AT502865A1

AT502865A1 - DEVICE FOR MIXING REACTIVE PLASTICS

Info

Publication number: AT502865A1
Application number: AT0052605A
Authority: AT
Original assignee: Rampf Dosiertechnik Gmbh & Co
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2007-06-15
Also published as: AT502865B1; ITRM20050151A1; DE102004015942B3

Description

       

  Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen reaktiver Kunststoffe gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Schäume, Vergussmaterialien, Dichtmaterialien, Klebstoffe und dergleichen werden vielfach durch die Reaktion von zwei oder mehr Kunststoff-Komponenten hergestellt. Dabei müssen die Kunststoff-Komponenten in dosierten Mengen zusammengebracht und miteinander vermischt werden. Hierzu werden die Komponenten über steuerbare Ventile in eine Mischkammer eingeleitet.
Bei der bekannten Ausbildung der Ventile als Nadelventile erfolgt das Öffnen und Schliessen der Ventile durch einen axialen Hub der Ventilnadel. Diese Hubbewegung der Ventilnadel führt zu einer gewissen Materialverdrängung der Komponente, was zu Druckschwankungen in dem fliessfähigen Material der Kunststoff Komponente und damit zu Ungenauigkeiten in der Dosierung führen kann.

   Solche Ungenauigkeiten können insbesondere bei der Dosierung kleinster Mengen von Einfluss sein. Ein Ventilsystem ohne eine solche Materialverdrängung beim Öffnen und Schliessen ergibt sich, wenn die die Kunststoff-Komponenten in die Mischkammer führenden Leitungskanäle durch einen sich quer über die Ventilöffnung schiebenden Ventilkörper geöffnet bzw. geschlossen werden. Der Strang der Komponente wird durch diesen Ventilkörper abgeschert, ohne dass es zu einer Materialverdrängung und -kompression kommt. Aus der DE 33 01 911 AI ist eine Vorrichtung zum Mischen reaktiver Kunststoffe bekannt, die ein solches Ventilsystem auf eist. Die zylindrische Mischkammer wird von einem hohlzylindrischen Ventilkörper umschlossen, der die Mantelfläche der Wandung der Mischkammer bildet.

   Der hohlzylindrische Ventilkörper weist radiale Ventilkanäle auf, die so angeordnet sind, dass sie durch gesteuerte Drehung des Ven tilkörpers mit den Leitungskanälen, die die KunststoffKomponenten zuführen, zur Fluchtung gebracht werden können, um das Ventil zu öffnen. Wird der Ventilkörper so gedreht, dass seine Ventilkanäle nicht mit den Leitungskanälen zusammenfallen, so ist das Ventil geschlossen. Die radial in die Mischkammer führende Anordnung der Leitungskanäle bestimmt die Durchmesserabmessungen der Vorrichtung.

   Die koaxiale Anordnung von Ventilkörper und Mischer in dem Mischkammer-Gehäuse beeinflussen den Montageaufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Mischen reaktiver Kunststoffe zu schaffen, die einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist und eine günstige Montage ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den UnteranSprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ist der Ventilkörper als eine Ventilscheibe ausgebildet, die als drehbarer Deckel die Mischkammer an einer axialen Stirnwand abschliesst. Die Ventil scheibe ist axial fluchtend zu dem in der Mischkammer drehend antreibbaren Mischer angeordnet und wird koaxial von dem Antrieb des Mischers durchsetzt.

   Die Ventilkanäle führen auf diese Weise axial an der Stirnseite in die zylindrische Mischkammer. Die Ventileinrichtung ist auf diese Weise äusserst einfach aufgebaut und kann kostengünstig hergestellt werden. Die Zuführung der Kunststoff-Komponenten und der Antrieb des Mischers sind von derselben axialen Stirnfläche in die Mischkammer geführt. Die Extrusion des gemischten Kunststoffes erfolgt an dem entgegengesetzten axialen Ende der Mischkammer. Die Mischkammer muss daher nur von einer zylindrischen Wandung geringer Wandstärke umschlossen sein, sodass sich geringe Aussendurchmesser und ein schlanker Aufbau der Vorrichtung realisieren lassen.

   Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Mischvorrichtung als gesteuert verfahrbarer Mischkopf eingesetzt wird, mit welchem der Kunststoff präzise in kleinere Bauteile eingebracht wird.
In einer vorteilhaften Ausführung wird derselbe Motor dazu verwendet, den Mischer anzutreiben und die Ventilscheibe zu verdrehen. Hierzu wird zweckmässigerweise der Motor an dem der Mischkammer entgegengesetzten Ende der Vorrichtung angeordnet, wobei die Motorwelle mit dem Mischer axial fluchtet. Der Mischer kann direkt auf die Motorwelle aufgesetzt werden. Koaxial um die Motorwelle sind eine schaltbare Kupplung und ein Untersetzungsgetriebe angeordnet, über welche die Ventilscheibe über das Schalten der Kupplung gesteuert gedreht werden kann, wenn die Ventilstellung verändert werden soll. Es ist kein zusätzlicher Antrieb für das Verstellen des Ventilsystems erforderlich.

   Die koaxiale Anordnung von Kupplung und Getriebe um die Motorwelle führt zudem zu einem kompakten Aussendurchmesser der Vorrichtung .
Zweckmässig ist die Vorrichtung aus axial aneinander anschliessend montierten Modulen zusammengesetzt. Ein erstes Modul besteht aus dem Motor. An diesen Motor wird die schaltbare Kupplung angesetzt. An die Kupplung wird als weiteres Modul das Getriebe angebaut. An das Getriebe schliesst sich axial das Ventilmodul an, an welches wiederum die Mischkammer mit dem
Mischer angebaut wird. Die einzelnen Module können zusammengesetzt und miteinander verschraubt werden, sodass sich eine einfache Montage ergibt. Die Motorwelle wird dabei koaxial frei drehbar durch die Kupplung, das Getriebe und das Ventilmodul geführt.

   Vorzugsweise ist dabei die Mischkammer lösbar in das Ventilmodul eingeschraubt und der Mischer ist lösbar auf das freie Ende der Motorwelle aufgesetzt, vorzugsweise aufgeschnappt. Dadurch ist ein schnelles und einfaches Auswechseln der Mischkammer und des Mischers möglich. Dies ist vorteilhaft, wenn die Mischkammer und der Mischer von KunstStoffresten gereinigt werden müssen oder ersetzt oder gegen entsprechende Teile einer anderen Grösse ausgetauscht werden sollen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

   Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der gesamten Vorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung,
Fig. 3 perspektivisch den Mischkopf bestehend aus Ventilmodul und Mischkammer,
Fig. 4 einen Axialschnitt durch den Mischkopf der Fig. 3,
Fig. 5 perspektivisch das Getriebemodul,
Fig. 6 einen Axialschnitt durch das Getriebemodul der Fig. 5,
Fig. 7 eine Einzeldarstellung des Deckringes,
Fig. 8 eine Einzeldarstellung des Ventilringes und Fig. 9a-d die Stellung des Ventils bei den verschiedenen Funktionen der Vorrichtung.
In den Figuren 1 und 2 ist die gesamte Vorrichtung zum Mischen reaktiver Kunststoffe dargestellt. Die Vorrichtung wird insgesamt von einer Trägerplatte 10 getragen, mit welcher die Vorrichtung in einer geeigneten Einrichtung montiert wird, welche die Vorrichtung führt und positioniert, um den gemischten Kunststoff an vorgegebenen Stellen auszubringen.

   Eine solche Einrichtung ist beispielsweise ein Roboterarm oder eine Koordinaten- Führung .
In der Trägerplatte 10 ist ein Motor 12, insbesondere ein gesteuert antreibbarer Elektromotor, befestigt. Axial an den Motor 12 ist eine schaltbare Kupplung 14 angebaut. An diese
Kupplung 14 schliesst sich axial ein Getriebe 16 an, welches als selbstständiges Modul ausgebildet ist, das in den Figuren 5 und 6 im Einzelnen gezeigt ist. Das Getriebe 16 ist mittels eines Flansches 18 mit der Kupplung 14 verschraubt . Axial an das Getriebe 16 ist wiederum ein Mischkopf 20 angesetzt, der wiederum ein einzelnes Modul bildet und in den Figuren 3 und 4 im Einzelnen dargestellt ist. Der Mischkopf 20 setzt sich aus einer Ventileinheit 22 und einer Mischkammer 24 zusammen.

   An das untere Ende der Mischkammer 24 wird eine in der Zeichnung nicht dargestellte Düse angesetzt, durch welche das Kunststoffgemisch ausgebracht wird.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, hat die Mischkammer 24 die Form eines schlanken Hohlzylinders mit kreisförmigem Querschnitt. In der Mischkammer 24 ist ein Mischer 26 angeordnet, der die Form eines Rührers hat, welcher um eine zu der Mischkammer 24 koaxiale Achse drehend antreibbar ist. Der Mischer 26 hat einen exzentrischen Querschnitt und Umfangsnuten, um die in die Mischkammer 24 eingeleiteten Kunststoff-Komponenten miteinander zu vermischen.

   Der Aufbau des Mischers 26 ist an sich bekannter Stand der Technik und kann durch andere, ebenfalls bekannte Ausführungen des Mischers ersetzt werden.
Der Antrieb des Mischers 26 erfolgt durch eine Welle 28, an deren in den Figuren 3 und 4 sichtbarem oberen Ende der Motor 12 sitzt und die Welle 28 antreibt. Die Welle 28 durchsetzt frei drehbar gelagert die Kupplung 14, das Getriebe 16 und die Ventileinheit 22. Auf das untere Ende der Welle 28 ist der Mischer 26 axial aufgesteckt und mittels einer Schnappverbindung lösbar axial verrastet. Der Mischer 26 ist dabei mit der Welle 28 drehmomentschlüssig, z. B. über einen Mehrkant-Querschnitt , gekuppelt .
Die Ventileinheit 22 weist ein Gehäuse 30 auf, welches die Form eines Zylinders hat und sich nach oben konisch verjüngt.

   Auf das obere Ende des Gehäuses 30 ist ein sich nach aussen konisch erweiterndes Flanschteil 32 aufgeschraubt. Das Flanschteil 32 wird mit einem unteren Flansch 34 des Getriebes 16 verschraubt. An der Unterseite ist das Gehäuse 30 durch einen aufgeschraubten Boden 36 abgeschlossen. Die Mischkammer 24 ist koaxial lösbar in den Boden 36 eingeschraubt.
Das Gehäuse 30 weist in seinem zylindrischen Bereich eine von der Unterseite eingearbeitete hohlzylindrische Kammer auf, die an der Unterseite durch den Boden 36 abgeschlossen wird. In dieser Kammer ist koaxial drehbar eine Ventilscheibe 38 gelagert,, an der bodenseitig eine Übergangsscheibe 40 befestigt ist. Die Ventilscheibe 38 und die Übergangsscheibe 40 werden axial durch den Boden und eine Antriebshülse 70 gehalten.

   In die obere Stirnfläche der Ventilscheibe 38 ist ein kreisringförmiger Ventilring 42 aus einem verschleissfesten Material, insbesondere aus einem Keramik-Material, eingesetzt. Der Ventilring 42 weist axial durchgehende Bohrungen 44A und 44B auf sowie in seiner Oberseite in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 46A und 46B. Die Anordnung der Bohrungen 44A und 44B und der Nuten 46A und 46B ist in Figur 8 gezeigt. Ihre Funktion wird später erläutert. Von den Bohrungen 44A und 44B ausgehend verlaufen Ventilkanäle 48A bzw. 48B in axialer Richtung durch die Ventilscheibe 38. Die Ventilkanäle 48A und 48B verlaufen dabei unter einem Winkel zur Mittelachse der Ventilscheibe 38, sodass sie von dem grösseren Radius der Bohrungen 44A und 44B an der Oberseite der Ventilscheibe 38 zu einem kleineren Radius an der Unterseite der Ventilscheibe 38 führen.

   Die Ventilkanäle 48A und 48B führen an der Unterseite durch die Übergangsscheibe 40 in die Mischkammer 24. Hierzu weist die Übergangsscheibe 40 einerseits eine durchgehende Aussparung 50 auf, die die durchgehende Welle 28 umschliesst und in die der Ventilkanal 48A einmündet. Weiter weist die Übergangsscheibe 40 eine durchgehende Bohrung 52 auf, die sich an das untere Ende des Ventilkanals 48B anschliesst. Die Übergangsscheibe 40 deckt die konisch erweiterte obere axiale Stirnseite der Mischkammer 24 ab, wobei die Aussparung 50 und die Bohrung 52 in diese axiale Stirnseite der Mischkammer 24 einmünden. Eine Dichtung 41 am Aussenumfang der Übergangsscheibe 40 dichtet diese gegen die Mischkammer 24 ab.
In den oberen konischen Teil des Gehäuses 30 führen Leitungskanäle, an die aussen mittels Schraubanschlüssen 60 Anschlussleitungen angeschlossen werden können.

   Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind Leitungskanäle 54A und 54B für die Zuführung von Kunststoff-Komponenten, Leitungskanäle 56A und 56B für die Rezirkulation der Kunststoff-Komponenten und Leitungskanäle 58A und 58B für ein Spülmittel vorgesehen. Die Leitungskanäle führen durch entsprechende Bohrungen eines Deck ringes 62, der in seinen Abmessungen im Wesentlichen dem Ventilring 42 entspricht und an diesen Ventilring 42 angrenzend in die Stirnwand der Hohlkammer des Gehäuses 30 eingesetzt ist. Über Dichtelemente 39 werden der Ventilring 42 und der Deckring 62 mit definierter Vorspannkraft zusammengepresst . Der Deckring 62 besteht ebenfalls aus einem verschleissfesten Material, insbesondere einem Keramik-Material. Die Anordnung der Leitungskanäle 54A und 54B, 56A und 56B, 58A und 58B ist aus der Ansicht des Deckringes in Figur 7 ersichtlich.

   Ihre Funktion wird anschliessend beschrieben.
Eine fliessfähige Kunststoff-Komponente A wird von einem Vorrat über eine Anschlussleitung dem Leitungskanal 54A zugeführt. Von dem Leitungskanal 56A führt eine Anschlussleitung zurück zu dem Vorrat. Entsprechend wird die mit der Kunststoff-
Komponente A zu vermischende fliessfähige Kunststoff-Komponente B von einem Vorrat dem Leitungskanal 54B zugeführt und von dem Leitungskanal 56B zu dem Vorrat rezirkuliert. Den Leitungskanälen 58A und 58B wird ein geeignetes Spülmittel zugeführt.
Die Ventilscheibe 38 kann in später beschriebener Weise gesteuert gedreht werden, wobei der Ventilring 42 sich gegenüber dem Deckring 62 verdreht.

   Da der Ventilring 42 und der Deckring 62 aus einem verschleissfesten Keramik-Material bestehen, ist der Verschleiss von Ventilring 42 und Deckring 62 gering, auch wenn Kunststoff-Komponenten mit abrasiven Zusätzen verarbeitet werden.
Anhand der Figuren 9a-d wird die Funktionsweise der Ventileinheit 22 beschrieben.
Fig. 9a zeigt die Schliessstellung der Ventileinheit. Die Ventilscheibe 38 mit dem Ventilring 42 ist gegenüber dem Deckring 62 so gedreht, dass die Leitungskanäle 54A und 54B für die Zuführung der Kunststoff-Komponenten und die Leitungskanäle 58A und 58B für das Spülmittel auf eine geschlossene Fläche des Ventilrings 42 auftreffen und durch diesen verschlossen sind. Es können somit weder die Komponenten A und B noch Spülmittel den Ventilkanälen 48A und 48B zugeführt werden.

   Die Leitungskanäle 56A und 56B für die Rezirkulationsleitungen treffen auf die Nuten 46A und 46b, die sich in Umfangsrichtung über einen gewissen Winkelbereich erstrecken. Da diese Nuten 46A und 46B nur in die Oberfläche des Ventilrings 42 eingearbeitet sind, sind auch die Leitungskanäle 56A und 56B verschlossen.
Um die Kunststoff-Komponenten A und B der Mischkammer 24 zuzuführen, zu vermischen und auszubringen, wird die Ventilscheibe 38 so gedreht, dass der Ventilring 42 die in Figur 9b gezeigte Dosier-Stellung einnimmt. In dieser Stellung kommen die die Komponenten A und B zuführenden Leitungskanäle 54A und 54B mit den Bohrungen 44A und 44B des Ventilrings 42 zur Deckung. Die Leitungskanäle 56A und 56B fallen weiterhin mit den Nuten 46A und 46B zusammen und die Leitungskanäle 58A und 58B für das
Spülmittel werden weiterhin durch den Ventilring 42 verschlossen.

   Es kann nun die Komponente A durch den Leitungskanal 54A und die Bohrung 44A des Ventilrings 42 in den Ventilkanal 48A' fliessen, gelangt dann in die Aussparung 50 der Übergangsscheibe 40 und von dieser in die Mischkammer 24. Die Komponente B fliesst über den Leitungskanal 54B, die Bohrung 44B in den Ventilkanal 48B und von diesem durch die Bohrung 52 der Übergangsscheibe 40 in die Mischkammer 24. In der Mischkammer werden die Kunststoff-Komponenten A und B mittels des Mischers 26 vermischt und können über die nicht dargestellte Düse ausgebracht werden. Da die Aussparung 50 den durch eine Wellendichtung 29 abgedichteten Durchtritt der Welle 28 umschliesst, umspült die Kunststoff-Komponente A den Durchtritt der Welle 28, bevor die Kunststoff-Komponente B über die Bohrung 52 in der Mischkammer 24 zugemischt wird.

   Dadurch wird sichergestellt, dass im Bereich der Wellendichtung 29 die Komponenten A und B noch nicht miteinander in Berührung kommen und miteinander reagieren. Ein Festsetzen von ausreagiertem Kunststoff im Bereich der Wellendichtung 29 kann dadurch verhindert werden.
Wird das dosierte Mischen und Ausbringen des Kunststoffes unterbrochen, z. B. weil die Vorrichtung in eine andere Position zum Ausbringen des Kunststoffes verfahren wird, so wird die
Ventilscheibe 38 mit dem Ventilring 42 in die in Figur 9c dargestellte Rezirkulations-Stellung gedreht. In dieser Stellung münden die Leitungskanäle 54A und 54B, über die die Komponenten A und B zugeführt werden und die Leitungskanäle 56A und 56B für die Zurückführung der Komponenten jeweils gemeinsam in die Nut 46A bzw. 46B.

   Die über den Leitungskanal 54A bzw. 54B zufliessende Kunststoff-Komponente A bzw: B kann durch die Nut 46A bzw. 46B in den Leitungskanal 56A bzw. 56B fliessen und über diesen zu dem jeweiligen Vorrat rezirkuliert werden. Die Leitungskanäle 58A und 58B für das jeweilige Spülmittel sind dabei weiterhin durch den Ventilring 42 verschlossen.
Wird die Vorrichtung ausser Betrieb gesetzt, so wird der Mischkopf 20 vorzugsweise gespült, um die Kunststoff-Komponenten A und B aus dem Ventil und der Mischkammer 24 zu entfernen und ein Festsetzen und eventuelles Reagieren von Komponentenresten zu vermeiden. Hierzu wird die Ventilscheibe 38 mit dem Ventilring 42 in die in Figur 9d gezeigte Spül-Stellung gedreht.

   In dieser Stellung kommen die Leitungskanäle 58A und 58B für die Zuführung des Spülmittels mit den Bohrungen 44A bzw. 44B des
Ventilrings 42 zur Deckung, sodass Spülmittel in die Ventilkanäle 48A und 48B einfliessen kann und durch die Übergangsscheibe 40 in die Mischkammer 24 gelangt. Die Leitungskanäle 54A und 54B kommen mit den Nuten 46A bzw. 46B zur Deckung und die Leitungskanäle 56A und 56B werden jeweils durch den Ventilring 42 verschlossen.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass auch eine dritte Kunststoff-Komponente in entsprechender Weise zugeführt und rezirkuliert werden kann, indem ein weiterer Ventilkanal 48, weitere Leitungskanäle 54 und 56 sowie eine entsprechende Bohrung 44 und Nut 46 in dem Ventilring 42 vorgesehen werden.

   Ebenso können weitere Leitungskanäle und Bohrungen vorgesehen werden, um Druckluft durch die Ventilkanäle und die Mischeinrichtung zu blasen und das Spülmittel nach dem Spülen auszutreiben.
Um die Ventilscheibe 38 zwischen den verschiedenen FunktionsStellungen zu drehen, wird erfindungsgemäss derselbe Motor 12 verwendet, der den Mischer 26 antreibt. Hierzu ist an der Unterseite des Motors 12 konzentrisch zu der Welle 28 an deren Austritt aus dem Motor 12 eine Kupplung 14 angeordnet. Die in der Zeichnung nicht im Einzelnen dargestellte Kupplung wird über Steuersignale, die über einen Anschluss 64 zugeführt werden, eingekuppelt und ausgekuppelt. Die Antriebsseite der Kupplung ist drehfest mit der Welle 28 verbunden. Die Abtriebsseite der Kupplung treibt das in den Figuren 5 und 6 dargestellte Getriebe 16 an.

   Hierzu greift bei der Montage des Getriebes 16 an der Kupplung 14 die Abtriebsseite der Kupplung drehmomentschlüssig in eine Eingangsscheibe 66 des Getriebes 16. Das Getriebe 16 ist ein Untersetzungsgetriebe, das vorzugsweise als sogenanntes Harmonic-Drive-Getriebe (z. B. EP 0 309 197 A2 ) ausgebildet ist. Die Eingangsscheibe 66 sitzt drehfest auf der hohlen Kernwelle 67 des Getriebes. Mit der durch das Getriebe 16 untersetzten Drehzahl wird eine Ausgangsscheibe 68 des Getriebes 16 angetrieben. Bei der Montage von Getriebe 16 und Mischkopf 20 kommt die Ausgangsscheibe 68 in drehmomentschlüssigen Eingriff mit einer Antriebshülse 70 der Ventileinheit 22. Die Antriebshülse 70 führt koaxial durch das Flanschteil 32 und das Gehäuse 30 der Ventileinheit. Mit dem unteren Ende der Antriebshülse 70 ist die Ventilscheibe 38 fest verbunden, z. B. auf die Antriebshülse 70 aufgeschraubt.

   Die Antriebshülse 70 ist drehbar in der Ventileinheit 22 gelagert. Koaxial in der Antriebshülse 70 sitzt eine Lagerhülse 72, welche über Radialkugellager 74 die Welle 28 drehbar abstützt. Die Welle 28 führt frei drehbar durch die hohle Kernwelle 67 des Getriebes 16.
Soll die Funktion des Mischkopfes 20 umgeschaltet werden, so wird die Kupplung 14 über ein entsprechendes Steuersignal eingekuppelt . Der Motor 12 treibt dann mit der durch das Getriebe 16 untersetzten Drehzahl die Ventilscheibe 38 mit dem Ventilring 42 an.

   Die jeweilige Winkelstellung der Ventilscheibe 38 wird durch Sensoren 76 detektiert, die am Aussenumfang des Gehäuses 30 angeordnet sind. 
Bezugszeichenliste
10 Trägerplatte
12 Motor 14 Kupplung
16 Getriebe
18 oberer Flansch von 16
20 Mischkopf
22 Ventileinheit 24 Mischkammer
26 Mischer
28 Welle
29 Wellendichtung 30 Gehäuse 32 Flanschteil
34 unterer Flansch von 16
36 Boden
38 Ventilscheibe
39 Dichtelemente 40 Übergangsscheibe
41 Dichtung
42 Ventilring 44 /B Bohrungen
46A/B Nuten 48A/B Ventilkanäle
50 Aussparung
52 Bohrung
54A/B Leitungskanäle Dosieren
56A/B Leitungskanäle Rezirkulieren 58A/B Leitungskanäle Spülen
60 Schraubanschlüsse
62 Deckring
64 Steueranschluss Eingangsscheibe
Kernwelle
Ausgangsscheibe
Antriebshülse
Lagerhülse
Radialkugellager
Sensoren



  description
The invention relates to a device for mixing reactive plastics according to the preamble of patent claim 1.
Foams, potting materials, sealants, adhesives and the like are often made by the reaction of two or more plastic components. The plastic components must be brought together in metered quantities and mixed together. For this purpose, the components are introduced via controllable valves in a mixing chamber.
In the known design of the valves as needle valves, the opening and closing of the valves takes place by an axial stroke of the valve needle. This lifting movement of the valve needle leads to a certain material displacement of the component, which can lead to pressure fluctuations in the flowable material of the plastic component and thus inaccuracies in the dosage.

   Such inaccuracies may be particularly influential in the dosage of minute amounts. A valve system without such a material displacement during opening and closing results when the plastic channels leading into the mixing chamber ducts are opened or closed by a valve body pushing across the valve opening. The strand of the component is sheared by this valve body, without causing material displacement and compression. From DE 33 01 911 AI a device for mixing reactive plastics is known, which is such a valve system on. The cylindrical mixing chamber is enclosed by a hollow cylindrical valve body, which forms the lateral surface of the wall of the mixing chamber.

   The hollow cylindrical valve body has radial valve channels, which are arranged so that they can be brought by controlled rotation of the Ven tilkörpers with the ducts that supply the plastic components, to align to open the valve. If the valve body is rotated so that its valve channels do not coincide with the ducts, the valve is closed. The radially leading into the mixing chamber arrangement of the ducts determines the diameter dimensions of the device.

   The coaxial arrangement of valve body and mixer in the mixing chamber housing affect the assembly effort.
The invention has for its object to provide a device for mixing reactive plastics, which has a simple and compact structure and allows a convenient installation.
This object is achieved according to the invention by a device having the features of patent claim 1.
Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
In the device according to the invention, the valve body is designed as a valve disc which, as a rotatable lid, closes off the mixing chamber at an axial end wall. The valve disc is arranged axially in alignment with the mixing drum in the mixing drivable mixer and is coaxially penetrated by the drive of the mixer.

   The valve channels lead in this way axially on the front side in the cylindrical mixing chamber. The valve device is constructed in this way extremely simple and can be manufactured inexpensively. The supply of the plastic components and the drive of the mixer are guided from the same axial end face into the mixing chamber. The extrusion of the mixed plastic occurs at the opposite axial end of the mixing chamber. The mixing chamber must therefore be enclosed only by a cylindrical wall of small wall thickness, so that can be realized small outer diameter and a slim design of the device.

   This is particularly advantageous if the mixing device is used as a controlled movable mixing head, with which the plastic is precisely introduced into smaller components.
In an advantageous embodiment, the same motor is used to drive the mixer and to rotate the valve disc. For this purpose, the motor is expediently arranged on the end of the device opposite the mixing chamber, wherein the motor shaft is aligned axially with the mixer. The mixer can be mounted directly on the motor shaft. Coaxially about the motor shaft, a shiftable clutch and a reduction gear are arranged, via which the valve disc controlled by the switching of the clutch can be rotated when the valve position is to be changed. There is no additional drive required for adjusting the valve system.

   The coaxial arrangement of the clutch and gearbox around the motor shaft also leads to a compact outer diameter of the device.
Conveniently, the device is composed of axially successively mounted modules. A first module consists of the engine. The switchable coupling is attached to this engine. The transmission is attached to the clutch as a further module. The valve module adjoins the gearbox axially, to which in turn the mixing chamber with the
Mixer is grown. The individual modules can be assembled and bolted together, resulting in easy installation. The motor shaft is guided coaxially freely rotatable by the clutch, the transmission and the valve module.

   Preferably, the mixing chamber is releasably screwed into the valve module and the mixer is detachably mounted on the free end of the motor shaft, preferably snapped. As a result, a quick and easy replacement of the mixing chamber and the mixer is possible. This is advantageous if the mixing chamber and the mixer of plastic scraps must be cleaned or replaced or replaced with corresponding parts of a different size.
In the following the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.

   Show it
1 is a perspective view of the entire device,
2 is a side view of the device,
3 perspectively the mixing head consisting of valve module and mixing chamber,
4 shows an axial section through the mixing head of Fig. 3,
5 perspective view of the transmission module,
6 is an axial section through the transmission module of FIG. 5,
7 is a detail view of the cover ring,
Fig. 8 is a detail view of the valve ring and Fig. 9a-d the position of the valve in the various functions of the device.
In Figures 1 and 2, the entire apparatus for mixing reactive plastics is shown. The device is generally supported by a support plate 10 with which the device is mounted in a suitable device which guides and positions the device to deploy the blended plastic at predetermined locations.

   Such a device is, for example, a robot arm or a coordinate guide.
In the support plate 10, a motor 12, in particular a controlled drivable electric motor, attached. Axially to the engine 12, a switchable clutch 14 is attached. To this
Clutch 14 connects axially to a gear 16, which is designed as a self-contained module, which is shown in Figures 5 and 6 in detail. The gear 16 is screwed by means of a flange 18 with the clutch 14. Axially to the gear 16, in turn, a mixing head 20 is attached, which in turn forms a single module and is shown in detail in Figures 3 and 4. The mixing head 20 is composed of a valve unit 22 and a mixing chamber 24.

   At the lower end of the mixing chamber 24, a nozzle, not shown in the drawing is attached, through which the plastic mixture is applied.
As can be seen from the drawing, the mixing chamber 24 has the shape of a slender hollow cylinder with a circular cross-section. In the mixing chamber 24, a mixer 26 is arranged, which has the form of a stirrer which is rotatably driven about an axis coaxial to the mixing chamber 24 axis. The mixer 26 has an eccentric cross section and circumferential grooves for mixing the plastic components introduced into the mixing chamber 24 with each other.

   The construction of the mixer 26 is known in the art and can be replaced by other, also known designs of the mixer.
The drive of the mixer 26 is effected by a shaft 28, at the visible in Figures 3 and 4 upper end of the motor 12 and the shaft 28 drives. The shaft 28 passes freely rotatably mounted, the clutch 14, the gear 16 and the valve unit 22. On the lower end of the shaft 28 of the mixer 26 is axially attached and releasably axially locked by means of a snap connection. The mixer 26 is torque-locking with the shaft 28, z. B. via a polygonal cross-section, coupled.
The valve unit 22 has a housing 30, which has the shape of a cylinder and tapers conically upwards.

   On the upper end of the housing 30, a flared to the outside flared flange 32 is screwed. The flange 32 is bolted to a lower flange 34 of the transmission 16. At the bottom of the housing 30 is closed by a screwed bottom 36. The mixing chamber 24 is coaxially releasably screwed into the bottom 36.
The housing 30 has, in its cylindrical portion, a hollow-cylindrical chamber formed from the underside, which is closed at the bottom by the bottom 36. In this chamber is coaxially rotatably mounted a valve disc 38, on the bottom side a transition disc 40 is fixed. The valve disc 38 and the transition disc 40 are held axially by the bottom and a drive sleeve 70.

   In the upper end face of the valve disc 38, an annular valve ring 42 made of a wear-resistant material, in particular of a ceramic material used. The valve ring 42 has axially continuous bores 44A and 44B and circumferentially extending grooves 46A and 46B in its upper surface. The arrangement of the bores 44A and 44B and the grooves 46A and 46B is shown in FIG. Their function will be explained later. Valve channels 48A and 48B, respectively, extend axially through valve disk 38 from bores 44A and 44B. Valve channels 48A and 48B extend at an angle to the central axis of valve disk 38, such that they are dependent on the larger radius of bores 44A and 44B on valve seat 38 Top of the valve disc 38 lead to a smaller radius at the bottom of the valve disc 38.

   The valve channels 48A and 48B lead at the bottom through the transition disc 40 in the mixing chamber 24. For this purpose, the transition disc 40 on the one hand a continuous recess 50, which encloses the continuous shaft 28 and into which the valve port 48A opens. Further, the transition disc 40 has a through bore 52, which adjoins the lower end of the valve channel 48B. The transition disc 40 covers the conically enlarged upper axial end side of the mixing chamber 24, wherein the recess 50 and the bore 52 open into this axial end face of the mixing chamber 24. A seal 41 on the outer circumference of the transition disc 40 seals it against the mixing chamber 24.
In the upper conical part of the housing 30 lead ducts to the outside by means of screw 60 connection lines can be connected.

   In the illustrated embodiment, conduit channels 54A and 54B are provided for the supply of plastic components, conduit channels 56A and 56B for the recirculation of the plastic components and conduit conduits 58A and 58B for a flushing means. The ducts lead through corresponding holes in a cover ring 62, which corresponds in its dimensions substantially the valve ring 42 and is inserted into this valve ring 42 adjacent in the end wall of the hollow chamber of the housing 30. About sealing elements 39, the valve ring 42 and the cover ring 62 are pressed together with a defined biasing force. The cover ring 62 is also made of a wear-resistant material, in particular a ceramic material. The arrangement of the ducts 54A and 54B, 56A and 56B, 58A and 58B can be seen from the view of the cover ring in Figure 7.

   Their function will be described below.
A flowable plastic component A is supplied from a supply via a connecting line to the duct 54A. From the duct 56A, a connecting line leads back to the supply. Accordingly, the
Component A to be mixed flowable plastic component B supplied from a supply to the conduit 54B and recirculated from the conduit 56B to the stock. The ducts 58A and 58B are supplied with a suitable flushing agent.
The valve disc 38 can be rotated controlled in a manner described later, wherein the valve ring 42 is rotated relative to the cover ring 62.

   Since the valve ring 42 and the cover ring 62 are made of a wear-resistant ceramic material, the wear of the valve ring 42 and cover ring 62 is low, even if plastic components are processed with abrasive additives.
The mode of operation of the valve unit 22 will be described with reference to FIGS. 9a-d.
Fig. 9a shows the closed position of the valve unit. The valve disc 38 with the valve ring 42 is rotated relative to the cover ring 62 so that the conduit channels 54A and 54B for the supply of the plastic components and the conduit channels 58A and 58B for the flushing agent impinge on a closed surface of the valve ring 42 and are closed by this , Thus, neither the components A and B nor flushing means can be supplied to the valve channels 48A and 48B.

   The recirculation conduit conduits 56A and 56B encounter the grooves 46A and 46B which extend circumferentially over a certain range of angles. Since these grooves 46A and 46B are machined only in the surface of the valve ring 42, the ducts 56A and 56B are also closed.
In order to supply the plastic components A and B of the mixing chamber 24, to mix and deploy, the valve disc 38 is rotated so that the valve ring 42 assumes the dosing position shown in Figure 9b. In this position, the ducts 54A and 54B supplying the components A and B coincide with the bores 44A and 44B of the valve ring 42. The conduit channels 56A and 56B continue to coincide with the grooves 46A and 46B and the conduit channels 58A and 58B for the
Rinsing agents are still closed by the valve ring 42.

   Component A can then flow through conduit 54A and bore 44A of valve ring 42 into valve channel 48A ', then into recess 50 of transition disc 40 and from there into mixing chamber 24. Component B flows over conduit 54B. the bore 44B in the valve port 48B and from there through the bore 52 of the transition disc 40 in the mixing chamber 24. In the mixing chamber, the plastic components A and B are mixed by means of the mixer 26 and can be discharged through the nozzle, not shown. Since the recess 50 encloses the shaft 28 sealed by a shaft seal passage 28, the plastic component A flows around the passage of the shaft 28 before the plastic component B is mixed via the bore 52 in the mixing chamber 24.

   This ensures that in the area of the shaft seal 29 the components A and B do not yet come into contact with each other and react with each other. A setting of reacted plastic in the shaft seal 29 can be prevented.
If the metered mixing and spreading of the plastic interrupted, z. B. because the device is moved to another position for dispensing the plastic, so will the
Valve disk 38 is rotated with the valve ring 42 in the recirculation position shown in Figure 9c. In this position, the ducts 54A and 54B through which the components A and B are fed and the component return ducts 56A and 56B respectively open into the groove 46A and 46B, respectively.

   The plastic component A or B flowing in via the line duct 54A or 54B can flow through the groove 46A or 46B into the duct 56A or 56B and can be recirculated via this to the respective supply. The ducts 58A and 58B for the respective flushing agent are still closed by the valve ring 42.
If the device is put out of operation, the mixing head 20 is preferably rinsed to remove the plastic components A and B from the valve and the mixing chamber 24 and to avoid seizing and eventual reaction of component residues. For this purpose, the valve disc 38 is rotated with the valve ring 42 in the rinsing position shown in Figure 9d.

   In this position, the ducts 58A and 58B for the supply of the detergent with the bores 44A and 44B of the
Valve ring 42 to cover so that detergent can flow into the valve channels 48 A and 48 B and passes through the transition disc 40 into the mixing chamber 24. The ducts 54A and 54B coincide with the grooves 46A and 46B, respectively, and the ducts 56A and 56B are closed by the valve ring 42, respectively.
It is readily apparent that a third plastic component can also be supplied and recirculated in a corresponding manner by providing a further valve channel 48, further line channels 54 and 56 and a corresponding bore 44 and groove 46 in the valve ring 42.

   Likewise, further ducts and bores can be provided to blow compressed air through the valve channels and the mixing device and expel the detergent after rinsing.
In order to rotate the valve disc 38 between the various FunktionsStellungen, according to the invention the same motor 12 is used, which drives the mixer 26. For this purpose, a coupling 14 is arranged concentrically to the shaft 28 at the outlet of the motor 12 at the bottom of the motor 12. The clutch not shown in detail in the drawing is coupled via control signals which are supplied via a terminal 64 and disengaged. The drive side of the clutch is rotatably connected to the shaft 28. The output side of the clutch drives the transmission 16 shown in Figures 5 and 6.

   For this purpose, during the assembly of the transmission 16 on the clutch 14, the output side of the clutch engages torque-locked in an input disk 66 of the transmission 16. The transmission 16 is a reduction gear which is preferably a so-called harmonic drive transmission (eg EP 0 309 197 A2) is formed. The input disk 66 is non-rotatably mounted on the hollow core shaft 67 of the transmission. With the speed reduced by the transmission 16, an output disk 68 of the transmission 16 is driven. When mounting gear 16 and mixing head 20, the output disk 68 comes into torque-engaging engagement with a drive sleeve 70 of the valve unit 22. The drive sleeve 70 leads coaxially through the flange 32 and the housing 30 of the valve unit. With the lower end of the drive sleeve 70, the valve disc 38 is firmly connected, for. B. screwed onto the drive sleeve 70.

   The drive sleeve 70 is rotatably mounted in the valve unit 22. Coaxially in the drive sleeve 70 sits a bearing sleeve 72, which rotatably supports the shaft 28 via radial ball bearings 74. The shaft 28 rotates freely through the hollow core shaft 67 of the transmission 16.
If the function of the mixing head 20 to be switched, the clutch 14 is engaged via a corresponding control signal. The motor 12 then drives the valve disk 38 with the valve ring 42 at the speed reduced by the gear 16.

   The respective angular position of the valve disc 38 is detected by sensors 76 which are arranged on the outer circumference of the housing 30.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 carrier plate
12 engine 14 clutch
16 gears
18 upper flange of 16
20 mixing head
22 Valve unit 24 mixing chamber
26 mixers
28 wave
29 shaft seal 30 housing 32 flange
34 lower flange of 16
36 floor
38 valve disc
39 sealing elements 40 transition disc
41 seal
42 Valve ring 44 / B holes
46A / B grooves 48A / B valve channels
50 recess
52 bore
54A / B Dosing the ducts
56A / B Piping Recycle 58A / B Piping Rinse
60 screw connections
62 cover ring
64 Control input input disk
core shaft
output disc
drive sleeve
bearing sleeve
Radial ball bearings
sensors

Claims

claims

Anspruch [en] A device for mixing reactive plastics, comprising a mixing chamber, having a mixer arranged in the rotating drivable mixer, leading to the mixing chamber ducts and having a valve body having valve channels, which forms part of the mixing chamber wall and is controlled movable between a Open position in which the valve channels connect the ducts in line with the mixing chamber, and a SchliessStellung in which the valve body terminates the ducts against the mixing chamber, wherein the valve body is a valve disc which rotates with the axis of the mixer axis aligned with an axial end wall of the mixing chamber with the valve channels opening axially into the mixing chamber, with a motor driving the mixer by means of a shaft,

which is guided coaxially and rotatably through the valve disc, characterized in that the valve disc (38) by the mixer (26) driving the motor (12) via a coaxial to the shaft (28) arranged controlled switchable coupling (14) and a Gearbox (16) driven by speed is rotatable.

Anspruch [en] A device for mixing reactive plastics, comprising a mixing chamber, having a mixer arranged in the rotating drivable mixer, leading to the mixing chamber ducts and having a valve body having valve channels, which forms part of the mixing chamber wall and is controlled movable between a Open position in which the valve channels connect the ducts in alignment with the mixing chamber, and a closing position in which the valve body closes the ducts against the mixing chamber, characterized in that the valve body is a valve disc (38) with the axis the mixer (26) aligned axis rotatably closes an axial end wall of the mixing chamber (24), wherein the valve channels (48) open axially into the mixing chamber (24).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the transmission (16) is arranged coaxially with the shaft (28) and is freely rotatably traversed by this.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a mixer (26) driving shaft (28) coaxially and rotatably guided by the valve disc (38).

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the valve disc (38) in a housing (30, 32, 36) is rotatably mounted and that the mixing chamber (24) is releasably secured to the housing (36).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the valve disc (38) by a mixer (26) by means of the shaft (28) driving motor (12) via a controlled switchable coupling (14) is rotatable.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the mixer (26) releasably, in particular axially latching, is attached to the shaft (28).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the motor (12) the valve disc (38) via the coaxial the shaft (28) arranged clutch (14) and a coaxial with the shaft (28) arranged gear (16) speed-driven drives.

5, device according to one of the preceding claims, characterized in that the ducts (54, 56, 58) lead to the of the mixing chamber (24) facing away from the axial end face of the valve disc (38).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the shaft (28) passes freely through the gear (16).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that in the valve disc (38) adjacent the inner surface of the housing (30) has a cover ring (62) made of a wear-resistant, in particular ceramic material is inserted, through which the ducts (54, 56, (58), and in that in the axial end face of the valve disc (38) a valve ring (42) made of a wear-resistant, in particular ceramic material is used, which rests against the cover ring (62) and through which the valve channels (48).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the valve disc (38) in a housing (30, 32, 36) is rotatably mounted and that the mixing chamber (24) is releasably secured to the housing (36).

7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the housing (30) axially adjacent to the valve disc (38) receiving portion has a conical portion and that the conduit channels (54, 56, 58) through this conical portion of the Guide the outer surface of the housing to the valve disc (38).

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the mixer (26) releasably, in particular axially latching, on the shaft (28) can be fastened.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet channels of the valve channels (48) which come to cover with the line channels (54, 56, 58) are arranged on a larger radius of the valve disc (38) than the outlet sides opening into the mixing chamber (24), so that the valve channels ( 48) extend in the valve disc (38) at an angle inclined relative to the axis of rotation thereof.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ducts (54, 56, 58) to the of the mixing chamber (24) facing away from the axial end face of the valve disc (38).

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two conduit channels (54) for supplying plastic components and at least two conduit channels (56) are provided for recirculating the plastic components and that the valve disc (38) or the in this inserted valve ring (42) in a metering position with the valve channels (48) or with corresponding holes (44) of the valve ring (42) with the conduit channels (54) for the supply of the plastic components comes to cover and in a recirculation over circumferentially extending grooves (46) interconnect the conduit conduits (54) for the delivery of the plastic components and the conduit conduits (56) for recirculation.

9. The device according to claim 8, characterized in that in the on the valve disc (38) adjacent the inner surface of the housing (30) a cover ring (62) made of a wear-resistant, in particular ceramic material is inserted, through which the ducts (54, 56, 58), and in that in the axial end face of the valve disc (38) has a valve ring (42) made of a wear-resistant, in particular ceramic material is used, which rests against the cover ring (62) and through which the valve channels (48) lead.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that ducts (58) are provided for a flushing agent and that in a flushing position of the valve disc (38), the valve channels (48) or the associated bores (44) of the valve ring (42 ) come into line with these flushing channels (58),

10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the housing (30) axially adjacent to the valve disc (38) receiving portion has a conical portion and that the conduit channels (54, 56, 58) through this conical portion of the Guide the outer surface of the housing to the valve disc (38).

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a transition disc (40) is arranged on the end face of the valve disc (38) facing the mixing chamber (24), in that the transition disc (40) has a recess (50) into which one of the valve channels (48A) of the valve disc (38) opens which encloses the shaft (28) and communicates with the mixing chamber (24), and that a bore (52) passes through the transition disc (40), which is aligned with the other valve channel (48 B) and opens into the mixing chamber (24) ,

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the with the ducts (54, 56, 58) coming to cover incoming sides of the valve channels (48) are arranged on a larger radius of the valve disc (38) than in the mixing chamber ( 24) leaving outlet sides, so that the valve channels (48) in the valve disc (38) extend at an angle inclined to the axis of rotation.

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two conduit channels (54) for supplying plastic components and at least two conduit channels (56) are provided for recirculating the plastic components and that the valve disc (38) or the in this inserted valve ring (42) in a metering position with the valve channels (48) or with corresponding holes (44) of the valve ring (42) with the conduit channels (54) for the supply of the plastic components comes to cover and in a recirculation over circumferentially extending grooves (46), the conduit channels (54) for the supply of the plastic components and the line connecting channels (56) for recirculation.

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that

Conduit channels (58) are provided for a rinsing agent and that in a rinsing position of the valve disc (38) the valve channels (48) or their associated bores (44) of the valve ring (42) with these ducts (58) for the detergent come to cover ,

14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the mixing chamber (24) facing the end face of the valve disc (38), a transition disc (40) is arranged, that the transition disc (40) has a recess (50), in which one of the valve channels (48A) of the valve disc (38) opens, which surrounds the shaft (28) and communicates with the mixing chamber (24), and in that a bore (52) passes through the transition disc (40) with the other valve channel (48B) is aligned and opens into the mixing chamber (24).

15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the one hand, the motor (12) with the clutch (14), to the second, the transmission (16) and the third of the valve unit (22) and the mixing chamber (24). formed mixing head (20) each form separate building modules, which are bolted together via Flansehe (18, 32, 34). (new) claims:

12.Vorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in that on the one hand, the motor (12) with the clutch (14), to the second, the transmission (16) and the third of the valve unit (22) and the mixing chamber (24) formed

Mixing head (20) each form separate building modules, which are screwed together via flanges (18, 32, 34).