DE2352029A1

DE2352029A1 - Abgabevorrichtung fuer thermoplastisches material

Info

Publication number: DE2352029A1
Application number: DE19732352029
Authority: DE
Inventors: Alan B Reighard; Simon Z Tamny
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1972-10-24
Filing date: 1973-10-17
Publication date: 1974-05-09
Also published as: DE2352029C2; CA1001400A; FR2203697B2; JPS5920068B2; JPS6234427B2; JPS53134232A; GB1454539A; FR2203697A2; JPS49101457A; JPS5849465A; US3815788A; JPS5415887B2

Description

NORDSON CORPORATION, Jackson Street, Amtierst. Staat Ohio (V.St.A.)

Abgabevorrichtung für thermoplastisches Material

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abgabe von geschmolzenem thermoplastischem Material. Sie geht aus von einer Abgabevorrichtung für thermoplastisches Material, die aus der US-Patentanmeldung Nr. 258,891 vom 1. Juni 1972 des gleichen Anmelders bekannt ist.

Das mit derartigen Vorrichtungen abgegebene thermoplastische Material sind überwiegend sogenannte heißschmelzende Klebstoffe. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eine Vorrichtung, in der festes thermoplastisches Material geschmolzen und im geschmolzenen Zustand zu einem Applikatorkopf oder einer Pistole gepumpt wird. '

Thermoplastische oder sogenannte heißschmelzende Kleber haben weite Verbreitung gefunden und werden zum Verbinden von vielen verschiedenen Materialien benutzt.

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Ein primäres Anwendungsgebiet für diese Art von Klebstoffen stellt das Verschließen von Packungen u. dgl. dar, weil hier die extrem kurze Abbindezeit des heißschmelzenden Materials ein Vorteil ist. Zwar ist die erfindungsgemäße Abgabevorrichtung primär für das Auftragen des thermoplastischen Materials auf Packungen gedacht, sie läßt sich jedoch ebenfalls auch für andere Anwendungsgebiete benutzen, beispielsweise für das Auftragen von heißschmelzenden Materialien bei der Kraftfahrzeugmontage j in der Elektronik^ bei elektrischen Apparaten und Geräten, in der elektrischen Bauteile-Fertigung, in der Möbelindustrie, für den Zusammenbau von Flugzeugbaugruppen, und zur Verbindung von Metall mit Metall.

In der obengenannten US-Patentanmeldung, von der die Erfindung ausgeht, ist eine Abgabevorrichtung offenbart, zu der ein beheizter Schmelstank bzw» ein Reservoir zur Aufnahme eipes festen thermoplastischen Materials und zum Schmelzen dieses Materials gehört. In dem Reservoir befindet sich eine Manschetten-Kolbe'npumpe, um das geschmolzene Material aus dem Reservoir durch einen Leitungsblock in eine Abgabepistole zu pumpen. Der Kolben dieser Pumpe wird durch einen einfach wirkenden pneumatischen Motor angetrieben₉ der an der Oberseite des ■Reservoirs angebracht isto Bei jedem Kolbenhub der Pumpe wird eine Teilmenge des Materials in das Rohr eingebracht, so daß im Verlauf der nachfolgenden Vorwärtsbewegung des Kolbens diese Teilmenge durch das Rohr hindurchbewegt und über einen Schlauch in die Abgabepistole gedrückt wird.

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Die bekannte Vorrichtung enthält ferner ein auf der Oberseite des Luftmotors angebrachtes Verriegelungsventil, durch das Luft aus einer Druckkammer des pneumatischen Motors in die Abgabepistole strömt und dort das Öffnen eines Steuerventils der Pistole bewirkt. Dieses Verriegelungsventil hält normalerweise den Strömungspfad zur Abgabepistole blockiert, bis der Druck in der pneumatischen Kammer des Motors einen vorbestimmten. Wert erreicht, der jedoch nur dann erreicht wird, wenn der Gegendruck der Pumpe bewirkt, daß der pneumatische Druck einen vorbestimmten Wert erreicht. Auf .diese Weise wird durch das Verriegelungsventil sichergestellt, daß das Durchflußsteuerventil der Pistole nur dann geöffnet wird, wenn das geschmolzene Material auch seinen vorgewählten Abgabedruck besitzt.

Der Leitungsblock, durch den das geschmolzene Material vor Erreichen der Pistole fließen muß, enthält innen ein Filter, der von dem Material durchflossen werden muß. Dieses Filter hat den Zweck, Fremdkörper oder feste Materialpartikel festzuhalten, damit diese nicht von der Pumpe zur Pistole gelangen und dort die relativ engen Kanäle und Mündungen blockieren können. -

Bei dem aus der vorgenannten US-Patentanmeldung bekannten Gerät haben sich Schwierigkeiten beim Abnehmen des Filters zum Zwecke der'Reinigung oder Erneuerung ergeben. Dieser Filter kann nicht eher entfernt werden, bis das Reservoir und die Pumpe vollständig entleert worden sind. Dieser Umstand ist störend, insbesondere dann, wenn der Filter verstopft ist, während das Reservoir noch voll ' von geschmolzenem Material ist.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abgabevorrichtung der genannten Art unter anderem in der Weise zu verbessern, daß ein Filterwechsel ohne Entleerung des Reservoirs und/oder der Pumpe jederzeit möglich ist.

Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, dieses Filter als Bestandteil einer Patrone auszubilden, die außerdem in der Nähe des Einlaßendes der Patrone ein Steuerventil enthält. Diese Patrone ist erfindungsgemäß vorteilhafterweise so konstruiert, daß sich das Filter entnehmen läßt, während das Steuerventil seinen Platz beibehält. Es ist jedoch alternativ dazu auch möglich, zum Zwecke der Reinigung oder zum Ersetzen von Bauelementen des Steuerventils die gesamte Patrone einschließlich Filter und Steuerventil von der Vorrichtung zu trennen.

Die Einbeziehung eines Steuerventils in den Strömungspfad zwischen dem Reservoir für das geschmolzene Material und einer ventilbetätigten Abgabepistole bringt ein anderes Problem mit sich, weil das heißschmelzende Material im flüssigen Zustand die Tendenz zeigt, Gase zu entwickeln und thermisch zu expandieren. Erfolgt diese thermische Expansion zwischen einem geschlossenen Steuerventil und einem geschlossenen Abgabepistolen-Ventil, dann muß auf diese thermische Expansion besondere Rücksicht genommen werden. Dementsprechend gehört es ferner· zur Aufgabe der Erfindung, eine derartige Patrone mit einer Expansionsmöglichkeit auszustatten.

Erfindungsgemäß enthält die Filterpatrone ein Druckablaßventil, welches geschmolzenes Material in das Reservoir zurückfließen läßt, wenn der Druck in der Patrone einen vorbestimmten Wert überschreitet. Es hat sich als vor-

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teilhaft erwiesen, zu diesem Zwecke der Patrone nicht nur ein Einweg-Steuerventil, sondern zusätzlich ein Rüclcfluß-Druckabl aß ventil, zuzuordnen» In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind das Druckablaßventil und das Steuerventil kolinear angeordnet und so ausgebildet, daß Bauteile des Steuerventils mit Bauteilen des Druckablaßventils zusammenwirken und umgekehrt.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Kombination aus Filter, Steuerventil und Druckablaßventil in einer Patrone ist darin zu sehen, daß hier eine relativ billige Baugruppe geschaffen worden ist, die sich in einem Stück in die Abgabevorrichtung einsetzen bzw. aus dieser entnehmen läßt» Die Patrone ist so konstruiert, daß man den Filterabschnitt separat entnehmen kann, während das Steuerventil und das Druckabläßventil voll funktionsfähig in der Patrone bleiben und den Fluß des geschmolzenen Materials von dem Reservoir absperren, wenn das Filter zum Zwecke der Reinigung und/oder Erneuerung herausgenommen wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung entnommen werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung, und ,

Figc 2 einen vergrößerten Querschnitt einer

Filterpatrone, die sich am unteren Ende der Vorrichtung von Fig. 1 befindet.

Fig» 1 zeigt geschnitten ein vollständiges Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen -Vorrichtung zur Aufnahme eines thermoplastischen Materials in fester Form, zu dessen

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Umwandlung in einen geschmolzenen Zustand und zum Zuführen dieses geschmolzenen Materials unter einem Druck an eine Abgabepistole. Der in Fig., 1 mit 10 bezeichnete Versorgungsteil der Vorrichtung kann thermoplastisches Material im festen Zustand aufnehmen, schmelzen und mit

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einem Druck von 14 - 85 kp/cm an eine Abgabepistole befördern. Sowohl die Pistole 11 als auch der Versorgungsteil 10 werden pneumatisch betätigt und sind durch ein pneumatisches Steuersystem miteinander verbunden, welches die Bezugszahl 12 trägt.

Zum Versorgungsteil 10 gehört ein beheiztes Reservoir 14, ein pneumatischer Motor 15, eine Pumpe 16 und ein Leitungsblock 17. Eine Patrone 18, die eine Kombination aus einem Filter, einem Steuerventil und einem Druckablaßventil enthält, befindet sich in dem Leitungsblock 17 und ist so angebracht, daß das flüssige Material durch diese Patrone hindurchfließen muß, bevor es über einen Schlauch 19 zur Abgabepistole 11 gelangt. Wesentliche Merkmale der Erfindung beziehen sich auf diese Patrone 18,

Das pneumatische Steuersystem 12 umfaßt im wesentlichen eine Druckluftquelle 20, ein Luftfilter 21, einen Druckregler 22, ein Drei-Weg-Magnetventil 23 und ein fremdgesteuertes Differenzdruckventil 24; wie später eingehend beschrieben wird, dient dieses Differenzdruckventil 24 als Verriegelung zwischen dem die Pumpe treibenden pneumatischen Motor 15 und einem pneumatischen Motor 25 der Abgabepistole 11.

Reservoir;

Das Reservoir 14 besteht vorzugsweise aus schwerem Gußaluminium, besitzt eine Oberwand 30, zwei Seitenwände

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und 32, je.eine Front- und Rückwand 33 und eine Bodenwand 35. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei Heizelemente 36 in die Bodenwand 3 5 des Reservoirs 14 eingegossen; ein in die Bodenwand 35 eingebetteter elektrischer Thermostat 38 steuert die Temperatur der Heizelemente 36.

In der Oberwand 30 des Reservoirs 14 befindet sich eine nicht dargestellte größere Öffnung, die durch einen ebenfalls nicht dargestellten beweglichen Deckel abdeckbar ist und zur Eingabe von festem thermoplastischem Material in die Innenkammer 39 des Reservoirs dient. Sobald die Heizelemente 36 eingeschaltet werden, schmilzt das eingefüllte feste Material und fließt in Richtung auf ein tiefer gelegenes Frontende 40 "des Reservoirs. Wärmeübertragunqsrippen 41, die zwischen der Bodenwand 35 und. den Seitenwänden 31, 32 schräg nach vorn verlaufen, erleichtern den Schmelzvorgang des festen Materials.

Außer.der erwähnten, nicht dargestellten Einfüllöffnung in·- der Oberwand 30 des Reservoirs "14 befindet sich dort eine runde Öffnung 42 nahe der Frontseite, in die eine Endkappe 43 des pneumatischen Motors 15 eingreift. Diese runde Öffnung 42 ist koaxial zu einer kleineren Bohrung 44 in der Bodenwand 35 in die Oberwand 30 eingearbeitet. Vorzugsweise sind die beiden Bohrungen 42 und 44 in einem Arbeitsgang mit einem Stufenwerkzeug eingearbeitet worden, damit sichergestellt ist, daß ein zur Pumpe 16 gehöriges und in die Bohrung 44 eingesetztes Rohr 45 konzentrisch zu einem Motorzylinder 46 sitzt, der oberhalb der Öffnung 42 sitzt und· durch diese zentriert wird.

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Pneumatischer Motor;

Der pneumatische Motor 15 besitzt einen im Motorzylinder 46 beweglich geführten Kolben 48 mit einer daran befestigten Kolbenstange 49, die durch die Endkappe 43 sowie durch die Öffnung 42 hindurch bis in das Reservoir 14 hineinragt. Das Ende .dieser Kolbenstange 49 bildet ein Kolben 50, der von der Innenbohrung der Buchse bzw. des Rohres 45 aufgenommen wird. Wie nachfolgend noch eingehend beschrieben wird, wirkt der Kolben 50 mit dem Rohr 45 zusammen als Pumpe.

Der Motorzylinder 46 besteht aus der unteren Endkappe 43, einer Buchse 51 und einer durchbrochenen oberen Endkappe 52. Diese drei Einzelteile werden durch vier nicht dargestellte Stehbolzen zusammengehalten, die in die Oberwand 30 des Reservoirs 14 'eingeschraubt sind. Eine plane obere Deckfläche .der Endkappe 52 dient als Sitz für das Verriegelungs- bzw. Differenzdruck-Ventil 24, welches mit Schrauben 54, welche ein Gehäuse 55 des Ventils 24 durchgreifen, mit der Endkappe 52 verschraubt ist.

Die untere Endkappe 43 bildet eine Stopfbuchsenpackung und einen Wärmeisolator zwischen dem Motorzylinder 46 und der Oberwand 30 des Reservoirs 14 und besitzt eine abgestufte Axialbohrung 56 mit einer Schulter 57, welche als Sitz für einen Dichtungsring 58 diente Zusätzlich wirkt dieser Dichtungsring 58 als Abstreifer, der verhindert, daß geschmolzenes Material an der Kolbenstange 49 haften bleibt und sich in einer Kammer 60 ablagert» Innerhalb der abgestuften Axialbohrung 56 ist der Dichtungsring 58 durch einen Federring 61 gesichert. Ein Zentrieransatz 62 der Kappe 43 greift in die Öffnung 42

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ein und zentriert somit den Motorzylinder 46 gegenüber dem Reservoir 14. Ein oberer Zentrieransatz 63 der Endkappe 43 dient zur Führung einer Druckfeder 64, deren oberes Ende durch einen ähnlichen Zentrieransatz am Kolben 48 zentriert ist. Diese Druckfeder 64 wirkt als den Kolben 48 in seine in Fig. 1 dargestellte obere Endlage vorspannende Rückholfeder.

Zwischen zwei scheibenartigen Abschnitten des Kolbens 48 ist sandwichartig eine flexible Manschettendichtung 65 eingespannt; Diese Manschettendichtung verhindert das Vorbeiströmen von Preßluft in die untere Kammer 60 des Motorzylinders 46 und gestattet dennoch dem,Kolben 48 eine begrenzte seitliche Bewegungsfreiheit gegenüber den Zylinderwandungen. Ein ähnliches Spiel zwischen dem Umfang des metallischen Dichtungsringes 58 und der Bohrung der Endkappe 43 gewährt der Kolbenstange 49 eine gewisse seitliche Bewegungsfreiheit, so daß keine besonders engen Toleranzen zwischen Zylinder und Reservoir eingehalten werden müssen, um die Kolbenstange 49 gegenüber der Buchse 45 auszurichten«, Zur Beseitigung weiterer kritischer Toleranzen zwischen diesen beiden Bauteilen besteht zwischen dem Kolben 50 und der Buchse 45 ein Spiel von einigen hundertstel Millimetern. Durch diese Verminderung von kritischen Toleranzen senkt man'die Gesamt- . kosten der Vorrichtung wesentlich, ohne ihren Gebrauchswert einzuschränken oder Opfer hinsichtlich der Qualität des resultierenden Erzeugnisses bringen, zu müssen.

Damit sich von dem geschmolzenen Material ausgehende Dämpfe und Gase nicht auf den Motorelementen innerhalb der Motorkammer 60 niederschlagen und den Motor verschmutzen können, befinden sich am unteren Ende des

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Zylinders 46 Entlüftungsbohrungen 66. Demzufolge wird bei jedem Kolbenhub die in der unteren Kammer 60 befindliche Luft herausgedrückt und Umgebungsluft anschließend in die-Kammer eingesaugt. Zum Schutz der Motorelemente besteht die untere Endkappe 43 vorzugsweise aus einem wärmeisolierenden Material.

Durch einen Kanal 67 in der oberen Endkappe 52 gelangt Druckluft mit einem vorbestimmten Druck von beispielsweise 3,5 - 5,6 kp/cm auf die Oberseite des Kolbens 48« Ein in den Kanal 67 eingeschraubter Anschluß 68 verbindet diesen Kanal mit einem Drei-Weg-Magnetventil 23, welches den Kanal 67 entweder mit der Druckluft des vorstehend genannten Druckes oder mit atmosphärischem Druck verbindet, je nach Betriebszustand des Magnetventils 23.

Pumpe und Leitungsblock;

Das geschmolzene Material wird von der durch den Kolben

50 am Ende der Kolbenstange 49 und der Buchse 45 gebildeten Pumpe mit einem Druck zwischen 14 und 84,5 kp/cm , der abhängig ist von dem geschmolzenen Material und-dem Substrat, auf welches dieses aufgetragen werden soll, zur Pistole 12 befördert. Die Buchse 45- hat vier Radialbohrungen 70,' welche zum Frontende 40 der Reservoir-Innenkammer 39 führen. Befindet sich der Kolben 50 gemäß Fig. 1 in seiner gehobenen Stellung, dann fließt geschmolzenes Material in einen Innenraum 71 der Buchse 45, um bei der anschließenden Abwärtsbewegung des Kolbens 50 als Teilmenge des geschmolzenen Materials durch eine Auslaßöffnung 72 der Buchse 45 weiterbefördert zu werden.

Ein unterer Flansch 73 der durch die Bodehwand 35 des Reservoirs 14 hindurchragenden Buchse 45 liegt an der

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Unterseite des Reservoirs an. Sobald der Leitungsblock am Boden des Reservoirs mittels Schrauben 74 befestigt ist, umschließt eine Stufenbohrung 75 im Leitungsblock das untere Ende der Buchse 45, und eine Schulter 76 der Stufenbohrung. 75 stützt den Flansch 73 der Buchse von unten ab, so daß die Buchse zwischen Leitungsblock und Reservoir eingeklemmt ist.

Eine abgestufte Querbohrung 77 mündet mit ihrem Ende in die vertikale Stufenbohrung 75 ein. In dieser abgestuften Querbohrung 77"wird.erfindungsgemäß die Filter, Steuerventil und Druckablaßventil enthaltende Patrone 18 untergebracht. Durch die Patrone 18 wird sichergestellt, daß das zur Pistole' 18 geförderte geschmolzene Material frei von Partikeln ist, welche ansonsten die schmalen Kanäle und Auslässe der Äbgabepistole .11 blockieren könnten.

Patrone mit Filter, Steuerventil und Druckablaßventil:

Gemäß Fig, 2 besteht die Patrone 18, welche ein Filter, Steuerventil und Druckablaßventil enthält und nachfolgend der Einfachheit halber als Filterpatrone 18 bezeichnet wird, aus einem zweiteiligen Patronenkörper 80, in den ein mit Gewinde versehener Einsatz 81 eingeschraubt ist, an dem ein Filter 82 befestigt "ist. Das dem Elns'atz 81 entgegengesetzte Ende des Patronenkörpers 80 ist durch eine kombinierte Steuerventil-und Druckablaßventil-Anordnung

83 abgeschlossen.

Ferner gehört zum Patronenkörper 80 eine Buchse 8.4 und eine Endkappe 85, die einen dünnen Innenrand 86 aufweist, der in eine umlaufende Vertiefung 88 am Ende 89 der Buchse

84 eingerollt worden ist, um die Buchse 84 fest mit der Endkappe 85 zu verbinden.

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Die mit ihrem Gewinde in ein Innengewinde 90 der Querbohrung 77 eingeschraubte Endkappe 85 ist mittels einer O-Ring-Dichtung 91, die unter einem Flansch 93 der Endkappe eingelegt ist, flüssigkeitsdicht abgedichtet.

Ein zum Filter 82 gehöriges äußeres zylindrisches Filterelement 94 ist-über einen Bolzen 95 geschoben und daran mittels einer Endkappe 96 befestigt. Ein an das äußere Ende des Filterelementes 94 angelöteter Ring 97 liegt mit seinem Flansch 98 an einer Innenbohrung 99 der Buchse 84 an und bildet eine Strömungsbarriere, welche das von der Stufenbohrung 75 in die Patrone 18 gelangende geschmolzene Material zwingt, durch die Poren des Filterelementes 94 hindurchzutreten, bevor es die Patrone 18 durch eine Auslaßöffnung 100 des Leitungsblocks 17 verläßt.

Der Bolzen 95 besitzt an seinem äußeren Ende einen Gewindeansatz 101, der in eine Gewindebohrung 103 des Einsatzes 81 eingeschraubt ist. Diese Schraubverbindung 101/' 103 für Filter, Bolzen 95 und Einsatz 81 gestattet es, den Filter 82 aus der Patrone 18 zu entnehmen, ohne die Patrone 18 selbst vom Leitungsblock 17 lösen zu müssen, wie später eingehend beschrieben wird.

Der Bolzen 95 ist an seinem Umfang mit durch Rippen 104 voneinander getrennten Längsnuten 105 versehen. Die Rippen sind mit Schiebesitz in den Innenraum des zylindrischen Filterelementes 94 eingeführt und verhindern, daß das Filterelement zusammenklappt oder deformiert wird. Die Längsnuten 105 sammeln und führen das gefilterte Schmelzmaterial einem ringförmigen Kanal 106 zu, nachdem es die Poren des Filterelementes 94 passiert hat. Von dem ringförmigen

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Kanal 106 am Fuße des Bolzens 95 gelangt das gefilterte geschmolzene Material durch Kanäle 107 zu einem ringförmigen Kanal 108 am äußeren Ende der Endkappe 85. Dieser ringförmige Kanal 108 steht in Flüssigkeitsverbindung mit der Auslaßöffnung 100· des Leitungsblockes 17j welcher seinerseits über den bereits erwähnten Schlauch 1-9 mit dem Einlaßende der Abgabepistol'e 11 verbunden ist.

Die das Filterelement 94 auf dem Bolzen 95 festhaltende Endkappe 96 ist becherförmig gestaltet und besitzt einen Flansch 109, welcher das Ende des· Filterelementes 94 festhält. Die Endkappe 96 selbst ist durch eine Schraube mit dem Ende des Bolzens 95 verbunden. , -' '

Will man das Filterelement 94 reinigen oder ersetzen, so braucht man lediglich den Bolzen 95 mit dem darauf sitzenden Filterelement 94 und der Endkappe 96 als Baugruppe aus" dem Patronenkörper 80 herauszunehmen. Anschließend schraubt man die Endkappe 96 vom Bolzen 95 ab und streift das Filterelement. 94 vom Bolzen 95 ab. Nach dem Reinigen oder Ersetzen des Filterelementes schiebt man dieses wieder auf den Bolzen 95 und schraubt die Endkappe 96 darauf fest,. und anschließend wird die Filteranordnung wieder in den Patronenkörper 80 eingeschraubt.

Zu der Steuerventil- und Druckablaßventil-Anordnung 83 gehört ein Ablaßventilkolben 113, eine Steuerventilplatte 114, eine Feder 115 und eine Feder 116; alle diese Teilewerden durch einen Fixierring 117, der in die Buchse 84 eingesetzt ist, im montierten Zustand gehalten. Der Ablaßventilkalben 113 ist durch einen Schließkopf 119 dauerhaft mit einem Flansch 118 an, seinem inneren Ende verbunden. Das gegenüberliegende Ende des Ablaßventilkolbens.113 ragt durch eine Bohrung 120 im Zentrum der Steuerventil-

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platte 114 hindurch und schließt außen mit einem nach außen erweiterten konischen Kopf 121 ab. Der äußere Rand des konischen Kopfes 121 ist größer als der Bohrungsdurchmesser, so daß der Kopf des Ablaßventilkolbens 113 nicht durch die Bohrung hindurch kann. Die innere Feder 116 stützt sich zwischen der Innenoberfläche der Steuerventilplatte 114 und dem Flansch 118 des Ablaßventilkolbens 113 ab. Somit spannt die Feder 116 den Ablaßventilkolben

113 in seine Schließstellung gegenüber der Steuerventilplatte 114 vor. Die andere Feder 115 ist zwischen dem Fixierring 117 und der Steuerventilplatte 114 eingespannt, so daß diese Feder 115 die Steuerventilplatte 114 gegen eine Schulter 123 der Querbohrung 77 im Leitungsblock 17 drückt.

Im Betrieb der Vorrichtung wirken die Steuerventilplatte

114 und die Schulter 123 des Leitungsblockes 17 als Ein-Weg-Steuerventil, weil die Platte 114 durch die Feder in Schließstellung vorgespannt ist. Sobald der Druck des in der Stufenbohrung 75 stehenden heißechmelzenden Klebematerials so groß wird, daß er die Kraft der Feder 115 überwindet, dann löst sich die Steuerventilplatte 114 von der Schulter 123 und läßt das heißschmelzende Material von der Stufenbohrung 75 in die Querbohrung 77 und anschließend durch Schlitze 124 in der Buchse 84 in den Filter 82 strömen. Wenn der Druck in der Querbohrung 77 einen vorbestimmten Wert übersteigt, dann öffnet das Druckablaßventil und gestattet dem thermoplastischen Material, von der Querbohrung 77 in die Stufenbohrung 75 auf dem Wege durch die Bohrung 120 und um den Ablaßventilkolben 113 herum zurückzufließen. Dieses Druckablaßventil ist deshalb notwendig, weil das in der Querbohrung 77, im Filter, in der Auslaßöffnung 100 und in der Abgabe-

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pistole 11 stehende thermoplastische Material im beheizten Zustand Gase und Dämpfe entwickelt. Wenn das in der Abgabepistole vorhandene Ventil einmal für längere Zeit geschlossen bleibt, dann steigt der Innendruck.im Filter an und muß abgelassen werden. Die Druckablaßventil-Anordnung bietet dem geschmolzenen Material die Möglichkeit, durch die Filterkammer hindurch in das Reservoir 14 zurückzufließen, wenn dieser Überdfuckzustand eintritt. Andererseits verhindert, das Ein-Weg-Steuerventil, daß geschmolzenes Material vom Reservoir 114 ausströmt, wenn der Filter der Patrone 18 ersetzt wird. Nimmt man den Filter 82 und den Einsatz 81 von der Patrone 18 ab, dann verhindert das Ein-Weg-Steuerventil, daß das geschmolzene Material vom Reservoir herausfließt, so daß man das Filterelement ersetzen kann, ohne zuvor das Reservoir und die Pumpe entleeren zu müssen.

Abqabepistole

Das geschmolzene Material gelangt von der Auslaßöffnung 100 des Leitungsblockes 17 über den Schlauch 19 zur Abgabepistole 11. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Schlauch 19 so beheizt, daß das Material im geschmolzenen Zustand verbleibt. Ein geeigneter heizbarer Schlauch ist in der US-Patentschrift 3 585 361 des gleichen Anmelders beschrieben worden.

Bei der Abgabepistole 11 handelt es sich um eine herkömmliche und handelsübliche pneumatisch betätigte Pistole, die an sich nicht zum Umfang der Erfindung gehört. Eine solche Pistole ist aus der US-Patentschrift 3 570 725 des gleichen Anmelders bekannt.

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Bei der zeichnerisch dargestellten Abgabepistole 11 wird das geschmolzene Material durch eine Düse 125 mit einer Auslaßöffnung 126 au-f dem Wege über eine Druckkammer abgegeben und der Materialfluß durch ein Flußsteuerventil '

128 und hydraulischen Differenzdruck gesteuert. Dieses Ventil 128 befindet sich unter der Einwirkung einer Feder

129 normalerweise im geschlossenen Zustand und wird geöffnet, wenn Druckluft in eine Druckkammer 130 der Pistole eingeführt wird. Ein mittels einer Kolbenstange 132 an dem Ventil 128 befestigter Kolben 131 verursacht die Öffnung dieses Ventils und gestattet einen Materialfluß aus der Kammer 127, wenn Druckluft in die Druckkammer 130 gelangt. Eine der Kammer 130 bezüglich des Kolbens 131 entgegengesetzte Kammer 133 ist über eine Öffnung 134 in die freie Atmosphäre entlüftet.

Ein elektrisches Heizelement 135der Pistole 11 wird durch einen Thermostat 136 bezüglich der Energiezufuhr gesteuert. Über eine Leitung 138 und durch einen Kanal 13 7 wird Druckluft in die Druckkammer 130 der Pistole eingegeben, deren Druck ausreicht, die Kraft der Feder 129 und den hydraulischen Druck in der Kammer 127 zu überwinden. Die Leitung 138 ist andererseits an eine.Auslaßöffnung 139 des Verriegelungs- bzw. Differenzdruck-Ventils 24 angeschlossen.

Verriegelungs- bzw«.Pifferenzdruck-Ventil

Das Verriegelungs- bzw. Differenzdruck-Ventil 24 hat die Aufgabe, das Flußsteuerventil 128 der Abgabepistole 11 während des Rückhubes des Kolbens 48 des pneumatischen Motors 15 stets geschlossen zu halten und auch während des Vorwärtshubes dieses Kolbens, bis zu dem Zeitpunkt, in dem das geschmolzene Material in der Pumpe einen gewünschten Auslaßdruck erreicht hat. Wenn dieser volle

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Druckzustand erreicht ist, dann entsteht ein Rückstaudruck auf der Oberseite des Kolbens 48,. und dieser Rückstaudruck in einer oberen Kammer 141 des pneumatischen Motors 15 wird abgetastet und zur Steuerung des Öffnens und Schließens des Pistolenventils 128 ausgenutzt.

Gemäß- Fig. 1 besitzt das Differenzdruck-Ventil 24 ein Gehäuse 55, durch welches sich eine Axialbohrung 142 erstreckt, die mit einer Axialbohrung 143 der Endkappe 52 in Verbindung steht. Im unteren Endabschnitt einer-gegenüberliegenden Bohrung der Axialbohrung 143 befindet sich eine Ventilbuchse 144 mit zwei Öffnungen 145, welche die innere Bohrung mit einer äußeren Ringnut 146 verbinden. Diese Ringnut steht ihrerseits in Fluid-Verbindung mit einer Versorgungsöffnung 139 der Pistole.

Die Axialbohrung 142 ist oben durch eine Deckplatte 147 verschlossen, welche durch die bereits erwähnten Schrauben 54 gehalten wird.

Eine Öffnung 148 im oberen Teil des Ventilgehäuses verbindet eine obere Endkammer 149 des Ventils über einen Regler-Filter und eine Luftleitung 150 mit der Druckluftquelle .20, Eine untere. Endkammer 151 des Ventils ist an die obere Kammer 141 des pneumatischen Motors über die Axialbohrung 143 in der oberen Kappe 52 des pneumatischen Motors angeschlossen.

In der Axialbohrung 142 ist beweglich ein Kern 153 gelagert, dessen entgegengesetzte Enden unterschiedlich große Flächen bilden. Die untere Endfläche des Kernes 153 ist größer als die obere Endfläche.. Die untere Endfläche wird gebildet durch einen Flansch 154, der innerhalb der

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Ventilbuchse 144 vertikal verschiebbar geführt ist, und zwar zwischen einer unterhalb und einer oberhalb der Öffnungen 145 gelegenen Endlage. In beiden Endlagen liegt dieser Flansch 154 jeweils an einer kompressiblen Schulter an. Die Höhe des Flansches 154 ist größer als der Durchmesser der Öffnungen 145, so daß der Flansch 154 diese Öffnungen 145 auf seinem Wege überdeckt und dabei vollständig verschließt. ·

Der kleinere obere Endabschnitt des Kernes 153 besteht ■-aus einer flexiblen Dichtung 152, die am Ende des Kernes 153 durch eine Scheibe und eine auf einen Bolzen 156 aufgeschraubte Mutter 155 gesichert ist. Der zwischen den beiden Endflächen des Kernes 153 liegende Raum besitzt die Form einer ringförmigen Nut und ist ständig über eine Entlüftungsbohrung 157 im Ventilgehäuse mit der freien. Atmosphäre verbunden.

Im Betrieb der erfindungsgemäßen Abgabevorrichtung hat dieses Differenzdruck-Ventil die Aufgabe, die Druckkammer 130 der Pistole 11 mit der Quelle der geregelten Druckluft nur dann zu verbinden, wenn der Druck des geschmolzenen Materials in dem Innenraum 71 der Pumpe einen vorbestimmten Wert besitzt. Zu diesem Zeitpunkt veranlaßt die in die obere Kammer 141 des pneumatischen Motors 15 eindringende Druckluft eine Erhöhung der Kraft, die durch den in der Kammer 151 auf das Ventil wirkenden Druck erzeugt wird, bis auf einen Wert, wo er die auf das Ventil in der Kammer 149 wirkende Kraft übersteigt. Zu diesem-Zeitpunkt bewegt sich der Ventilkern 153 nach oben und überstreicht dabei mit seinem Flansch 154 die quer verlaufenden Öffnungen 145, bis der Flansch die obere elas;tl·,-sche Dichtung erreicht hat und dabei die Öffnungen;145■■■< für den in der unteren Endkammer 151 stehenden Druck wieder

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freigibt. Die Druckluft gelangt jetzt von dem Kanal 67 über die kammer 141 des pneumatischen Motors, den Kanal 143 der Kappe 52, die Öffnungen 145 und die Leitung 138 zur Druckkammer 130 der Abgabepistole 11. Jetzt o'fffret das Ventil 128 der Pistole und laßt das" unter Druck gesetzte geschmolzene Material aus der Kammer 127 durch die Äuslaßöffnung 146 auf ein Substrat gelangen. Wird anschließend das Magnetventil 23 in der Weise betätigt, daß es de.n ^üKanal 67 mit einem Auslaß oder atmosphärischem Druck ver~ bindet, dann beginnt die Kraft des Druckes in der Kammer 151 abzusinken, und der höhere Luftdruck in der oberen Kammer 149 veranlaßt den Kern 153 wieder nach unten zu gleiten und sich auf di4 untere Dichtung zu legen, so daß jetzt die Kammer 130 über die Leitung 138, die Öffnungen 145, die Nut im Kern und die Entlüftungsbohrung 157 in die freie Atmosphäre entlüftet Wird, so daß die Pistole sofort schließt, ohne abzuwarten, bis der.Druck in der Kammer 151 abgenommen hat.

Da die Schmelztemperaturen vieler thermoplastischer Materialien der sogenannten heißschmelzenden Typen 15O^P C überschreiten, muß das Reservoir 14 isoliert werden, um Wärmeverluste zu vermeiden und das Bedienungspersonal zu schützen. Darum ist das Reservoir 14 mit einer nicht dargestellten Isolierpackung umgeben, und diese befindet sich wieder in einem Blechgehäuse.

Eine Montageplatte 161 für die Vorrichtung ist mit dem Boden des Reservoirs 14 durch Schrauben 164 verbunden, die durch wärmeisolierende Abstandshülsen 163 hindurchgeführt sind. Somit wird ein Luftspalt zwischen Reservoir 14 und Montageplatte 161 gebildet.

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An einem Ende des Gehäuses (nicht dargestellt) ist ein Steuerbereich vorgesehen, der nicht zum eigentlichen Kern der Erfindung gehört und deshalb weder beschrieben noch dargestellt ist. Ganz allgemein ist zu sagen, daß diese Steuerelemente den Stromfluß zu den Heizelementen 36 des Reservoirs 14, zum Heizelement 135 der Pistole und zum Heizelement der Schlauchleitung 19 steuern. Die elektrischen Kontakte (nicht dargestellt) dieser Heizelemente erstrecken sich in diesem Steuerbereich des Gehäuses durch geeignete Isolierpackungen hindurch.

Betriebsweise

Im Betrieb werden feste Pulver oder Pillen oder Brocken aus einem thermoplastischen Material in das Reservoir 14 gebracht und elektrisch aufgeheizt, bis sie eine gewünschte Temperatur erreicht haben und aus ihrem festen Zustand in den geschmolzenen Zustand übergegangen sind. Dann wird eine elektrische Steuerschaltung in Betrieb gesetzt, welche den Elektromagneten 23S des Drei-Weg-Magnetventils 23 erregt. Diese Steuerschaltung gehört nicht zur eigentlichen Erfindung und ist deshalb nicht näher dargestellt. Eine geeignete Steuerschaltung ist in der US-Patentanmeldung Nr. 164,862 von Robert G. Baker unter dem Titel "Thermoplastic Dispenser System" vom gleichen Anmelder beschrieben worden. Diese Steuerschaltung arbeitet nach dem Prinzip, daß ein Werkstück, beispielsweise der Deckel eines Kartons, einen Steuerschalter berührt und schließt, der daraufhin den Elektromagneten 23S der Pumpe erregt. Zu Betriebsbeginn wird dieser Steuerschalter zunächst von Hand mehrere Male betätigt, damit die Pumpe Gelegenheit bekommt, zunächst die Kammer 71 der Pumpe, die Schlauchleitung 19 und die Pistolenkammer 127 zu füllen und unter Betriebsdruck zu setzen.

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Nach Erregung des Magneten des Ventils 23 wird die Hauptdruckluftquelle 20 über das Luftfilter 21 und den Regler an den Einlaßkanal 67 des pneumatischen Motors 15 über entsprechende Öffnungen des Ventils 23 angeschlossen. Sobald die Druckluftquelle 20 mit dem Regler 22 verbunden ist, gelangt geregelte Druckluft über Leitung 150 zur Kammer des Differenzdruck-Ventils 24.

In den Anschluß 68 eindringende Druckluft drückt den Kolben 48 des Motors 15 nach unten, bis ihn der Gegendruck des geschmolzenen Materials in dem Innenraum 71 aufhält, oder bis ein Anschlag 165 der Kolbenstange 49 gegen die Endkappe 43' stößt. Während der Abwärtsbewegung des Kolbens 48 verbleibt der Kern 153 des Ventils 24 in seiner unteren Endlage an der Dichtung, wie in der Zeichnung dargestellt.

Die zum Komprimieren der Feder 64 erforderliche Kraft ist so gewählt, daß der Druck in der Kammer- 141 nicht 80" % des Druckes in Kammer 149 erreichen kann, bis die Abwärtsbewegung des Kolbens 48 durch den Gegendruck des geschmolzenen Materials in Kammer 71 beendet ist und der voreingestellte Anwendungsdruck des geschmolzenen Materials erreicht ist.

Sobald dieser Gegendruck in Kammer 71 erreicht ist, veranlaßt er ein Ansteigen des pneumatischen Druckes in Kammer 141 und anschließend in der damit verbundenen Kammer 143 auf 80 % des geregelten Luftdruckes. Der Kern 153 bewegt sich dann nach oben in seine obere Endlage gegen · die obere Dichtung, wobei der Flansch 154 des Kernes die. Öffnungen 145 überquert, so daß die Kammer 143 der Luftleitung 138 mit der Kammer 130 der Abgabepistole verbunden wird ο Das Ventil 24 veranlaßt dann, daß das Ventil 128 der Pistole öffnet und das geschmolzene Material aus der

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Kammer 127 auf ein Substrat abgibt.

Bei einem bevorzugten Substrat, wie beispielsweise dem Deckel oder Lappen eines Kartons oder Behälters, betätigt dieser Lappen oder Deckel den Steuerschalter, welcher den Elektromagneten 23S ansteuert. Sobald der Lappen oder Deckel sich vom Schalter löst, wird der Elektromagnet 23S stromlos, so daß der Einlaßkanal 67 des Motors 15 jetzt über Ventil 23 entlüftet wird. Sobald dies eintritt, wird der Druck in der·Kammer 141 unmittelbar auf einen Wert abgesenkt, der kleiner als 80 % des geregelten Luftdruckes beträgt, und der Kern 153 des Ventils 24 schnappt sofort nach unten, wobei die Kammer 130 des pneumatischen Motors 25 der Pistole vom Druck in Kammer 141 des pneumatischen Motors 15 abgetrennt wird und die Druckluft im Kammer 130 über die Entlüftungsbohrung 15 7 schnell entlüftet wird. Die Kraft der Feder 64 drückt den Kolben 48 dann nach, oben, während die Luft aus der Kammer 141 durch den Einlaßkanal 67 und das Ventil 23 entlüftet wird. Sobald der Steuerschalter für den Elektromagneten 23S wieder angesteuert wird, wiederholt sich der zuvor beschriebene Arbeitszyklus.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine Abgabevorrichtung zum Schmelzen von thermoplastischem Material und zum Zuführen des geschmolzenen oder flüssigen Materials mit einem Druck und bei gesteuerter Temperatur an einen Applikatorkopf oder eine Pistole. Das Material wird in einem Reservoir aufgeheizt und durch einen Leitungsblock hindurch mittels einer einfach wirkenden Manschetten-Kolbenpumpe, die durch einen Luftmotor angetrieben ist, zum Applikator gepumpt. Innerhalb des Leitungsblockes befindet sich eine kombinierte Filter-Steuerventil-Ablaßventil-Patrone, die sich einerseits im Ganzen in den

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Block einsetzen bzw. entnehmen läßt, deren Filter andererseits aber so angebracht ist, daß er zum Reinigen oder Austausch separat abgenommen werden kann.

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Claims

' 24 " 2352028 Ansprüche

1. Vorrichtung zur Abgabe von geschmolzenem, thermoplastischem Material, gekennzeichnet durch eine Quelle . (14) mit geschmolzenem Material, eine Pumpe (16) mit einer Einlaßöffnung, die in Fluid-Verbindung mit der Quelle mit geschmolzenem Material steht, und mit einer Auslaßöffnung, eine Abgabepistole (11) mit einer Einlaßöffnung, einem Durchfluß-Steuerventil (128) und e>iner Auslaßmündung (126), einen Durchflußpfad, der die Einlaßöffnung der Pistole mit der Auslaßöffnung der Pumpe verbindet, eine in dem Durchlaßpfad befindliche Einrichtung (17) zur Anbringung einer Patrone, und durch eine Patrone (18), die eine Kombination aus einem Filter (82), Steuer- und Ablaßventil (83) enthält und in der Anbring-Einrichtung (17) befestigt ist.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (82) separat von der Patrone (18) abnehmbar ist, während das Steuerventil (83) in der Patronen-Anbringeinrichtung verbleibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Patronen-Ahbringeinrichtung (17) eine Einlaßöffnung (75) und eine Auslaßöffnung (100) besitzt, daß zur Patrone ein im wesentlichen rohrartiger Körper (84) gehört, der einen die Einlaßöffnung mit der Auslaßöffnung

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der Patronen-Anbringeinrichtung verbindenden Strömungspfad bildet, daß sich das Steuerventil und das Druckablaßventil der Patrone in diesem Patronenkörper, und der Patronenfilter in dem Patronen-Strömungspfad befinden, und daß der Filter mittels einer Einrichtung (81) so in der Patrone (18) befestigt ist, daß er von dem Patronenkörper abnehmbar ist, während das Steuerventil darin verbleibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Patrone ein Körper (84) gehört, der ein kombiniertes Steuer-Druckablaßventil (83) und einen Einsatz (81) mit dem zugeordneten Filter (82) enthält, und daß sich dieser Einsatz mit dem Filter separat vom Patronenkörper abnehmen läßt. . '

5. Vorrichtung nach Anspruch'4, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter ein zylindrisches Filterelement (82) enthält, welches über einem außen gerillten Kern (95) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu dieser Ventilkombination (83) ein an einem Ende des Körpers (84) beweglich gelagerter Druckablaß-Ventilkolben, eine über diesem beweglich angebrachte Steuerventilplatte (114) mit einem der Patronen-Anbringeinrichtung zugeordneten ersten Ventilsitz (123) und mit einem dem Kolben zugeordneten zweiten.Ventilsitz, eine die Platte gegen den ersten Ventilsitz drückende Feder (115), die zusammen mit diesen-beiden Elementen ein Ein-Weg-Durchflußsteuerventil bildet, und eine den Kolben gegen den zweiten Ventilsitz drückende Feder -ClIS),- die zusammen mit diesen beiden Elementen ein Druckäblaßvehtil zum Ablassen von Überdruck im rohrartigen Körper bildet, gehören.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone als im wesentlichen rohrartiger Körper gestaltet ist, an dessen einem Ende ein kombiniertes Steuer-Druckablaßventil (83) und an dessen entgegengesetztem Ende, ein Einsatz (81) angebracht ist, daß die Patrone ferner einen mit dem Einsatz verbundenen Filter (94) enthält, und daß Einsatz und Filter in dem Körper so durch eine Einrichtung (85) befestigt sind, daß man sie. separat dem Patronenkörper entnehmen kann.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbewahrung des Materials im geschmolzenen Zustand ein beheiztes und durch Boden-, Seiten- und Deckwandungen begrenztes' Reservoir 14 dient, an dessen einer Wandung ein axial durchbohrter Zylinder (45) befestigt ist, in dessen Zylinderbohrung ein mit einer in das Reservoir ragenden Kolbenstange (49) versehener Motorkolben (50) bewegbar ist; daß die Pumpe (15) so mit der Kolbenstange verbunden ist, daß bei einer hin- und hergehenden Motorkolbenbewegung geschmolzenes Material vom Reservoir durch die Pumpenauslaßöffnung (72) ausgeworfen wird.

9» Patrone mit einer Kombination aus einem Filter, einem Steuerventil und einem Druckablaßventil, dadurch gekennzeichnet, daß ein Körper (84) vorhanden ist, der eine Kombination aus einem Steuerventil (114) und einem Druckablaßventil (113) enthält, und an dem ein Einsatz (81) angebracht ist, und daß zur Patrone ferner ein Filter (94) gehört, der so an dem Einsatz (81) angebracht ist, daß sich Einsatz und Filter separat von der Patrone entnehmen lassen, während die Ventilkombination darin verbleibt.

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10. Patrone nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (94) ein zylindrisches Filterelement (82) enthält, welches über einem außen gerillten Kern (95) angeordnet ist.

11. Patrone nach Anspruch .9, dadurch gekennzeichnet, daß zu dieser Ventilkombination ein an einem Ende des Körpers (84) beweglich gelagerter Druckablaß-Ventilkolben (113), eine über diesem beweglich angebrachte Steuerventilplatte (114) mit einem der Patronen-Anbringeinrichtung (17) zugeordneten ersten Ventilsitz (123) und einem dem Kolben zugeordneten zweiten Ventilsitz (121), eine die Platte gegen den ersten Ventilsitz drückende Feder ,(115), die zusammen mit diesen beiden Elementen ein Ein-Weg-Durchflußsteuerventil bildet, und eine den Kolben gegen den zweiten Ventilsitz drückende Feder (116), die zusammen mit diesen beiden Elementen ein Druckablaßventil zum Ablassen von Überdruck im rohrartigen Körper bildet, gehören.

12. Patrone na.ch mindestens einem der Ansprüche 9 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone als im wesentlichen rohrartiger Körper (84) gestaltet ist, an dessen einem Ende ein kombiniertes Steuer-Druckablaßventil (83) und an dessen entgegengesetztem Ende ein Einsatz (81) angebracht ist, daß die Patrone ferner einen mit dem Einsatz verbundenen Filter (94) enthält, und daß Einsatz und Filter in dem Körper so durch eine Einrichtung C85) befestigt sind, daß man sie separat dem Patronenkörper entnehmen kann.

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