht der Speichereinheit 19. Die Speichereinheit 19 weist
einen Speicherraum 73 auf, der von einem kegelförmigen Entleerungsmittel 75 begrenzt
wird. Auf der dem Entleerungsmittel 75 gegenüberliegenden
Seite des Speicherraums 73 befindet sich ein Speicherraumboden 77,
der so geformt ist, dass das Entleerungsmittel 75 von dem
Speicherraumboden 77 aufgenommen werden kann und die Oberflächen von
Entleerungsmittel 75 und Speicherraumboden 77 aneinander
anliegen könne.
Der Speicherraumboden 77 stellt somit eine kegelförmige Vertiefung
dar, in die das kegelförmige
Entleerungsmittel 75 eingeführt werden kann. Die Speichereinheit 19 weist
weiterhin eine Förderpumpe 79 und
eine in der Nähe
des Speicherausgangs 80 angeordneten Speicherdrucksensors 81 auf.
Die zudem in der Speichereinheit 19 vorgesehenen Speicherheizbohrungen 83 sind
wie der Speichereingang 82, dass Kugelrückschlagventil 85 und
der Temperaturfühler 87 nicht
in 5a eingezeichnet.
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5b zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt aus 5a mit
einem Teil des Speicherraums 73 und dem Entleerungsmittel 75.
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5c zeigt
einen weiteren vergrößerten Ausschnitt
aus 5a. Dargestellt sind ein Teil des Speicherraums 73 mit
dem Speicherraumboden 77, von dessen tiefsten Punkt aus
eine Leitung zur Förderpumpe 79 führt, die
ihrerseits über
eine Leitung mit dem Speicherausgang 80 verbunden ist,
zu dem benachbart der Speicherdrucksensor 81 angeordnet ist.
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5d zeigt
eine perspektivische Teilansicht der Speichereinheit 19 mit
Speichereingang 82, Speicherausgang 80 und diesem
benachbarten Speicherdrucksensor 81, sowie Förderpumpe 79 und unterhalb
des Speicherraumbodens 77 angeordneten Temperaturfühler 87.
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5e zeigt
eine Durchsicht von oben durch den unteren Bereich der Speichereinheit 19 mit
Speicherausgang 80, Speichereingang 82 mit darin
befindlichem Kugelrückschlagventil 85 und
Speicherheizbohrungen 83, die durch den unteren Teil der Speichereinheit
verlaufen.
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5f zeigt
einen Ausschnitt quer zur in 5 gezeigten
Darstellung des unteren Bereichs der Speichereinheit 19.
Der Verlauf des Schnittes ist in 5e mit
den mit dem Buchstaben A markierten Linien dargestellt. Der Speichereingang 82 weist
ein Kugelrückschlagventil 85 auf,
dem sich eine Leitung zur Spitze des von dem Speicherraumboden 77 gebildeten
Kegels, der den Speicherraum 73 begrenzt, anschließt. In einer
gegenüber
der Verlängerung
der Speichereingangsleitung um etwa 45° abgewinkelten Richtung führt von
der Spitze des durch den Speicherraumbodens 77 gebildeten
Kegels eine Leitung zur Förderpumpe 79,
in die über
eine weitere Leitung mit dem Speicherausgang 80 verbunden
ist. Unterhalb des Speicherraumbodens 77 ist ein Temperaturfühler 87 vorgesehen.
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5g zeigt
einen weiteren Querschnitt durch den unteren Bereich der Speichereinheit 19. Der
in 5g dargestellte Querschnitt ist in 5e mit
dem Buchstaben B markiert.
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5h zeigt
eine perspektivische Ansicht des unteren Teils der Speichereinheit 19 ohne
solche Anbauten wie beispielsweise Förderpumpe 79. Der Speicherraumboden 77 weist
eine Öffnung
auf, durch die der Speicherraum 73 mit dem Speichereingang 82 und
der Förderpumpe 79 in
Verbindung steht.
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Wird
von einer Quelle, beispielsweise vom Fassstempel 7, erschmolzenes
Material zur Verfügung
gestellt, so wird dies durch eine Leitung zu einem Materialabgabegerät geleitet.
Diese Leitung führt
durch Speichereingang 82 mit dem Kugelrückschlagventil 85 zum
Speicherraum 73 über
die Förderpumpe 79 zum
Speicherausgang 80. Ein Teil des geförderten verflüssigten
Materials kann im Speicherraum 73 zwischengespeichert werden,
dessen Volumen durch Veränderung
des Abstandes zwischen Entleerungsmittel 75 und Speicherraumboden 77 verändert werden
kann. Die Förderpumpe 79 stellt sicher,
dass am Speicherausgang 80 ein vorbestimmter Druck bereitgestellt
wird, der mittels des Speicherdrucksensors 81 gemessen
werden kann. Durch den Temperaturfühler 87 kann die Temperatur der
Speichereinheit und somit die Temperatur des verflüssigten
Materials gemessen werden, was es ermöglicht, die jeweilige Temperatur
in einem für
die Förderung
gewünschten
Temperaturbereich einzustellen. Die Temperatur kann durch entsprechende Heizmittel
in den Speicherheizbohrungen 83 gegebenenfalls erhöht werden.
Solange weiterhin von der Quelle erschmolzenes Material bereitgestellt
wird, kann der Speicherraum 73 mit erschmolzenem Material
gefüllt
werden und gleichzeitig durch die Förderpumpe 79 erschmolzenes
Material in Richtung des Speicherausgangs 80 gepumpt werden.
Wird die Zuführung
von weiterem verflüssigten
Material von einer Quelle unterbrochen, so wird der Speicherraum 73 durch
ein Heranbringen des Entleerungsmittels 75 an den Speicherraumboden 77 zumindest
teilweise entleert, wodurch weiterhin erschmolzenes Material zur
Förderpumpe 79 gelangt
und die Versorgung eines Materialabgabegerätes mit erschmolzenem Material
durch den Speicherausgang 80 aufrecht erhalten. Das Kugelrückschlagventil 85 verhindert,
dass erschmolzenes Material durch das Entleerungsmittel 75 unerwünscht durch
den Speichereingang 82 gepresst wird. Durch entsprechende
Abstimmung von der von der Quelle zur Verfügung gestellten Materialmenge
dem Volumen des Speicherraums 73 und der Fördermenge
der Förderpumpe 79 kann
erreicht werden, dass ein Materialabgabegerät gleichmäßig und kontinuierlich mit
erschmolzenem Material versorgt wird, unabhängig davon, ob die Zuführung von erschmolzenem
Material von der Quelle zeitweise unterbrochen wird.
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Es
können
aus abweichende Ausgestaltungen des Speicherraums, der Entleerungsmittel
und des Speicherraumsbodens Verwendung finden, wobei im Sinne eine
möglichst
vollständigen
Entleerung des Speicherraums das Entleerungsmittel und der Speicherraumboden
miteinander korrespondieren sollten.
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6 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens zum Verflüssigen
und Fördern
von thermoplastischem Material. In einem ersten Schritt 101 wird
der stirnseitig beheizbare Fassstempel 7 in den Behälter 3 eingebracht.
Es schließen
sich eine Reihe von Entscheidungen an, deren Ergebnis entweder fest
vorbestimmt ist oder im Einzelfall ausgewählt werden kann. In Schritt 105 wird
Material mittels des Fassstempels erschmolzen, woran sich die Entscheidung 109 anschließt, ob das
erschmolzene Material vor oder nach dem Drehen 107 des
Behälters 3 mit dem
Fassstempel 5 durch Schwenkmittel 11 abgeleitet
werden soll oder nicht.
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Anhand
von Entscheidung 103 ergibt sich, ob Material im Fass 3 zunächst erschmolzen
werden soll, oder zuvor der Behälter 3 mit
dem Fassstempel 7 durch die Schwenkmittel 11 gedreht
werden soll. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird so vorgegangen, dass zunächst
Material erschmolzen und abgefördert
wird, bis eine bestimmte Menge an Material abgefördert worden ist. Ist der Stempel 7 zur
Hälfte seines
maximalen Hubes in das Fass eingefahren worden oder bis zu ¾ eingefahren
worden, wird die Drehung um vorzugsweise 180° Grad begonnen. Mittels eines
nicht dargestellten Sensors einer Steuerungseinrichtung für die Vorrichtung 1 wird
mittels eines Wegaufnehmers die jeweilige Position des Stempels 7 ermittelt.
Dieser Wegaufnehmer kann beispielsweise als Magnetstreifen oder
individueller Ultraschallsensoren, die benachbart zur Bewegungsbahn
des Stempels 7 angeordnet sind, ausgebildet sein. Dadurch
lässt sich
ein Signal erzeugen, welches ein Maß für die bereits aus dem Fass
abgeförderte
Menge beinhaltet. Dieses Signal wird von der Steuerung dem Antrieb 10 der
Schwenkmittel 11 zugeführt,
so dass der Antrieb 14 aktiviert wird, um mittels der Schwenkmittel 11 den
Fassstempel 7 und die Haltemittel 5 zu schwenken.
Im Ausführungsbeispiel wird
bevorzugt um 180° Grad
geschwenkt, so dass das Fass 3 sowie die Haltemittel 5 und
der Fassstempel 7 um 180° Grad
gedreht sind und das Fass auf dem Kopf steht mit seiner Austrittsöffnung nach
unten. Es ist jedoch auch alternativ möglich einen anderen Schwenkwinkel
als 180° Grad
auszuwählen.
Der Drehwinkel kann mittels eines Sensors zur Bestimmung des Drehwinkels,
beispielsweise eines Inkrementaldrehgebers bestimmt werden, welcher
im Bereich der Achsen 12 bzw. der dort angeordneten Drehlager
angeordnet ist. Es sind auch andere Sensoren denkbar, um den Drehwinkel
ermitteln zu können.
Alternativ kann auch der Antrieb 14 als Schrittmotor ausgebildet
sein, mit dem eine bestimmte Drehung und ein bestimmter Drehwinkel
erzielt werden kann.
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Gemäß einem
Alternativen Ausführungsbeispiel
des Verfahrens wird wie folgt vorgegangen: Nach dem Ableiten 111 von
verflüssigtem
Material durch Durchtrittskanäle 45 aus
dem Inneren des Behälters 3,
ergibt Entscheidung 113, ob das Erschmelzen und Ableiten 111 von
Material aus dem Fass 3 solange fortgesetzt werden soll,
bis der Schwerpunkt von Fass 3 und Fassstempel 7 im
Wesentlichen mit der Dreh-Achse des Schwenkmittels 11 zusammenfällt. Wenn
der gemeinsame Schwerpunkt von Fass 3 und Fassstempel 7 mit
der Dreh-Achse zusammenfallen
soll, wird das Aufschmelzen und Ableiten 111 solange wiederholt,
bis die Überprüfung 115 ergibt, dass
dieser Zustand erreicht ist. Daran schließt sich dann Schritt 107,
das Drehen des Behälters 3 mit dem
Fassstempel 7 durch Schwenkmittel 11 an, auf den
mit Schritt 117 weiteres Erschmelzen und Ableiten von Material
folgt.
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Gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
des Verfahrens könnte
auch die Menge des aus dem Fass 3 entnommenen Materials
mittels eines Durchflussmessers ermittelt werden und bei Erreichen
einer bestimmten Menge die Drehbewegung ausgelöst werden. Dies ist ohne weiteres
möglich,
da die gesamte in einem Fass mit einer bestimmten Größe enthaltene
Menge bekannt ist. Der Zeitpunkt, wann der Schwerpunkt von Fass 3 und
Fassstempel 7 mit der Dreh-Achse zusammenfallen, hängt ab von der
in dem Fass 3 befindlichen Menge an Material.
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Die
hier vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren erlauben
es, erhärtetes,
thermoplastisches Material, welches in einem Fass bereitgestellt
wird, so zu Verflüssigen
und zu fördern,
dass die bekannten Vorteile, die sich mit der Nutzung der Schwerkraftwirkung zur
Entleerung des Behälters
dadurch ergeben, dass der Behälter
mit der Öffnung
nach unten entleert wird, zu nutzen, ohne den Nachteil in Kauf nehmen zu
müssen,
dass die Vorrichtung durch aus den Fass herauslaufendes erschmolzenes
Material verschmutzt wird. Wird eine solche Verschmutzung vermieden,
treten durch die Verschmutzung bedingte Funktionsstörungen oder
-ausfälle
nicht auf und es wird Arbeitskraft und Arbeitszeit gespart, die
sonst zur Reinigung der Vorrichtung benötigt würde. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
und das erfindungsgemäße Verfahren
ermöglichen
es weiterhin, ein Materialabgabegerät von erschmolzenem Material
gleichmäßig und
unterbrechungsfrei mit erschmolzenem Material von einer Quelle zu
versorgen, wobei ein Teil des von der Quelle bereitgestellten verflüssigten
Materials in einem Speicherraum zwischengespeichert und bei Unterbrechung
der Versorgung durch die Quelle an das Materialabgabegerät weitergegeben wird.