DE3049343C2 - Vorrichtung zur Verflüssigung eines schmelzbaren Klebers - Google Patents
Vorrichtung zur Verflüssigung eines schmelzbaren KlebersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verflüssigung eines im festen Zustand stabförmigen und durch
Wärmeeinwirkung schmelzbaren Klebers, mi» einem
einen Führungskanal für den Kleberstab enthaltenden heizbaren Körper, dem in einem zweiten Kanal eine
elektrische Heizvorrichtung mit einer axialen Richtungskomponente zugeordnet ist die in dem Führungskanal eine mindestens der Schmelztemperatur des
Klebers entsprechende Temperatur erzeugt so daß ein in den Führungskanal eingeschobener Kleberstab
während der Einschiebebewegung verflüssigt wird und an einer Mündungsstelle des Führungskanals in
flüssigem Zustand austritt
Bekannte Vorrichtungen dieser Art (siehe z. B. US-PS
37 74 817 und 40 65 034) sind meist als Handgeräte aufgebaut und ermöglichen die Herstellung von
Verklebungen mit einem sogenannten 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 250°C entspricht wird der Kleber
im Verlaufseiner Einschiebebewegung in den Führungskanal mit seinem in Einschieberichtung vorderen Ende
zuerst verflüssigt so daß er in flüssigem Zustand durch das Nachschieben des Kleberstabes an der Mündungsstelle des Führungskanals austreten kann und zur
Herstellung einer Verklebung verfügbar ist
Als elektrische Heizvorrichtung ist bei den bisher bekannten Vorrichtungen eine Widerstandsheizung
vorgesehen, der ein Thermostat zugeordnet ist durch den das Überschreiten einer vorgegebenen Höchsttemperatur verhindert wird. Die Widerstandsheizung kann
an dem heizbaren Körper außen oder in einer Ausnehmung befestigt sein und 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
Bereichs vorgegebener Ober- bzw. Untertemperatur, wie dies dem Fachmann geläufig ist
Bei der praktischen Anwendung der bekannten Vorrichtungen ist es erforderlich, den heizbaren Körper
relativ lange vor dem Einschieben eines Kleberstabes aufzuheizen, damit gewährleistet ist, daß er an allen
Stellen seine vorgegebene Betriebstemperatur erreicht hat, so daß ein dann eingeschobener Kleberstab mit
möglichst kurzer Verzögerung verflüssigt wird. Dies führt zu einem unerwünschten Energiebedarf vor der
eigentlichen Nutzung der Vorrichtung. Darüber hinaus hat sich aber auch gezeigt daß beim Einschieben eines
Kleberslabes in den erhitzten Führungskanal ein so großer Temperaturabfall eintritt, daß auch bei Voraufheizung des heizbaren Körpers eine zusätzliche
Verzögerung bis zum Austreten des verflüssigten Klebers an der Mündungsstelle des Führungskanals
verursacht wird. Dies führt auch zu einer ungleichmäßigen Verflüssigung des Klebers, d. h. der zu Beginn eines
Betriebszyklus aus dem Führungskanal austretende
Kleber kann ggf, dickflüssiger als der nachfolgend
austretende Kleber sein, was zu ungleichmäßigen Verklebungen Anlaß gibt.
Es ist darauf hinzuweisen, daß z, B, bei der aus der
US- PS 37 74 817 bekannten Vorrichtung der Durchmesser
des Führungskanals gerade dort, wo vermutlich der Heizwiderstand angeordnet ist, sehr groß ist, so daß ein
Reservoir für Kleber ausgebildet ist Deshalb muß davon ausgegangen werden, daß der eigentliche
Führungskanal liei dieser bekannten Vorrichtung
separat vorgesehen ist, während das Reservoir bereits verflüssigten Kleber aufnehmen soll. Dies wird auch
dadurch deutlich, daß bei der bekannten Vorrichtung ein den Führungskanal aufweisendes Rohr zur Voraufheizung
dient, indem es Wärme von dem heizbaren Körper aufnimmt Dieses Prinzip ist nicht geeignet einen Weg
zur Vermeidung der aufgezeigten Nachteile aufzuzeigen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Verflüssigung eines Klebers anzugeben, die schneller
einsatzbereit ist, so daß die ihr zugeführte Energie besser genutzt wird, und Ungleichmäßigkeiten des
Viskositätsgrades des austretenden Klebers vermeidet
Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung eingangs genannter Art erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die
elektrische Heizvorrichtung ein PTC-Heizwiderstand ist der sich in axialer Richtung über eine Länge
erstreckt die ein Mehrfaches des mittleren Führungskanaldurchmessers ist und daß der heizbare Körper im
Vertikalschnitt eine Breite aufweist die nur geringfügig
größer als der Durchmesser des Führungskanals und des zweiten Kanals ist
Ein PTC-Heizwiderstand, also ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten, führt bei Anschaltung
an eine Speisespannung zunächst einen relativ hohen Strom, der aber sehr schnell mit ansteigender
Temperatur auf einen niedrigen Wert abfällt Dies kommt der Forderung nach möglichst geringer
Leistungsaufnahme bei der Aufheizung und im Bereitschaftszustand der Vorrichtung entgegen. Man hat dies
bereits bei Lotkolben-Heizwiderständen genutzt, um bei einer Lötung die Abkühlung möglichst gering und
den Wärmefluß zur lötstelle möglichst gleichmäßig zu halten (siehe z. B. Philips Technische Rundschau
1969/70, Nr. 6/7, Seiten 192 bis 200). Die Erfindung sieht
nun aber den Einsatz eines solchen PTC-Heizwiderstasides
in einer ganz bestimmten Anordnung vor, nämlich mit der zum Führungskanal axialen Richtungskomponente
nicht etwa an einer beliebigen Stelle des heizbaren Körpers, sondern auch in Richtung der
Längsachse des Führungskanals über eine relativ große Länge. Dabei ist der heizbare Körper so ausgebildet
daß er eine möglichst geringe Masse hat Dieser Maßnahme liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein
PTC-Heizwiderstand nach Erreichen seiner vorgegebenen Betriebstemperatur und erneuter Abkühltuig 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 ergibt sich nun aus der Überlegung, daß beim Einschieben eines Kleberstabes
in den Führungskanal zunächst im Bereich der Eintrittsstelle eine Abkühlung auftritt, die über den
heizbaren Körper geringer Masse auf den dieser Stelle unmittelbar benachbarten Abschnitt des PTC-Heizwiderstandes
praktisch sofort übertragen wird. Dieser Abschnitt verringert nur. durch den Temperaturabfall
entsprechend schnell seinen Widerstandswert, so daß die damit verbundene Stromzunahme und Erhöhung der
vom PTC-Heizwiderstand insgesamt aufgenommenen elektrischen Leistung eintritt Diese elektrische Lei-
stung wird aber nun infolge der beschriebenen Veränderung der Temperaturverteilung im wesentlichen
nur von einem Abschnitt des PTC-Heizwiderstandes aufgenommen. Der Führungskanal wird dadurch in
einem entsprechenden Abschnitt vorübergehend stär-
ker als normal aufgeheizt Das Ergebnis dieser »Verschiebung« der elektrischen Leistung und damit
einer von dem PTC-Widerstand erzeugten Heizzone z. B. in den Bereich vor dem eingeschobenen Kleberstab
besteht darin, daß der Kleberstab an seinem vorderen Ende schneller schmilzt und damit schneller in den
Führungskanal eingeschoben werden kann. Gleichzeitig ist es aber auch möglich, den Kleberstab früher
einzuschieben, da durch die »Leisttmgsverschiebung«
am PTC-Heizwiderstand eine vorübergehende Temperaturerhöhun.g oder Beschleunigung der Aufheizung des
heizbaren Körpers in einem Bereich -.irzeugt wird, in
dem erhöhter Wärmebedarf entstein. Durch die
Erfindung wird also eine optimale Übertragung der mit der Regeleigenschaft eines PTC-Heizwiderstandes
verbundenen Effekte auf den bewegten Kleber erreicht
Neben diesen mit einer besseren Energieausnutzung und gleichmäßigeren Viskosität des Klebers verbundenen
Effekten führt die Verwendung des PTC-Heizwiderstandes zu den diesen 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.
Für die Anordnung des PTC-Heizwiderstandes sind je nach Widerstandsart unterschiedliche Möglichkeiten
denkbar. So kann ein PTC-Widerstandsleiter in Form einer Widerstandspatrone in oder an dem heizbaren
Körper etwa parallel zu dem Führungskanal angeordnet sein. Eine solche Anordnung wäre beispielsweise durch
einen PTC-Widerstandsleiter gegeben, der in Längsrichtvjig
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 Widerstandssrab oder eine Widerstandsbahn in Längsrichtung des Führungskanals
verläuft.
Der vorstehend erläuterte Effekt der vorübergehend
so stärkeren Aufhetzung eines Führungskanalabschnittes kann dadurch weiter verbessert werden, daß der zweite
Kanal und die Widerstandspatrone in Einschieberichtung des stabförmigen Klebers sich konisch verjüngend
ausgebildet sind. Dadurch wird der Wärmeübergang vom PTC-Heizwiderstand auf den heizbaren Körper in
dem vorderen Abscbnitt der Vorrichtung intensiviert und gleichzeitig ein fester Sitz der Widerstandspatrone
nach Einpressen in den zweiten Kanal gewährleistet
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt
F i g. 1 den Schnitt eines pistolenförmigen Handgerätes
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
F i g. 2 einen Vertikalschnitt 1 -1 nach F i g, 1 und
F i g. 3 ein Ersatzschaltbild eines PTC-Heizwiderstandes zur Erläuterung der Arbeitsweise einer Vorrichtung nach der Erfindung.
F i g. 2 einen Vertikalschnitt 1 -1 nach F i g, 1 und
F i g. 3 ein Ersatzschaltbild eines PTC-Heizwiderstandes zur Erläuterung der Arbeitsweise einer Vorrichtung nach der Erfindung.
In F i g. 1 ist ein pistolenförmiges Handgerät dargestellt
das auch als Heißkleber-Pistole bezeichnet wird
und in einem temperaturfesten Kunststoffgehäuse 10 einen heizbaren Körper 11 enthält. Dieser Körper 11 ist
beispielsweise ein Aluminium-Druckgußteil und hat Vorsprünge 12, mit denen er im Gehäuse 10 zwischen
entsprechend angespritzten Rippen 13 gehalten sein kann, die auch zur Verankerung anderer Elemente
dienen können.
Der heizbare Körper 11 hat einen länglichen Führungskanal 14, dessen in F i g. 1 rechts liegendes
Ende durch eine Einstecktülle 15 aus einem Kunststofftvtaterial, beispielsweise aus Silikon, verlängert ist. Die
Einstecktülle 15 ist auf das in Fig. 1 rechts liegende
Ende des heizbaren Körpers 11 aufgesteckt und bis an die Außenseite des Gehäuses 10 geführt. Sie ermöglicht
das leichte und stoßfreie Einschieben eines Kleberslabes 16 in das Gerät und gewährleistet außerdem, daß kein
unzweckmäßiger Wärmeverlust durch Ableitung von Wärme vom rechten Ende des heizbaren Körpers 11
nach außen auftritt.
Der Führungskanal 14 ist gemäß der Darstellung in F i g. 1 von rechts nach links konisch sich verjüngend
ausgebildet und mündet am linken Ende in einen Ventileinsatz 17, der mit einem Mundstück 18 versehen
ist, welches die eigentliche Austrittsöffnung 10 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 Ventilöffnung bei Einwirkung eines vorbestimmten Drucks vom Führungskanal 14 her ermöglicht.
Der Ventileinsatz 17 kann gleichfalls ein Aluminium-Druckgußteil oder aus anderem Material, beispielsweise
aus Messing, gefertigt sein.
Unter dem Führungskanal 14 ist ein zweiter Längskanal 22 in dem heizbaren Körper 11 vorgesehen,
der gleichfalls von rechts nach links 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 V5 der Länge des Fi'hrungskanals 14. In dem zweiten Kanal 22
ist eine PTC-Widerstandspatrone 23 angeordnet. Sie kann in den Kanal 22 eingepreßt oder aber auch in ihm
beispielsweise verklebt oder verschraubt sein. Die PTC-Widerstandspatrone 23 enthält einen PTC-Widerstandsleiter
24, der im dargestellten Ausführungsbeispiel 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 den beiden Anschlußleitungen 25 und 26
verbunJen.
Anstelle eines PTC-Widerstandsleiters 24 mit U-förmigem
Verlauf kann auch ein Massewiderstand innerhalb der Widerstandspatrone 23 vorgesehen sein,
also beispielsweise ein Widerstandsstab mit einer der Länge des dargestellten Widerstandsleiters 24 entsprechenden
Länge.
In F i g. 2 ist der Schnitt 1-1 nach F i g. 1 dargestellt. Es ist zu erkennen, daß das Gehäuse 10 zwei Halbschalen
aufweist, die miteinander verklebt, verschweißt oder
auch verschraubt (29 in Fig. 1) sein können. Der Führungskanal 14 liegt über dem zweiten Kanal 22, in
dem die PTC-Widerstandspatrone 23 angeordnet ist Es ist zu erkennen, daß der PTC-Widerstandsleiter 24 in die
Widerstandspatrone 23 eingebettet ist und durch n U-förmigen Verlauf zwei Zweige bildet. Als elektrisch
isolierendes, jedoch wärmeleitfähiges Material für die
Einbettung des PTC-Widerstandsleiters 24 kommt beispielsweise Aluminiumoxid-Keramik oder auch Silikon
in Frage. Diese Stoffe können ggf. auch ein Gemisch bilden.
Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 läßt erkennen,
ι daß die wärmeübertragende Masse des heizbaren Körpers Il zwischen dem Führungskanal 14 und dem
zweiten Kanal 22 klein ist, da der heizbare Körper 11
relativ schmal ausgeführt ist, so daß seine Breite nur geringfügig größer als der Durchmesser der beiden
i<> Kanäle 14 und 22 ist.
Fig.3 zeigt schematisch einen elektrischen Stromkreis
mit Teilwiderständen Ru R'\ bis Rn, R'„. Diese in
Reihe geschalteten Teilwiderstände sind an eine Speisespannung Vangeschlossen, so daß ein durch ihre
ι ι Widerstandswerte bestimmter Strom / eine entsprechende
Umsetzung elektrischer Leistung in Wärme an den Teilwiderständen bewirkt.
Die Anordnung der Teilwiderstände gemäß Fig. 3 soll so verstanden werden, daß die beiden Widerstände
-Ι* Ru R'\ innerhalb der Widerstandspatrone 23 gemäß der
Darstellung in Fig. I am weitesten rechts und die Teilwiderstände Rn, R'„ innerhalb der Widerstandspatrone
23 am weitesten links liegen sollen.
Wenn nun ein Kleberstab Ί6 in der in Fig. I -') gezeigten Pfeilrichtung in die Einstecktülle 15 und
danach in den Führungskanal 14 eingeschoben wird, so gelangt sein vorderes Ende zuerst in den Bereich des
Abschnitts der Widerstandspatrone 23, in dem die Teilwiderstände R\, R\ liegen mögen. Durch den
in vergleichsweise kühlen Kleberstab 16 wird eine Temperaturverringerung im Führungskanal 14 hervorgerufen,
die sich zuerst dem Abschnitt der Widerstandspatrone 23 mitteilt, in dem diese Teilwiderstände
Ru R'\ angeordnet sind. Der Widerstandswert dieser Teilwiderstände verringert sii.h dadurch sehr wesentlich,
wodurch eine Erhöhung des von der Widerstandskette aufgenommenen Stroms / verursacht wird. Die
dadurch erhöhte elektrische Leistung muß nun zum großen Teil von den restlichen Teilwiderständen
übernommen werden, also bei dem Beispie1 nach F i g. 3 von den TeilsviüersUnden Rn _/, R'n-<
und Rn, R'n-Diese
Teilwidersiände liegen aber in einem Abschnitt der PTC-Widerstandspatrone 23 vor dem in den
Führungskanal 14 eingeschobenen Kleberstab 16. Dadurch wird mindestens während der Zeit, in der der
zuerst betrachtete rechte Abschnitt der PTC-Widerstandspatrone 23 eine Abkühlung erfährt, im übrigen
Abschnitt vor dem Kleberstab 16 eine intensivere Heizung hervorgerufen, da weniger Teilwiderstände in
■.(ι diesem Bereich eine höhere elektrische Leistung in
Wärme umsetzen müssen. Dies bedeutet, daß der Führungskanal 14 vor dem in ihn eingeschobenen
Kleberstab 16 vorübergehend relativ stark überhitzt wird, so daß der Kleberstab 16 schneller verflüssigt wird,
j5 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 vorgegebene Betriebstemperatur
>o vor Einschieben eines Kleberstabes 16 nicht erforderlich, da durch die beschriebene vorübergehende
Überhitzung des Führungskanals 14 vor einem eingeschobenen Kleberstab 16 die erforderliche Wartezeit
verkürzt wird.
Der Austritt des verflüssigten Klebers erfolgt an der Mündungsöffnung 19 dadurch, daß durch das 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 FUhrungskanals 14 bis etwa zum Durchmesser des Kugelventils 20 begünstigt diesen
Vorgang.
Claims (12)
1. Vorrichtung zur Verflüssigung eines im festen
Zustand stabförmigen und durch Wärmeeinwirkung schmelzbaren Klebers, mit einem einen Führungskanal für den Kleberstab enthaltenden heizbaren
Körper, dem in einem zweiten Kanal eine elektrische Heizvorrichtung mit einer axialen Richtungskomponente zugeordnet ist, die in dem Führungska-
nal eine mindestens der Schmelztemperatur des Klebers entsprechende Temperatur erzeugt, so daß
ein in den Führungskanal eingeschobener Kleberstab während der Einschiebebewegung verflüssigt
wird und an einer Mündungsstelle des Führungskanals in flüssigem Zustand austritt, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektrische Heizvorrichtung ein PTC-Heizwiderstand (23, 24) ist, der
sich in axialer Richtung über eine Länge erstreckt, die ein Mehrfaches des mittleren Führungskanaldurchmesse^ ist, und daß der heizbare Körper (U)
im Vertikalschnitt eine Breite aufweist, die nur geringfügig größer als der Durchmesser des
Führungskanals (14) und des zweiten Kanals (22) ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der PTC-Heizwiderstand (23,24)
über mindestens 3Z5 der Länge des Führungskanals
(14) erstreckt
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein PTC-Widerstandsleiter (24)
in Form einer Widerstandspatrone (23) in oder an dem heizbaren Körper (11) etwa parallel zu dem
Führungskanal (14) angeordncr.ist
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zwei ie K.-.nal (22) und die
Widerstandspatrone (23) in Einschieberichtung des stabförmigen Klebers (16) sich konisch verjüngend
ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerslandspatrone (23) in den
zweiten Kanal (22) eingepreßt ist
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der heilbare Körper (11) ein Aluminium-Druckgußteil ist
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstecköffnung des Führungskanals (14) von einer elastischen Einstecktülle (15)
umgeben ist
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Füh- se
rungskanal (14) in Einsteckrichtung des stabförmigen Klebers (16) sich konisch verjüngend ausgebildet ist
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandspatrope (23) aus einem elektrisch isolierenden, jedoch
wärmeleitfähigen Material wie Aluminiumoxid, Keramik oder Silikon oder einem Gemisch dieser
Stoffe besteht
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand ein Massewiderstand ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstecktülle
(15) auf das die Einstecköffnung aufweisende Ende des heizbaren Körpers (U) aufgesteckt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstecktülle (15) bis an die
Außenseite eines den heizbaren Körper (11) aufnehmenden Gehäuses (10) verläuft
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1981
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57113867A (en) | 1982-07-15 |
| DE3049343A1 (de) | 1982-08-19 |
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