Die Erfindung bezieht sich auf eine auswechselbare statische Einwegmischdüse zum homogenen Mischen und Austragen von fliessfähigen Medien, welche Einwegmischdüse an einem manuell oder pneumatisch betätigten Austragskopf dichtend befestigbar ist. Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung der Einwegmischdüse.
Statische Mischrohre mit unbeweglichen Mischelementen, meist als Mischwendel ausgebildet, sind an sich seit langem bekannt. Herkömmliche statische Mischdüsen haben den Nachteil, dass sie nach dem Gebrauch stets gereinigt werden müssen, was nicht nur arbeitsaufwendig und kostspielig ist, sondern den heutigen ökologischen Vorstellungen zuwider läuft. Dies ist in vermindertem Masse auch der Fall, wenn das Mischrohr kurz vor dem Arbeitsende nur noch von der mengenmässig überwiegenden Kunstharzkomponente, ohne Härter, durchflossen ist.
Zum Auftragen von Klebern und Dichtmassen sowie zum Einspritzen von Giessharzen in Formen werden deshalb heute auswechselbare statische Einwegmischdüsen eingesetzt, welche die durchfliessenden Zweikomponenten-Systeme homogen mischen. Die Zweikomponenten-Systeme umfassen als Hauptkomponente einen Kunstharz. Dieser wird in der Mischdüse mit einem gleichzeitig zugeführten Härter versetzt. Das Mischverhältnis liegt bei den Hauptapplikationen zweckmässig im Bereich von 1:1 bis 15:1.
Den modernsten bekannten Stand der Technik bilden einerseits Zweikomponentenmisch- und -dosieranlagen, in welchen der Austragskopf mit der statischen Einwegmischdüse in einem beliebigen, einstellbaren Verhältnis des Kunstharzes zum Härter gespeist werden kann, und andrerseits Doppellauf-Kartuschen, welche ein Zweikammersystem für die Kunst harzkomponente und den Härter umfassen, wobei das Mischungsverhältnis durch die Ausbildung der Kammern genau vorausbestimmt werden kann. Die auswechselbaren Kartuschen werden in eine manuell oder pneumatisch betätigbare Spritzpistole eingesetzt. Die auswechselbare statische Einwegmischdüse wird mit einer Überwurfmutter am Mischkopf befestigt.
Diese Systeme bieten zahlreiche Vorteile. Geringen Investitionskosten stehen eine ideale Durchmischung, ein sauberes, problemloses Verarbeiten und geringe Abfälle, ohne Notwendigkeit des Einsatzes von Lösungsmitteln, gegenüber.
Beim Einspritzen eines Zweikomponenten-Giessharzes in geschlossene Formen ensteht, unabhängig vom Typ des Mischers, beim Giessende ein relativer Unterdruck im Austragskopf, was zu einem Rückfluss führt, sobald der Austragsdruck nachlässt. Die Einwegmischdüse muss deshalb, um den Rückfluss von teilweise oder vollständig gemischtem, fliessfähigem Material zu vermeiden, unter Druck gehalten werden, bis die homogen gemischte Zweikomponenten-Masse in der Einwegmischdüse chemisch reagiert hat und nicht mehr fliessfähig ist. Dies dauert in der Regel etwa 10 bis 15 Minuten. Erst dann kann beispielsweise eine Einwegmischdüse von einer gegossenen Form abgetrennt und beseitigt werden. Das Misch- und Austragsgerät oder die Kartusche mit dem Austragskopf bleibt während dieser Zeit blockiert und kann nicht anderweitig verwendet werden.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, eine auswechselbare statische Einwegmischdüse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche jeden Materialrückfluss mit einfachen Mitteln vermeidet, unabhängig von einer Druckanwendung über das Misch- und Austragsgerät.
In bezug auf die Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die statische Einwegmischdüse auf ihrer Eintrittsseite einen Rückflussverhinderer aufweist. Spezielle Ausführungsformen und Weiterausbildungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
Der Rückflussverhinderer ist auf einfache, an sich bekannte Art ausgebildet, er darf die Herstellungskosten der Einwegmischdüse nicht unangemessen belasten. Sobald das Mischen und Austragen des fliessfähigen Mediums unterbrochen wird, hat dieses wegen des nicht mehr ausgeübten Drucks die Tendenz, in den Austragskopf zurückzufliessen. Der Rückflussverhinderer schliesst auch bei einem geringen Rückfluss sofort.
Dank des geschlossenen Rückflussverhinderers kann die statische Einwegmischdüse sofort nach Arbeitsende vom Austragskopf abgelöst werden. Dies ist insbesondere beim Füllen einer Form mit einem Zweikomponenten-Giessharz wesentlich, weil die fliessfähige Masse ohne aufgesetzten Austragskopf teilweise wieder aus der Form gedrückt würde. Mit den bisher üblichen Verfahren musste mehrere Minuten, beispielsweise 10 bis 15 Minuten, gewartet werden, bis sich die statische Einwegmischdüse durch Erstarren der fliessfähigen, gemischten Masse selbsttätig verschloss und der Austragskopf entfernt werden konnte. Dies bedeutete eine entsprechende Totzeit oder ein Erfordernis zum Beschaffen zusätzlicher Austragsköpfe.
Mit dem erfindungsgemässen Rückflussverhinderer kann der Austragskopf, wie erwähnt, sofort entfernt werden. Die statische Einwegmischdüse kann nach dem Erstarren des inliegenden Zweikomponenten-Gemischs zu einem beliebigen Zeitpunkt entfernt werden.
Der Rückflussverhinderer ist bevorzugt als Rückschlagventil bekannter Bauart ausgebildet. Dieses umfasst eine Ummantelung, einen mit Spiel verschiebbaren Ventilkörper, einen Ventilsitz in Richtung der Eintrittsseite und einen An schlag in Richtung der Austrittsseite. Die fliessfähige Masse muss zwischen der Ummantelung und dem Ventilkörper in die Mischelemente ausfliessen können. Im Bereich des Anschlags des Ventilkörpers müssen also wenigstens Schlitze oder dgl. ausgebildet sein. Die ringförmige Durchtrittsöffnung zwischen Ventilkörper und Ummantelung darf nicht zu gross sein, weil sonst der Ventilkörper bei einem Rückfluss von fliessfähigem Medium das Ventil nicht oder zu langsam ansprechen würde.
Diese Ansprechbarkeit ist bei den bevorzugten Ausführungsformen mit einem frei bewegbaren Ventilkörper besonders wesentlich, weil hier auf ein Rückstellelement, wie eine Feder oder dgl., verzichtet wird.
Der Ventilkörper und damit zwangsläufig auch der Ventilsitz sind bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet, weil so der schliessende Ventilkörper in bezug auf eine axiale Drehung jede beliebige Stellung einnehmen kann.
Eine besonders geeignete Kombination eines Rückschlagventils besteht in einem kugelförmigen Ventilkörper und einem als schräge Konusflächen ausgebildeten Ventilsitz.
Falls die Höhe eines Kegelstumpfs grösser ist als der Innendurchmesser der Ummantelung, kann ein solcher auch als Ventilkörper eingesetzt werden, wobei der Ventilsitz vorzugsweise abgerundet ausgebildet sein kann.
In einer bevorzugt rohrförmigen statischen Einwegmischdüse bildet die Innenwandung die Ummantelung des Rückschlagventils, die Mischelemente bzw. Mischwendel den stromab liegenden Anschlag für den Ventilkörper.
Der Ventilkörper des Rückschlagventils besteht, wie die Einwegmischdüse, bevorzugt aus einem Kunststoff, beispielsweise Polyurethan, Polyäthylen oder Polypropylen.
Der Austragskopf kann nach einer ersten Variante Bestandteil einer Misch- und Dosieranlage sein, welche zweckmässig programmgesteuert ist. Die in zwei separaten Behältern gelagerten Kunstharz und Härter können in einem stufenlosen Verhältnis gemischt und kontinuierlich oder schussweise aufgetragen werden.
Der Austragskopf, an welchem die Einwegmischdüse befestigt wird, kann nach einer zweiten Variante auch Bestandteil einer manuell oder pneumatisch betätigten Pistole sein, in welcher auswechselbar eine Kartusche eingesetzt wird. Für den Auftrag von Zweikomponten-Kunstharzsystemen werden bevorzugt Doppellaufkartuschen verwendet, welche den Kunstharz und den Härter in einem bestimmten Verhältnis enthalten.
Die Verwendung der erfindungsgemässen Einwegmischdüse liegt auf dem herkömmlichen Gebiet des Mischens und Austragens von Klebern aller Art, Dichtungsmassen und Giessharzen. Von besonderer Bedeutung ist das direkte Einspritzen eines mit einem Härter homogen gemischten Giessharzes in eine geschlossene Form, beispielsweise für Fahrzeugbestandteile.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen sind, näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer auswechselbar auf eine Kartusche aufgesetzten statischen Einwegmischdüse,
Fig. 2 eine statische Einwegmischdüse mit offenem Rückschlagventil, und
Fig. 3 eine statische Einwegmischdüse mit geschlossenem Rückschlagventil.
Eine statische Einwegmischdüse 10 ist mittels einer Über wurfmutter 12 mit geriffelten Griffflächen 14 auswechselbar an einem Austragskopf 16 befestigt. Der Austragskopf 16 wird von einer Kartusche 18, im vorliegenden Fall eine Doppellaufkartusche, im Verhältnis 10:1 mit einer Kunstharzgiessmasse und einem Härter gespeist.
Ein Pistolengriff 20 mit einer Befestigungsbride 22 dient der auswechselbaren Halterung der Kartusche 18, der Bedienung und Führung des Geräts.
Die statische Einwegmischdüse 10 ist rohrförmig und länglich ausgebildet, mit einer ausgeweiteten Eintrittsöffnung 44 (Fig. 2 und 3) im Bereich der Überwurfmutter 12 und einer eingeengten Austrittsöffnung 24 für die Austragung des gemischten fliessfähigen Mediums 25.
In der statischen Einwegmischdüse 10 sind die Mischelemente bzw. Mischwendel 26 angedeutet. Im Bereich der Eintrittsöffnung 44, unmittelbar nach der Verengung, ist im Innern der Einwegmischdüse 10 ein Ventilsitz 28 angeordnet. An den Ventilsitz 28 schliesst ein Rohrstück der statischen Einwegmischdüse 10 einer Länge L an, in welchem keine Mischelemente 26 angeordnet sind. In diesem Bereich der Länge L ist ein frei beweglicher, kugelförmiger Ventilkörper 30 gefangen.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine vergrössert dargestellte statische Einwegmischdüse 10. Diese ist im Bereich der Austrittsöffnung 24 auf eine Form 32 aufgesetzt, indem sie in eine entsprechende \ffnung gesteckt und festgeklemmt ist.
Gemäss Fig. 2 ist die statische Einwegmischdüse 10 von einem aus dem gestrichelt angedeuteten Austragskopf 16 abgegebenen, vorerst noch ungemischten fliessfähigen Medium aus einem Kunstharz und einem Härter durchflossen. Das fliessfähige Medium 25 tritt in Richtung des Pfeils 34, über den Ventilsitz 28, in eine Ummantelung 36 des Rück schlagventils 38 ein, welche Bestandteil des Gehäuses der statischen Einwegmischdüse 10 ist.
Stromab wird das Rückschlagventil 38 durch die den Innenraum der Einwegmischdüse 10 auslegenden Mischelemente 26 begrenzt. Der kugelförmige Ventilkörper wird durch einen Anschlag 40 begrenzt, welcher Stirnseite der Mischelemente 26 ist.
Am stromaufseitigen Ende weist die statische Einwegmischdüse 10 eine Erweiterung 42 auf, welche der Überwurfmutter 32 (Fig. 1) entspricht und die Eintrittsöffnung 44 bildet.
Die beiden Komponenten des fliessfähigen Mediums 25 strömen um den kugelförmigen Ventilkörper 30 herum in die Mischelemente 26 bekannter Bauart, welche die beiden Komponenten beim Durchfluss innig miteinander mischen. Die Vermischung ist absolut homogen, ungeachtet des Mischungsverhältnisses. Turbulente und laminare Strömungen führen zu einem gleich guten Ergebnis.
Fig. 3 zeigt das bereits abgeschlossene Füllen der Form. Sobald kein Giessharz mehr in die Form 32 ausgetragen wird, setzt ein Rückfluss ein. Dadurch wird der kugelförmige Ventilkörper 30 sofort in Richtung des Ventilsitzes 28 verschoben, was einen Rückfluss des fliessfähigen Mediums in Richtung des Austragskopfs 16 (Fig. 2) verhindert. Der Austragskopf 16 kann deshalb im Gegensatz zu bekannten Ausführungsformen sofort nach Beendigung der Arbeit entfernt werden.
Nach dem Erstarren des Zweikomponenten-Giessharzes in der Einwegmischdüse 10 wird diese entlang der Form 32 abgetrennt und kann ohne aufwendige Verwendung umweltbelastender Lösungsmittel entsorgt werden.
The invention relates to a replaceable static disposable mixing nozzle for homogeneous mixing and discharge of flowable media, which disposable mixing nozzle can be sealingly attached to a manually or pneumatically operated discharge head. The invention further relates to a use of the disposable mixing nozzle.
Static mixing tubes with immovable mixing elements, usually designed as a mixing spiral, have long been known per se. Conventional static mixing nozzles have the disadvantage that they always have to be cleaned after use, which is not only labor-intensive and expensive, but also runs counter to today's ecological ideas. This is also the case to a lesser extent if, shortly before the end of the work, the quantity of synthetic resin component, without hardener, flows through the mixing tube.
Replaceable static disposable mixing nozzles are used today for applying adhesives and sealing compounds as well as for injecting casting resins into molds, which homogeneously mix the flowing two-component systems. The two-component systems comprise a synthetic resin as the main component. This is mixed with a hardener added at the same time in the mixing nozzle. The mixing ratio for the main applications is expediently in the range from 1: 1 to 15: 1.
The most modern known prior art form on the one hand two-component mixing and metering systems, in which the discharge head can be fed with the static disposable mixing nozzle in any adjustable ratio of the resin to the hardener, and on the other hand double-barrel cartridges, which are a two-chamber system for the synthetic resin component and include the hardener, the mixing ratio can be determined precisely by the formation of the chambers. The exchangeable cartridges are inserted into a manually or pneumatically operated spray gun. The exchangeable static disposable mixing nozzle is attached to the mixing head with a union nut.
These systems offer numerous advantages. Low investment costs are offset by ideal mixing, clean, problem-free processing and low waste, without the need to use solvents.
When a two-component casting resin is injected into closed molds, regardless of the type of mixer, there is a relative negative pressure in the discharge head at the end of the casting, which leads to backflow as soon as the discharge pressure drops. In order to avoid the backflow of partially or completely mixed, flowable material, the disposable mixing nozzle must therefore be kept under pressure until the homogeneously mixed two-component mass in the disposable mixing nozzle has reacted chemically and is no longer flowable. This usually takes about 10 to 15 minutes. Only then, for example, can a single-use mixing nozzle be separated from a cast mold and removed. The mixing and dispensing device or the cartridge with the dispensing head remains blocked during this time and cannot be used for any other purpose.
The inventor has set himself the task of creating an exchangeable static disposable mixing nozzle of the type mentioned at the outset, which avoids any backflow of material with simple means, irrespective of a pressure application via the mixing and discharge device.
With regard to the device, the object is achieved according to the invention in that the static disposable mixing nozzle has a backflow preventer on its inlet side. Special embodiments and further developments of the invention are the subject of dependent claims.
The backflow preventer is designed in a simple, known manner, it must not unduly burden the manufacturing costs of the disposable mixing nozzle. As soon as the mixing and discharge of the flowable medium is interrupted, it has a tendency to flow back into the discharge head because of the pressure no longer exerted. The backflow preventer closes immediately even with a low backflow.
Thanks to the closed backflow preventer, the static disposable mixing nozzle can be detached from the discharge head immediately after the end of work. This is particularly important when filling a mold with a two-component casting resin, because the flowable mass would be partially pushed out of the mold again without a discharge head attached. With the previously customary methods, several minutes, for example 10 to 15 minutes, had to be waited until the static disposable mixing nozzle closed automatically by solidifying the flowable, mixed mass and the discharge head could be removed. This meant a corresponding dead time or a requirement to procure additional discharge heads.
As mentioned, the discharge head can be removed immediately with the backflow preventer according to the invention. The static disposable mixing nozzle can be removed at any time after the internal two-component mixture has solidified.
The backflow preventer is preferably designed as a check valve of a known type. This comprises a casing, a valve body which can be moved with play, a valve seat in the direction of the inlet side and a stop in the direction of the outlet side. The flowable mass must be able to flow into the mixing elements between the casing and the valve body. In the area of the stop of the valve body, at least slots or the like must be formed. The annular passage opening between the valve body and the casing must not be too large, because otherwise the valve body would not respond to the valve or would respond too slowly if flowable medium flows back.
This responsiveness is particularly important in the preferred embodiments with a freely movable valve body, because here a restoring element, such as a spring or the like, is dispensed with.
The valve body and thus inevitably also the valve seat are preferably designed to be rotationally symmetrical, because the closing valve body can assume any position with respect to an axial rotation.
A particularly suitable combination of a check valve consists in a spherical valve body and a valve seat designed as inclined conical surfaces.
If the height of a truncated cone is greater than the inner diameter of the casing, such can also be used as a valve body, the valve seat preferably being rounded.
In a preferably tubular, static, disposable mixing nozzle, the inner wall forms the casing of the check valve, and the mixing elements or mixing spiral form the downstream stop for the valve body.
The valve body of the check valve, like the one-way mixing nozzle, preferably consists of a plastic, for example polyurethane, polyethylene or polypropylene.
According to a first variant, the discharge head can be part of a mixing and dosing system which is expediently program-controlled. The synthetic resin and hardener stored in two separate containers can be mixed in an infinitely variable ratio and applied continuously or in shots.
According to a second variant, the discharge head, to which the disposable mixing nozzle is attached, can also be part of a manually or pneumatically operated pistol, in which a cartridge is interchangeably inserted. For the application of two-component synthetic resin systems, double-barrel cartridges are preferably used, which contain the synthetic resin and the hardener in a certain ratio.
The use of the disposable mixing nozzle according to the invention is in the conventional field of mixing and dispensing adhesives of all kinds, sealing compounds and casting resins. Of particular importance is the direct injection of a casting resin homogeneously mixed with a hardener into a closed mold, for example for vehicle components.
The invention is explained in more detail with reference to exemplary embodiments shown in the drawing, which are also the subject of dependent claims. They show schematically:
1 is a perspective view of a replaceable static disposable mixing nozzle placed on a cartridge,
Fig. 2 is a static disposable mixing nozzle with an open check valve, and
Fig. 3 is a static disposable mixing nozzle with a closed check valve.
A static disposable mixing nozzle 10 is interchangeably attached to a discharge head 16 by means of a union nut 12 with corrugated gripping surfaces 14. The discharge head 16 is fed by a cartridge 18, in the present case a double-barrel cartridge, in a ratio of 10: 1 with a synthetic resin casting compound and a hardener.
A pistol grip 20 with a mounting bracket 22 serves for exchangeable mounting of the cartridge 18, the operation and guidance of the device.
The static disposable mixing nozzle 10 is tubular and elongated, with an enlarged inlet opening 44 (FIGS. 2 and 3) in the region of the union nut 12 and a narrowed outlet opening 24 for the discharge of the mixed flowable medium 25.
The mixing elements or mixing helix 26 are indicated in the static disposable mixing nozzle 10. In the area of the inlet opening 44, immediately after the constriction, a valve seat 28 is arranged in the interior of the one-way mixing nozzle 10. A pipe section of the static disposable mixing nozzle 10 of length L adjoins the valve seat 28, in which no mixing elements 26 are arranged. In this area of length L, a freely movable, spherical valve body 30 is caught.
2 and 3 show a static, disposable mixing nozzle 10, shown enlarged, which is placed on a mold 32 in the region of the outlet opening 24 by being plugged into a corresponding opening and clamped.
According to FIG. 2, the static disposable mixing nozzle 10 is flowed through by a flowable medium made of a synthetic resin and a hardener, which is dispensed from the discharge head 16 indicated by the broken line. The flowable medium 25 occurs in the direction of arrow 34, via the valve seat 28, in a casing 36 of the return check valve 38, which is part of the housing of the static disposable mixing nozzle 10.
The check valve 38 is delimited downstream by the mixing elements 26 which design the interior of the disposable mixing nozzle 10. The spherical valve body is delimited by a stop 40, which is the end face of the mixing elements 26.
At the upstream end, the static disposable mixing nozzle 10 has an extension 42, which corresponds to the union nut 32 (FIG. 1) and forms the inlet opening 44.
The two components of the flowable medium 25 flow around the spherical valve body 30 into the mixing elements 26 of a known type, which mix the two components intimately as they flow. The mixing is absolutely homogeneous, regardless of the mixing ratio. Turbulent and laminar flows lead to an equally good result.
Fig. 3 shows the completed filling of the mold. As soon as no casting resin is discharged into the mold 32, a backflow begins. As a result, the spherical valve body 30 is immediately displaced in the direction of the valve seat 28, which prevents the flowable medium from flowing back in the direction of the discharge head 16 (FIG. 2). In contrast to known embodiments, the discharge head 16 can therefore be removed immediately after completion of the work.
After the two-component casting resin has solidified in the disposable mixing nozzle 10, it is separated along the mold 32 and can be disposed of without the use of environmentally harmful solvents.