DE2902811A1

DE2902811A1 - Abgabesystem fuer heisschmelzkleber- schaum

Info

Publication number: DE2902811A1
Application number: DE19792902811
Authority: DE
Inventors: Larry D Akers; Charles H Scholl
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1978-02-01
Filing date: 1979-01-25
Publication date: 1979-08-02
Also published as: DE2902811C2; IT7919826A0; GB2013512B; CH639009A5; IT1111968B; US4200207A; JPS54117544A; SE7900843L; CA1115942A; CH629688A5; JPS6145491B2; GB2013512A; FR2416058A1; FR2416058B1; SE446827B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Systeme zur Verarbeitung von Heißschmelzkleber-Schäumen, sie bezieht sich insbesondere auf eine Pumpenanordnung für Heißschmelzkleber-Schaum, die in einem derartigen Systen eingesetzt wird.

Heißschmelzkleber, werden in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen zum Zusammenkleben von Substraten in großem Umfange benutzt. Die bekannteste Verwendung derartiger Kleber besteht in der Verpackungs- und Kartonindustrie, in der eine schnelle Aushärtzeit der Heißschmelzkleber besonders vorteilhaft ist. Bei dieser Verwendung besteht ein Problem in der Schwierigkeit, den Heißschmelzkleber nach seiner Aufbringung so stark zu komprimieren, daß eine ausreichende Verteilung des Klebers zwischen den Substraten erzielt wird, um eine gute Verbindung der erforderlichen Oberflächenbereiche zu erzielen. Die relativ hohe Viskosität, große Oberflächenspannung und kurze Aushärtzeit vieler Heißschmelzkleber hindern den flüssigen Kleber daran, sich über einen wünschenswert großen Oberflächenbereich des Substrats zu verbreiten. Anstelle der erwünschten Ausbreitung härtet die abgegebene Flüssigkeit als dicke Raupe auf dem Substrat aus. Selbst wenn der Kleber z.B. zwischen zwei Laschen eines Kartons rasch unter Druck gesetzt wird, breitet sich der Kleber nur sehr schwer aus. Wenn zwei miteinander verklebte Oberflächen auseinandergezogen werden, zeigt es sich, daß/fÄ Allgemeinen nicht die Grenzfläche zwischen Kleber und Substrat, sondern das Substrat selbst auflöst. Je größer daher der Bereich

^09831/0730

der Grenzfläche oder des Oberflächenkontakts zwischen dem Kleber und dem Substrat ist, um so fester ist die Klebeverbindung.

Es wurde vor kurzem herausgefunden, daß die Klebefestigkeit einer Verbindung, die mit einer vorgegebenen Menge eines bestimmten Heißschmelzklebers verwirklicht wird, sich entscheidend verbessern läßt und in den meisten Fällen mindestens verdoppeln läßt, wenn der Kleber nicht in herkömmlicher Weise als nicht-geschäumter Kleber, sondern als zellularer Schaum aufgebracht wird. Die erhöhte Verbindungsfestigkeit geschäumter Kleber rührt mindestens teilweise daher, daß der Kleberschaum unter demselben Andruck, dem eine gleiche Menge nicht-geschäumten Klebstoffes ausgesetzt ist, sich über mindestens den doppelten Bereich verteilt. Geschäumter Heißschmelzkleber ist ferner länger "offen", nachdem er auf das erste Substrat aufgebracht wurde, so daß er während dieser längeren Zeit wirksam mit einem zweiten Substrat eine Verbindung eingehen kann, wenn dieses zweite Substrat gegen den Kleberschaum gedrückt wird. Der Kleberschaum besitzt dagegen eine kürzere "Abbindezeit", d.h. der Kleberschaum härtet schneller aus und klebt schneller, nachdem er zwischen zwei Substraten unter Druck gesetzt wurde. Diese Eigenschaften sind alle besonders bei der Herstellung von Kartons wünschenswert. Es besteht kein Zwang, die Laschen unmittelbar nach dem Aufbringen des geschäumten Klebers auf eine der Laschen zu schließen. Ferner wird die Anzahl unwirksamer Verbindungen wesentlich verringert, und von den verklebten Oberflächen kann der Anpreßdruck rasch nach Aufbringung dieses Druckes entfernt werden. Dies ist in den US-PS 4 059 714, 4 059 466 beschrieben.

Wie in den US-PS 4 056 714 sowie 4 059 466 gezeigt ist, wird zur Erzeugung eines Heißschmelzkleber-Schaumes Gas₇

909831 /0730

z.B. Luft oder Stickstoff, unter hohem Druck, z.B. 21 Kp/cm² (300 psi) sorgsam mit dem flüssigen Heißschmelzkleber vermischt, wobei das Gas in dem Kleber in Lösung gehen kann. Wenn die Kleber/Gaslösung anschließend abgegeben wird, z.B. von einer Kleberabgabeeinrichtung mit herkömmlichem Ventil oder einer Kleberkanone, tritt das Gas aus der Lösung aus, es bleibt jedoch in dem Kleber gefangen und bildet einen Heißschmelzkleber-Schaum mit geschlossenen Zellen, der die angegebenen gewünschten Klebereigenschaften besitzt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des in der US-PS 4 059 714 beschriebenen Verfahrens wird festes thermoplastisches Klebermaterial in einem Behälter erhitzt und geschmolzen, und der geschmolzene Kleber wird gemeinsam mit einem Gas, z.B. Luft, einer einstufigen Getriebepumpe zugeführt. Innerhalb der Getriebepumpe wird das Gas mit dem flüssigen Kleber vermischt, und das Gas wird mit dem geschmolzenen flüssigen Kleber in eine Lösung gezwungen. Die Gas/Flüssigkleber-Lösung wird unter dem Abgabedruck der Pumpe dann einer mit einer Düse versehenen Abgabeeinrichtung zugeführt, von der der Kleber selektiv bei Atmosphärendruck abgegeben werden kann. Beim Austreten aus der Auslaßdüse der Abgabeeinrichtung löst sich das Gas aus der Lösung in Form kleiner Blasen, die bewirken, daß sich der Kleber hinsichtlich seines Volumens expandiert und den Heißschmelzkleber-Schaum bildet. Der resultierende Kleberschaum härtet, sofern er unkomprimiert belassen wird, als homogener Schaum aus, indem Luft oder Gaszellen gleichmäßig verteilt sind, und er besitzt die beschriebenen gewünschten Klebereigenschaften.

Für bestimmte Anwendungszwecke ist es wichtig, daß der durch die Düse der Abgabeeinrichtung oder der Kanone

909831 /0710

ORIGINAL IMSPECTED

/ff

austretende Strom sehr weich ist und mit gleichförmiger Geschwindigkeit strömt, und daß kein wesentliches "Ausspucken" oder "Sputtern" von der Kanonendüse erfolgt. Ein derartiges Spucken kann zur Folge haben, daß sich diskrete Schaumtröpfchen auf das Substrat über einen unkontrollierten Bereich versprühen, was eine verringerte oder keine Schaumabgabe auf die gewünschte Stelle zur Folge hat. Das Spucken kann insbesondere in denjenigen Anwendungsfällen unerwünscht sein, in denen eine Kanone schnell und wiederholt zyklisch arbeitet oder die Düse ein- und ausgeschaltet wird, z.B. beim Aufbringen eines Kleber-Stichmusters auf Kartonlaschen.

Es hat sich herausgestellt, daß es wichtig ist, daß die Dichte eines auf ein Substrat abzugebenden Schaumes als Funktion der Zeit gleichförmig sein soll, unabhängig davon, ob die Abgabeeinrichtung über eine relativ lange Zeitperiode offen ist oder schnell ein- und ausgeschaltet wird. Die Schaumdichte und die Abgabegeschwindigkeit sollen unabhängig von Schwankungen der Schmelztemperatur und den Schwankungen der Pumpengeschwindigkeit gleichförmig sein. Selbstverständlich gibt es bei industrieller Verwendung einen zulässigen Toleranzbereich bei der Schaumabgabe, es ist jedoch wichtig, daß die Schaumdichte innerhalb dieses Toleranzbereiches bleibt, unabhängig von der Betriebsart einer speziellen Kanone, d.h. unabhängig davon, ob die Kanone kontinuierlich oder zyklisch betrieben wird.

Es hat sich gezeigt, daß bei bestimmten Bedingungen eine unerwünschte Verzögerungszeit oder "Einlauf"-Zeit vorhanden ist, nachdem die Kanone eingeschaltet ist, bevor jedoch der Kleber von der Düse abgegeben wird. Obwohl dies bei einigen Anwendungsfällen unbedeutend sein kann, z.B. wenn die Kanone über relativ lange Zeitperioden

909831 /0730

eingeschaltet bleibt, kann diese Einlaufzeit unerwünscht sein, wenn eine Kanone zyklisch ein- und ausgeschaltet wird. Insbesondere im letztgenannten Falle stellt es ein wichtiges Betriebskriterium dar, wenn die Kanone eingeschaltet ist, daß der Kleberschaum praktisch sofort in gleichförmigem Zustand und mit einer konstanten Geschwindigkeit abgegeben wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pumpe für einen Heißschmelzkleber-Schaum anzugeben, die ein in einem Heißschmelzkleber gelöstes Gas zuverlässig und sehr kontinuierlich, mit minimalen Volumen- und Dichteschwankungen innerhalb des abgegebenen Kleberschaums von einer mit Ventilsteuerung gesteuerten Abgabeeinrichtung abgibt, wobei das Spucken oder Sputtern minimal ist und dadurch die Gleichförmigkeit des Kleberschaums erhöht wird. Die erfindungsgemäße Pumpe für den Heißschmelzkleber-Schaum soll eine Schmelzkleber/Gas-Lösung liefern, die es ermöglicht, daß ein gleichförmiger Kleberschaum zuverlässig von einer ventilgesteuerten Abgabeexnrichtung, die mit der Pumpe verbunden ist, ohne "Einlaufζext" abgegeben wird, so daß die Schaumabgabe nach Erregung des Abgabeventils fast sofort erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Pumpe für Heißschmelzkleber-Schaum dadurch gelöst, daß eine erste Stufenpumpe vorgesehen ist, die flüssigen Heißschmelzkleber einer zweiten Stufenpumpe zumißt, und daß die zweite Stufenpumpe ein Gas in eine Lösung mit dem zugeführten Heißschmelzkleber zumischt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die zweite Stufenpumpe Zahnradpumpen und werden mit derselben Geschwindigkeit von einer einzigen Antriebseinheit angetrieben. Das Gas wird in der zweiten Stufe, bevorzugt in den Hohlräumen zwischen den Zähnen, zugeführt, wo die Zahnräder an einer Stelle

909831 /0730

nach den Kämm-Hohlräumen auseinandergehen, und besonders bevorzugt schon ein abgemessene Volumen an flüssigem Heißschmelzkleber erhalten haben. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um die Schmelzkleber/Gaslösung teilweise oder vollständig in den Arbeitszyklus durch eine oder beide Pumpenstufen zurückzuleiten, für den Fall, daß eine mit den Pumpen verbundene ventilgesteuerte Abgabeeinrichtung teilweise oder vollständig geschlossen ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Abgabesystems für einen Kleberschaum nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt in axialer Richtung der ersten Ausführungsform der Kleberschaum-Pumpe;

Fig. 2A einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie 2A-2A der Fig. 2;

Fig. 2B einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie 2B-2B der Fig. 2;

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2";

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 2;

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 2;

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 2;

Fig. 6A einen Querschnitt längs der Linie 6A-6A der Fig. 2;

Fig. 7 einen Querschnitt längs der Linie 7 -7 der Fig. 2;

Fig. 8 einen Querschnitt längs der Linie 8-8 der Fig. 2;

909831 /0730

Fig. 9 ein Diagramm einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kleberschaum-Abgabesystems;

Fig. 10 einen Querschnitt, in axialer Richtung,

der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kleberschaum-Pumpe;

Fig. 11 einen Querschnitt längs der Linie 11-11 der Fig. 10;

Fig. 12 einen Querschnitt längs der Linie 12-12 der Fig. 10;

Fig. 13 einen Querschnitt längs der Linie 13-13 der Fig. 10;

Fig. 14 einen Querschnitt längs der Linie 14-14 der Fig. 10; und

Fig. 15 einen Querschnitt längs der Linie 15-15 der Fig. 10.

In den Fig. 1-8 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgabesystems und der Pumpe für den Heißschmelzkleber-Schaum dargestellt. Das erfindungsgemäße System enthält gemäß Fig. 1 eine zweistufige Zahnradpumpe 10, die eine erste Stufe 11 und eine zweite Stufe 12 besitzt, wobei jede Stufe entgegengesetzt rotierende und kämmende Zahnradpaare 13a und 13b bzw. 14a und 14b enthält. Die angetriebenen Zahnräder 13a und 14a jeder Stufe werden durch eine gemeinsame Antriebswelle 15 verbunden, die mitlaufenden Zahnräder 13b, 14b jeder Stufe sind durch eine gemeinsame Mitlaufwelle 16 verbunden. Geschmolzener Heißschmelzkleber wird z.B. bei Luftdruck auf der Niederdruckseite 17 der ersten Stufenpumpe 11 von einer Quelle 18 des Hexßschmelzklebers zugeführt. Eine bevorzugte Heißschmelzkleber-Quelle, die sich in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Pumpe verwenden läßt, ist aus US-PS 4 009 bekannt. Der Kleber wird an der Abgabeseite 19 der ersten Pumpe 11 mit einer abgemessenen Rate abgegeben und von dort der Eingangsseite 20 der zweiten Stufenpumpe zugeführt.

909831 /0730

Ein Gas, z.B. Luft, Stickstoff oder Kohlendioxid, wird ebenfalls dem Eingang 20 der zweiten Stufenpumpe 12 über eine Gasleitung 21 von einer Gasquelle 22 zugeführt, die z.B. unter einem Druck von 0,07 Kp/cm² bis 3,16 Kp/cm² (atü, 1-45 psi) steht. Die Gaseinlaßleitung 21 enthält ein Rückschlagventil 23, welches den Rückfluß des geschmolzenen Klebers von der Ausgangsseite 19 der ersten Stufenpumpe durch diese Leitung 21 in Richtung auf die Gasquelle 22 verhindert.

In der zweiten Stufenpumpe 12 wird das Gas und. der geschmolzene Kleber innig miteinander vermischt, wobei die Pumpe 12 diese beiden Komponenten unter einen solchen Druck setzt, daß das Gas mit dem geschmolzenen Kleber in Lösung geht, wodurch die zuvor erwähnte Lösung aus geschmolzenem Kleber und Gas entsteht. Diese Lösung wird an der Ausgangsseite 24 der zweiten Stufenpumpe 12 durch eine Leitung 25 an eine ventilgesteuerte Kleberabgabeeinrichtung 26, z.B. eine Kanone o. dgl., abgegeben. Eine in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Pumpe verwendbare ventilgesteuerte Abgabeeinrichtung ist aus der US-PS 4 059 714 bekannt. Eine Rückführleitung 27 ist zwischen der Ausgangsseite 24 der zweiten Stufenpumpe 12 und der Eingangsseite 17 der ersten Stufenpumpe 11 vorgesehen. Diese Rückführleitung 27 enthält ein Entlüftungsventil 9, um einen Teil oder die gesamte Kleber/Gaslösung in den Arbeitszyklus zurückzuführen, wenn der Systemdruck den eingestellten Grenzdruck des Ventils 9 überschreitet. Eine einstellbare Drossel 28 in der Rückleitung 26a von der Abgabeeinrichtung 26 drosselt die Rückführströmung während des Arbeitszyklus¹ einer Abgabekanone.

Die erste Stufenpumpe 11 mißt und gibt geschmolzenen Heißschmelzkleber an die Eingangsseite 20 der zweiten Stufenpumpe 12 ab, sie stabilisiert die zweite Stufe gegen

909831/0730

Viskositätsänderungen und Änderungen der Motorgeschwindigkeit. Die zweite Stufenpumpe 12 arbeitet als Mischeinrichtung, um den von der ersten Stufenpumpe 11 zugemessenen geschmolzenen Heißschmelzkleber mit dem von der Quelle gelieferten Gas unter Druck zu vermischen. Es hat sich gezeigt, daß die Kombination aus einer ersten, abmessenden Stufenpumpe 11 mit einer zweiten, mischenden Stufenpumpe zur Abgabe einer gleichförmigeren Kleber/Gaslösung führt, und daß dies die Zuverlässigkeit und Gleichförmigkeit der Kleberschaum-Abgabe von der ventilgesteuerten Abgabeeinrichtung 26 verbessert. Die Pumpenanordnung 10 verbessert somit die Vermischung des Klebers mit dem Gas und stellt sicher, daß der abgegebene Schaum sehr gleichförmig ist und im wesentlichen ohne Spucken und Sputtern abgegeben wird.

Gemäß den Fig. 2-8 enthält die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung 10 eine Reihe speziell ausgebildeter Platten, die auf einen Verteilerblock aufgesetzt und mit diesem verbunden sind. Gemäß Fig. 2 enthält die Pumpe 10 eine Einlaß-Endplatte 31, eine Platte 32 für die erste Stufenpumpe, eine mittlere Durchlaßplatte 33, eine Platte 34 für die zweite Stufenpumpe, und eine Auslaß-Endplatte 35, die alle im wesentlichen dieselbe ümfangsgestalt und Umfangsgröße besitzen und übereinandergestapelt angeordnet sind.

Die Platte 32 für die erste Stufenpumpe begrenzt zwei sich teilweise überlappende kreisförmige Zahnrad-Hohlräume 36a, 36b, die gemäß Fig. 5 ein erstes Paar kämmender Zahnräder 13a, 13b aufnehmen. Die Platte 34 für die zweite Stufenpumpe begrenzt ein zweites Paar sich teilweise überlappender Zahnrad-Hohlräume 37a, 37b, die ein zweites Paar kämmender Zahnräder 14a,14b aufnehmen, vergleiche Fig. 7. In dieser Ausführungsform besitzen die Zahnräder der beiden Paare die gleiche Anzahl an Zähnen, die Zahnräder 14

909831/0730

4?.

der zweiten Stufenpumpe 12 sind jedoch dicker als diejenigen der ersten Stufenpumpe. Da die Zahnräder beider Stufen sich mit derselben Geschwindigkeit drehen, besitzt die zweite Stufenpumpe 12 eine größere Förderleistung als die erste Stufenpumpe. Dieses Verhältnis steuert die maximale Dichte des Schaums, der letztlich erzeugt wird; kleinere Dichten werden erzeugt, wenn der Gasdruck zunimmt, da dann eine größere Gasmenge in den Zwischenzahnräumen der zweiten Stufe im Verhältnis zu einer gegebenen Menge des flüssigen Klebers aus der ersten Stufe hineingedrückt wird. Das Verhältnis der Förderleistung der zweiten Stufe zur ersten Stufe soll bevorzugt im Bereich von 1,25 bis 2 liegen, besonders bevorzugt ist ein Verhältnis von 1,5. Bei einem speziellen Beispiel besitzen die Zahnräder beider Zahnradpaare einen Teilkreisdurchmesser von 3,17 cm (1,25 Zoll) die Zahnräder besitzen 20 Zähne und werden mit einer Geschwindigkeit von etwa 200 bis 800 Umdrehungen pro Minute gedreht. Die Zahnräder der ersten Stufe können 0,5 cm (0,2 Zoll) dick sein, und die Zahnräder der zweiten Stufe können 0,75 cm (0,3 Zoll) dick sein, wodurch sich ein Unterschied in der Förderleistung von 1,5 zu 1 ergibt. Das der zweiten Stufe von der Quelle 22 zugeführte Gasvolumen füllt das zusätzliche Fördervolumen der zweiten Stufe, d.h. das Volumen, welches über das erhaltene Volumen Heißschmelzkleber hinausgeht.

Ein Zahnrad 13a,14a jeder Stufe ist ein angetriebenes Zahnrad, und das andere Zahnrad 13b,14b ist ein mitlaufendes Zahnrad. Die angetriebenenZahnräder werden durch die Welle 15 verbunden, die ein Anschlußende 39 zur Ankupplung eines Antriebs (nicht dargestellt) besitzt. Die Antriebszahnräder der ersten und zweiten Stufe sind mittels Keile 40, die in Keilnuten 41 aufgenommen werden, mit der Welle 15 verbunden, vergl. Fig. 3. Die Welle 15 erstreckt sich durch Lagerbohrungen 42-44 in den Platten 31,33 und Die beiden mitlaufenden Zahnräder 13b,14b sind durch eine

909831/0730

gemeinsame Mitlaufwelle 16 verbunden, die sich durch Lagerbohrungen 45-47 in der Einlaß-Endplatte 31 bzw. der mittleren Durchlaßplatte 33 und der Auslaß-Endplatte 35 erstrecken. Die mitlaufenden Zahnräder 13b, 14b lassen sich mit der Mitlaufwelle 16 in derselben Weise verbinden, wie die Antriebszahnräder 13a, 14a mit der Antriebswelle 15 verbunden sind, nämlich durch eine Kugel 40 und einen Schlitz 41 nach Art einer Keil/Nutverbindung. Die Antriebswelle 15 und die Mitlaufwelle 16 verlaufen parallel zueinander. In zusammengebautem Zustand bewirkt daher die Drehung der Antriebswelle 15 eine gleichzeitige und gleiche Drehung der Zahnradpaare 13 und 14 der ersten und zweiten Stufe, wobei die Drehrichtung 29 der AntriebsZahnräder 13a, 14a der Zahnradpaare gleich ist, und die Drehrichtung 38 der Mitlaufräder 13b, 14b der Zahnradpaare ebenfalls gleich ist und der Drehrichtung der Antriebszahnräder entgegengesetzt ist, vergleiche Fig. 1.

Die Platten 32-35 der Pumpen werden fluchtend übereinandergestapelt durch vier Schrauben 52-55 (vergl. Fig. 3-8) gehalten, die durch die Platten hindurchlaufen und in Gewindebohrungen 56 in der Einlaß-Endplatte 31 einschraubbar sind, wobei die Köpfe 57 der Schrauben 56 in Ausnehmungen 58 aufgenommen werden, die in der Endplatte 35 vorgesehen sind. Durchgangsschrauben 59 laufen durch Positionierhülsen 48 in den Plattenbohrungen 4 9 und sind in Gewindelöcher in dem Verteilerblock 30 eingeschraubt, vergleiche Fig. 2, um die vormontierten Platten 31-35 an dem Verteilerblock 30 zu befestigen.

Die Leitungsführung für die erste Stufenpumpe 10 ist in den Fig. 2 und 4-8 dargestellt. Wie aus den Fig. 2 und 4 zu entnehmen ist, bildet die Einlaß-Endplatte 31 einen ersten Einlaßkanal 60 für den Heißschmelzkleber, und dieser Einlaßkanal arbeitet mit einer winkligen Zufuhrkehle 61 zusammen, die auf der oberen Oberfläche dieser Endplatte 31

909831/0730

ausgebildet ist. Auf der Einlaß-Endplatte 31 ist eine Haube 62 angeordnet, um die Zufuhr des geschmolzenen Heißschmelzklebers in den Einlaßkanal 60 der ersten Stufe zu erleichtern, vergl. auch die Anordnung aus der US-PS 4 009 974. Der Einlaßkanal 60 geht in eine Heißschmelzkleber-Einlaßzone 62 der ersten Stufe über, an der die Zahnräder außer Eingriff gelangen, vergl. Fig. 2 und die gestrichelte Darstellung der Fig. 5. Die Platte 33 der ersten Stufenpumpe enthält ferner eine Auslaßzone 64 der ersten Stufe, von welcher der abgemessene geschmolzene Heißschmelzkleber. in den mittleren Transportkanal 66 geleitet wird, der in der mittleren Durchlaßplatte 33 vorhanden ist, vergl. die Fig. 2, 6 und 6A. Der mittlere Transportkanal 66 gibt abgemessenen geschmolzenen Kleber vom Ausgang 19 der ersten Stufenpumpe 11 an den Einlaß der zweiten Stufe 12.

Der mittlere Transportkanal 66 enthält einen Ausgangskanal 65 für Heißschmelzkleber der ersten Stufe, eine Transferbohrung 66 von der ersten zur zweiten Stufe, und einen Eingangskanal 67 für Heißschmelzkleber in die zweite Stufe, die alle in der Durchlaßplatte 33 liegen. Wie insbesondere in Fig. 2 gezeigt ist, wird dadurch abgemessener geschmolzener Kleber aus der ersten Stufenpumpe 11 an der Oberseite in die zweite Stufenpumpe 12 geleitet. Die Platte 34 für die zweite Stufenpumpe (Fig. 7) legt eine Eingangszone und eine Ausgangszone 69 für Heißschmelzkleber fest. Der Auslaß 76 der zweiten Stufenpumpe 12 für die Lösung aus geschmolzenem Kleber und Gas ist in den Fig. 2 und 8 dargestellt. Der Auslaß 76 steht mit einer Auslaßbohrung 77 in der Auslaß-Endplatte 35 in Verbindung, und diese Auslaßbohrung 77 verbindet den Auslaß 76 der zweiten Stufe mit Abgabebohrungen 78a,78c im Verteilerblock 30. Der Abschnitt 78b der Abgabebohrung in dem Verteilerblock ist mit einer ventilgesteuerten Kleberabgabeeinrichtung 26 verbunden.

909831 /0730

Von der Unterseite der zweiten Stufenpumpe 12 wird an deren Einlaßseite 20 ein Gas durch eine Gaseinlaßleitung 70 zugeführt, vergl. die Fig. 2 und 8. Das Gas wird durch ein Rückschlagventil 23 und Gaszufuhrbohrungen 21a-21c der Gaseinlaßleitung zugeführt, und diese Zufuhrbohrungen sind mit einer Gasquelle 22 verbunden, und das Rückschlagventil verhindert eine Rückströmung des geschmolzenen Klebers von der zweiten Stufenpumpe in die Gaszufuhrbohrungen 21b,21c stromaufwärts zum Rückschlagventil. Das Rückschlagventil 23 enthält eine Kugel 73, die durch eine Feder 72 auf einen Sitz gedrückt wir.d und in einer Passung 74 aufgenommen ist, die zwischen der Auslaß-Endplatte 35 und dem Verteilerblock 30 gefangen ist, vergl. Fig.2. Eine O-Ring-Dichtung wird um die Passung 74 zwischen der Auslaß-Endplatte 35 und dem Verteilerblock 30 vorgesehen.

In den Fig. 7 und 8 wird der geschmolzene Kleber aus der ersten Stufe durch die Eingangszone 68 hindurch in die Zwischenzahnhohlräume der Zahnräder der zweiten Stufe zugeführt, bevor diese Hohlräume an der Gaseinlaßleitung 21a, 70 vorbeilaufen. Die Tatsache, daß zuerst der geschmolzene Kleber in die entsprechenden Zwischenzahnhohlräume eingegeben wird und dann das restliche Volumen der Hohlräume mit Gas angefüllt wird, stellt sicher, daß die Zwischenzahnhohlräume den Kleber und das Gas in dem gewünschten Verhältnis aufnehmen. Wird dagegen zuerst (oder gleichzeitig) Gas eingefüllt, so kann dies aufgrund der Komprimierbarkeit des Gases zu Gasblasen führen, die die Aufnahme der Flüssigkeit in den speziellen Zwischenzahnhohlraum verhindern und dadurch zu Inhomogenitäten im Schaum führen.

Der primäre Strompfad des geschmolzenen Heißschmelzklebers und der in der zweiten Stufenpumpe 12 gemischten Lösung aus geschmolzenem Kleber und Gas durch die Pumpe hindurch wird durch den gestrichelten Pfeil 80 verdeutlicht und

909831/0730

führt zu der Bohrung 78b im Verteilerblock, der zur Benutzung mit einer Abgabekanone verbindbar ist. Vorgesehen ist ferner ein Rückführpfad, durch den ein Teil oder die gesamte Lösung aus geschmolzenem Kleber und Gas von der Abgabekanone zurück zur Pumpe 10 an den Eingang 17 der ersten Stufenpumpe geführt werden kann, wie der gestrichelte Pfeil 81 in Fig. 2 zeigt. (Der gestrichelte Pfeil 81 entspricht dem Rückführpfad 25, 26, 26a, 28 und 27 in Fig. 1). Zu diesem Zweck sind Rückführkanäle in der Platte 32 für die erste Stufenpumpe, der mittleren Durchlaßplatte 33, der Platte 34 für die zweite Stufenpumpe und der Auslaß-Endplatte 35 und dem Verteilerblock 30 vorgesehen. Wie sich den Fig. 2 und 5-8 entnehmen läßt, besitzt der Rückführkanal eine Rückführbohrung 82 im Verteilerblock 30, welcher die Bohrung 78c mit einem Rückführ-Durchgangsloch in der Auslaß-Endplatte 35 verbindet. Das Rückführ-Durchgangsloch 83 in der Auslaß-Endplatte 35 stellt die Verbindung zu einer Rückführbohrung 84 in der Platte 34 dar. Die Rückführbohrung 84 in der Platte 34 geht in eine Rückführbohrung 85 über, die in der Durchlaßplatte 33 angeordnet ist, und diese Bohrung 85 in der Durchlaßplatte 33 geht in einen sich seitwärts erstreckenden Kanal 86 über, der zwischen der Platte 32 und der Durchlaßplatte 33 festgelegt ist, vergl. die Figuren 2, 6 und 6A. Die Rückführbohrung 83-86 ist von der Unterseite der Platte mit dem Eingang 17 der ersten Stufenpumpe 11 über den Rückführ-Einlaß 87 verbunden, vergl. Fig. 2 und 6, um die vom Ausgang 24 der zweiten Stufenpumpe 12 zurückgeführte Lösung aus geschmolzenem Kleber und Gas in die Heißschmelzkleber-Einlaßzone 63 einzuleiten, während geschmolzener Kleber (nicht in Lösung) dem zurückgeführten Material in der Zone 63 zugegeben wird.

Das Druckentlastungsventil 9 in Fig. 1 kann Teil der Umlauf-Ventilanordnung 180 sein, vergl. Fig. 2, die in

Θ09831/0730

einer Bohrung 78c des Verteilerblocks 30 sitzt. Diese Umlauf-Ventilanordnung 180 enthält eine äußere Hülse 182, die in die Bohrung 78c an der Stelle 181 eingeschraubt ist. Ein Sitz 183 für ein Entlastungsventil ist am inneren Ende der Hülse 182, d.h. am linken Ende innerhalb der Bohrung 78c befestigt, vergl. Fig. 2. Der Sitz 183 besitzt einen axialen Kanal 184, auf dem eine Kugel 185 sitzt. Die Kugel 185 wird von einem kreuzförmigen Führungselement 186 gegen den Sitz 184 vorgespannt, vergl. Fig. 2A, wobei auf das Führungselement 186 eine Feder 187 wirkt. Die Kugel wird dadurch gegen ihren Sitz 184 vorgespannt und bildet so das Rückschlagventil 9.

Die Hülse 182 ist durch die Hülse umgebende O-Ring2i78 und 179 bezüglich der Bohrung 78c abgedichtet. Eine innere Kammer 191 innerhalb der Hülse 182 geht mittels radialer Bohrungen 192 durch die Hülsenwand hindurch und steht mit der Bohrung 82 des Verteilerblocks 30 in Verbindung. Im Falle einer Drucküberhöhung innerhalb der Leitungen oder der Abgabeeinrichtung herrscht ein Hochdruckzustand in der Bohrung 78b. Dieser Zustand wird durch öffnen des Kugelventil 184, 185 entlüftet, so daß das Fluid durch die Bohrung 184, durch den Innenraum 191 der Hülse 182 und die radialen Auslässe 192 in die Rückführbohrung 82 strömen kann.

Wie in Fig. 1 schematisch gezeigt, enthält die Rückleitung 26a von der ventilgesteuerten Abgabeeinrichtung 26 eine einstellbare Drossel 28. Gemäß Fig. 2 ist diese einstellbare Drossel 28 bevorzugt ebenfalls als Teil der Umlaufventilanordnung 180 ausgebildet. Insbesondere ist ein einstellbares Ventilelement 193 axial im Innenraum der Hülse 182 gegenüber den öffnungen 192 nach rechts versetzbar. Das Ventilelement 193 enthält eine Ausnehmung oder Nut 194 an seinem inneren Ende, wobei diese Nut,

909831/0730

im Schnitt gesehen, eine V-Form besitzt, vergl. Fig. 2B, die mit einer Schulter 195 in der Hülse 182 ein Ventil bildet. Die Ausnehmung 194 kann bezüglich der Schulter axial dadurch versetzt werden, daß das Ventilelement 193 in die Hülse hinein bzw. aus der Hülse herausgeschraubt wird, um die Fläche der Ventilöffnung zu steuern. Um das Ventilelement 193 bezüglich der Hülse 182 festzusetzen, ist eine Gegenmutter, nicht dargestellt, vorgesehen.

Der Verteilerblock 30 enthält einen Rückkehrpfad 197 von der Abgabekanone, der der Leitung 26a in Fig. 1 entspricht. Der Rückkehrkanal 197 steht mit der Schulter 195 durch radiale Kanäle 198 in der Hülse 182 in Verbindung. Zusammen bilden die Ausnehmung 194 und die Schulter 195 die variable Drossel 28 in der Rückkehrleitung 26a, welche durch die Kanäle 192 mit der Rückführbohrung 82 in Verbindung steht. Die axiale Lage des Ventilelement 193 bezüglich der Schulter 195 steuert somit denjenigen Anteil der Strömung, der zurückgeführt werden soll.

Bei Verwendung der ersten Ausführungsform 10 der erfindungsgemäßen Pumpe für Schmelzkleber-Schaum wird geschmolzener Heißschmelzkleber durch den Einlaßkanal 60 in der Einlaß-Endplatte 31 über den Strömungspfad 80 der ersten Stufenpumpe 11 zugeführt, wenn die Pumpe 10 arbeitet. Der der ersten Stufenpumpe zugeführte Heißschmelzkleber kann auf Luftdruck liegen. Die Zufuhr geschmolzenen Klebers wird durch die erste Stufenpumpe 11 abgemessen und durch die Kanäle 65-67 in der Durchlaßplatte 33 dem Eingang 20 der zweiten Stufenpumpe 12 zugeführt. Unmittelbar nach der in abgemessener Menge erfolgenden Zufuhr des geschmolzenen Klebers aus der ersten Stufenpumpe 11 wird Gas in die zweite Stufenpumpe 12 eingeführt. Der Druck, mit dem das Gas zugeleitet wird, steuert die Dichte des Schaums; Drücke im Bereich von ungefähr 0,07 bis 3,16 Kp/cm² (1 45 psig ) sind schon verwendet worden. Die zweite Stufen-

909831/0730

pumpe 12 mischt den Kleber und das Gas, um unter Druck eine Lösung aus geschmolzenem Kleber und Gas herzustellen, die vom Ausgang 24 der zweiten Stufenpumpe in die Abgabebohrung 78a des Verteilerblocks 30 abgegeben wird. Wenn die ventilgesteuerte Abgabevorrichtung 26 vollständig geöffnet ist, d.h. wenn sie Kleber abgibt, begrenzt das Ventil 9 die Rückführströmung der Lösung durch den Rückführpfad 81. Wenn die ventilgesteuerte Abgabevorrichtung geschlossen ist, d.h. wenn kein Kleberschaum abgegeben wird, wird die unter Druck stehende Kleber/Gaslösung durch das Ventil 28, den Innenraum 191 der Hülse 182, die Rückführbohrung 82 in dem Verteilerblock 30, durch die Rückführbohrungen 83-85 in der Auslaß-Endplatte 35, der Platte 34, und der mittleren Durchlaßplatte 33, durch den Kanal zurück zum Eingang 17 der ersten Stufenpumpe 11 zurückgebracht. Wie sich der Fig. 5 entnehmen läßt, wenn eine Rückführung der Kleber/Gaslösung erfolgt, wird die zurückgeführte Lösung unmittelbar an derjenigen Stelle wieder zugegeben, wo die Zahnräder 13a und 13b gerade außer Eingriff kommen. Der Hohlraum zwischen den Zähnen wird mit zurückgeführtem Material angefüllt; das aus der Quelle für geschmolzenen Kleber zugeführte Material füllt den Hohlraum zwischen den Zahnrad-Zähnen auf. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung fließt daher die zurückgeführte (recycled) Lösung sowohl durch die erste als auch durch die zweite Stufenpumpe 11 und 12.

In den Fig. 9-15 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe für Heißschmelzkleber-Schaum dargestellt. Die Pumpe 90 der zweiten Ausführungsform enthält eine erste Stufe 91 und eine zweite Stufe 92. Die erste Stufenpumpe 91 und die zweite Stufenpumpe 92 enthalten Antriebs-Zahnräder 93a bzw. 94a, die auf einer gemeinsamen Welle 95 sitzen und von einer Antriebseinheit (nicht dargestellt) angetrieben werden. Die Mitlaufräder 93b bzw. 94b

909831/07 30

der ersten Stufenpumpe 91 und der zweiten Stufenpumpe 92 sind auf einer gemeinsamen Mitlaufwelle 96 angeordnet und kämmen mit dem entsprechenden Antriebs-Zahnrad 93a bzw. 94a. Die AntriebsZahnräder 93a und 94a drehen sich in derselben Drehrichtung, wie durch die Pfeile 104 und 105 dargestellt ist, und die Mitlaufräder 93b, 94b drehen sich in der entgegengesetzten Richtung, wie durch die Pfeile 106 und 107 gekennzeichnet ist.

Geschmolzener Heißschmelzkleber wird dem Eingang 97 der ersten Stufenpumpe 91 von einer Quelle 89 des geschmolzenen Klebers durch eine einstellbare Drossel oder Ventil 171 zugeführt. Wenn die ventilgesteuerte Abgabevorrichtung 109 vollständig offen ist, wird das in der ersten Stufe abgemessene Ausgangsprodukt vom Ausgang 98 der ersten Stufe durch ein variables Drosselventil 173 dem Eingang der zweiten Stufenpumpe 92 zugeführt. Am Eingang 99 der zweiten Stufenpumpe 92 wird durch eine Gasleitung 101 Gas zugeführt, wobei ein Rückschlagventil 102 in der Leitung 101 vorhanden ist um zu verhindern, daß Kleber durch diese Leitung in die Gasquelle 103 zurückströmt. Die zweite Stufenpumpe 92 mischt das geschmolzene Kleber-Ausgangsprodukt vom Ausgang 98 der ersten Stufenpumpe mit dem Gas, um eine unter Druck stehende Lösung aus Kleber und Gas am Ausgang zu erhalten, die einer oder mehreren ventxlgesteuerten Abgabevorrichtungen 109 zugeführt wird. (Diese Pumpe 90 ist insbesondere zum Anschließen von ventxlgesteuerten Abgabevorrichtungen mit mehreren Ausgängen, z.B. Mehrfach-Kanonen, ausgebildet). Ein erster Rückführpfad 111 verbindet den Ausgang 98 der ersten Stufe mit dem Eingang 97 über eine variable Drossel oder Ventil 192. In ähnlicher Weise verbindet ein zweiter Rückführpfad 112 den Ausgang 108 der zweiten Stufe über eine variable Drossel oder Ventil 194 mit dem Eingang 99 der zweiten Stufe.

909831/0730

Die Pumpe 90 der zweiten Ausfuhrungsform der Erfindung weicht von der ersten Ausführungsform unter anderem dadurch ab, daß ein Proportionierventil vorgesehen ist, um die Rückführung durch den Pfad 111 und durch den Pfad zur ersten Stufe bzw. zur zweiten Stufe zurück in einem bestimmten Verhältnis vornehmen zu können. Das Proportionierventil 110, vergl. Fig. 10, enthält einen Schieber 165, der .Be-= teil aller Ventile 171-174 ist. Wenn alle Abgabevorrichtungen eines Vielfach-Abgabesystems offen sind, blockiert das Proportionierventil 110 alle Rückführpfade. Wenn mindestens eine, jedoch weniger als alle Abgabevorrichtungen geschlossen sind, teilt das Proportionierventil 110 das Ausgangsprodukt der ersten Stufe (vor dem Auflösen des Gases) zwischen dem Rückführpfad 111 und der zweiten Stufe auf. Dabei ist das Ventil 191 teilweise geschlossen und das Ventil 192 ist teilweise geöffnet, um den Rückkehrpfad 111 durch die erste Stufenpumpe aufzubauen. Gleichzeitig veranlaßt das Ventil 110, daß ein ähnlicher Anteil des Ausgangsprodukts der Kleber/Gaslösung von der zweiten Stufe in die zweite Stufenpumpe 92 zurückgeführt wird. Das Ventil 173 wird dabei gedrosselt oder teilweise geschlossen, und das Ventil 174 wird teilweise geöffnet, wodurch der zweite Rückführpfad 112 durch die zweite Stufenpumpe aufgebaut wird. Beim öffnen der Rückführventile 182 und 174 trachtet das Ventil gleichzeitig danach, die Ventile 171 und 17.3 zu schließen. Die Ventile 171-174 werden vom Proportionierventil 110 betätigt, um einen separaten Rückführpfad 111 oder 112 für jede Pumpenstufe zu verwirklichen, und um in jeder Stufe den gleichen Anteil an rückgeführter Strömung zur Gesamtströmung zu verwirklichen.

Im Falle, daß alle ventilgesteuerten Abgabevorrichtungen 109 geschlossen sind, wird der gesamte geschmolzene Kleber, der von dem Abgabekanal der ersten Stufenpumpe 91 abgegeben

909831/0730

wird, zum Eingang der ersten Stufenpumpe 91 zurückgeführt, und die gesamte von der zweiten Stufenpumpe 92 abgegebene Kleber/Gaslösung wird zum Eingang 99 der zweiten Stufenpumpe zurückgeführt. In diesem vollen Rückführbetrieb sperrt das Ventil 110 gleichzeitig den Eingangskanal von der Quelle des geschmolzenen Klebers zur ersten Stufenpumpe und den Transfer von geschmolzenem Kleber von der ersten Stufenpumpe 91 zur zweiten Stufenpumpe 92.

Die Pumpe 90 der zweiten Ausführungsform weicht von der Pumpe 10 der ersten Ausführungsform ferner dadurch ab, daß die Zahnräder der zweiten Stufe dieselbe Dicke wie die Zahnräder der ersten Stufe besitzen, wobei jedoch die Zahnräder der zweiten Stufe eine größere Förderfläche aufgrund einer größeren Durchmesserteilung und einer geringeren Zahnzahl besitzen.

Bei einem speziellen Beispiel für die zweite Ausführungsform der Erfindung sind die Zahnräder beider Stufen 0,625 cm (0,250 Inch) dick und besitzen einen Teilkreisdurchmesser von 1,9 cm (0,75 Inch), wobei die Zahnräder der ersten Stufe 24 Zähne und die Zahnräder der zxieiten Stufe 16 Zähne besitzen. Das Verhältnis der Zähnezahl, 24/16, entspricht einem Verhältnis von 1,5 bezüglich der Förderleistung, und dies stellt dasselbe bevorzugte Verhältnis dar, wie es in der ersten Ausführungsform aufgrund des Dickenverhältnisses verwirklicht wurde. Das Verhältnis der Zähnezahl sowie das Verhältnis der Zahnraddicken bietet somit alternative Wege, um die maximale Schaumdichte zu steuern.

Die Pumpe 90 der zweiten Ausführungsform enthält eine Einlaß-Endplatte 120, eine Platte 121 für die erste Stufenpumpe, eine mittlere Durchlaßplatte 122, eine Platte 123 für die zweite Stufenpumpe und eine Auslaß-Endplatte 124, die miteinander fest verbunden sind und

909831/0730

ein erstes Zahnradpaar 93 und ein zweites Zahnradpaar 94 enthalten, wobei entsprechende Zahnräder mittels einer Antriebswelle 95 bzw. einer Mitlaufwelle 96 in der im Zusammenhang mit der Pumpe 10 beschriebenen Weise verbunden sind. Aufgrund des Proportionierventils 110, ist die Kanalführung der verschiedenen Platten 120-124 der Pumpe 90 von der Kanalführung der entsprechenden Platten der Pumpe 10 wesentlich verschieden, wie noch erläutert wird. Der Verteilerblock 125 der zweiten Ausführungsform kann dem Verteilerblock 30 der ersten Ausführungsform ähnlich sein und enthält eine ähnliche Umlauf-Ventilanordnung 180 mit einem Druckentlastungsventil 9 und einer Drossel

Die Rückschlagventilanordnung 102 für die Gaseinlaßleitung 101 der zweiten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich in gewisser Weise von derjenigen der ersten Ausführungsform, obwohl sie demselben Zweck dient. Die Rückschlagventilanordnung enthält eine Feder 126, welche eine Ventilkugel 127 in einer Kammer 128 vorspannt, wobei die Kammer durch einen Einlaß 129 in einem Paßstück 130 gebildet ist. Das Paßstück 130 wird zwischen einer Ausnehmung 131 in der Auslaß-Endplatte 124 und einer Ausnehmung 132 im Verteilerblock 125 gehalten. Die Rückschlagventilanordnung 102 mündet an ihrem stromaufseitigen Ende in eine Gaszufuhrbohrung 133 (die mit einer Gasquelle 103 verbunden ist) im Verteilerblock 125, und mündet mit dem stromabseitigen Ende in die Gasabgabebohrung 132 in der Auslaß-Endplatte 124. Die Gasabgabebohrung 134 führt zum Gaseinlaßkanal 135, der in die zweite Stufenpumpe mündet, vergl. die Figuren 10 und 14 und 15. Das Rückschlagventil-Paßstück 130 ist mit O-Ringen 137, 138 versehen, die gegen die Auslaß-Endplatte 124 und den Verteilerblock 125 dichten.

Die Kanalführung in den Platten 120-124 ist in der zweiten Ausführungsform verschieden von der Kanalführung der ersten

909831 /0730

Ausführungsform. Die Einlaß-Endplatte 120, vergl. Fig. 10 und 11, enthält eine Zufuhrkehle 140, um geschmolzenen Kleber von der Quelle 89 dem Heißschmelzkleber-Einlaßkanal 141 der ersten Stufe zuzuführen. Geschmolzener Kleber strömt durch den Kanal 141 und fließt in einen ersten Heißschmelzkleber-Einlaß 97 in der Platte 121 der ersten Stufenpumpe, vergl. die Fig. 10 und 12. Der Kanal 141 mündet dort, wo die Zahnräder gerade außer Eingriff gelangen, d.h. an derjenigen Stelle, die aufgrund der Drehrichtung 104, 106 der Pumpen-Zahnräder 93 gleich der Einlaßseite der ersten Stufenpumpe 91 ist, vergl. Fig. 12. Der Ausgang 98 der ersten Stufenpumpe 91 speist einen Kanal 143, der unter der Platte 121 in der Durchgangsplatte 122 enthalten ist, vergl. die Fig. 10 und 13. Der geschmolzene Heißschmelzkleber wird vom Kanal 143 über eine von der ersten zur zweiten Stufe führenden Transferbohrung 144 in der mittleren Durchgangsplatte 122 durch den Eingangskanal 145 der zweiten Stufe (vergl. Fig. 10) hindurch in den Heißschmelzkleber-Eingang 99 der zweiten Stufe in der Platte geleitet, vergl. die Fig. 10 und 14.

Die Kleber/Gaslösung, welche in der zweiten Stufenpumpe gebildet wird, wird deren Ausgangsseite 108 zugeführt, die von der Ausgabekammer 147 in der Platte 123 gebildet wird, vergl. die Fig. 10 und 14. Von dieser Stelle läuft die Lösung aus geschmolzenem Kleber und Gas durch einen Ausgangskanal 148 der zweiten Stufe in eine Ausgangsbohrung 149, die in der Ausgangs-Endplatte 124 enthalten ist, vergl. Fig. 15. Der Ausgangskanal 140 und die Ausgangsbohrung 149 sind mit Abgabebohrungen 15Oa-150c in dem Verteilerblock verbunden, wobei der Verteilerblock durch einen O-Ring abgedichtet gegen die Auslaß-Endplatte 124 gehalten wird, vergl. Fig. 10. Die Abgabebohrungen 150 sind mittels Leitungen'o. dgl. mit einer oder mehreren Abgabevorrichtungen 109 verbunden, vergl. das System gemäß Fig. 1,

909831/0730

Das Ventil 110 der Pumpe 90 der zweiten Ausfuhrungsform und die zugehörige Kanalführung sind in den Fig. 10-15 dargestellt. In der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Rückführpfade vorhanden, der erste Rückführpfad läuft nur um die erste Stufenpumpe 91 herum, wie durch die gestrichelte Schleife 155 in Fig. 10 dargestellt ist (analog der Rückführschleife 111 in Fig. 9), und der zweite Rückführpfad läuft lediglich um die zweite Stufenpumpe herum, wie durch die gestrichelte Schleife 156 dargestellt ist (analog der Rückführschleife 112 in Fig. 9). Der erste Rückführpfad 155 läuft durch den Schmelzkleber-Ausgangskanal 143 der ersten Stufe, die Transferbohrung 144 von der ersten zur zweiten Stufe, und durch einen Rückführkanal 157 der ersten Stufe in der mittleren Durchgangsplatte 122. Der zweite Rückführpfad 156 läuft durch die Bohrungen 149 und 150a und b zur Abgabevorrichtung 109, über den Kanal 197 von der Abgabevorrichtung durch die Drossel 28 zurück zur Rückführbohrung 158 im Verteilerblock 125 und durch die Rückführbohrung 159 der zweiten Stufe und den Kanal 160 in der Platte 124. Der Rückführkanal 157 mündet in eine Eingangszone 97 der ersten Stufenpumpe 91, und der Rückführkanal 160 mündet in eine Eingangszone 99 der zweiten Stufenpumpe 92.

Das Proportionierventil 110 enthält vier einzelne Ventile. Ein Ventilschieber 165 bildet ein bewegliches Ventilelement für alle Ventile und besitzt Stege 161-163 und einen Stoppansatz 164. Die Stege 161-163 üben mit Kanälen 141, 157, 145 bzw. 160 eine Ventilfunktion aus. Insbesondere bewegt eine Verschiebung des Schiebers 165 den Steg 161 zwischen einer ersten Stellung, vergl. Fig. 10, in welcher die Ventilfläche den Rückführpfad 157 der ersten Stufe schließt, und einer zweiten Stellung (nicht dargestellt), in welcher der Steg 161 den Schmelzkleber-Einlaßkanal 141 der ersten Stufe schließt. Der Steg 162 wird zwischen einer geöffneten

909831/0730

Stellung, vergl. Fig. 10, und einer zweiten Stellung (nicht dargest-ellt) bewegt, in welcher er den Schmelzkleber-Einlaßkanal 145 der zweiten Stufe schließt. Der dritte Steg 163 wird zwischen einer ersten Stellung, vergl. Fig. 10, in welcher er den Rückführkanal 160 der zweiten Stufe schließt, und einer offenen Stellung bewegt (nicht dargestellt). Der Stoppansatz 164 wird zwischen einer ersten Stellung, vergl. Fig. 10, in welcher sich der Schieber 165 in der rückführfrexen Stellung befindet, und einer zweiten Stellung (nicht dargestellt) verschoben, in welcher der Schieber 165 den Betrieb mit vollständiger Rückführung herstellt. In der ersten Stellung sitzt der Stoppsteg 164 gegen die obere Oberfläche der Auslaß-Endplatte 124, und in der zweiten Stellung sitzt der Stoppsteg 164 gegen die Unterseite der mittleren Durchgangsplatte 122.

Die Bewegung des Schiebers 165 erfolgt in Längsrichtung längs der Achse 166. Eine Reihe abgeschrägter oder konischer Abschnitte 167-170 sind den Stegen 161-163 benachbart auf dem Schieber angeordnet. Der dem Steg 161 benachbarte konische Abschnitt 167 bildet mit dem Kanal 141 das Ventil 171, und der benachbarte Abschnitt 168 bildet zwischen der Transferbohrung 144 und dem Eingang 97 das Ventil 172. Der dem Steg 162 benachbarte konische Abschnitt 169 bildet mit dem Kanal 145 unterhalb der Bohrung 144 das Ventil 173. Der dem Steg 163 benachbarte konische Abschnitt 170 bildet mit der Bohrung 159 das Ventil 174. Die Stege 161-163 besitzen alle denselben Durchmesser, um mit den Bohrungen, in denen sie sich bewegen, einen dichten Sitz zu bilden; der Stoppsteg 164 besitzt einen größeren Durchmesser.

Um den Ventilschieber 165 in seine Nicht-Rückführ-Stellung vorzuspannen, vergl. Fig. 10, ist an dem Pumpengehäuse ein mit einer Feder belasteter Tauchkolben 175 vorgesehen.

909831 /0730

Der Tauchkolben 175 wird gleitend in dem Gehäuse 176 aufgenommen und ist ständig durch eine Feder nach unten vorgespannt. Das Gehäuse 176 des Tauchkolbens wird einstellbar in einen Arm 177 eingeschraubt, der von der Einlaß-Endplatte 120 absteht. Der Tauchkolben 175 ist in Längsrichtung bewegbar und ist koaxial mit der Achse 166 des Ventilschiebers 165 ausgerichtet. Die Feder innerhalb der Tauchkolbenanordnung bewirkt bevorzugt eine Vorspannkraft, die einem relativ kleinen Rückführdruck, z.B. 14 Kp/cm² bis 18 Kp/cm² (über Luftdruck) entspricht.

Während des Betriebs drückt der Tauchkolben 175 den Ventilschieber 165 abwärts, so daß der Stoppsteg 164 gegen die obere Fläche der Auslaß-Endplatte 124 anliegt. Dadurch wird der Strömungspfad 154 geöffnet und der Rückführpfad 155, 156 vollständig geschlossen. Wenn Mehrfach-Abgabevorrichtungen verwendet werden und alle geöffnet sind, nimmt die Pumpe die in Fig. 10 gezeigte Stellung ein, wobei die Strömung längs des Pfades 154 erfolgt. In dieser vollständig offenen Stellung wird frischer geschmolzener Heißschmelzkleber in die erste Stufenpumpe 91 durch den Einlaßkanal 141 eingeführt und von der ersten Stufenpumpe durch die Transferbohrung 144 und durch den Heißschmelzkleber-Einlaßkanal 145 der zweiten Stufe der . Eingangsseite 99 der zweiten Stufenpumpe 92 zugeführt. Durch den Gaseinlaßkanal 135 wird Gas in die zweite Stufe geleitet. Die zweite Stufenpumpe 92 mischt den geschmolzenen Heißschmelzkleber und das Gas in eine Lösung und gibt diese Lösung durch den Kanal 148 in die Bohrung 150a des Verteilerblocks 125 ab. Wenn alle Kleber-Abgabevorrichtungen offen sind und Kleberschaum abgeben, wird gewöhnlicherweise kein Rückführdruck aufgebaut, und es findet dann auch keine Rückführung in den Zyklus statt.

9098 3 1/0730

Sind eine oder mehrere, jedoch weniger als alle ventilgesteuerten Abgabevorrichtungen 109 geschlossen, steigt der Druck im Verteilerblock 125 und wirkt gegen das Ende des Ventilschiebers 165 und somit gegen die Vorspannung des federbelasteten Tauchkolbens 175 und schiebt den Ventilschieber aufwärts. Der Steg 163 bewegt sich von der Schließstellung mit dem Rückführkanal 160 der zweiten Stufe weg und öffnet teilweise diesen Kanal, um eine Rückführströmung zu ermöglichen. Durch dieselbe Bewegung des Ventilschiebers 165 wird auch der Rückführkanal 157 der ersten Stufe teilweise geöffnet und ermöglicht eine Rückführströmung des geschmolzenen Heißschmelzklebers in die erste Stufenpumpe 91.

Gleichzeitig wird der Schmelzkleber-Einlaßkanal· 145 der zweiten Stufe, der von der ersten Stufenpumpe 91 zur zweiten Stufenpumpe 92 verläuft, teilweise geschlossen. Ferner wird der Schmelzkleber-Einlaßkanal 141 zur ersten Stufenpumpe 91 teilweise geschlossen, der geschmolzenen Kleber aus der Quelle 89 zur ersten Stufenpumpe 91 leitet, Die Ventile 172 und 174 öffnen proportional dem Umfang, in dem die Ventile 171 und 173 schließen. Die Lage des Ventilschiebers 165 wird durch Druck in den Rückführbohrungen 158, 159 gesteuert, sobald dieser Druck die vorgegebene, auf den Tauchkolben 175 wirkende Federspannung übersteigt. Der Ventilschieber 165 läßt sich auf diese Weise zwischen der vollständig offenen Stellung, vergl. Fig. 10, und einer vollständig geschlossenen Stellung verschieben, die vorliegt, wenn der Stoppsteg 164 gegen die mittlere Durchgangsplatte 122 anliegt, und diese Verschiebung erfolgt in Abhängigkeit von der Rückführströmung oder dem Rückführdruck der Kleber/ Gaslösung, der seinerseits von dem Anteil an geschlossenen Kleber-Abgabevorrichtungen abhängt.

909831 /0730

Wenn alle Abgabevorrichtungen geschlossen sind, drückt der Druck der Kleber/Gaslösung am Ausgang der zweiten Stufenpumpe den Ventilschieber 165 aufwärts solange gegen die Vorspannung des federbelasteten Tauchkolbens 175, bis der Stoppsteg 164 die mittlere Durchgangsplatte 122 berührt. In dieser Stellung sind die Ventile 174 und 172 vollständig offen. Gleichzeitig sind die Ventile 171 und 173 geschlossen, wodurch die erste Stufenpumpe 91 vollständig von der zweiten Stufenpumpe 92 abgedichtet wird. Dadurch kann der geschmolzene Heißschmelzkleber innerhalb der ersten Stufenpumpe längs des Rückführpfads 155 unabhängig von der Kleber/Gaslösung zurückgeführt werden, die längs des Rückführpfades 156 durch die zweite Stufenpumpe 92 in den Verfahrenszyklus zurückgeführt wird.

In der gesamten Beschreiben und den Ansprüchen wird der Begriff "Lösung" verwendet, um eine Dispersion aus geschmolzenem flüssigem Kleber und Gas zu benennen, die unter hohem Druck angeliefert wird und, wenn sie bei Luftdruck von einer Abgabevorrichtung abgegeben wird, einen geschäumten Kleber ergibt. Es wird angenommen, daß es sich dabei um eine wahre Lösung handelt, in welcher das Gas molekular in dem flüssigen Kleber verteilt ist. Der Begriff soll jedoch in der Beschreibung und in den Ansprüchen eine solch weite Bedeutung haben, daß er auch ein homogen mit einem geschmolzenen flüssigen Kleber gemischtes Gas umfaßt, unabhängig davon, ob das Gas tatsächlich molekular verteilt ist. Ferner wird in der Beschreibung und den Ansprüchen der Begriff "Heißschmelzkleber" in dem Sinne verwendet, daß darunter ein lösungsmittelfreies Material verstanden wird, das in einem geschmolzenen Zustand verarbeitet wird.

909831/0730

Claims

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

Abgabesystem für Heißschmelzkleber-Schaum

Ansprüche

1 .) Abgabesystem für Heißschmelzkleber-Schaum, gekennzeichnet durch eine erste abmessende Stufenpumpe (11,-91) und eine zweite mischende Stufenpumpe (12;92) mit je einem Eingang (17,20; 97,99) und einem Ausgang (19,24; 98,108), eine Quelle (18; 89) für Heißschmelzkleber, die eine Einrichtung zum Schmelzen des Klebers enthält, einen Kanal (60) für die Zufuhr des geschmolzenen Heißschmelzklebers aus der Quelle (18;89) zum Eingang (17;97) der ersten Stufenpumpe (11;91), einen Kanal (65,66,67; 143,144,145) zur Weitergabe des geschmolzenen Heißschmelzklebers vom Auslaß (19; 98) der ersten Stufenpumpe (11 ; 91) zum Einlaß (20; 99) der zweiten Stufenpumpe (12;92), Einrichtungen (21 ,23;101,102) zum Zuführen von Gas aus einer Gasquelle (22; 103) zum Eingang (20;99) der zweiten Stufenpumpe (12; 92), wobei die zweite

VMR/il

8(1983 1/07 3

ORIGINAL INSPECTED

Stufenpumpe (12;92) das Gas und den geschmolzenen Kleber mischt und das Gas dabei in eine Lösung mit dem geschmolzenen Kleber zwingt, und Abgabekanäle (77,78a, 78b) zur Abgabe dieser Lösung aus Gas und geschmolzenem Kleber von dem Ausgang (24,-108) der zweiten Stufenpumpe (12;92) an eine Abgabevorrichtung (26;109).
2. Abgabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufenpumpe (11;91) und die zweite Stufenpumpe (12;92) Zahnradpumpen enthalten.
3. Abgabesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Zahnradpumpe (11,12;91,92) einen gemeinsamen Antrieb besitzen.
4. Abgabesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Zahnradpumpe (11,12;91,92) mit derselben Drehgeschwindigkeit angetrieben sind.
5. Abgabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas aus der Stickstoff, Kohlendioxid und Luft enthaltenden Gruppe ausgewählt ist.
6. Abgabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rückführeinrichtungen (28,83-87;28,156,158,155) vorgesehen sind, die den Ausgang (24;108) der zweiten Stufenpumpe (12;92) mit dem Eingang der ersten oder der zweiten Stufenpumpe (11,12;91,92) verbinden, daß die Rückführeinrichtungen die Zurückführung der Lösung von der zweiten Stufenpumpe (12;92)durch mindestens eine der Pumpen (11 ,12,-91 ,92) erlauben, wenn die Abgabevorrichtung (26; 109) nicht die gesamte von der zweiten Stufenpumpe (12;92) zugeführte Lösung abgibt.

009831/0730

ORIGINAL INSPECTED
7. Abgabesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführeinrichtungen (28,83-87) den Ausgang (24) der zweiten Stufenpumpe (12) mit dem Eingang (17) der ersten Stufenpumpe (11) verbinden, so daß die Lösung durch die erste und die zweite Stufenpumpe (11,12) den Zyklus wieder durchläuft.
8. Abgabesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (9) in den Rückführeinrichtungen (28,83-87; 28,155-158) vorgesehen ist, das die Rückführströmung durch die Rückführeinrichtungen beschränkt, wenn die Abgabevorrichtung (26; 109) die gesamte von der zweiten Stufenpumpe (12;92) gelieferte Lösung abgibt.
9. Abgabesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführeinrichtungen eine Rückkehrleitung (197) von der Abgabevorrichtung (26;109) enthalten, und daß die Rückkehrleitung (197) ein Umlaufventil (20) enthält.
10. Abgabesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführeinrichtungen (9,28,155-158) den Ausgang

(98) der ersten Pumpe (91) mit dem Eingang (97) der ersten Stufenpumpe (91) verbinden, und den Ausgang (108) der zweiten Stufenpumpe (92) mit dem Eingang (99) der zweiten Stufenpumpe (92) verbinden, so daß geschmolzener Kleber in und durch die erste Stufenpumpe (91), und die Kleber/ Gaslösung in und durch die zweite Stufenpumpe (92) rückführbar ist.
11. Abgabesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drosselanordnung (110) zwischen den Rückführeinrichtungen (9, 28, 155-158) vorgesehen ist, daß die Drossel (110) den Rückführfluß zu der ersten Stufenpumpe (91) und zu der zweiten Stufenpumpe (92) drosselt,

909831/0730

wenn die Abgabevorrichtung (109) die gesamte von der zweiten Stufenpumpe (92) gelieferte Lösung abgibt.
12. Abgabesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel ( 11Q einstellbar ist und in Abhängigkeit von einer verringerten Abgabe der Abgabevorrichtung (109) einen vergroßertenRuckfuhrungsfluß durch die erste und die zweite Stufenpumpe (91,92), und in Abhängigkeit von einer vergrößerten Abgabe der Abgabevorrichtung (109) einen verkleinerten Rückführfluß durch die erste und die zweite Pumpe (91,92) ermöglicht.
13. Abgabesystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel(11O) eine Ventilanordnung (171-173) enthält, die den Eingang (97) der ersten Pumpe (91) gegen Zufluß von geschmolzenem Heißschmelzkleber aus der Kleberquelle (89) sperrt, und die den Eingang (99) der zweiten Stufenpumpe (92) gegen den Ausgang (98) der ersten Stufenpumpe (91) sperrt, wenn durch die Abgabevorrichtung (109) keine Lösung abgegeben wird.
14. Abgabesystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (110) eine Ventilschieberanordnung

(165) enthält, die mit Kanälen (141,145,159) zusammenwirkt, die teilweise durch die Pumpenkammern der ersten und der zweiten Stufenpumpen (91,92) gebildet sind, und daß Vorsspanneinrichtungen (175) den Ventilschieber (165) in eine vollständig offene Stellung vorspannen, wenn die gesamte Materialabgabe der zweiten Stufenpumpe (92) durch die Abgabevorrichtung (109) abgegeben wird, und daß dabei die Rückführeinrichtungen (28,155-158) geschlossen sind.
15. Abgabesystem für einen Heißschmelzkleber-Schaum, mit einer Pumpe, die einen Eingang und einen Ausgang besitzt, mit einem Kanal zur Zufuhr geschmolzenen Heiß-

909831/0730

klebers zum Eingang der Pumpe, mit einer Leitung zur Zufuhr von Gas zu der Pumpe von einer Gasquelle, wobei die Pumpe das Gas und den geschmolzenen Kleber mischt und Gas in Lösung mit dem geschmolzenen Kleber bringt, und mit Einrichtungen, welche die Lösung aus Gas und geschmolzenem Kleber vom Ausgang der Pumpe dem Eingang einer selektiv betätigbaren Abgabevorrichtung zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß Rückführeinrichtungen (9,28, 83-87; 9,28,155-158) zur Verbindung des Ausgangs (24;108) mit dem Eingang (17;97) der Pumpe (10;90) vorgesehen sind, daß die Rückführeinrichtungen einen Kanal für den Umlauf der Lösung durch die Pumpe (10;90) bilden, wenn die Abgabevorrichtung (26;109) nicht die gesamte, von der Pumpe (TO;90) erzeugte Lösung abgibt, und daß Ventile (9,28) zwischen den Rückführeinrichtungen (9,28, 83-87; 9,28,155-158) vorgesehen sind, welche den Rückführstrom durch die Pumpe (10;90) drosseln, wenn die Abgabevorrichtung (26; 109) die gesamte von der Pumpe (10;90) gelieferte Lösung abgibt, daß die Ventile (9,28) die Durchflußrate des Rückführflusses durch die Pumpe (10;90) vergrößern, wenn die Geschwindigkeit der Lösungsabgabe durch die Abgabevorrichtung abnimmt, und die Durchflußrate des Rückführflusses durch die Pumpe (10;90) verringern, wenn die Rate der Lösungsabgabe durch die Abgabevorrichtung zunimmt.
16. Abgabesystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (9,28) ein Ventil enthalten, welches den Eingang (17;97) der Pumpe (10,90) für den geschmolzenen Heißschmelzkleber schließt, wenn keine Lösung durch die Abgabevorrichtung (26;109) abgegeben wird.
17. Abgabesystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (9,28,110) ein Schieberventil (110)

909831 /0730

- 4 ■· - ■«

enthalten, das mit Kanälen (141,145,159) der Pumpe (90) zusammenarbeitet, daß Vorspanneinrichtungen (175) das Schieberventil (110) in eine geschlossene Stellung vorspannen, welche den gesamten Rückführfluß sperrt, wenn die gesamte von der Pumpe (10;90) abgegebene Lösung von der Abgabevorrichtung abgegeben wird.
18. Abgabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebseinrichtungen vorgesehen sind, welche die erste und die zweite Stufenpumpe (11,12;91,92) mit derselben Geschwindigkeit antreiben, daß Kanäle (61 ,60) vorgesehen sind, die den geschmolzenen Heißschmelzkleber dem Eingang (17; 97) der ersten Stufenpumpe (11,91) zuführen, und daß die zweite Stufenpumpe (12;92) eine größere Förderleistung als die erste Stufenpumpe (11;91) besitzt.
19. Abgabesystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufenpumpe (12;92) eine Zahnradpumpe ist, und daß das Gas von der Gasquelle (22; 103) an den Eingang der zweiten Stufenpumpe (12; 92) an einer Stelle eingeleitet wird, die in Richtung der Zahnraddrehung der zweiten Stufenpumpe (12;92) stromabwärts von derjenigen Stelle liegt, an der der geschmolzene Heißschmelzkleber dem Eingang (20;99) der zweiten Stufenpumpe (12;92) von der ersten Stufenpumpe (11; 91) zugeführt wird.
20. Abgabesystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der zweiten Stufenpumpe (12;92) größer als die Förderleistung der ersten Stufenpumpe (11;91) ist.
21. Abgabesystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der zweiten Stufenpumpe (12;92) etwa den 1,25 bis 2-fachen Wert der Förderleistung der ersten Stufenpumpe (11; 91) ist.

909831 /0730
22. Abgabesystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stufenpumpen (11,12; 91,92) Zahnradpumpen sind.
23. Abgabesystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufenpumpe (12;92) Zahnräder besitzt, die mindestens um das 1,5-fache dicker sind als die Zahnräder (13a,13b; 93a,93b) der ersten Stufenpumpe (11/91), um die größere Förderleistung zu verwirklichen.
24. Abgabesystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (13a,13b,14a,14b;93a,93b, 94a,94b) der beiden Stufen (11,12; 91,92) dieselbe Dicke und denselben Teilkreis aber eine verschiedene Zahnteilung besitzen, so daß die Zahnräder (14a,b; 94a,b) der zweiten Stufe eine größere Förderleistung besitzen.
25. Abgabesystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführeinrichtungen (197,155-158,28,9) zum Rückführen des Abgabematerials der zweiten Stufenpumpe (92) zurück zum Eingang (99) der zweiten Stufenpumpe (92) und zur Bildung eines Bypasses (155) an der ersten Stufenpumpe (91) vorgesehen sind, um den Ausgang der ersten Stufenpumpe (91) zurück zum Eingang (97) der ersten Stufenpumpe (91) zu leiten, und um die zweite Stufenpumpe (92) in einem Bypass zu umgehen.
26. Abgabesystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführeinrichtungen (9,28,155-158,197) ein Proportionierventil (110) enthalten, um dasselbe Verhältnis zwischen der Rückführrate durch die entsprechenden Pumpen (91,92) und der durch diese Pumpen (91,92) hindurchströmenden Gesamtmenge einzustellen.

909831 /0730