DE2624267A1

DE2624267A1 - Vorrichtung zur verfluessigung und abgabe eines thermoplastischen materials

Info

Publication number: DE2624267A1
Application number: DE19762624267
Authority: DE
Inventors: Charles H Scholl
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1975-06-04
Filing date: 1976-05-29
Publication date: 1976-12-23
Also published as: FR2313184A2; GB1544438A; CA1064695A; FR2313184B2; JPS5953105B2; JPS51148735A

Description

NORDSON CORPORATION, Jackson Street, Amherst, Ohio 44001 (V.St.A.)

Vorrichtung zur Verflüssigung und Abgabe eines thermoplastischen Materials

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Umwandeln eines festen thermoplastischen Materials in geschmolzenes thermoplastisches Material und zur Abgabe des geschmolzenen Materials, mit einem Gehäuse mit einem Trichter zur Aufnahme des festen thermoplastischen Materials, einem unterhalb des Trichters angebrachten Durchlauf -Gitterschmelzer mit mindestens einer Auslaßöffnung, einem unterhalb des Gitterschmelzers angeordneten, geschmolzenes Material aus dessen Auslaßöffnung aufnehmenden Reservoir, einer Heizung für den GitterSchmelzer, einer zur Abgabe des geschmolzenen Materials selektiv betätigbaren Abgabeeinheit, und mit einer Pumpe zum Zuführen des geschmolzenen thermoplastischen Materials vom Reservoir zur Abgabeeinheit.

Hierbei handelt es sich insbesondere um Vorrichtungen zum Schmelzen und Abgeben von thermoplastischen Klebe-Materialien in großen Mengen bei minimaler Zersetzung des geschmolzenen

KG/il

60985 2/0663

9 β 9 /. Ί R ?

t U i. w ί. υ /

Materials vor dem Auftragen mittels einer Abgabeeinrichtung.

Konventionell werden thermoplastische Klebe-Materialien oder sogenannte "heißschmelzende" Klebemittel in einem Tank mit beheizten Wänden von einem festen in einen geschmolzenen Zustand überführt. In dem Tank wird eine ausreichende Menge des geschmolzenen Materials im geschmolzenen Zustand bevorratet, um damit einen oder mehrere Abgabeeinheiten oder Auftraggeräte zu speisen. Falls der Anwendungsfall große Mengen an heißschmelzendem Kleber erforderlich macht, muß man ein ausreichend großes Materialvolumen im geschmolzenen Zustand bevorraten, um den Bedarf zu decken. Dieses beträchtliche Volumen erfordert gewöhnlich eine lange Anwärm- bzw. Vorbereitungszeit für die Vorrichtung, und dies bedeutet, daß zumindest ein Teil des geschmolzenen Materials über längere Zeit hinweg der Wärme und/oder dem Sauerstoff ausgesetzt werden muß.

Die meisten thermoplastischen Klebematerialien oxydieren, verkohlen oder zersetzen sich, wenn man sie über eine zu lange Zeit der Wärme und/oder für eine bestimmte Zeit dem Sauerstoff aussetzt. Aus diesem Grund muß man bestrebt sein, die Zeit so kurz wie möglich zu halten, in der eine Vorrichtung der genannten Art das geschmolzene Material im geschmolzenen Zustand erhält.

Diese minimale Dauer des Schmelz-Zustandes des Klebe-Materials kann man dadurch erreichen, daß man die Schmelzmenge pro Zeiteinheit bei der Vorrichtung an die Abgabemenge pro Zeiteinheit anpaßt.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung geht aus von einer aus der deutschen Patentanmeldung P 26 03 663.5

608852/G 063

262^7

bekannten Vorrichtung zum Schmelzen und zur Abgabe von thermoplastischen Materialien mit hohem Mengendurchsatz. Die genannte Vorrichtung enthält einen Gitterschmelzer mit hoher Schmelzmenge pro Zeiteinheit und eine Pumpe mit hoher Kapazität zum Hindurchpumpen von sehr zähen Materialien.

Es hat sich gezeigt, daß die hohe Schmelzmenge pro Zeiteinheit und die Leistungsfähigkeit des in der genannten Anmeldung beschriebenen Gitterschmelzers bei einigen Materialien unvorhergesehene Probleme aufwerfen, wenn nämlich die Vorrichtung in Betrieb ist, aber das geschmolzene Material nicht in der Menge pro Zeiteinheit abgibt, für die sie ausgelegt ist. Wenn der Gitterschmelzer nämlich größere Mengen an thermoplastischem Material schmilzt als gebraucht werden, füllt das geschmolzene Material den Gitterschmelzer, das Reservoir und wandert eventuell sogar zurück, d.h. "schmilzt zurück" in Richtung auf den Trichter. Wird die Vorrichtung dann abgeschaltet mit dem geschmolzenen Material im Trichter, dann wird dieses in der Abschaltzeit fest. Es erfordert dann eine lange Zeit und bringt Schwierigkeiten mit sich, dieses im Trichter befindliche Material wieder zu schmelzen, mit dem Ergebnis, daß es eine Brücke über die Trichterwände hinweg bilden und das Nachführen von festem Vorratsmaterial vom Trichter zum Schmelzer blockieren kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Rückschmelzen von geschmolzenem Material in den Trichter und damit eine Brückenbildung durch festes thermoplastisches Material über die Wände des Trichters hinweg zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine das Rückwärtsschmelzen des Materials vom Gitterschmelzer in den

609852/0663

ORIGINAL INSPECTED

-A-

2624 ·7

Trichter hinein verhindernde Schutzeinrichtung gelöst, zu welcher ein Mantel, der unter Umhüllung mindestens des unteren Bereiches des Trichters zwischen sich und den Außenwänden des Trichters eine Luftkammer bildet, und eine Belüftungseinrichtung, welche durch die Luftkammer einen Zwangsluftstrom zur Kühlung des unteren Trichterbereiches fördert, gehören.

Diese Maßnahmen bieten außer der sicheren Lösung der gestellten Aufgabe den Vorteil, daß dadurch auch die Menge des im Reservoir vorhandenen geschmolzenen Materials begrenzt wird. Die Schutzeinrichtung bringt es mit sich, daß das Material am Boden des Trichters immer eine Temperatur aufweist, die unter der Erstarrungstemperatur des Materials liegt. Solange man die Wände des Trichters unterhalb der Erstarrungstemperatur des thermoplastischen Materials hält, kann dieses Material nicht in den Trichter zurückschmelzen und dessen Innenwände überbrücken.

Der durch die erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung durch die Luftkammer geleitete Zwangsluftstrom fließt an den Wandungen des Trichters entlang, kühlt den Trichter und hält dessen Temperatur wesentlich unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Materials. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Zwangsluftstrom durch die Luftkammer durch einen Lüfter erzeugt, der in die Wandung des Mantels eingebaut ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Pumpe der Vorrichtung durch einen rotierenden pneumatischen Motor angetrieben, und dessen Auslaß dient als Druckluftquelle für den Zwangsluftstrom in der Luftkammer. Es ist nicht kritisch, welche Druckluftquelle man in der Luftkammer verwendet, um die Erfindung zu realisieren. Wichtig ist dagegen, daß die durchströmende Luft in ausreichender Menge vorhanden ist

609852/0663
QRlGJNAL IHSFBCTED

26242^7

und die Wandungen des Trichters thermisch so leitfähig sind, daß die Wärme vom Trichter schneller abgeführt wird als sie den Wänden durch ankommendes geschmolzenes Material zugeführt werden kann.

Nachfolgend werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines

Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäß gestaltete Schmelz- und Abgabevorrichtung für thermoplastisches Material,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung von einem Teil der Vorrichtung von Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise abgebrochene Seitenansicht von einem Teil der Vorrichtung von Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt im Verlauf einer Linie 4-4 von Fig. 3,

Fig. 5 einen Fig. 4 ähnlichen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 eine Fig. 5 ähnliche abgebrochene Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, und

Fig. 7 einen Querschnitt im Verlauf einer Linie 7-7 von Fig. 6.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Schmelz- und Abgabevorrichtung 5 besitzt in bzw. an einem Gehäuse 10 einen Trichter 11, einen Gitterschmelzer 12, ein Reservoir 13, eine Zahnrad-Pumpe 14 und einen Leitungsblock 15. Festes thermoplastisches Material 6 wird in Form von Brocken (Fig. 4), Pillen (Fig. 6) oder Blöcken von oben her in den Trichter 11 eingefüllt und gelangt durch dessen offenen, Boden in Kontakt mit der obersten Oberfläche des

609852/0663

ORIGINAL INSPECTED

GitterSchmelzers 12, der beheizt ist, so daß der Oberflächenkontakt des festen thermoplastischen Materials mit der Oberfläche des Gitterschmelzers zur Umwandlung des thermoplastischen Materials vom festen in einen geschmolzenen Zustand führt. Das geschmolzene thermoplastische Material 7 fließt dann nach unten durch einen Bodenkanal 16 des Gitterschmelzers in das Reservoir 13, welches sich unmittelbar unterhalb des Gitterschmelzers befindet. Das Reservoir besitzt schräge Bodenwände 17, 18, 19, welche das geschmolzene Material zum Einlaß 20 der Pumpe 14 leiten. Die Pumpe fördert dann das geschmolzene Material in den Leitungsblock 15, von wo es einem oder mehreren konventionellen Abgabeeinheiten über Schläuche bzw. Leitungen 21 zugeführt wird.

Eine auf eine Grundplatte 25 aus Blech montierte Abdeckung 26 umschließt zwei Abteilungen der Abgabevorrichtung, nämlich eine Schmelzabteilung 27 und eine Steuerungsabteilung 28, die beide durch eine nicht dargestellte isolierende Barriere voneinander getrennt sind. Zur Steuerungsabteilung gehören alle elektrischen Bauelemente für die Temperatursteuerung sämtlicher Bestandteile des Systems. Diese Steuerungsabteilung gehört nicht zur eigentlichen Erfindung und ist konventioneller Bauart, wie beispielsweise in der US-PS 3,792,901 des Anmelders beschrieben.

In einem Durchbruch 31 in der Oberseite 30 der Abdeckung ist der Trichter 11 und ein diesen umgebender Mantel 29 angebracht. Der Trichter besteht aus einem vertikalen Schacht 32, dessen Unterseite 33 offen und dessen Oberseite durch einen Deckel 34 verschlossen ist. Ein Umfangsflansch 35 des Trichters ist durch Schweißen oder anders mit der Außenseite des Trichters verbunden und dient zur Anbringung des den Trichter umgebenden Mantels 29, wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird.

6 0 9 8 5 2/0683

Der in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellte Gitterschmelzer besitzt eine durch vier Seitenwände 37, 38, 39, 40 und einen Bodenflansch 41 gebildete Aufnahme, in die das feste thermoplastische Material aus dem Trichter 11 fällt. Der Boden der Aufnahme ist mit mehreren vertikalen Heizelementen 43 bzw. Vorsprüngen 45 besetzt, von denen jeder an einer Basis 42 einen Hexagonalquerschnitt aufweist, während das obere Ende als Kegelstumpf geformt ist. Diese Vorsprünge 45 sind in Längsreihen 44 angeordnet, wobei die Basis 42 jedes Vorsprungs 45 integral mit den benachbarten Vorsprüngen 45 der gleichen Reihe verbunden ist. Die VorSprünge 45 von benachbarten Reihen 44 sind in Längsrichtung gegenüber jedem Vorsprung der Nachbarreihe versetzt, so daß bei Draufsicht auf die Darstellung von Fig. diese Vorsprünge ein versetztes Muster von Reihen und Kolonnen bilden, wobei die VorSprünge der Kolonnen jeweils voneinander durch eine dazwischen liegende Reihe von Vorsprüngen getrennt sind. Zu gegenüberliegenden Seiten jeder Reihe befinden sich die bereits erwähnten offenen Kanäle 16, welche zur Oberseite des Reservoirs 13 führen.

Beim Schmelzen thermoplastischer Materialien ist es wichtig, daß sich ein großer Oberflächenbereich des Schmelzers im Kontakt mit den schlecht wärmeleitenden Blöcken oder Pillen des thermoplastischen Materials befindet. Vor dem Zeitpunkt dieser Erfindung hat man versucht, die Oberfläche durch Einformen von Rippen in den Boden des aus US-Patent 3 531 023 bekannten Gitterschmelzers zu vergrößern. Bei dem erfindungsgemäß gestalteten Gitterschmelzer 12 hat sich gezeigt, daß durch Verwendung der kegelstumpfförmigen Heizelemente 43 ein gegenüber dem bekannten Gittertyp um mehr als 30 oder 40V, vergrößerter Materialdurchsatz erzielt wird, und dies bei gleicher Oberflächentemperatur am Gitter zwecks Vermeidung von Materialzersetzung.

609852/0 6 63

ORIGINAL JWSPECTED

26 2'· ■; -"■ "■·

Ferner ist es bei dem vorliegenden Gitterschiuelzer 12 wichtig, daß die kegelstumpf- oder pyramidenförmigen Vorsprünge 43. ebene oder stumpfe obere Endoberf lachen ')() besitzen. An dieser Stelle sei festgestellt, daß, wenn in der gesamten vorliegenden Beschreibung sowie in den nachfolgenden Ansprüchen durchgehend der Ausdruck "Kegel" benutzt wird, damit nur das Gestaltungsprinzip erläutert wird; so kann statt eines Kegels auch eine von drei bis zu unendlich vielen Flächen umgrenzte Pyramide benutzt werden, denn eine Pyramide mit unendlich vielen Seiten hat bekanntlich einen kreisrunden Querschnitt. Die abgeflachte Endoberfläche 50 des "Kegels" vergrößert die im Kontakt mit dem festen thermoplastischen Material befindliche Oberfläche und erlaubt es, bei minimaler Eingangsleistung die Oberflächentemperatur des gesamten "Kegels" auf gleichem Wert zu halten.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiei der Erfindung ist der Gitterschmelzer 12 ein integrales Gußteil mit je drei Augen 52 an jeder Endwandung sowie zwei Augen 5i an Front- und Rückwandung. Mit Hilfe von nicht dargestellten, diese Augen durchsetzenden Schrauben ist der Gitterschmelzer auf der Oberseite des Reservoirs 13 festgeschraubt und gleichzeitig eine Halteplatte 55 für eine zwischen dieser und der Oberseite des Gitterschmelzers eingeklemmte Dichtung 56 fixiert. Diese Dichtung ist nach innen verlängert und berührt die Seitenwände des Trichter-Vertikalschachtes 3 2 und verhindert damit das Entweichen von Gasen an der Trichterwandung in die Atmosphäre. Außerdem erlaubt die Dichtung 56 das Evakuieren des Trichters bzw. den Aufbau eines Schutzgas-Mantels oberhalb des eingefüllten thermoplastischen Materials. Das Evakuieren des Trichters bzw. das Aufrechterhalten eines Schutzgas-Mantels erfolgt in manchen Anwendungsfällen zur Vermeidung oder Verminderung einer Zersetzung des geschmolzenen Materials .

6 0 9 8 5 2/0663

ORlGmAL INSPECTED

-B-

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Gitterschmelzers hat dieser einen integral angeformten ringförmigen Ansatz frontseitig vor seiner Frontwand, und um die Außenwand des Ansatzes 54 sind in gleichmäßigen Abständen drei Augen 57 angeordnet, deren Bohrungen 58 nicht dargestellte Schrauben aufnehmen, mit denen der Gitterschmelzer auf der Oberseite des Reservoirs 13 befestigt wird.

Durch die Frontwand des Gitterschmelzers 12 sind neun Bohrungen 60 durch die Basisabschnitte jeder Reihe von Heizelement-Vorsprüngen 45 eingearbeitet, und in jeder Bohrung findet ein durchgehendes Widerstands-Heizelement 61 zur Beheizung der Heizelemente Platz. Eine durch die Rückwand geführte Bohrung 63 dient zur Aufnehme eines nicht dargestellten Temperatur-Fühlers zur Steuerung und Aufrechterhaltung einer voreingestellten Temperatur an den Heizelementen 61. Eine Querbohrung 64 in der Rückwand des Gitterschmelzerblockes dient zur Unterbringung eines konventionellen Temperatur-Anzeigeinstrumentes 65, dessen Frontplatte 66 sich im Bedienungsfeld der Abdeckung 26 befindet.

Das Reservoir 13 bildet ein oben offenes und mit geschlossenem Boden versehenes, an der Unterseite des Gitterschmelzers 12 befestigtes Gefäß mit flachen Seitenwänden 70, 71 und einer flachen Rückwand 72. Eine Frontwand 73 ist etwas tiefer, weil der Boden des Reservoirs in Richtung auf eine Frontöffnung 75 in der Frontwand 73 geneigt verläuft. Diese öffnung 75 dient als Einlaß für geschmolzenes Material in eine blinde Ausnehmung 76 in einem Pumpen-Anbringungsansatz 77 des Reservoirs. Die blinde Ausnehmung 76 im Ansatz 77 wird unterteilt durch eine vom 3oden des Ansatzes in die Ausnehmung führende Vertikalbohrung 83. Die Pumpe 14

609852/G383

INSPECTED

befindet sich innerhalb dieser Vertikalbohrung 83 und ist am Leitungsblock 15 festgeschraubt. Vorzugsweise ist eine isolierende Dichtung 67 zwischen der Oberseite des Reservoirs 13 und der Unterseite des Gitterschmelzers 12 eingelegt.

Zum Ansatz 77 gehört ein Basisabschnitt 78, dessen ebene Bodenfläche auf der Oberseite des Leitungsblockes 15 aufliegt und von diesem unterstützt wird. Der Leitungsblock seinerseits ruht abgestützt auf der Gehäuse-Grundplatte Leitungsblock 15 und Pumpenansatz 77 des Reservoirs sind durch nicht dargestellte Schrauben, die in vertikale Gewindebohrungen eingeschraubt sind, fest miteinander verbunden.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei U-förmige elektrische Widerstandsheizelemente 85 in die Bodenwände 17, 18 und 19 des Reservoirs eingeformt, und außerdem ist ein Rohr 87 in die Bodenwand 18 eingeformt. Ein in das Rohr 87 eingeschobener Temperatursensor dient zur Stromsteuerung für die Heizelemente 85, damit die Bodenwand auf einer voreingestellten Temperatur bleibt. Eine zusätzliche Querbohrung 82 unterhalb der Seitenwand des Reservoirs dient der Aufnahme eines konventionellen Temperaturmeßgerates 89, dessen Frontfläche 90 im Bedienungsfeld des Gehäusemantels 26 liegt. Gemäß Fig. 4 befinden sich die beiden Heizelemente 85 zu beiden Seiten der Pumpe 14, so daß diese und der Leitungsblock 15 gleichmäßig beheizt werden.

Eine oberseitige Fläche 92 der Pumpe 14 bildet eine koplanare Fortsetzung einer geneigten Oberfläche 93 der Bodenwand 18 vom Reservoir. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verläuft die Neigung unter einem Winkel

60S852/0683

RfSJMAL INSPECTED

26 ζ a / ·■ /

von etwa 5° gegenüber der Horizontalen. Die Neigung ist so gewählt, daß das geschmolzene Material auf natürliche Weise über die Bodenwand des Reservoirs zum Pumpeneinlaß 20 fließen kann.

Die Pumpe besitzt ein Paar gegenläufig rotierender Wellen 94, 95, welche sich nach oben über die Oberseite 92 der Pumpe hinaus erstrecken und aufgrund ihrer Rotation das Material zwischen sich hindurch in Richtung auf eine überhängende Rückwand 97 drücken, die innerhalb einer überhängenden Haube 98 eingeformt ist. Die Rückwand 97 hängt über dem Einlaß 20 der Pumpe, und ihre Neigung ist diesem Einlaß zugekehrt, so daß diese Rückwand berührendes Material zum Einlaß 20 der Pumpe geleitet wird.

Abgesehen von der Endplatte 96 gehören zu der Pumpe 14 und ihrem Zuführmechanismus ein Paar ineinandergreifender Zahnräder 103, 104, die ihrerseits mit der treibenden Welle 94 bzw. der leer mitlaufenden Welle 95 verkeilt sind. Die Zahnräder rotieren innerhalb einer im allgemeinen kleeblattförmigen Ausnehmung 105 eines Pumpenstators 106. Der eine Flügel 107 der kleeblattförmigen Ausnehmung 105 steht in Verbindung mit dem Pumpeneinlaß 20, und der gegenüberliegende Flügel 108 der Ausnehmung steht in Verbindung mit einer Auslaßöffnung 109 in einer unteren Endplatte 110. Die anderen beiden Flügel 111 und 112 nehmen die gegenläufig rotierenden Zahnräder auf.

In der unteren Endplatte 110 befindet sich außer der Auslaßöffnung 109 ein Druckausgleichkanal 115, der an einen Druckausgleichkanal 116 im Leitungsblock 15 angeschlossen ist. Ferner enthält die Endplatte 10 zwei vertikale öffnungen 117 und 118, in denen die unteren Enden der Wellen 94, 95 gelagert sind. Zwischen einer Unterseite

609852/03S3

rä INSPECTED

" ¹² " 2 6 2 4 2 G 7

120 der Endplatte 110 und der Oberseite des Leitungsblockes 15 befindet sich ein konventioneller O-Ring 121, der in eine in' die Oberseite des Leitungsblockes eingearbeitete Ringnut 122 eingepaßt ist. Der O-Ring 121 dient als Dichtung zwischen der Reservoir-Unterseite und dor Leitungsblock-Oberseite. Bis auf diese Dichtung zwischen Leitungsblock 15 und Reservoir 13 gibt es keine weiteren Dichtungen. Ein am Umfang der Wellen 94, 95 auftretender Leckstrom innerhalb der Pumpe kann durch einen T-förmigun Schlitz 123 in der Oberseite des Leitungsblockes zur Einlaß- bzw. Ansaugseite der Pumpe 14 zurückfließen.

Gemäß Fig. 2 verbindet der T-förmige Schlitz 123 sowohl die vertikalen Lageröffnungen 117, 118 der unteren Endplatte 110 als auch den Druckausgleichkanal 115. Dadurch wird der zwischen den rotierenden Wellen 94, 95 und der Innenoberfläche der Lageröffnungen 117, 118 fließende Leckstrom des geschmolzenen Materials einfach durch den T-Schlitz 123 und den Druckausgleichkanal 115 zur Ansauqseite der Pumpe zurückgeführt.

Die Zahnradpumpe 14 ist mittels Bohrungen 126, 127 durchsetzenden Schrauben (nicht sichtbar) an der Oberseite des Leitungsblockes 15 festgeschraubt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Pumpe sind die Bohrungen 126 und 127 mit Distanzhülsen (nicht sichtbar) ausgefüttert.

Das an der Auslaßöffnung 109 aus der Zahnradpumpe 14 austretende geschmolzene Material gelangt durch einen vertikalen Einlaßkanal 130 in den Leitungsblock 15. Intern ist dieser Einlaßkanal 130 mit einem Längskanal 131, einem Querkanal 132, einem Längskanal 133 an der Block-Frontseite sowie mit Auslaßkanälen 134 und 135 verbunden.

608852/ÜRÖ3

2624^·'

Konventionelle Abgabeeinheiten, beispielsweise in Form von aus US-Reissue-Patent 27 865 oder US-Patent 3 690 bekannten Heißschmelzkleber-Abgabepistolen können entweder direkt oder über konventionell beheizte Schläuche an die Auslaßkanäle 134, 135 des Leitungsblockes 15 angeschlossen wer^den. Selbstverständlich kann man je nach vorcjesehenem Verwendungszweck unterschiedliche Auslaßkanäle vorsehen und daran entsprechend viele zum System gehörige Abgabeeinheiten anschließen.

Ein Teil des Längskanals 131 ist zu einer koaxial verlaufenden Filte.raufnahmebohrung 137 erweitert, zur Aufnahme eines konventionellen Filters eingerichtet und endseitig durch einen in ein Innengewinde 139 eingeschraubten Stöpsel 138 verschlossen. An dem Stöpsel ist ein mit Rillen versehener Zentralkern 140 angebracht, und auf diesen ist außen ein Filterelement 141 aufgeschoben. Eine vollständige Beschreibung dieser Filteranordnung enthält US-Patent 3 224 590.

Der Längskanal 133 wird geschnitten durch eine Aufnahmebohrung 149 für ein Rückschlagventil; diese Aufnahmebohrung 149 verläuft von einer Frontoberfläche 150 des Leitungsblockes aus nach innen bis zu einer Verbindungsstelle mit dem Druckausgleichkanal 116. Diese Rückschlagventil-Aufnahmebohrung schneidet ferner den Längskanal 133 an der Frontseite des Leitungsblockes. In die Aufnahmebohrung 149 ist ein nicht dargestelltes konventionelles Druckablaß-Einweg-Rückschlagventil eingeschraubt.

Als Antrieb für die Pumpe 14 wird ein konventioneller Motor 165 mit einer Antriebswelle 166 benutzt, die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in Fig. 3 und 5 einen flachen Stirnzapfen 168 aufweist, welcher in eine entsprechende Nut 169 der Pumpenwelle 94 eingreift. Bei dem

609852 /u-S3

ORIGINAL INSPECTED

*■*■■■· -- ■ .

bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der auf der Oberseite der Abdeckung 26 befestigte Motor 165 ein rotierender, an eine konventionelle Druckluftquelle angeschlossener pneumatischer Motor mit eingebautem, der Antriebswelle 166 vorgeschaltetem Reduziergetriebe.

Abgesehen von dem Mantel 2 9 ist die bisher beschriebene Schmelz- und Abgabe-Vorrichtung 5 im wesentlichen schon in der zuvor erwähnten deutschen Patentanmeldung P 26 03 663.5 des Anmelders beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen, welche das Rückschmelzen des vom Gitterschmelzer 12 geschmolzenen Materials in den Trichter 11 verhindern. Wird das vom Gitterschmelzer 12 geschmolzene Vorratsmaterial schneller geschmolzen als durch eine Abgabe-Einheit 22 abgegeben, dann könnte dieser unerwünschte Effekt auftreten. Der das Rückschmelzen verhindernde Mantel 29 ist oberhalb des Trichterbodens und in einem Abstand von den unteren Trichterwänden so angeordnet, daß er eine Luftkammer 200 bildet, durch die kontinuierlich ein Luftstrom hindurchgefördert wird, wenn die Vorrichtung im Betrieb ist. Dieser Luftstrom entzieht den Außenwänden des vertikalen Schachtes 32 des Trichters 11 Wärme und leitet diese in ausreichender Menge und schneller fort, als diese Wärme durch das vom Gitterschmelzer 12 nachfließende geschmolzene thermoplastische Material auf diese Außenwände übertragen werden kann. Folglich wirken die kühlen Wände des vertikalen Schachtes 32 des Trichters 11 als Wärmebarriere, welche das Rückschmelzen von geschmolzenem Material in den Trichter hinein verhindert.

Gemäß Fig. 5 weist der Mantel 29 ein Oberteil 202 und einen Basisabschnitt 201 auf, von denen letzterer durch vier miteinander verbundene Seitenwände, welche je einen Abstand von den vertikalen Wänden des Schachtes 32 des Trichters

609852/0663

OR.'GJNÄL INSPECTED

- 1b -

aufweisen, einen unteren Flansch 203 und einen oberen Flansch 204 gebildet wird. Der untere Flansch 203 erstreckt sich auf der Unterseite des Basisabschnitts 201 nach außen und liegt auf der Oberseite der Halteplatte für die Dichtung auf.

Das Oberteil 202 besteht aus vier außen mit einem Abstand um die vertikalen Wände des Schachtes 32 des Trichters herumgelegten vertikalen Wänden, einem unteren Flansch 205 und einem oberen Flansch 206. Der untere Flansch erstreckt sich von den vier Seitenwänden des Oberteils 202 nach innen und liegt auf dem oberen Flansch 204 des Basisabschnitts 201 auf. Der obere Flansch 206 verläuft nach innen, bis in Kontakt mit der Außenoberfläche der Seitenwände des vertikalen Schachtes 32 des Trichters. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Basisabschnitt 201 des Mantels mittels Schrauben oder in anderer Weise fest mit dem Oberteil 202 verbunden und außerdem mittels nicht dargestellter konventioneller Befestigungselemente an der Oberseite des Gitterschmelzers angebracht. Der Trichter 11 ist einfach in den Mantel 29 eingesetzt und mit Kraft nach unten geschoben, bis sein Umfangsflansch 35 auf dem oberen Flansch 206 des Mantels aufliegt. Der Umfangsflansch 35 ist gewöhnlich nicht durch Schrauben oder sonstwie an dem Mantel 29 befestigt, so daß man den Trichter leicht entfernen kann, indem man ihn nach oben aus der Oberseite des Mantels herauszieht.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 4 ist ein mit einem konventionellen Elektromotor angetriebener Lüfter 210 in einer Seitenwand 211 des Oberteils 202 des Mantels 29 angebracht. Dieser Lüfter bläst einen kontinuierlichen Zwangsluftstrom durch das Innere des Mantels, der schließlich durch öffnungen 212 im Basisabschnitt 201 des Mantels

6 0 9 8 5 2/0663

ORIGINAL INSPECTED

2 6 2 4 ν -■ 7

wieder heraustritt, solange die Schmelz- und Abgabevorrichtung 5 im Betrieb ist.

Es hat sich herausgestellt, daß man die Seitenwände des vertikalen Schachtes 32 des Trichters 11 vorzugsweise aus Aluminium herstellen sollte, weil dieses Material die Wärmeübertragung von den Trichter-Seitenwänden auf den vom Lüfter 210 erzeugten kontinuierlichen Luftstrom begünstigt. Wenn dieser Zwangsluftstrom die Verstopfung des Trichters durch darin erstarrendes geschmolzenes Material verhindern soll, dann muß die durch die Luftkammer 2 00 hindurchströmende Luft in der Lage sein, Wärme schneller abzubauen als sie den Seitenwänden des Schachtes 32 durch ankommendes geschmolzenes Material zugeführt wird. Die Konstruktion der Trichter-Seitenwände aus Aluminium fördert also die Wärmeabgabe an den äußeren Oberflächen der Seitenwände durch den Zwangsluftstrom.

Fig. 5 zeigt nun ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit Einrichtungen, welche das Rückschmelzen von geschmolzenem Material aus dem Gitterschmelzer 12 in den Boden des Trichters 11 verhindern. Bei dieser Ausführung sind die oberen Enden der Wände des vertikalen Schachtes des Trichters 11 durch Schweißen oder in anderer Weise fest mit dem oberen Ende eines Mantels 220 verbunden. Die hier zwischen der Innenoberfläche des Mantels und der Außenoberfläche des vertikalen Schachtes 32 des Trichters 11 gebildete Luftkammer 221 wird nicht wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel durch einen besonderen Lüfter, sondern durch die Auslaßluft des pneumatischen Motors 165 zwangsbelüftet. Diese Auslaßluft gelangt durch eine Leitung 222 in die Luftkammer 221, bewegt sich darin aufwärts, streicht dabei über die Außenwände des vertikalen Schachtes 32 des Trichters und tritt schließlich durch

60885?/0 663
OHlGlMAL WS

ΙΛΟ ' .'^ Γ7

Auslaßöffnungen 223 im Mantel in die freie Atmosphäre aus.

Dem pneumatischen Motor 165 wird Druckluft zugeführt, die ihn auslaßseitig über die Leitung 222 verläßt und danach innerhalb der Luftkammer 221 schnell expandiert. Mit dieser Expansion ist ein Kühlprozeß verbunden, der die Luft im allgemeinen bis auf eine Temperatur von Null Grad Celsius oder darunter abkühlt. Aus diesem Grunde kühlt die Auslaßluft des pneumatischen Motors 165 kontinuierlich die Seitenwände des vertikalen Schachtes 32 des Trichters 11, während sie über diese äußeren Schachtwände hinwegstreicht.

Fig. 6 zeigt ein drittes, gegenüber der Vorrichtung von Fig. 5 modifiziertes Ausführungsbexspiel, bei dem die Auslaßluft aus dem pneumatischen Motor 165 nach Verlassen der Leitung 222 nicht nur durch die Kühl- und Luftkammer 221 fließt, sondern zusätzlich zum Teil durch ein Kühlrohr 225 geleitet wird. Dieses Kühlrohr 225 verbindet zwei gegenüberliegende Außenwände des vertikalen Schachtes 32 des Trichters und ist an diesen befestigt. Da sich dieses Kühlrohr 225 in der direkten Verlängerung der Ausströmrichtung der aus dem Ende der Leitung 222 austretenden Zwangsluftströmung befindet, muß der größte Teil der sich abkühlenden Auslaßluft durch dieses Kühlrohr 22 5 hindurchströmen. Beim Durchströmen des Kühlrohres entzieht der Luftstrom nicht nur dem im unteren Ende des Trichters befindlichen festen thermoplastxschen Material Wärme, sondern auch dem Kühlrohr selbst und den angrenzenden Trichterwänden.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt darin, daß sie das "überbrücken" bzw. die Bildung einer festen Barriere über und zwischen den Innenoberflächen

609352/0S83

ORIGINAL INSPECTED

2624?n7

der Wände des Versorgungstrichters einer Schmelz- und Abgabevorrichtung für thermoplastisches Material verhindert. Dadurch, daß man das Rückschmelzen in den Trichter hierdurch grundsätzlich verhindert, vermeidet man auch das sonst zwangsläufig auftretende Problem, daß die Vorrichtung zeitweilig außer Betrieb gesetzt wird durch eine feste Barriere aus innerhalb des Trichters befindlichem Vorratsmaterial, wenn die Vorrichtung nach dem Abschalten wieder in Betrieb genommen werden soll.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Schmelzen und zur Abgabe eines thermoplastischen Materials, zu der ein Trichter, ein Gitterschmelzer, ein Reservoir und eine Pumpe gehören. Zumindest ein Teil des Trichters ist durch einen Mantel so eingeschlossen, daß eine das untere Trichterende umgebende Luftdurchflußkammer gebildet wird. Im Betrieb wird ein Luftstrom durch diese Kammer hindurchgedrückt, welche den Trichter kühlt und verhindert, daß der Schmelzprozeß des thermoplastischen Materials in Rückwärtsrichtung bis in den Trichter hinein stattfindet.

609852/0663

OR/G/NAL INSPECTED

Claims

262A/ -7

Ansprüche

, 1.) Vorrichtung zum Umwandeln eines festen thermoplastischen Materials in geschmolzenes thermoplastisches Material und zur Abgabe des geschmolzenen Materials, mit einem Gehäuse mit einem Trichter zur Aufnahme des festen thermoplastischen Materials, einem unterhalb des Trichters angebrachten Durchlauf-Gitterschmelzer mit mindestens einer Auslaßöffnung, einem unterhalb des Gitterschmelzers angeordneten, geschmolzenes Material aus dessen Auslaßöffnung aufnehmenden Reservoir, einer Heizung für den Gitterschmelzer, einer zur Abgabe des geschmolzenen Materials selektiv betätigbaren Abgabe-Einheit, und mit einer Pumpe zum Zuführen des geschmolzenen thermoplastischen Materials vom Reservoir zur Abgabe-Einheit, gekennzeichnet durch eine das Rückwärtsschmelzen des Materials vom Gitterschmelzer in den Trichter hinein verhindernde Schutzeinrichtung, zu welcher ein Mantel (29; 220), der unter Umhüllung mindestens des unteren Bereichs des Trichters (11) zwischen sich und den Außenwänden (32) des Trichters eine Luftkammer (200; 221) bildet, und eine Belüftungseinrichtung (210; 165), welche durch die Luftkammer einen Zwangsluftstrom zur Kühlung des unteren Trichterbereiches fördert, gehören.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Innenwand des Mantels (29) und der Außenwand des Trichters (1-1) eine flexible Dichtung (56) erstreckt, welche in Bodennähe des Trichters angeordnet ist.

609852/0663

ORiGiNAL INSPECTED
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung durch einen in eine Wand des Mantels (29) eingesetzten motorgetriebenen Lüfter (210) gebildet wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb der Pumpe (14) ein pneumatischer Motor

(165) mit einem an eine Druckluftquelle anschließbarcn Einlaß und einem Auslaß vorhanden ist, und daß zu der Belüftungseinrichtung eine den Motorauslaß mit der Luftkammer (221) verbindende Leitung (222) gehört.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungeinrichtung zur Abgabe eines kontinuierlichen Luftstromes eingerichtet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (11) aus Aluminium hergestellt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlauf-Gitterschmelzer (12) eine durchgehende Seitenwand (37 - 40), eine Bodenwand und eine offene Oberseite zur Übernahme des festen thermoplastischen Materials von dem Trichter (11) besitzt; daß die Bodenwand mehrere Segment-Abschnitte (43) mit je einem unteren und je einem oberen Bereich aufweist, von denen jeder obere Bereich nach Art eines Kegelstumpfes geformt ist; daß sich in der Bodenwand des Gitterschmelzers mindestens die Auslaßöffnung (16) befindet; und daß die Heizung (61) die Bodenwand des Gitterschmelzers beheizt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine flexible Dichtung (56) in der Nähe des Bodens des Trichters (11), welche sich zwischen der Innenwand des Mantels

609852/0663

äMAl INSPECTED

26 /.ti C : !

(29) und der Außenwand des Trichters erstreckt.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des
Trichters (11) eine Leitung (225) angeordnet ist, welche so in der Nähe der den pneumatischen Motor (165) mit der Luftkammer (221) verbindenden Leitung (222) angebracht
ist, daß sie direkt in der Strömungsrichtung der aus der Leitung (222) austretenden Luftströmung liegt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese innerhalb des Trichters (11) angeordnete Leitung (225) von dem Trichter getragen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichter (11) und die Leitung (225) in dem Trichter aus Aluminium bestehen.

ORIGINAL INSPEOTED

ι ^ί? ·

Leerseite