Gattungsgemäße Vorrichtungen und Verfahren sind aus der DE 36 40 370 C2, der EP 778 099 A3, der EP 904 875 A1 oder aus der WO 99/50007 bekannt.

Beispielsweise im Bereich automatisierter Spritzgußanlagen ist es bekannt, Kunststoff in Schneckenfördereinrichtungen sowohl zu fördern als auch zu schmelzen. Die innere Reibung des Kunststoffes bewirkt, daß durch die Förderschnecke ein hoher Anteil der zum Schmelzen aufzuwendenden Energie in das Ma- terial eingetragen wird. Zusätzlich ist eine Beheizung, üblicher- weise außerhalb des Förderkanals, vorgesehen.

Bei Metallen trägt der Anteil an innerer Reibung erheblich weni- ger zur Aufheizung bei als bei Kunststoff. Förderschnecken die- nen hier überwiegend dem Zweck, das Material lediglich zu för- dern. Die zum Schmelzen des Materials aufzubringende

Leistung in derartige Vorrichtungen einzutragen kann problema- tisch sein, wenn diese Fördereinrichtungen mit Abmessungen bzw. Bauformen verwendet werden, wie sie beispielsweise aus dem Bereich der Kunststoffverarbeitung bekannt sind.

In diesem Fall nämlich ist der Eintrag von"äußerer"Heizleistung -im Gegensatz zu der"inneren"Aufheizleistung durch innere Reibung-lediglich von der Außenseite des Förderkanales her möglich. Der durch die Schnecke aufzubringende Energieanteil zum Aufschmelzen des Materials reicht bei der Verarbeitung von Metallen jedoch nicht aus, um ein rasches und insbesondere zu- verlässig gleichmäßiges Aufschmelzen der Metalle zu ermögli- chen. Es kann bei derartigen Anlagen und Verfahren vorkom- men, daß die Metalle im Inneren des Förderkanales uner- wünscht kalt sind und dementsprechend noch unerwünscht fest sind, während sie im äußeren Bereich des Förderkanales, wo die von außen einwirkende Heizung zum Tragen kommt, bereits in unerwünscht starkem Maße aufgeschmolzen bzw. aufgeheizt sind, so daß sich insgesamt ein unerwünscht inhomogenes Phasengemisch des Metalls ergibt.

Wenn, wie bei der gattungsgemäßen Vorrichtung, ein Schieber an Stelle einer rotierenden Schnecke verwendet wird, entfallen weitgehend die Einflüsse der inneren Materialreibung, wie sie durch die Knet-oder Rührwirkungen einer Schnecke erzielt wer- den. Der Wärmeeintrag in das aufzuschmelzende Material wird daher kaum durch die Fördereinrichtung, sondern nahezu aus- schließlich durch Heizeinrichtungen bewirkt, so daß sich auf ein- fache Weise und äußerst präzise der Schmeizvorgang durch diese Heizeinrichtungen steuern faßt, und zwar unabhängig von der Förderfunktion, die durch den Schieber übernommen wird.

Heiz-und Förderleistung können somit weitgehend unabhängig voneinander beeinflußt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und eine Verfahrensweise zum Schmeizen und Fördern von Material

anzugeben, mit welcher sowohl Kunststoffe als auch Metalle problemlos verarbeitet werden können und ein gleichmäßiges, möglichst homogenes Phasengemisch an festen und/oder flüs- sigen Anteilen des Materials erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, den Schieber in einem zwischen einem Innenrohr und einem Außenrohr gebilde- ten Förderkanal anzuordnen. Der Förderkanal ist rohrförmig und doppelwandig ausgestaltet, so daß sich zwischen Außen-und Innenrohr ein ringförmiger Freiraum als Querschnitt des eigentli- chen Kanals ergibt, durch welchen das Material gefördert wird, wobei die Ringform kreisrund, oval oder mehreckig sein kann.

Auf diese Weise kann eine Beheizung von innen und von außen erfolgen, beispielsweise durch Kontakt-oder Strahlungsheizun- gen.

Insbesondere wenn das als, Innenrohr" bezeichnete Bauteil des Förderkanales nicht tatsächlich als Rohr, sondern als massiver stangen-bzw. zylindrischer Körper ausgebildet ist, kann vorge- sehen sein, innerhalb dieses Körpers beispielsweise Heiz- patronen vorzusehen, so daß dieses"Innenrohr"eine gleich- mäßige Beheizung des Förderkanales von innen ermöglicht.

Diese Bauform ist z. B. für Anlagen kleinerer Abmessungen ge- eignet, bei denen die Anordnung z. B. von Strahlungs- heizkörpern im Inneren des Innenrohrs schwierig wäre.

Bei der rohrförmigen Ausgestaltung des Förderkanales, bei der der Freiraum für das Material einen Ringquerschnitt aufweist, ist erfindungsgemäß eine Schiebehülse als Schieber vorgesehen.

So kann der Hülsenquerschnitt dem Ringquerschnitt des Förder- kanals angepasst sein, so dass über den gesamten Querschnitt des Freiraumes des Förderkanales die Materialförderung erfol-

gen kann und möglichst gleichmäßige Strömungsverhältnisse erzielbar sind.

Die Schiebehülse ist erfindungsgemäß zweiteilig ausgestaltet : sie weist erstens eine Schließhülse auf, mit welcher eine Ver- bindung zwischen der Einlassöffnung und dem Förderkanal un- terbrochen werden kann, entweder unmittelbar an der Einlass- öffnung, oder weiter innerhalb des Förderkanals. Zweitens weist die Schiebehülse eine Förderhülse auf, die durch ihre Bewegung das Material innerhalb des Förderkanals fördert. Diese beiden Bauteile der Schiebehülse können unabhängig voneinander be- wegt werden, um Fördervorgänge und Druckverhältnisse inner- halb des Förderkanals nach Wahl beeinflussen zu können.

Alternativ hierzu können innerhalb des ringförmigen Freiraumes des Förderkanales mehrere längliche, etwa stabförmige Schie- ber vorgesehen sein, so daß entlang dem Umfang des Förder- kanales individuell die einzelnen Förderverhältnisse beeinflußbar sind, indem diese einzelnen, etwa stabförmigen Schieber unab- hänging voneinander angesteuert werden können.

Der Förderkanal kann vorteilhaft stufenförmig Durchmesserver- änderungen aufweisen. In diesem Fall kann das Innenrohr ge- genüber dem Außenrohr axial beweglich sein, so daß, wenn die beiden Rohre auseinandergezogen sind, sich ein durchgehender Freiraum von der Einlassöffnung bis zur Auslassöffnung ergibt, so daß bei Bewegung des Schiebers das Material durch den Förderkanal gefördert werden kann. Werden demgegenüber die Innen-und Außenrohre zueinander geschoben, so können sie in dem Bereich, wo die einzelnen Stufen ausgeprägt sind, Engste- len ausbilden oder tatsächlich aneinander anliegen.

Auf diese Weise werden einzelne Kammern in den jeweiligen Durchmesserstufen gebildet werden, zwischen denen eine Mate- rialförderung behindert wird oder nahezu ausgeschlossen ist. Im Zusammenhang mit den Bewegungen der Schiebehülse kann so

die Förderung des Materials besonders vorteilhaft beeinflußt werden und es können durch die Nähe von Innen-und Außen- rohr bewußt Scherbewegungen im Material bewirkt werden, so daß beispielsweise bei zu verarbeitenden Metallen Dendriten der noch festen Metailbestandteile bewußt gebrochen werden kön- nen. Auch kann hierdurch der Druck innerhalb des aufzuschmel- zenden Materials beeinflusst werden, indem bei zusammenge- schobenen innen-und Außenrohren, also bei behinderten Mate- rialstrom im Förderkanal, die Schiebehülse betätigt wird.

Vorteilhaft kann die Auslassöffnung in einem der beiden Rohre des rohrförmigen, doppelwandigen Förderkanales ausgebildet sein, beispielsweise im Außenrohr. Das jeweils andere Rohr, al- so beispielsweise das Innenrohr, kann einen Verschlußstopfen für diese Auslassöffnung schaffen. Durch die bereits erwähnte Rohrbeweglichkeit kann der Innenraum des Förderkanales ge- gegenüber den äußeren Verhältnissen auf einfache Weise ab- geschlossen werden.

Wenn die Vorrichtung beispielsweise an eine Gieß-bzw. Ein- spritzmaschine angeschlossen ist, die mit vergleichsweise ho- hen Drücken arbeitet, kann auf einfache Weise durch die Schließstellung der beiden Rohre des Förderkanales zueinander eine Druckabdichtung der Fördereinrichtung gegenüber der eigentlichen Einspritzeinrichtung vorgesehen sein. Weder das Material in der Schmelz-und Fördereinrichtung noch die Bau- teile dieser Vorrichtung müssen dann den unerwünscht großen Druckspitzen der Einspritzeinrichtung ausgesetzt werden. Eine Trennung von Förderung einerseits und den Preß-bzw. Ein- schußkräften andererseits, die beispielsweise im Einspritzkanal einer nachgeschalteten Materialverarbeitungsanlage herrschen, ist daher problemlos möglich.

Bei einer rohrförmigen Ausgestaltung des Förderkanals kann vorteilhaft eine kreisrunde Querschnittsgeometrie vorgesehen sein. Dies erleichtert einerseits die Herstellung zugunsten be-

sonders preisgünstiger Bauteile der Vorrichtung. Weiterhin wird auf diese Weise eine gleichmäßige Kräfteverteilung der auf die einzelnen Bauteile einwirkenden Kräfte ermöglicht, so daß die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Vorrichtung positiv beeinflußt wird. Zudem ist eine gleichmäßige Beheizung möglich unter Vermeidung von Zonen mit besonders hohem oder besonders niedrigem Temperaturniveau. Schließlich sind durch diese kreis- förmige Querschnittsgeometrie Drehbewegungen zwischen den einzelnen Bauteilen möglich, so daß beispielsweise ein Dichtsitz an verschiedenen Dichtstellen dieser Bauteile stets garantiert bzw. wieder hergestellt werden kann und erkaltete Rückstände des Materials, die einen derartigen Dichtsitz beeinträchtigen könnten, mittels derartiger Drehbewegungen entfernt werden können.

Gegebenenfalls können die Oberflächen des doppelwandigen Förderkanales beschichtet oder mit Rippen od. dgl. versehen sein, um einen größeren Energieeintrag in den Förderkanal und damit eine besonders intensive Beheizung zu ermöglichen.

Die Erfindung wird anhand einer rein schematischen Zeichnung im folgenden näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von Material, mit geöffneter Einlassöffnung und geschlos- senerAuslassöffnung, und Fig. 2 die Vorrichtung von Fig. 1 mit geschlossener Einlass- öffnung und geöffneter Auslassöffnung.

Dabei ist in der Zeichnung mit 1 allgemein eine rein schematisch und im Querschnitt dargestellte Vorrichtung bezeichnet, die zum Fördern und Schmelzen von Material dient. Die Vorrichtung 1 weist ein Außenrohr 2 auf sowie ein Innenrohr 3, wobei diese beiden Außen-und Innenrohre 2 und 3 in Förderrichtung zu- nächst zylindrisch und koaxial verlaufen und dann stufenweise ihren jeweiligen Durchmesser verringern. Mit ihrem unten dar-

gestellten Ende schließt die Vorrichtung 1 an einen Einspritz- kanal 4 an, der beispielsweise einer automatisierten Gießma- schine das aufgeschmolzene Material zuführt und von dem nur ein Abschnitt dargestellt ist. In dem Einspritzkanal 4 kann ein Einspritzkolben vorgesehen sein, der aufgrund der rein schema- tischen Darstellungsweise der Zeichnung nicht ersichtlich ist.

Zwischen dem Außenrohr 2 und dem Innenrohr 3 ergibt sich ein Freiraum, der einen ringförmigen Förderkanal 5 für das Material darstellt. In dem Abschnitt des Förderkanals 5, in dem die Innen- und Außenrohre 2 und 3 zylindrisch ausgestaltet sind, ist ein Schieber 6 vorgesehen, der als zweiteilige Schiebehülse ausge- staltet ist, wobei eine radial äußere Förderhülse 7 vorgesehen ist und eine radial innere Schließhülse 8, welche in Fig. 1 den För- derkanal 5 verschließt. Durch die axiale Beweglichkeit der För- derhülse 7 kann eine Einlaßöffnung 9 im Außenrohr 2 wahlweise geöffnet oder verschlossen werden. Fig. 1 zeigt die Freigabe- stellung der Förderhülse 7, in welcher die Einlaßöffnung 9 zum Förderkanal 5 hin geöffnet ist.

Weiterhin ist in Fig. 1 dargestellt, daß sich die Außen-und In- nenrohre 2 und 3 in einer zusammengeschobenen Anordnung befinden, so daß in dem Bereich der stufenförmigen Quer- schnittsverminderungen die Außen-und Innenrohre 2 und 3 an diesen Stellen jeweils eine Engstelle des Förderkanals 5 bilden, an der ein freier Materialfluß erschwert ist.

In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung befindet sich die radial innere Schließhülse 8 in ihrer Schließstellung, in der sie dem Außenrohr 2 abdichtend anliegt, und gleichzeitig befindet sich die radial äußere Förderhülse 7 in ihrer angehobenen Position, so daß die Einlaßöffnung 9 freigegeben wird. Material kann in den Förderkanal 5, zumindest in dessen oberen Abstand, ge- langen.

Anschließend an diesen in Fig. 1 dargestellten Betriebszustand kann die Förderhülse 7 abgesenkt werden, so daß zunächst die Einlaßöffnung 9 verschlossen wird und anschließend das Mate- rial, welches sich im oberen Abschnitt des Förderkanales 5 be- findet, verdichtet werden kann. Dieses Material kann bei- spielsweise zunächst granulafförmig vorliegen.

Im weiteren Verlauf wird die Schließhülse 8 angehoben, wie aus Fig. 2 ersichtlich, so daß sie vom Außenrohr 2 beabstandet ist und das Material vom oberen Abschnitt des Förderkanales 5 in die stufenförmig durchmesserreduzierten Abschnitte des För- derkanales 5 gelangen kann. Hierzu wird die Förderhülse 7 ab- wärts bewegt bis in ihre aus Fig. 2 ersichtliche untere End- stellung.

Dabei werden auch die Außen-und Innenrohre 2 und 3 relativ zueinander bewegt, indem das Innenrohr 3 angehoben wird. Die an den Kanten der Stufen gebildeten Engstelle des Förder- kanales 5, die aus Fig. 1 ersichtlich waren, werden hierdurch er- weitert, so daß eine problemlose Materialförderung zu den im- mer kleineren Durchmessern des Förderkanales 5 ermöglicht wird.

Sämtliche Axialbewegungen des Innenrohres 3 der Förderhülse 7 und der Schließhülse 8 können entweder als rein translatori- sche Bewegungen ausgeführt werden oder als kombinierte translatorische und rotatorische Bewegungen, um beispielsweise die einzelnen Bauteile jeweils zuverlässig von anhaftenden Ma- terialresten zu befreien und so beispielsweise einen zuver- lässigen Dichtsitz der einzelnen Bauteile aneinander zu ge- währleisten.

Bei der in Fig. 2 dargestellten angehobenen Stellung des Innen- rohres 3 wird eine Auslaßöffnung 10 freigegeben, die im Außen- rohr 2 gebildet ist und die durch einen Stopfen 11 verschließbar

ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, wobei dieser Stopfen 11 am unte- ren Ende des Innenrohres 3 vorgesehen ist.

Dadurch, daß die Auslaßöffnung 10 mittels des Stopfens 11 ver- schließbar ist, können im Einspritzkanal 4 erhebliche Drücke aufgebaut werden, ohne daß sich diese Druckspitzen bis in den Förderkanal 5 fortpflanzen. Hierdurch wird einerseits die Schmelz-und Fördervorrichtung 1 geschont, andererseits wird der Druckverlauf in der eigentlichen Einspritzeinrichtung nicht beeinflußt, so daß sich dieser Druckverlauf besser steuern läßt als wenn eine Verbindung von der Einspritzeinrichtung in die Schmeiz-und Fördervorrichtung 1 bestehen würde.

Heizeinrichtungen 12 sind in Form von Strahlungsheizungen sowohl radial außerhalb des Außenrohres 2 als auch radial in- nerhalb des Innenrohres 3 angeordnet, so daß der Förder-kanal 5 beidseitig und somit möglichst intensiv beheizbar ist. Die Heiz- einrichtungen 12 sind lediglich rein schematisch angedeutet.

Anstelle der Strahlungsheizungen können auch andere Heiz- vorrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise Heizwendeln od. dgl., die als Kontaktheizungen innen und außen auf den Innen- und Außenrohren 2 und 3 angeordnet sind.

Spezielle Dichtungswerkstoffe können im Bereich der Auslass- öffnung 10, zum Abdichten gegenüber dem Stopfen 11, und in dem unteren Bereich der Schließhülse 8 sowie in dem benach- barten Bereich der Außenhülse 2 vorgesehen sein, um einen zuverlässigen Dichtsitz an diesen Abdichtungsstellen zu gewähr- leisten. Diese speziellen Dichtstoffe sind ebenfalls rein schema- tisch in den Zeichnungen angedeutet.

Dort, wo die Stufen der Innen-und Außenrohre 2 und 3 nahezu aneinander anliegen, sind keine speziellen Dichtmaterialien vor- gesehen. Hier wird lediglich eine Verringerung des freien Quer- schnittes des Förderkanales 5 bewirkt, so daß, wenn die beiden Innen-und Außenrohre 2 und 3 in ihrer zusammen-gefahrenen

Stellung (Fig. 1) angeordnet sind, keine tatsächliche Abdichtung zwischen den einzelnen, in den jeweiligen Stufen ausgebildeten Kammern des Förderkanales 5 bewirkt wird. Vielmehr wird ledig- lich durch die Verringerungen des Quer-schnittes des Förderka- nales bewirkt, daß teilweise aufge-schmolzenes Material, wel- ches beispielsweise dendritisch vorliegt, abgeschert werden kann, so daß die Dendriten ge-brochen werden.

Je nach einzusetzendem Material, insbesondere wenn eine der- artige Dendritenproblematik nicht vorliegt, kann vorgesehen sein, auf die Ausbildung der dargestellten stufenweisen Durch- messerverringerungen des Förderkanales 5 zu verzichten und den Förderkanal entweder zylindrisch mit unverändertem Durchmesser bis zur Auslaßöffnung 10 weiter zu führen oder den Durchmesser des Förderkanales 5 kontinuierlich zu ver- ringern, beispielsweise durch einen V-förmigen Verlauf des För- derkanales 5.

Die Querschnittverringerung des Förderkanals, ob kontinuierlich oder stufig, ermöglicht bei vergleichsweise geringer Bewegung des Schiebers hohe Fördergeschwindigkeiten oder hohe För- derdrücke nahe der Auslassöffnung, so dass das Material in ei- nem schnellen, kurzzeitigen Einspritzvorgang in den Ein- spritzkanal 4 gelangen kann. Demgegenüber ist die Material- geschwindigkeit in dem Abschnitt des Förderkanals 5 mit einem größeren Durchmesser langsamer, so dass ein längerer Zeit- raum zum Aufschmelzen des Materials zur Verfügung steht.