DE4422606C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heißklebemittel - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere HeißklebemittelInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen
und Fördern von in einem Faß enthaltenem thermoplastischem Mate
rial, insbesondere Heißklebemittel, bei dem das thermoplastische
Material mittels eines in das Faß eingebrachten Faßstempels,
des sen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte
gebildet ist, unter Druck aufgeschmolzen und aus dem Faß durch
den Faßstempel hindurch, mit in Abhängigkeit von der benötigten
Fördermenge veränderlich einstellbarer Förderrate verdrängt
wird, sowie eine Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von in
einem Faß enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere
Heißklebemittel, mit einem Gestell zum Einstellen eines Fasses
und mit einem gegenüber dem Gestell mittels einer Hub- und Senk
vorrichtung beweglichen Faßstempel, dessen zum Faßinnenraum
weisende Oberfläche von einer Heizplatte gebildet ist und der an
den Innenquerschnitt des Fasses angepaßt ist und Dichtungsmittel
gegenüber diesem und zumindest eine Durchtrittsöffnung aufweist.
Thermoplastisches Material der genannten Art wird beim Herstel
ler in geschmolzener flüssiger Form in Fässer abgefüllt, die
danach verschlossen werden, wobei das Material auf Umgebungs
temperatur auskühlt und erhärtet. Auf diese Weise wird das Mate
rial zu geringen Kosten in handelsfähige, versandfähige Einhei
ten gebracht, wobei die eingesetzten Fässer optimal gefüllt
werden und billig verfügbar sind. Das Material ist in dieser
Form leicht zu transportieren.
Beim Verbraucher ist das in der vorgenannten Weise abgefüllte
Material in den Fässern zu erschmelzen und seiner weiteren Ver
wendung zuzuführen, wobei Verfahren und Vorrichtungen zur Ver
fügung stehen, die den Inhalt eines aufrechtstehenden Fasses
gleichzeitig aufschmelzen und fördern. Diese Verfahren und Vor
richtungen sind eingangs genannt und beispielsweise aus der
DE 26 10 415 B2 bekannt. Die Vorrichtungen weisen einen den Quer
schnitt eines offenen Fasses einnehmenden Faßstempel mit einer
Heizplatte auf, die das thermoplastische Material auf schmelzen
kann und durch die hindurch es mittels einer Förderpumpe über
beheizbare Schläuche abgeleitet wird. Der Faßstempel wird hier
bei mittels einer Hub- und Senkvorrichtung entsprechend der
Fördermenge der Förderpumpe nachgeführt, wobei ggfs. ein Pumpen
vordruck aufgebaut wird. Die Fördermenge wird durch die Förder
pumpe an den Bedarf des Verbrauchers angepaßt.
Zu Beginn eines Entleervorganges wird ein Entlüftungs- und
Druckluftaufgabeventil im Faßstempel geöffnet, damit dieser ohne
zusätzliche Druckbelastung der Dichtungsmittel in das Faß einge
fahren werden kann, bis er mit der Heizplatte auf der erstarrten
Oberfläche des Materials aufliegt. Danach wird das Entlüftungs-
und Druckluftaufgabeventil geschlossen und es beginnt der Er
schmelzungs- und Fördervorgang, wobei der Faßstempel durch die
Hub- und Senkvorrichtung nachgeführt wird. Wenn das Faß entleert
ist und der Faßstempel auf dem Boden auf liegt, wird das Entlüf
tungs- und Druckluftaufgabeventil geöffnet und mit einem Druck
luftanschluß verbunden. Danach wird der Faßstempel mit den Hub-
und Senkmitteln unter der vorherrschenden Wirkung eines Über
drucks im Faß mittels der Hub- und Senkmittel aus dem Faß ent
fernt und das Faß aus dem Gestell entnommen.
Die Heizplatte wird bei bekannten Vorrichtungen mit einer kon
stanten Leistung beheizt, die groß genug bemessen sein muß, um
vor dem Beginn des Förderns von thermoplastischem Material das
Aufschmelzen bewirken zu können und andererseits dadurch be
grenzt ist, daß es nicht zu einer Überhitzung des Materials mit
einer Beeinflussung der Qualität kommen darf.
Die Auflast auf den Faßstempel durch die Hub- und Senkvorrich
tung wird bei bekannten Vorrichtungen während des Aufschmelz-
und Fördervorgangs konstant gehalten.
Die bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß bei einer
plötzlich abnehmenden Fördermenge aufgrund zurückgenommenen
Bedarfes die hoch aufgeheizte Heizplatte zu einer Überhit
zung von Material führt, da das aufgeschmolzene Material nicht
mehr in gleicher Menge abgeführt wird. Durch dieses Überhitzen
kann die Qualität des thermoplastischen Materials nachteilig
beeinflußt werden. In ungünstiger Weise kann es auch zu einem
nicht reversiblen Festbrennen von Materialschichten an der Heiz
platte kommen. Durch den aufrechterhaltenen Schub der Vorschub
einrichtung kommt es darüber hinaus zu einem nachteiligen Vor
beifließen zwischen den Dichtungen der Heizplatte und den Faß
wandungen. Hierdurch geht Material verloren und die Vorrichtung
verschmutzt in unangenehmer Weise.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzu
stellen, mit denen thermoplastisches Material, insbesondere Heiß
kleber, auch bei veränderlichem Mengenbedarf in gleichbleibender
Qualität zur Verfügung gestellt werden kann.
Die Lösung liegt nach der Erfindung in einem Verfahren, das
sich dadurch auszeichnet, daß die Heizplatte bei auf null reduzierter
Förderrate zumindest zeitweise zwangsgekühlt wird. In bevorzugter Ausführung
des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Heizplatte bereits bei ab
nehmender Förderrate zumindest zeitweise zwangsgekühlt wird. Auf
diese Weise wird sichergestellt, daß bei zurückgenommener För
dermenge die in der Platte gespeicherte Wärmekapazität nicht in
das Material im Faß eingeleitet wird, sondern daß bei zurück
genommener Fördermenge sofort durch Kühlung der Platte deren
Oberflächentemperatur und damit die Temperatur des Materials im
Faß konstant gehalten werden kann, so daß keine Qualitätsnach
teile entstehen und insbesondere auch die Vorrichtung nicht
durch Festbrennen von Material nachteilig beeinflußt wird.
In Ergänzung zu den beiden vorgenannten Verfahrensschritten kann
selbstverständlich vorgesehen werden, daß die Heizplatte bei
zunehmender Förderrate verstärkt beheizt wird.
In einfachster Durchführung des entsprechenden Verfahrens kann
vorgesehen werden, daß die Aufschaltung der Kühlung bzw. die
Rücknahme der Heizleistung direkt in Abhängigkeit von der abge
fragten Fördermenge verändert werden kann. In bevorzugter und
leicht darstellbarer Weise ist es jedoch vorzuziehen, die Tempe
ratur an der Vorderseite der Heizplatte ständig zu erfassen und
die Kühlung bzw. die Rücknahme der Heizleistung so zu regeln,
daß diese Temperatur so lange konstant gehalten wird, wie Be
triebsbereitschaft aufrechterhalten werden muß. Vorteilhaft ist
es hierbei auch, daß bei einer solchen temperaturgeregelten
Kühlung und Heizung ein schnelles Aufheizen zum Herstellen der
Betriebsbereitschaft bei zuvor erhärtetem Thermoplast möglich
ist, ohne daß kritische Temperaturwerte für das Material über
schritten werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfah
rens zeichnet sich dadurch aus, daß die Heizplatte interne Kühl
vorrichtungen aufweist. Hierbei ist es vorteilhaft, die Mittel
zur Beheizung ebenso wie die Mittel zur Kühlung möglichst nahe
an die zum Inhalt des Fasses weisende Oberfläche der Heizplatte
heranzuführen. In der Regel werden hierfür aufgebaute Heizplat
ten erforderlich sein.
In bevorzugter Weise bestehen die Kühlvorrichtungen aus Kühlka
nälen, insbesondere aus einem System von axialen und radialen
Bohrungen, das mit flüssigem Kühlmittel beaufschlagt werden
kann. An das Kühlmittel werden keine besonderen Anforderungen
gestellt, so daß Wasser oder Öl verwendet werden kann.
Als Heizmittel sind in besonders günstiger Weise durch gerade
axiale Bohrungen von hinten eingeführte Heizpatronen geeignet,
die nahe der zum Material weisenden Oberfläche der Heizplatte
enden. Derartige Heizpatronen können gleichmäßig oder in Anpas
sung an den Verlauf der Kühlkanäle über den Querschnitt der
Heizplatte verteilt werden, so daß eine möglichst gleichmäßige
Temperaturverteilung an der Platte entsteht.
Zur Vergrößerung der zum Wärmeübergang zur Verfügung stehenden
Fläche ist es günstig, die mit dem Material in Kontakt kommende
Plattenoberfläche durch geeignete Gestaltung zu vergrößern. Zum
Zwecke der vollständigen Entleerung des Fasses ist es anderer
seits vorteilhaft, wenn die zum Material weisende Oberfläche der
Platte vollständig eben ist, so daß die Heizplatte bis auf den
Boden des Fasses abgesenkt werden kann.
Ein geeigneter Kompromiß zur Bewältigung dieses Zielkonfliktes
besteht darin, die Oberfläche der Platten mit senkrechten Rippen
gleichmäßig abschließender Höhe zu versehen. Eine besonders
günstige Ausgestaltung besteht darin, daß die Heizpatronen oder
diesen zugeordnete Wärmeübertragerelemente derart federnd in der
Oberfläche der Heizplatte gehaltert sind, daß sie unter Feder
wirkung zapfenartig daraus hervortreten und entgegen der Feder
kraft etwa bündig bis auf die zum Faßinnenraum weisende Ober
fläche zurückgedrückt werden können. Hiermit ist zum einen die
Oberflächenvergrößerung zum Zwecke des verbesserten Wärmeüber
gangs sicherzustellen, zum anderen kann das aus dem Faß nicht zu
entfernende Totvolumen an Material auf nahezu Null reduziert
werden.
Eine weitere Verbesserung der Vorrichtung geht dahin, daß an der
Heizplatte auf der zum Faßinnenraum weisenden Seite ein Druck
fühler angebracht ist, über den die Vorschubkraft der Hub- und
Senkeinrichtung regelbar ist.
Eine günstige Ausführung, die ein sofortiges Rücklaufen von
verflüssigtem Material aus der Heizplatte beim Entfernen des
Faßstempels aus dem entleerten Faß verhindern kann, besteht
darin, daß die Durchtrittsöffnung des Faßstempels zumindest eine
mittig angeordnete Axialbohrung umfaßt, die rückwärtig aus der
Heizplatte austritt und eine Mehrzahl von mit diesem verbundene
Radialbohrungen umfaßt, die in radial zurückspringenden Absaug
bereichen am Umfang der Heizplatte vor den Dichtungsmitteln, d. h.
in den Faßinnenraum, münden. Der Strömungswiderstand in den
langen radialen Bohrungsabschnitten kann ein sofortiges Rück
fließen verhindern. In Verbesserung dieses Gedankens kann vor
gesehen werden, daß zumindest ein Stell- oder Rückschlagventil,
vorzugsweise mehrere Stell- oder Rückschlagventile an den Aus
trittsöffnungen der radialen Bohrungsabschnitte vorgesehen sind.
Die Hub- und Senkvorrichtung umfaßt bevorzugt doppelt wirksame
Pneumatikzylinder. In bevorzugter Weise wird der Arbeitsdruck in
den Pneumatikzylindern so geregelt, daß ein konstanter Innen
druck im Faß aufrechterhalten wird und daß bei auf null redu
zierter Fördermenge der Arbeitsdruck in den Pneumatikzylindern
ebenfalls auf null gesetzt wird. Auf diese Weise wird verhin
dert, daß bei zurückgenommener Fördermenge die Dichtungen infol
ge eines Vordruckes des Faßstempels zusätzlich belastet werden
und daß letztendlich als Folge dessen Material an den Dichtungen
vorbei aus dem Faß gepreßt wird, wobei es oberhalb der Dichtun
gen erkalten und die Vorrichtung verschmutzen könnte.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird nachstehend anhand von Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsge
mäße Vorrichtung;
Fig. 2 zeigt die Heizplatte einer Vorrichtung nach Fig. 1 in
vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 zeigt die Heizplatte nach Fig. 2 in Unteransicht.
In Fig. 1 ist die Vorrichtung mit einem Gestell 1 erkennbar,
auf dem zwei vertikale doppelt wirksame Pneumatikzylinder 2, 3
befestigt sind. Zwischen diesen befindet sich ein auf dem Ge
stell 1 ruhendes Faß 4. Die Kolbenstangen 6, 7 der Pneumatik
zylinder sind über ein Joch 5 miteinander verbunden. Am Joch 5
sind Schubstangen 8, 9 parallel zu den Zylindern 2, 3 und nach
unten weisend befestigt, die einen Faßstempel 10 tragen. Die
Schubstangen 8, 9 sind über eine Zwischenplatte 11 ausgesteift,
auf der ein Gleichstrommotor 12 befestigt ist, der über eine
Welle 13 eine Zahnradpumpe 14 antreibt. Die Zahnradpumpe ist
saugseitig mit Absaugöffnungen 15 im Faßstempel 10 verbunden und
fördert druckseitig in einen beheizten Schlauch 16. Die Pumpe
hat einen internen Bypass zum Schutz gegen ein übermäßiges An
steigen des Druckes auf der Förderseite. Die Heizplatte ist
mittels Dichtungen 17, 18 gegenüber dem Faß abgedichtet. Das Faß
4 ist in einer Halterung 19 gegenüber dem Gestell, insbesondere
gegenüber den Zylindern 2, 3 zentriert gehalten. Auf Einzelheiten
des Faßstempels 10 wird anhand von Fig. 2 eingegangen.
In Fig. 2 sind der untere Teil des Fasses 4, die Hubstreben 8,
9 und der Faßstempel 10 erkennbar. Ein System von Durchtritts
kanälen 20 zum Abziehen aufgeschmolzenen Materials umfaßt drei
Axialbohrungen 21, 22, 23 sowie hiervon ausgehende Radialboh
rungen 24, 25. Diese enden radial in Austrittsöffnungen 15 in
einem radial zurückspringenden ringförmigen Absaugbereich 26
einer die zum Faßinnenraum weisende Oberfläche des Faßstempels
10 bildenden Heizplatte 30. Oberhalb des Absaugbereichs 26 ist
ein Dichtabschnitt 29 der Heizplatte 30 vorgesehen. Dichtungen
17, 18 liegen in Ringnuten 27, 28 des Dichtabschnitts 29 ein.
Die Heizplatte 30 zeigt weiterhin ein System von Kühlkanälen 40,
die aus achsparallelen Bohrungen 31, 32 und diese verbindenden
Radialbohrungen 33 bestehen, die nach außen durch Blindstopfen
34 verschlossen sind.
In verschiedenen Radialebenen sind mehrere solcher Kühlkanäle
vorgesehen.
In der Heizplatte 30 ist weiterhin ein System von achsparallelen
Bohrungen 36, 37, 38 vorgesehen, die zur Durchführung von Lei
tungen dienen und in die an ihrem vorderen Ende Heizelemente 41,
42, 43 eingesetzt sind. Auch hier sind weitere Bohrungen und
Heizelemente in weiteren Radialebenen im wesentlichen gleichmä
ßig verteilt anzunehmen.
Jeweils in Einzelausführung an der Heizplatte 30 ist eine Axial
bohrung 46 für einen Druckfühler 47 sowie eine Axialbohrung 48
für einen Temperaturfühler 49 vorgesehen. Die Vorderseite der
Heizplatte 30 ist mit Rippen 50 gleichmäßiger Höhe versehen.
In Fig. 3 sind von den in Fig. 2 bereits benannten Einzelhei
ten in ihrer speziellen Anordnung die folgenden zu erkennen: der
Dichtabschnitt 29, wobei noch kein Dichtring eingesetzt ist, der
ringförmige radial zurückspringende Absaugbereich 26, die Radi
albohrungen 24, Heizelemente 41, 42, 43 sowie ein Muster von
Rippen 50. Weiterhin erkennbar sind die Axialbohrung 46 für den
Druckfühler 47 und die Axialbohrung 48 für den Temperaturfühler 49.
Claims (17)
1. Verfahren zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß ent
haltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heißkle
bemittel, bei dem das thermoplastische Material mittels
eines in das Faß eingebrachten Faßstempels, dessen zum
Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte ge
bildet ist, unter Druck aufgeschmolzen und aus dem Faß
durch den Faßstempel hindurch mit in Abhängigkeit von der
benötigten Fördermenge veränderlich einstellbarer Förderra
te verdrängt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizplatte bei auf null reduzierter Förderrate
zumindest zeitweise zwangsgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizplatte bei abnehmender Förderrate zumindest
zeitweise zwangsgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizplatte bei zunehmender Förderrate verstärkt
beheizt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die durch den Faßstempel auf das thermoplastische Mate
rial ausgeübte Kraft auf einen konstanten Innendruck im Faß
geregelt wird.
5. Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß (4)
enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heiß
klebemittel, mit einem Gestell (1) zum Einstellen eines
Fasses und mit einem gegenüber dem Gestell (1) mittels
einer Hub- und Senkvorrichtung (2, 3) beweglichen Faßstem
pel (10), dessen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von
einer Heizplatte (30) gebildet ist und der an den Innen
querschnitt des Fasses angepaßt ist und Dichtungsmittel
gegenüber diesem und zumindest eine Durchtrittsöffnung (20)
aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizplatte (30) interne Kühlvorrichtungen aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlvorrichtungen durch mit Kühlmittel beaufschlag
bare Kühlkanäle (40) gebildet werden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizplatte (30) eine Mehrzahl über die Quer
schnittsfläche der Heizplatte (30) verteilte, oberflächen
nah angeordnete leistungsregelbare Heizelemente (41, 42,
43) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizelemente (41, 42, 43) oder diesen zugeordnete
Wärmeübertragerelemente derart federnd in der Oberfläche
der Heizplatte (30) gehaltert sind, daß sie unter Federwir
kung zapfenartig daraus hervortreten und entgegen der Fe
derkraft etwa bündig bis auf die zum Faßinnenraum weisende
Oberfläche zurückgedrückt werden können.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zum Faßinnenraum weisende Oberfläche der Heizplatte
(30) eben ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zum Faßinnenraum weisende Oberfläche der Heizplatte
(30) mit Rippen (50) gleicher Höhe versehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Temperaturfühler (49) an der zum Faßinnenraum wei
senden Oberfläche der Heizplatte (30) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Druckfühler (47) an der zum Faßinnenraum weisenden
Oberfläche der Heizplatte (30) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchtrittsöffnung (20) des Faßstempels (10) zu
mindest eine Axialbohrung (21, 22, 23) umfaßt, die rückwär
tig aus der Heizplatte (30) austritt und eine Mehrzahl von
mit dieser verbundene Radialbohrungen (24, 25) umfaßt, die
in einem radial zurückspringenden Absaugbereich 26 am Um
fang der Heizplatte (30) münden.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Rückschlagventil oder ein Steuerventil in
der Durchtrittsöffnung (20) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hub- und Senkvorrichtung doppelt wirksame Pneuma
tikzylinder (2, 3) umfaßt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftdruck in den Pneumatikzylindern (2, 3) in Ab
hängigkeit vom Innendruck im Faß (4) regelbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Faßstempel (10) ein Entlüftungs- und Druckluftauf
gabeventil angeordnet ist.
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