DE2832805C2 - Vorrichtung zum Schmelzen und dosierten Abgeben von thermoplastischem Material - Google Patents

Vorrichtung zum Schmelzen und dosierten Abgeben von thermoplastischem Material

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzen und dosierten Abgeben von thermoplastischem Material, mit einem Gehäuse, einer darin angeordneten Schmelzkammer, einem sich ausgangsseitig an die Schmelzkammer anschließenden, Austrittsöffnungen für das Schmelzgut aufweisenden Verschlußteil und einem in der Schmelzkammer angeordneten Verdrängungskörper.
  • Vorrichtungen dieser Art finden in Gewerbe und Industrie in zunehmendem Maße Verwendung. Gegenüber den seit längerem, hauptsächlich in der Schuhindustrie im Einsatz stehenden, stationären Vorrichtungen, werden im Gewerbe hauptsächlich handliche, mobile Geräte verwendet. Im Gegensatz zu den meistens in einem Fabrikationsprozeß eingesetzten Vorrichtungen in der Industrie, bei denen die Abgabemenge des geschmolzenen, thermoplastischen Materials relativ konstant bleibt, ist bei den tragbaren Geräten die Abgabemenge im Laufe der Zeit sehr unterschiedlich. Wird die Schmelzleistung des Heizkörpers auf den Spitzenwert ausgelegt, und bleibt das Gerät während einiger Zeit liegen, so erhitzt sich die ganze Schmelzkammer zu stark, so daß das thermoplastische Material bereits am eintrittsseitigen Ende der Schmelzkammer geschmolzen wird. Bei entsprechender Stellung des Gerätes kann das verflüssigte Material sodann nach rückwärts ausfließen und den gesamten Vorschubmechanismus blockieren.
  • Um mit einem relativ kleinen Heizkörper eine große Schmelzleistung zu erzielen, sind bereits Geräte bekannt, bei denen durch konstruktive Gestaltung die Kontaktfläche mit dem thermoplastischen Material vergrößert wird. Diese Maßnahme führt jedoch nur teilweise zum Ziel. Da die Schmelzwärme von außen nach innen zugeführt wird, dauert das Schmelzen des Kerns wesentlich länger, als des ihn umgebenden Teils. Durch Teile des noch festen Kerns können die Austrittsöffnungen zumindest teilweise verstopft werden, wodurch die Abgabe von geschmolzenem Material verhindert wird.
  • Diese Problematik wurde erkannt und bei einer bekannten Vorrichtung ist versucht worden, durch Anordnen eines Verdrängungskörpers in der Schmelzkammer diese Nachteile zu beheben. Der Verdrängungskörper ist durch zwei ihn durchdringende, quer durch die Schmelzkammer verlaufende Heizkörper in der Schmelzkammer abgestützt. Zwischen dem Verdrängungskörper und der Innenwandung der Schmelzkammer verbleibt ein konzentrischer Ringspalt. Bei diesem Gerät erfolgt die Zufuhr der Schmelzwärme praktisch ausschließlich über den Verdrängungskörper. Somit ist wiederum keine allseitige, gleichmäßige Wärmezufuhr möglich. Durch die bei den meisten thermoplastischen Materialien beim Schmelzen auftretende Volumenvergrößerung entsteht im Bereich des Ringspaltes weiterhin ein Überdruck, wodurch bereits verflüssigtes Material aus dem eintrittsseitigen Ende der Schmelzkammer herausgedrückt werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schmelzen und dosierten Abgeben von thermoplastischem Material zu schaffen, die einerseits eine gute Schmelzleistung aufweist und bei der andererseits im eingeschaltetem Zustand auch bei längerem Nichtgebrauch das thermoplastische Material im eintrittsseitigen Bereich der Schmelzkammer fest bleibt.
  • Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Verdrängungskörper mit dem Verschlußteil verbunden ist und sich vom ausgangsseitigen Ende der Schmelzkammer her etwa über ein Drittel der Schmelzkammerlänge erstreckt.
  • Dadurch, daß der Verdrängungskörper mit dem Verschlußteil verbunden ist, ergibt sich bei geeigneter Materialwahl eine gute Wärmeleitung von der beheizten Schmelzkammer über das Verschlußteil zum Verdrängungskörper. Die wärmste Stelle am Verdrängungskörper befindet sich somit an der Verbindungsstelle des Verdrängungskörpers mit dem Verschlußteil. Falls einzelne Teilchen des thermoplastischen Materials bis an diese Stelle gelangen, ohne zu schmelzen, so werden sie hier durch die hohe Temperatur geschmolzen, so daß sie die Austrittsöffnungen nicht verstopfen können. Da sich der Verdrängungskörper vom mündungsseitigen Ende her nur etwa über ein Drittel der Schmelzkammerlänge erstreckt, tritt der Schmelzvorgang des thermoplastischen Materials infolge der Wärmeleiteigenschaft erst etwa im mittleren Drittel der Schmelzkammer ein. Auch wenn längere Zeit keine Abgabe von geschmolzenem Material erfolgt, bleibt dagegen das thermoplastische Material im rückwärtigen Bereich der Schmelzkammer fest.
  • Für eine möglichst gute Wärmeleitung vom Verschlußteil auf den Verdrängungskörper ist es vorteilhaft, daß der Verdrängungskörper mit dem Verschlußteil einstückig ausgebildet ist. Neben der beispielsweise gegenüber einer Gewindeverbindung besseren Wärmeleitung hat eine solche Ausbildung außerdem wirtschaftliche Vorteile, indem eine einstückige Ausführung einfacher und demnach auch billiger herzustellen ist. Dabei entfällt ein zusätzlicher Montagevorgang.
  • Für ein gleichmäßiges Schmelzen des thermoplastischen Materials rund um den Verdrängungskörper und einen möglichst geringen Strömungswiderstand ist es zweckmäßig, daß der Verdrängungskörper zentral zu einer Mehrzahl von ihn umgebenden Austrittsöffnungen im Verschlußteil angeordnet ist. Durch eine solche zentrale Anordnung des Verdrängungskörpers wird auch sichergestellt, daß die Wärmeverteilung rund um den Verdrängungskörper gleichmäßig erfolgt.
  • Wie bereits erwähnt, tritt beim Schmelzen der meisten thermoplastischen Kunststoff-Materialien eine Volumenvergrößerung auf. Um nun durch diese Volumenvergrößerung einen hohen Druckaufbau in der Schmelzkammer zu vermeiden, ist es vorteilhaft, daß der Verdrängungskörper sich zum ausgangsseitigen Ende der Schmelzkammer hin konisch verjüngt. Durch diese Verjüngung des Verdrängungskörpers vergrößert sich der Ringspalt zwischen dem Verdrängungskorper und der Innenwandung der Schmelzkammer zum ausgangsseitigen Ende der Schmelzkammer hin. Die Querschnittserweiterung verringert außerdem die Auswirkung eines allfälligen Druckaufbaues im Bereich des Verdrängungskörpers auf den rückwärtigen Bereich.
  • Die Verjüngung des Verdrängungskörpers muß einerseits ein gewisses Mindestmaß betragen, um überhaupt eine Wirkung zu haben. Andererseits darf diese Verjüngung aber auch nicht zu groß sein, um nicht bei maximaler Schmelzleistung einen Unterdruck in der Schmelzkammer zu bewirken. In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Verjüngung des Verdrängungskörpers etwa 1:15 beträgt. Bei einem solchen Verjüngungsverhältnis treten die genannten, nachteiligen Erscheinungen nicht auf.
  • Um zu erreichen, daß die Temperatur des Verdrängungskörpers an seinem freien Ende allseitig etwa gleich hoch ist, kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das freie Ende des Verdrängungskörpers kalottenförmig ausgebildet sein. Im Gegensatz zu einem solchen, halbkugelförmig ausgebildeten Ende ist bei einem beispielsweise spitz zulaufenden Verdrängungskörper die Temperatur an der Spitze des Verdrängungskörpers wesentlich geringer als in den übrigen Bereichen.
  • Die Erfindung wird nachstehend durch ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, teilweise im Schnitt dargestellt.
  • Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 mit einem seitlich daran angeordneten Handgriff 2. Am Handgriff 2 sind ein bei Betätigung die Abgabe von thermoplastischem Material bewirkenden Drükker 3 sowie die elektrische Zuleitung 4 ersichtlich. Im Gehäuse 1 ist eine insgesamt mit 5 bezeichnete Schmelzkammer angeordnet. Die Schmelzkammer 5 weist ein ausgangsseitiges Ende 5 a und ein eintrittsseitiges Ende 5 b auf. Die Schmelzkammer 5 ist am eintrittsseitigen Ende 5 b mittels einer Isolationshülse 6 und am ausgangsseitigen Ende 5 a mittels eines Isolationsringes 7 im Gehäuse 1 abgestützt. Auf der Außenseite der Schmelzkammer 5 ist ein Rohrheizkörper 8 angeordnet. Der Rohrheizkörper 8 dient zum Aufheizen der Schmelzkammer 5. Die Isolationshülse 6 sowie der Isolationsring 7 behindern den Wärmeübergang von der Schmelzkammer 5 auf das Gehäuse 1. Am ausgangsseitigen Ende 5 a der Schmelzkammer 5 ist ein insgesamt mit 9 bezeichnetes Verschlußteil eingeschraubt. Ein Kleberstab 10 ragt aus dem dem Verschlußteil 9 entgegengesetzten rückwärtigen Ende des Gehäuses 1. Der Kleberstab 10 wird bei Betätigung des Drückers 3 über eine nicht dargestellte, an sich bekannte Transporteinrichtung in die Schmelzkammer 5 transportiert. Das Verschlußteil 9 weist in einen zentralen Sammelkanal 9 a mündende Austrittsöffnungen 9 b auf. ln der Schmelzkammer 5 wird der Kleberstab 10 geschmolzen und geht in flüssiges Schmelzgut 11 über. Am vorderen Ende des Verschlußteils 9 ist eine Düse 12 angeordnet. In der Düse 12 befindet sich ein aus einer Feder 13 und einer durch die Feder 13 belasteten Kugel 14 bestehendes Einwegventil. Dieses Ventil verhindert ein Tropfen des Schmelzgutes 11 aus der Düse 12, wenn der Drücker 3 nicht betätigt wird. Baut sich dagegen in der Schmelzkammer 5 durch Betätigung der Transporteinrichtung über den Drücker 3 ein Druck auf, der sich über die Austrittsöffnungen 9 b und den Sammelkanal 9 a fortpflanzt, so wird die Kugel 14 entgegen der Kraft der Feder 13 verschoben und das Einwegventil öffnet sich, so daß Schmelzgut 11 aus der Düse 12 austreten kann. In der Schmelzkammer 5 ist ein Verdrängungskörper 9 c angeordnet. Der Verdrängungskörper 9 c ist mit dem Verschlußteil 9 einstückig verbunden. Der Verdrängungskörper 9 c ist zum ausgangsseitigen Ende 5 a der Schmelzkammer 5 hin konisch verjüngt ausgebildet. Die Verjüngung des Verdrängungskörpers 9 c beträgt etwa 1:15. Das freie Ende 9 d des Verdrängungskörpers 9 c ist kalottenförmig ausgebildet. Dadurch wird bewirkt, daß der Verdrängungskörper 9 c an seiner Oberfläche etwa allseitig die gleiche Temperatur aufweist.
  • Die Innenwandung 5 c der Schmelzkammer 5 ist über die gesamte Länge zum ausgangsseitigen Ende 5 a hin konisch verjüngt ausgebildet. Diese Verjüngung der Schmelzkammer 5 beträgt etwa 1:50. Durch die konische Ausbildung der Schmelzkammer 5 wird ein sattes Anliegen des Kleberstabes 10 an der Innenwandung 5 c der Schmelzkammer 5 und somit eine gute Schmelzleistung bewirkt. Die Schmelzkammer 5 weist an ihrem eintrittsseitigen Ende 5 b eine Ringnut 5 d auf. Diese Ringnut 5 d bewirkt, daß allfällig nach hinten verdrängtes Schmelzgut 11 in der Ringnut 5 d entspannt und aufgenommen wird. Somit wirkt dieses thermoplastische Material als zusätzliche Dichtung am eintrittsseitigen Ende 5 b der Schmelzkammer 5.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Schmelzen und dosierten Abgeben von thermoplastischem Material, mit einem Gehäuse, einer darin angeordneten Schmelzkammer, einem sich ausgangsseitig an die Schmelzkammer anschließenden, Austrittsöffnungen für das Schmelzgut aufweisenden Verschlußteil und einem in der Schmelzkammer angeordneten Verdrängungskörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (9 c) mit dem Verschlußteil (9) verbunden ist und sich vom ausgangsseitigen Ende (5 a) der Schmelzkammer (5) her etwa über ein Drittel der Schmelzkammerlänge erstreckt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (9 c) mit dem Verschlußteil (9) einstückig ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (9 c) zentral zu einer Mehrzahl von ihn umgebenden Austrittsöffnungen (9 b) im Verschlußteil (9) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (9 c) sich zum ausgangsseitigen Ende (5 a) der Schmelzkammer (5) hin konisch verjüngt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung des Verdrängungskörpers (9 c) etwa 1:15 beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (9 d) des Verdrängungskörpers (9 c) kalottenförmig ausgebildet ist.
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