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Vorrichtung zur Verflüssigung eines : @hmel@baren Kle@ers
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verflüssigung ines im festen Zustand stabförmigen
und durch Wärmeein-Wirkung schmelz@aren Klebers, mit einem einen Führungsanal für
?ien Kleberstab enthaltenden heizbaren Körper, dem eine elektr sche Heizvorrichtung
zugeordnet ist, die in dem Führungs@anal eine mindestens der Schmelztemperatur es
Klebers entsprechende Temperatur erzeugt, so daß ein in den Führungs anal eingeschobener
Kleberstab während der Einschiebebewegung verflüssigt wird und an einer Mündungsstelle
des Führungskanals in flüssigem Zustand austritt.
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Bekannte Vorrichtungen dieser Art sind meist als Handgeräte aufgebaut
und ermöglichen die Herstellung von Verklebungen mit einem sogen@nnten Heißkleber.
Dieser Heißkleber wird in Form eines Kleberstabes in den Führungskanal eingeschoben,
und da- der den Führungskanal enthaltende Körper durch die elektrische Heizvorrichtung
auf eine Temperatur erhitzt ist, die mindestens der Schmelztemperatur des Klebers
von beispielsweise 200 bis 2500C entspricht, wird der Kleber im Verlauf seiner Einschiebebewegung
in den Führungskanal m seinem in Einschieberichtung vorderen Ende zuerst verflü
sigt, so daß en in flüssigem Zustand durch das Nachschicben des Kleber-tabes an
der Mündungsstelle des Führungskanals au.;tret< n kann und zur Ilerstellung einer
Verklebung verfügbar ist.
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Als elektrisch, Heizvorrichtung ist bei den bisher bekannten Vorrichtungen
eine Widerstandsheizung vorgeschen, der ein Thermostat zugeordnet ist, durch den
das @@rsch@ei@@@ einer vorgegebenen Höchstiemperatur verhinder@ wird. Es Widerstandsheizung
kann an dem heizbaren Körper außen oder in einer Ausnehmung befestigt sein iond
ist so getroffen, daß der heizbare Körper möglichst gleichmäßig, d.h. an allen Stellen
auf die vorgegebene Betriebstemperatur
erwärmt wird. Der Thermostat,
beispielsweise ein Bimetallschalter, ist der Widerstandsheizung direkt zugeordnet
und unterbricht bzw. schließt den Speisestromkreis für die Widerstandsheizung innerhalb
eines Bereschs vorgegebener Ober-bzw. Untcrtcmperatur, wie dies dem Fachmann geläufig
ist.
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Bei der praktischen Anwendung der bekannten Vorric'itungen ist es
erforderlich, den heizbaren Körper relativ Lange vor dem Einschieben eines Kleberstabes
aufzuheizen, damit gewährleistet ist, daß er an ollen Stellen seine v)rgegebene
Betriebstemperatur erreicht hlt, s() daß ein Ci inn eingeschobener Kleberstab mit
möglichst kurzer Verzögerung verflüssigt wird. Dies führt zu einem unerwünschten
Inergiebeda f vor der eigentlichen Nutzung der Vorrichtung. Darüber hinaus hat sich
aber auch gezeigt, daß be m Einschieben eines Kleberstabes in den erhitzten Führungskanal
ein so großer Temperaturabfall eintritt, daß auch 1 bei Voraufheizung des heizbaren
Körpers eine zusätzliche Ver@ögerung bis zum Austreten des verflüssigten Klebers
an der Mindungsstelle des Führungskanals verursacht wird. Dies führt auch zu einer
ungleichmäßigen Verflüssigung des Klebers, d.h. der zu Becinn eines Betriebszyklus
aus dem Führungskanal austretende @ leber kann ggf. Dickflüssiger als der nachfolgend
austretende Kleber sein, was zu ungleichmäßigen Verklebungen Anlaß g bt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu Verflüssigung eines
Klebers anzugeben, die schneller einsa zbereit ist, so daß die ihr zugeführte Energie
besser geniitzt wird, und Ungleichmäßigkeiten des Viske itätsqrades des austretenden
Klebers vermeidet.
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Dicse Aufgabe wird für eine Vorrichtung eingangs genannter Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst-, daß die elektrische Heizvorrichtung ein PTC-EIeizwiderstan(l ist,
der zum Führungskanal
mit einer axialen Richtungskomponente angeordnet
ist und sich in dieser Richtung über eine Länge erstreckt, die ein Mehrfaches des
mittleren Führungskanaldurchmessers ist.
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Ein PTC-Heizweiderstand, also ein Widerstand mit positivem Temperaturkoef
izienten, führt bei Anschaltung an eine Speiicspannung zunächst einen relativ hohen
Strom, der aber sehr schnell mit an teigender Temperatur auf einen niedrigen Wert
abfällt. Dies ommt der Forderung nach möglichst geringer Leistungsaufna@me bei der
Aufhetzung und im Bereitsschaft zustand der Vorrichtung entgegen. Die Erfindung
sicht nun den Einsatz ei ins solchen PTC-Ijeizwiderstandes in einer ganz bestimmten
Ano dnung vor, namlich mit einer zum Führungskanal axialen @ichtungskomponente.
D5es bedeutet, daß der PTC-Heizwiders and nicht etwa an einer beliebigen Stelle
des Iieizbare-n -;örpel-s zu dessen Aufheizung eingesetzt wird, sondern sich a zwei
in Richtung der Längsachse des Führunqskanals über eiie relativ große Länge erstreckt.
Dieser Maßname liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein PTC-Heizwiderstand nach Err@ichen
seiner vorgegebenen Betriobstemperatur und erneuter A@kühlung einen höheren Strom
aufnimmt, so daß sich seine elektrische Leistungsaufnahme erhöht und die Temperatur
wieder bis zur vorgegebenen Betriebstemperatur ansteigt. Die Anordnung des PTC-Heizwiderstandes
in der vorstehend erläuterten Weise relativ zum Führungskanal ergibt sich nun aus
der Uberlegung, daß beim Einschieben eines Kleberstabes in den Führungskanal zunächst
im Bereich der Eintrittsstelle eine Abkühlung auftritt, die ber den heizbaren Körper
auf den dieser Stelle unmittelbar benachbÇ Abschnitt des i?TC-Heizwiderstandes übertragen
wird. Dieser Abschnitt ver@ingert nun durch den Temperaturabfall seinen Widerstandsweit,
so daß die damit verbundene Stromzunahm und Erhöhung der vom PTC-Heizwiderstand
insgesamt aufgen@@@ nen elektrischen Leistung eintritt. Diese elektrische Berst
wird
aber nun im wesentlichen von dem Abschnitt des PTC-Herzwiderstandes aufgenommen,
der nicht im unmitte@baren Ein@lußbereich des vergleichsweise kühlen Kleberstabes
liest, so daß der Führungskanal vor dem eingeschobenen Kleberstab dadurch vorübergehend
stärE-er als normal aitfgeheizt wird. Das Ergebnis dieser "Vc rschiebuny" der elektrischen
Beistung und damit der von dem PTC-Widerstand erzeuJten Heizzone in den Bereich
voi dem eingeschobenen Kleberstab besteht darin, daß der Klelerstab an seinen vorderen
Ende schneller schmilzt und damit schneller in den Führungskanal eingeschoben werden
kann. Gleichzeitig ist es aber auch möglich, den Kleberst@b früher einzuschieben,
da durch die "Leistungsverschiebung" am PTC-Heizwiderstand eine vorübergehende Temperaturerhöhung
oder Beschleunigung der Aufiieizunq des heizbaren Körpet s in seinem in tainschubrichtung
vorderen Bereich erzeugt wird.
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Neben dicsen mit einer besseren En( rgieausnutzung und gleichmäßigeren
Viskosität des Klebers vt rbundenen Effekten führt die Verwendung des PTC-Heizwiderst.
ndes zu den die sein Elementen eigenen Vorteilen, d.h. ein Thermostatschalter ist
überflüssig, die Vorrichtung kann ohne Umschaltung mit unterschiedlichen Betriebsspannungen
arbeiten und die Stromaufnahme im Bereitschaftszustand ist vergleichsweise gering.
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Für die Anordnung des PTC-Heizwide standes sind je nach Widerstandsart
unterschiedliche Mö@lichkeiten denkbar. So kann ein PTC-Widerstandsleiter in oder
an dem heizbaren Körper etwa parallel zu dem Führung skanal angeordnet sein.
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Eine solche Anordnung wäre beispielsweise durch einen PTC-Widerstandsdraht
gegeben, der in Längsrichtung des Führungskanals geführt ist und dabei auch einen
U-förmigen Verlauf haben kann, um eine größere Fläche des heizbaren Körpers zu beaufschlagen.
Ferner ist es möglich, sogenannte Massewiderstände
zu verwenden,
wobei dann ein Widerstandsstab oder eine Wide standsbahn in Längsrichtung des Führungslsanals
verlauft. Derartige Widerstandselemente können in einer Aussparung des heizbaren
Körpers etwa in einer eleJ-trisch isolierenden, jedoch wärmeleitfähigen Einbettung
angeordnet sei 1.
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Eine andere Ar der Anordnung eines PTC-Heizwiderstandes mit einer
zum ühruiigskanal axialen Riehtungskomponente ist dann gegeben, ienn ein PTC-Widerstandsleiter
in oder an dem heizbaren Körp r den Führungskanal wendel artig umgebend angeordnet
ist. m einfachsten Falle kann diese Anordnung aus einem PTC-Wide standsdraht bestehen,
mit dem der heizbare Körper umwicke t ist. Auch dabei ist dann gewährleistet, daß
infolge der Er@treckung des PTC-Heizwiderstandes in Längsrich tung des Führulgskanals
beim Einschieben eines Kleberstabes die vorstehend erläuterte "Leistungsverschiebung"
im Bereich des PTC-Heizwiderstandes eintritt.
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Hinsichtlich eines möglichst einfachen Aufbaus der Vorrichtung hat
sich eine Konstruktion als sehr vorteilhaft erwiesen, bei der der heizbare Körper
einen zu dem Führungskanal etwa parallelen zweiten Kanal aufweist, in dem ein den
PTC-Widerstandsleiter enthaltende längliche Widerstandspatrone angeoi inet ist.
Die Montage der Vorrichtung beschränk sich dann im wesentlichen auf das Einschieben
der vorgefertigten Widerstandspatrone in den zweiten Kanal und den Einbau des so
efl':inzten heizbaren Körpers in eir! Gehäuse mit elektrischer @nschlußleitung.
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Der vorstehene erläuterte Effekt der vorübergehend stärkere@ Aufheizung
des Führungskanalabschnitts vor dem eingeschebenen Kleberstab kann bei dieser Ausbildung
der Vorrichtung dadurch weite@ verbessert werden, daß der zweite Kanal use
die
Widerstandspatrone in Einschieberichtung des stabförmigen Klebers sich konisch verjüngend
ausgebildet sind. Dadurch wi rd der Wärmeübergang vom PTC-Heizwiderstand auf den
heizbaren Körper in dem vordercn Abschnitt der Vorrichtung intensiviert und gleichzeitig
ein fester Sitz der Widerstandspatrone nach Einpressen in den zweiten Kanal gewährleistet.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Im einzelnen zeigen: Fig. 1 den Schnitt eines pistolenförmigen Handgerätes gemäß
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2 einen Vertikalschnitt 1-1 nach Fig.
1 t,nd Fig. 3 ein Ersatzschaltbild ei-les PTC-Heizwiderstandes zur Erläuterung der
Arbeitsweise einer Vorrichtung nach der Erfindun(l.
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In Fig. 1 ist ein pistolenförmiges Landgerät dargesflellt, das auch
als .Ieißkleber-Pistole bezeichnet wird und in einem temperaturfesten Kunststoffgehäuse
19 einen heizbaren Körper 11 enthält. Dieser Körper 11 ist. beispielsweise ein Al@minium-Drucknußteil
und hat Vorsprünge 12, mit @enen er irrt Gehäuse 10 zwischen entsprechend angespritzten
Rippen 13 gehalten sein kann, die auch zur Verankerung andercr Elemente dienen können.
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Der heizbare Körper 11 hat einen länglichen Führungskanal 14, dessen
in Fig. 1 rechts liegendes Erde durch eine Einstecktülle 15 aus einem Kunststoffmaterial,
beispielsweise aus Silikon, verlängert ist. Die Einstecktülle 15 ist auf das in
Fig.
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rechts liegende Ende des heizbaren Körpers 11 aufgesteckt und bis
in die Haubenseite des Gehäuses 10 geführt. Sie ermöglicht
das
leichte und stoßfreie Einschieben eines Kleberstabes 16 in das Gerät und gewährleistet
außerdem, daß kein unzweckmäßier WärmeverlusL durch Ableitung von Wärme vom rechten
Ende des heizbaren Korpers 11 nach außen auftritt.
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Der Führungskanal 14 ist gemäß der Darstellung in i'iq. 1 von rechts
nach links konisch sich verjüngend ausgebildet und mündet am linken Ende in einen
Ventileinsatz 17, der mi einem Mundstück 18 versehen ist, welches die eigentliche
Austrittsöffnung 1 > für den in noch zu beschreibender Weise verflüssigten Kleber
aufweist. Der Ventileinsatz 17 enthält ein Einwegventil in Form eines Kugelventils
20, dessen Ventilfeder 21 eine Ven@ilöffnung bei Einwirkung eines vorbestimmten
Drucks vom Führungskanal 14 her ermöglicht.
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Der Ventileinsatz 17 kann gleichfalls ein Aluminium-Druckgußteil oder
aus anderem Material, beispielsweise aus Messing, gefertigt sein.
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Unter dem Führungskanal 14 ist ein zweiter Längskanal 22 in dem heizbaren
Körper 11 vorgesehen, der gleichfalls von rechts nach linkes konisch sich verjüngend
ausgebildet ist und etwa parallel zum Führungskanal 14 liegt. Er erstreckt sich
über den größten Teil der Länge des Führungskanals 14, beim dargestellten Ausführungsbeispiel
über mehr als 3/5 der Länge des Führungskanals 14. In dem zweiten Kanal 22 ist eine
PTC-WidersLandsl>aLrone 23 angeordnet. Sie kann in den Kanal 22 eingepreßt oder
aber auch in ihm beispielsweise verklebt oder verschraubt sein. Die PTC-Widerstandspatrone
23 enthält eine@ PTC-Widerstandsleiter 24, der im dargestellten Ausführun';-beispiel
einen U-förmigen Verlauf mit Schleifenbildung in etwa horizontaler Ebene hat und
über zwei Anschlußleitungen 25 und 26 mit elektrischer Energie gespeist wird. hierzu
ist ein Anschlußkabel 27 über eine Anschlußklemme 28 mit d<'n
beiden
Anschlußleitungen 25 und 26 verbunden Anstelle eines PTC-Widerstandsleiters 24 mit
U-förmigem Verlauf kann auch ein Massewiderstand innerhalb der Widerstandspatrone
23 vorgesehen sein, also beispielsweie e ein Widerstandsstab mit einer der Länge
des dargestellten Widerstandsleiters 24 entsprechenden Länge. Auch ist es möglich,
abweichend von dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in weiter oben bereits
erläuterter Weise einen PTC-Widerstandsdraht wendelartig um den heizbaren F körper
herumzuführen, und zwar derart, daß diese Wendelanordnung sich gleichfalls über
einen großen Teil der Länge des Führungskanals erstreckt.
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In Fig. 2 ist der Schnitt 1-1 nach lig. 1 dargestellt. Es ist zu erkennen,
daß das Gehäuse 10 zwe Halbschalen aufweist, die miteinander verklebt, verschweilt
oder auch verschraubt (29 in jig. 1) sein können. Der Füh. ungskanal 14 liegt überdem
zweiten Kanal 22, in dem die Pl" -Widerstandspat -one 23 angeordnet ist. Es ist
zu erkennen, daß der PTC-Widerstandsleiter 24 in die Widerstandspatrone 23 eingebettet
ist und durch U-förmigen verlauf zwei Zweig bildet. Als el'.'ktrisch isolierendes,
jedoch wärmeleitfähig. s Material für .iie Einbettung des PTC-Widerstandsleiters
4 kommt beispiesweise Aluminiu:noxid, Keramik oder auch Si ikon in Frage. Jiese
Stoffe können ggf. auch ein Gemisch bilden.
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Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 läßt erkennen, laß die wärmeübertragende
Masse des heizbar n Körpers 11 zwischen dem Führungskanal 14 und dem zweite Kanal
22 klein ist, da der heizbare Körper 11 relativ s mal ausgeführt ist, so daß seine
Breite nur geringfügig größer als der Drchmesser der beiden Kanäle 14 und 22 ist.
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Fig. 3 zeigt schematisch einen elektrischen Stromkreis mi Teilwiderständen
R1, R'1 bis Rn, R'n. Diese in Reihe geschalteten Teilwider stände sind an eine Speisespannung
V angeschlossen, so daß ein durch @hre Widerstandswerte best imm@@er Strom J eine
ertsprechende Umsetzung elektriseher @e@stung in Wärme en der Teilwiderständen bewirkt.
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Die Anordnung der Teilwiderstände gemäß Fig. 3 soll so standen werden,
daß die beiden Widerstände R1, R'1 innerhalb der Widerstandspatrone 23 gemäß der
Darstellung in Fig. 1 am weitesten rechts und die Teilwiderstände Rn, R' n innerhalb
der Widerstandspatrone 23 am weitesten links liegen sollen.
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Wenn aun @ in K oberstab 16 in der in Fig. 1 gezeigten Plettrichtung
in die Einstecktülle 15 und danach in den Führungskanal 14 @inge@choben wird, so
gelangt sein vorderes Ende zuerst in den dereich des Abschnitts der Widerstandspatrone
23, in dem die Teilwiderstände R1, $'1 liegen mögen. Durch den vergleichsveise @ühlen
Kleberstab 16 wird eine Temperaturverringerung im Führungskanal 14 hervorgerufen,
die sich zuerst dem Abschnitt der Widerstandspatrond 23 mitteilt, inn dem diese
Teil@iderstände R1, R'1 angeordnet sind. Der Widerstandswert eieser Teilwiderstände
vorringert sich dadurch sehr wesentlich, wodurch eine Erhöhung des von der Widerstand
kette auf@enom@enen Stroms @ vernrsacht wird. Die d@@@@@ enhöhte elektris@he beistung
muß num zum @@@ße@ Teil @@@ @@@ restlichen Tei widerständen übernommen werden, @ise
bei dem Beispiel nach Fig. 3 von den Teilwiderständen Rn-1' $'n-@ und Rn, R'n Diese
Teilwiderstände liegen aber in einem Abschnitt der PTC-Widerstandspatrone 23 vor
dem in den Fiihrungskanal 14 ringeschobenen Kleberstab 16. Dadurch wird mindestens
während der Zeit, in der der zuerst betrachtet@ rechte Abschnitt der PTC-Widerstandspatrone
23 eine Abküklung
verfährt, im übrigen Abschnitt vor deIl Kleberstab
16 eine intensivere Heizung hervorgerufen, da weniger Teilwiderstände in diesem
Bereich eine höhere elektrische Leistung in Wärme umsetzen müssen. Dies bedeutet,
daß der FührungskanaL 14 vor dem in ihn eingeschobenen Kleberstab 16 vorübergehende
relativ stark überhitzt wird, so daß dcr Kleberstab 16 schneller verflüssigt wird,
eine zu starke Unterkühlung des Führungskanals 14 verhindert wird und eine stets
gleichmäßige Viskosität des an der Mündungsöffnung 19 austretenden verflüssigten
Klebers gewährleistet ist. Außerdem ist eine Voraufheizung auf die vorgeqebene Betriebstemperatur
vor Einschieben eines Kleberstabes 16 nicht erforderlich, ia durch die beschriebene
vorübergehende Überhitzung des Führungskanals 14 vor einem einqeschobenen Kleberstab
16 die erforderliche Wartezeit verkürzt wird.
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Der .Austritt des verflüssigten Kleber es erfolgt an dtr Mündungsöffnung
19 dadurch, daß durch d is Einschieben eines Kleberstabes 16 in den Führungskanal
14 ein Druck auf bereits verflüssigten Kleber ausgeübt wird. sobald dieser Druck
die Kraft der Ventilfeder 21 überschreitet, öffnet das Kugelventil 20. Die konische
Verjüngung des Führungskanals 14 bis etwa zum Durchmesser des Kugelventil. 20 begünstigt
wiesen Vorgang