CN211659888U - 具有单件输送管道的高压混合装置 - Google Patents
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Abstract
一种高压混合装置,其适于由两种或多种反应性液体组分或树脂的反应形成聚合物混合物,包括:设置有混合室的头体,混合室具有内圆筒形表面,表面具有用于注入和再循环反应性组分的入口和出口;用于输送混合物的管道,其与混合室连通;具有再循环纵向槽的阀体,其在混合室中在使得入口畅通并且能够混合组分的向后位置和使入口与出口连通的前进位置之间滑动;自清洁输送管道是单件式元件,通过固定工具可拆卸地紧固并且可以插入混合室的孔中;管状元件的直径大于混合室的直径,用于补偿对准和相互定位误差,并且用于避免干涉。管状元件和头体中的通孔之间限定间隙,使得能够插入和移除管状元件。密封工具防止聚合物混合物和润滑液在间隙中泄漏。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于在高压下混合用于形成用于浇注或注入以产生各种物体的反应聚合物混合物的液体聚合物组分或反应性树脂的装置。根据本实用新型的混合装置能够加工聚氨酯、环氧树脂、乙烯基酯、聚酯、硅和酚醛树脂。
背景技术
混合设备在本领域中是已知的,特别是高压自清洁L形混合头,适于混合聚合物组分,例如以获得旨在注入或输送到模具中的反应化学混合物。化学混合物源自被称为混合室的圆形截面圆筒形腔室内的至少两个射流的冲击。
在图1中,示出了已知的“L形”自清洁混合头100,其一些部分还示于图1A,2,3,4和5中。
在送入在头体2中的混合室103之前,聚合物组分通过体积计量器以化学计量比并在高压下计量,通过合适的流速变换器在闭环中进行监视。
适当计量的聚合物组分到达混合头,其中将压力能转换成射流的动能的合适的注入器130将它们注入到混合室103中,在混合室103,通过相应的射流的冲击并且由于引起的高湍流而使得混合发生。
随后,通过将射流进行混合而产生的反应混合物流向相对于混合室103正交放置的圆筒形输送管道107,其使混合物流偏离并减少其湍流直至最终出口。
术语“L形头”通常用于表示这种特定类型的头,其构造由两个管道(即,相对于彼此正交延伸的混合室103和输送室或输送管道107)的相互空间布置决定。
在每个上述室中,有适于刮擦和喷射反应树脂的可滑动元件,(分别地,阀构件或混合滑阀109,以及清洁构件或杆111,如图2,3所示,如下所述),对于反应树脂的最终体积的输送和随后的排出,所述可滑动元件的相应的移动必须依次发生。
在具有圆形截面的混合室103中,面对着两个或更多注入孔105(与相应的注入器130相关联),其放置为更靠近前区,即朝向流入输送管道107的部分,并且反应性树脂通过该注入孔105供应;以及两个或更多个相应的再循环孔106,其放置在后方并且与上述更向前放置的注入孔105纵向地在轴线上,并且其功能是允许反应性树脂朝向相应的储存罐再循环。
在混合室103内部,上述阀构件或混合滑阀109能够滑动地移动,其设有用于树脂的单独再循环的纵向槽110,并且该滑阀109在前进期间还通过喷射混合树脂的残余物来进行混合室103的清洁。
通过汽缸液压控制的阀构件109在向后打开和混合位置以及前进关闭和再循环位置之间往复移动。
当阀构件109被带到前进关闭位置时,其再循环槽110面对注入器130并将相应树脂流向后朝向在头的主体102中形成的对应的再循环孔106传送,其中,树脂通过特定的管道流回相应的罐,由此,树脂从所述罐提取并在压力下计量。
在向后或打开位置,注入孔105暴露,并且树脂射流流入混合室,在那里它们可以彼此碰撞或者抵靠室的壁碰撞,以在几毫秒内通过强烈的湍流相互混合。
因此,阀构件109用作液压构件,其执行:一个第一步骤,即通过再循环槽106使反应性树脂再循环以使它们保持分离;一个后续的第二步骤,即,当其缩回以暴露注入孔时,在其中允许射流相互撞击并抵靠混合室103的壁碰撞,形成必要的湍流状态,以便相同树脂的快速彻底混合;以及第三步骤,即,中断混合,在此期间,阀构件109再次前进以使射流处的槽返回,使树脂分开地再循环;同时,在前进移动中,阀构件将来自混合室103的混合树脂的体积朝向输送管道107喷射,由于存在可在其中往复移动的清洁构件或杆111,后者也被称为“自清洁管道”。
因此,槽110在操作步骤期间执行再循环并且保持反应性树脂分离,其中在操作步骤中,它们不能相互混合,而是相反地它们必须在压力下计量并保持分离,以允许设定计量参数,即反应性组分之间正确的比例、注入器达到的压力,并维持其再循环泵送,从而稳定该过程的基本参数,例如温度、压力、可能的装料或膨胀剂的比例和分散。
阀滑动件109的前部是圆筒形的、实心且无腔的,并且与混合室联接且其间有几微米的间隙,以在前进关闭位置起到刮刀和喷射器的作用,并且当阀滑动件关闭以进行再循环时,不允许树脂流向自清洁管道107,如图1A所示。
通常,阀滑动件109的移动非常迅速,并且其前实心圆筒形部在通过注入器前方的同时在非常短的时间内中断反应性组分的射流,同时阀滑动件缩回以实现混合;当阀滑动件前进以从混合位置切换到再循环位置时,注射孔再次“失明”非常短的时间。
在再循环步骤期间,计量反应性树脂的泵将不同的流带到流量状态而不在它们之间混合反应性树脂,而注入器通过通常在喷嘴出口孔上制造的液压节流阀调节压力。
由此防止了在第一混合和输送步骤期间不同流未达到正确的化学计量比。
反应聚合物混合物在流出混合室103然后通过输送管道107的同时开始聚合,并且发生沿着前述管道107的混合湍流的逐渐减少。
如果湍流的损失足够,则粘性射流可以从输送管道107的端部流出,否则仍然存在受旋转移动和湍流事件影响的射流。
期望具有出口粘合射流以确保用于发泡和填充模具的正确过程并获得高质量产品。
上述也称为自清洁杆111、液压控制的并沿着输送管道107滑动的清洁和关闭构件按顺序执行混合滑阀109的关闭以喷射反应树脂并保持管道适当清洁,并且当滑阀109完全前进并且与输送管道107的内表面齐平时,其刮掉输送室的树脂残留物并刮掉附着在滑阀109前端的残留物。
自清洁杆111可以具有圆筒形状并且在其纵向延伸上具有恒定直径(图2中的直杆),或者具有与输送管道以减小的间隙联接的圆筒形刮削头,而控制杆部具有与刮削头的直径相比具有较小直径的部分,使得其不会通过压力接触在输送管道的内表面上形成的反应的树脂薄层上滑动(图3中的具有刮头的锤形杆)。上述刮削圆筒形部都以减小的间隙联接到输送管道。
确保各种部件之间(例如在阀滑动件109和混合室103之间,以及在自清洁杆(清洁构件)的头和输送管道107之间)的联接的高几何精度和非常有限的间隙是很重要的。这旨在确保将残留树脂从被其润湿的表面刮掉的功效;事实上,在每个再循环周期之后,树脂逐渐以反应粘附薄层的形式积聚,该薄层通过在相应室的表面处粘合而快速聚合和硬化。
上述高压混合头具有下述缺点和限制。
特别地,问题涉及以下三个因素:由反应的树脂或反应树脂在固定壁的表面和其分层的可移动元件的表面之间的界面处施加的粘合效应,树脂(当仍在液相中它们混合或未混合或在反应相中)通过管道或用于分离和分隔其树脂的元件的间隙的泄漏,以及在操作期间影响密封元件的磨损,目前由频繁的周期和高速导致的更加恶化。
在使用中,在混合头100中,反应的树脂的薄层或薄膜在可移动元件和它们滑动的相应室之间的间隙中形成,即在滑阀109和混合腔室103之间,但是以更显著且连续的方式,在自清洁杆111和输送管道107之间。最初处于液态的这种薄层反应树脂在几十秒内快速聚合,并且在几百个输送周期后,它们在表面上形成具有高粘合能力的良好粘合层。
聚合物树脂层倾向于积聚在可移动构件上和它们滑动的室的壁上。这对于自清洁管道而言是快速且系统地发生的,而在混合室的情况下,当由于再循环槽之间的压力差并由于在高速和高压下的反应性组分的射流的进入,通过非混合树脂在再循环过程中滑入到相应的槽中并通过非混合树脂沿混合滑阀和室之间的间隙的泄漏进行的洗涤效果来对比,反应的树脂进行积聚和分层的情况不那么快速。
特别参考自清洁管道,只要可移动构件能够通过它们自己的移动从表面上以卷或板或绳股的形式除去这些硬化树脂,就不会出现问题。当这些层开始积聚在表面上并且特别是以差异化方式积聚在彼此重叠的室的一侧时,操作变得更加危险:在这种情况下,可移动刮削构件的移动不再能够均匀地去除积聚在纵向延伸区域上的聚合的树脂层,而强压力导致刮削部倾向于完全刮擦在管道表面上在金属与金属接触情况下滑动的相对侧上的层,其中树脂逐步分层越来越多。在管道的两侧,在滑动期间发生的强压力导致这种压缩和摩擦,使得它们产生强烈的加热,然后由于金属接触区域中的表面咬合而损坏。
分层现象通常发生在所有与往复移动关联的表面上,但具有非常不同的效果,这取决于具有所考虑的自清洁作用的管道。例如,沉积在混合室103的壁上和滑阀109的圆筒形表面上并且滑动地联接到其上的树脂层大部分凭借每个输送周期前后发生的树脂再循环的影响并凭借滑阀的前圆筒形部在注入器前面通过而被冲洗。关于滑阀109,形成反应的树脂的层,其主要影响垂直于其纵轴的前部,具有鞍形几何构造并面向自清洁输送管道107。反应的树脂的层的形成对(滑动地联接到混合室103的)滑阀109的圆筒形表面的影响非常小。
通常,反应的树脂的层仅在长时间中断之后形成在滑阀的圆筒形表面上,在输送长时间中断期间滑阀本身保持在关闭位置。然而,在工作周期期间,通过具有洗涤效果的非混合树脂流除去树脂层。
在滑阀109的打开和关闭移动期间,注入器130非常靠近滑阀109,从而压缩在插入的导管(meatus)中的树脂射流引起突然和快速的洗涤动作。
类似地,在介于滑阀109的再循环槽110之间的表面上,该层几乎不形成并且由于少量树脂(通常最粘稠)的作用而被冲洗,其中上述树脂倾向于借助于两个槽110之间的压力差而流向较不粘稠树脂的槽110。
因此,在滑阀109的表面上很少形成聚合树脂层,而在混合室103的壁上,该层仅形成在连接沟槽(ravine)中或在特定的凹槽或间隙中和在孔13的面向自清洁管道的内圆周上。
相比之下,在自清洁杆111的表面上和在相应的输送室107的壁上形成的反应的树脂的层难以通过自清洁杆111在其滑动移动期间的刮擦作用完全去除。
在打开和关闭滑动操作期间,自清洁杆111的尖角前部不能通过刮擦该层而完全去除反应的树脂,但是它们移除一部分并按压剩余部分。
通过机械作用的组合刮掉表面层或薄层,形成遇到自清洁头111的角部的树脂厚度的刮除效应。通过反应的或正在反应的树脂的表面的实际剪切作用部分地除去树脂层,而一定的厚度-高于自清洁头111和输送室107之间限定的间隙的-没有被剪切,但是其首先被自清洁头107的通过而挤压,然后与由于移动而被压缩和拖动的聚合物的薄层的薄片的去除一起,通过压缩和随后的滚压在随后的通道中被去除。
然而,反应的树脂的薄层保持粘附在自清洁输送管107的表面上;该薄层,当它仍然是液体时,沿着其本身所有的表面传播,但是其倾向于保持结合,仅在一些主要纵向延伸的区域中并且仅在相对于径向延伸的一些角位置积聚。
在自清洁杆的刮削头通过期间,保持粘附的树脂薄层被强烈压缩,并且在其弹塑性地适应时与对抗刮擦作用,从而避免完全移除;同时,由于对抗自清洁头的滑动的摩擦,产生的压缩力放大了该力。
在各种测试中都注意到了并且在形成硬化合物(低密度和高密度的)的反应树脂的应用中有更多证据的是,当聚合时,当“L形”自清洁头100在工作中,特别是在经过数万个自清洁周期后,树脂开始在输送管道107的一侧形成较厚的层,并且该层在自清洁构件或杆111的头上施加朝向相对侧的强力推动。这种现象往往会自维持并且越来越强烈;事实上,形成在一侧的反应的树脂的厚度的逐渐增加同时引起自清洁杆111在相对侧上执行的压力的类似明显增加,其中在所述相对侧,压缩力能够通过自清洁杆111的前尖角并通过刮除和随后的滚压和/或分离在强烈的摩擦和压缩情况下在相对移动下形成的树脂碎屑的薄片来去除树脂。
换句话说,在自清洁管道107的内纵向条带上,强烈压缩的树脂薄层形成占据杆和管道之间的所有间隙,而在另一相对的纵向表面上,高压和摩擦情况阻碍树脂层的形成,并发生金属对金属的接触。
这种问题早已为人所知,并且在数千次输送后的操作寿命中发生。然而,当自清洁输送室107的构造由两个分开并连接的件组成并且因此具有在头体102和突出的输送管道或自清洁管道的延伸部的结合至其的部分140之间的结合处具有几何阶梯状的不连续性时,该现象较不明显和突出,如图4,5,4bis,4tris和5bis示意性示出的,这些图示出了现有技术中目前采用的两种可能的结构配置和结合台阶的两种可能的突出情况。
台阶的形成和构造取决于:两个部件的公差和加工误差,如果它们是单独加工的;以及,工作周期期间,通过由摩擦产生和由树脂通过产生的强烈和突然加热和冷却所引起的联接的部件的相互滑动,其中,即使结合的部件已经以相互组装的配置加工,上述加热也导致部件相互移位。
特别地,图4示出了当输送管道的两个部分具有相同的公称直径,即,头体中的孔具有与延伸部中存在的孔相同的直径(d1=d0)的时的结合台阶,其中,上述两个部分中的一个部分与头体102成一体,另一个部分是不同的延伸部140A并且通过定心工具和螺钉固定在底部。
相反,在图5中,示出了从结构性解决方案得到的结合台阶的另一种配置,其中延伸部140B优选地配置有延伸部的内孔,其直径(d0)大于头体中的孔的相应的直径(d1)(d0>d1)。采用该解决方案以在组装期间简化对准,避免与滑动自清洁杆111的角部的可能的干涉。然而,必须形成一个台阶,该台阶也可以相对于管道107的轴线定心,但是其在两个部件的组装期间和由于热应力引起的剪切时通常都会移动。
存在高于5微米的小台阶或未对准足以主要在输送管道107的壁的最大部中引起树脂的不均匀和积聚。
参照图5bis和图4tris,反应的树脂的异常积聚还可以取决于限定输送管道的两个结合的部分(连接到头体102的元件140)的倾斜或缺乏平行度;当自清洁头朝向输送管道的下部滑动时,上述情况在输送管道表面上引起不同的侧压力,其中在输送管道的下部,反应树脂离开并且加强反应的树脂在如前所述的侧上的积聚。
当输送管道由两部分组成并且在它们之间的结合处有一个台阶时,反应的和压缩的树脂层倾向于积聚在输送管道的更可能分层的区域中,即在俯视台阶的最大部分的区域中。在台阶具有较大的突起厚度的情况下,积聚的树脂层的纵向条带形成在自清洁管道的圆筒形内表面上,同时,在相反侧,由在相对侧压缩的树脂给予自清洁杆的强力推动导致自清洁杆本身完全刮掉树脂并产生金属对金属的滑动。这种现象如前所述是自维持的,并且由于产生的热量而在金属表面之间直接摩擦不幸地导致不希望的划痕和卡住(seizing)。通过第一个卡住区域,自清洁杆需要显著增加其沿输送管道移动的强度。
这样的问题非常重要,因为由于卡住而导致的输送管道和自清洁阀杆表面的损坏不可避免地导致需要更换诸如混合头之类的昂贵且复杂的部件,由于持续时间不少于几个小时的生产线中断(更换操作所必需)而造成经济上的不利因素。
由于过于昂贵的装配要求,不可能或者在任何情况下极难获得具有无台阶区域并且具有完美的轴向对准的输送管道,由于装配速度快,构造成本低,两个结合件制成的输送管道的结构最常用于“L形”混合头上。然而,需要存在上述具有不可避免地形成的台阶以及轴相对于孔的可能的角度不对准的结合区域是上述问题的原因。这增加了这样的事实,即在混合头的使用寿命中,通常会发生相互结合的部件的相互错位,因此,即使接头最初具有不相关尺寸的台阶,但是由于不对准(由于热冲击膨胀和机械应力),台阶本身将呈现与上述结果相关的尺寸。
鉴于上述情况,我们因此可以在下面列出与上述混合头100相关的一些限制和缺点:
-在输送管道中不可能避免如下的结合区域:其不可避免地导致台阶区域,这些区域导致或至少强烈促进形成硬化树脂的不均匀层,其以不对称的方式粘附在输送管的内表面上;这些层会引起对自清洁杆和输送管道有害的卡住情况;
-装配操作困难:为了尽量减少上述台阶区域,加工公差有时非常严格,并且必须使各种部件高精度地相互对准,成本和组装时间明显增加;
-组装成本和时间相当多,不仅是在构造自清洁头时,而且在其使用寿命期间,即,在用于更换被卡住情况(这在任何情况下都是不可避免的,即使在非常严格的工作公差下)损坏的部件的必要的定期干预期间,也是如此。
不幸的是,在上述和讨论的混合头中,不可能预见和防止硬化树脂的不对称层,而这是造成沿着自清洁管道发生金属对金属接触的划痕和卡住的开始。这些现象使混合头在操作过程中处于严重磨损的状态,并且不可避免地强制更换有关部件,在这些情况下由头部和自清洁管道的延伸部组成,其带来明显的额外维护费用和不可避免的机器中断,这在经济上是有害的。
通过自清洁头解决方案成功地克服了许多上述问题,该解决方案操作出色并且在同一申请人的专利EP2767376中公开。
实用新型内容
尽管与上述装置相比,这种最近的解决方案具有显著的优点,本实用新型的一个目的是提供一种新的改进的解决方案,其能够克服先前提出的所有缺点和问题,并且还能够获得进一步的优点。
特别地,本实用新型的一个目的是提供一种解决方案,该解决方案除了尽可能地减少上述破坏现象并因此显著地延长高压混合装置的使用寿命之外,还能够简化并使装置本身的构造、组装和操作更具成本效益,甚至在隔离室中有润滑剂,并且使得能够根据具有减小的间隙和高几何精度的配置而更容易、更快速和更便宜地更换输送管道和与其联接的自清洁构件。
特别地,本实用新型的目的是提供一种“L形”高压混合装置,其构造成用于已经以相对于自清洁构件的合适的、均匀的间隙与相应的自清洁构件联接的输送管道的特殊维护目的而使其极其简单并快速地组装和移除及更换,并且在输送管道的整个延伸部中具有精确的几何形状,进一步促进输送管道相对于容纳它的头体的座并相对于混合室的圆筒形孔的轴向和纵向的定心以及角方向的定向,从而容易补偿可能的工作误差和尺寸不精确。
因此,希望提供一种技术解决方案,例如简化并使装置的构造更具成本效益,实现具有高几何精度和无结合处的整个输送和自清洁管道,使更容易、更快速并且具有成本效益地将其与自清洁头以减小的间隙联接,以及在不需要更换头体的情况下仅更换输送管道和自清洁构件
特别地,目的是提供一种“L形”高压混合装置,使得为了特殊维护目的,其能够非常容易和快速地组装和更换已经以合适均匀的间隙并且以精确的几何形状与相应的自清洁构件联接的输送管道。特别地,目的是提供一种结构解决方案,其具有高水平的总体几何精度,用于输送管道和清洁构件的联接的精度,这得益于单件的输送管道的新构造提供的更高尺寸和几何精度。
另一个目的是提供一种如下技术解决方案:其允许在头体的相应座中生产和容纳输送管道,以便简化输送管道相对于容纳它的头体的座并相对于混合室的圆筒形孔的轴向和纵向的定心以及角方向的定向,从而容易补偿可能的处理误差和尺寸不精确。
本实用新型的另一个目的是提供一种解决方案,该解决方案进一步改进并且在紧接安装之后立即发挥密封作用防止反应混合物和润滑液沿着容纳管状元件的孔内的壁的泄漏和沿着混合滑阀的前圆筒形表面的泄露,其中将自清洁杆的液压控制圆筒与头体分开的间隔室通常通过泵式分配器填充所述润滑液且连续地使其流出(flux)。
从描述中可以清楚地看出,间隔室用于收集反应的树脂的碎屑,当朝向它开口时,自清洁杆的移动刮擦所述碎屑并转移到该室本身中。当施加强制润滑时,其去除所述碎屑并进一步使润滑剂进入自清洁管道中,减少摩擦、延迟树脂薄层的反应,从而促进其数百万个周期的操作。
将润滑剂液体输入到隔离室中还抑制了反应的树脂在将衬套与头体联接的部分中形成并进入衬套中的将混合室延伸的孔。该附加问题根据本实用新型提供的密封件解决。
本实用新型的另一个目的是提供一种进一步改善了对输送管道和头体之间的反应混合物泄漏的密封作用的解决方案。
本实用新型的另一个目的是提供一种解决方案,该解决方案进一步改善并使立即发挥密封作用防止反应混合物和润滑液的泄漏,(固定存在或强行飞入用于润滑自清洁杆的隔离室,如下面的描述中将清楚的那样),润滑液必须与混合室分开。
上述内容可以通过权利要求1所述的混合装置获得。
由于本实用新型,实现了所有预定的目的。
能够实现上述目的,是得益于:
·输送管道,其由单件制成,因此在其整个延伸中具有高尺寸和几何精度,具有精确几何构造,相对于自清洁构件具有均匀和精确的间隙,并且以减小的间隙容纳在其自身的在头体中的座内,
·中间孔的直径大于混合室的直径,
·密封工具适当地布置在各种部件的联接界面之间。
所有这些特性一起使得能够立即组装各种部件,避免费力的调整操作,也避免了在首次安装时和更换管状输送元件时混合室延伸部的昂贵的预树脂密封(或硬化树脂的预先施加)。
特别地,更容易且更快速地将单件式输送管道(在头体的横向通孔中限定输送管道)在纵向地、横向地和成角度地充分对准的位置插入,显著地消除复杂且耗时的预定位操作和随后的必要过程,以调整组装部件之间的界面处的可能的不对准。最重要的是,避免了通过缓慢反应硬化树脂在将混合室延伸到管状元件中以及在后者和头体之间的间隙中的孔的凹槽中施加初步密封层。
有利地,(在输送管元件上制造的)中间孔上的密封工具保持阀构件的前部密封并与管状输送元件分离,并且(在阀构件的前面,容纳在放置为与混合室正相对的横向孔中的)帽上的密封工具有利地使管状元件相对于头体的相对部密封和绝缘,从而避免混合物和/或润滑剂的不期望的泄漏。
附图说明
通过以下描述以及与一些优选实施例相关的附图,根据本实用新型的混合装置的所有特征将更加明显。
图1显示了现有技术的“L形”混合头;
图1A是现有技术的“L形”混合头的主体的平面剖视图;
图2和图3显示了在混合头内部提供的两种不同类型的自清洁杆;
图4和5示意性地示出了一起限定了输送管道的头体和细长突起之间的结合界面处产生的两种不同类型的台阶;
图4bis和4tris示出了输送管道的已知组装构造,其分别受到一个第一不正确的非中心定位情况和一个第二不正确的不对准情况的影响,其中细长突起的区域的轴线是倾斜的;
图5bis示意性地示出了图4和图5的解决方案,但是具有可能发生在现有技术的结合的输送管道内的不对准误差,其中轴线与细长突起的区域不平行;
图6、7、8、9示出了根据本实用新型的混合装置中的输送管道的不同配置;
图10和10bis是根据本实用新型的一种形式的混合装置的纵向剖视图,其具有分别位于两个不同位置中的清洁构件;
图11是图10的放大细节;
图12显示了该装置的一个形式的放大部分;
图12A是图12的进一步放大细节,其中可以更好地看到密封工具,特别是放置在位于管状输送元件上的中间孔处的密封元件和位于管状输送元件和在头体中的贯通座之间的密封元件;
图12B和12C是根据本实用新型的输送导管和混合室之间的界面区域的示意性放大图,其中可以更好地看到分别地不与阀构件接触和与阀构件接触的密封元件;
图13和14示出了密封元件的特性,特别是其形状相对于容纳其的座的从未变形状态(图13)到工作情况(图14)的变化,其中在工作情况下,密封元件在前述座中以干涉方式插入;
图15和16是根据中间孔上的两种可能形式的密封元件的混合装置的示意性剖视局部视图;
图17和18是根据本实用新型的具有鞍形的一种形式的密封元件的两个立体图;
图19至28示出了根据本实用新型的密封元件的其它可能的形式。
图29示出了根据本实用新型的管状输送元件的一种形式,其具有横向中间孔,在其中具有座,其通过沉孔(counter bore)制成,构造成用于容纳具有恒定截面的鞍形密封元件;
图30是具有图29的密封座的孔的放大细节;
图31是图29的管状元件的侧视图:
图32是根据图31中的平面的局部纵向剖视图;
图33是图32的放大细节,以剖面方式示出了具有恒定截面的鞍形密封座的横向孔。
图34示出了管状输送元件的一种形式,在其中间孔中具有座,用于相关的密封元件,其向外呈鞍形,而内肩部区域具有通过沉孔获得的扁平环形状;
图35是图34的带密封座的孔的放大细节;
图36是图34的管状元件的一侧;
图37是沿图36中的管状元件的平面Z-Z的纵向局部剖视图;
图38至41是用于容纳在图34至37所示的密封座中的密封元件的几个视图;
图42示出了根据本实用新型的管状输送元件的一种形式,其在中间孔上的用于密封元件的座具有恒定截面和完全包括在管状元件自身的厚度中的鞍形的构造;
图43是图42的带密封座的孔的放大细节;
图44是图42的管状元件的纵向局部剖视图;
图45是图44的放大视图,示出了具有密封座的剖视横向中间孔。
具体实施方式
参照附图6至45,公开了根据本实用新型的“L形”高压混合装置1,其配置成使两种或更多种液体组分或反应性树脂相互混合以形成意图被浇注或注入以生产各种物品的反应聚合物混合物。可以加工聚氨酯、乙烯基酯、硅和酚醛树脂。
混合装置1包括头体2,头体2配置有混合室3,混合室3具有内圆筒形表面4,内圆筒形表面4设置有分别用于导入和再循环液体组分或反应性树脂的入口或入口孔5和再循环出口或出口孔6;在入口5有注入器,其产生两种或更多种反应性树脂的射流,将压力能转换成射流的动能。
注入器可以放置为彼此相对,或者以收敛在射流的单个点上的各种角度放置。
注入器由喷嘴组成,可包括具有可设定位置的分节销,以产生流体通路的合适节流,其在发源高动能射流的注入器上游产生压力。
在混合室3内部容纳有阀构件9,阀构件9可沿室3的纵轴滑动并设有再循环纵向槽10。阀构件9可在混合室3中在向后位置和前进位置之间可滑动地移动,其中在所述向后位置,其使入口5和组分射流畅通,在所述前进位置,每个上述再循环纵向槽使相应的入口5和组分射流通过用于使相应的反应性组分朝向特定的储罐再循环的相应的出口和再循环开口6连通。
混合装置1包括相对于混合室3横向布置的、用于形成输送管道7的管状元件,反应混合物一旦从混合室3流出就沿其流动,以例如被排出到成型模具中。特别地,输送管道7相对于混合室3的纵向延伸正交地延伸。
输送管道由单个管状元件7组成,其制成单件,具有开口出口端E1和在下文公开的间隔室18’处的相对的开口端E2。如下面更好地描述的那样,管状元件7以一定的间隙可拆卸地插入头体2中;换句话说,在管状元件7和头体2之间限定合适的间隙I,其稍后将更好地进行指定。
具有金属管轴向对称形状的管状元件7构造有中间横向孔13,该中间横向孔13在组装构造中与混合室3除去公差偏差之外地对准并且构成其延伸且其量等于管状元件7本身的厚度,直到限定在后者中的输送室。将在下文中更详细地描述的横向孔13用于使混合室3与在输送管道7内限定的输送室流体连通。
输送管道7内部具有面积大于混合室3的面积的剖面,并且例如延伸以便相对于头体2在底部突出并且在混合室的轴线和出口部E1之间纵向延伸,等于或高于输送室本身直径的至少三倍。该特性用于减少混合湍流,并且使得输送的树脂的流动也可以是层状或粘合的。特别的,输送管道的长度延伸从混合室的上端开始且至少是其直径的四倍是有用的。
输送管道7具有与混合室3流体连通的圆筒形内表面8。
由于管状元件7的单件构造,因为没有接合区,因此避免了管道的轴线的平行度的任何类型的台阶或误差的开始,从而防止输送管道中树脂的不均匀积聚。
由于管状元件7的单件构造从而构成输送管道,因此获得了高精度的几何形状;换句话说,采用这种结构,整个输送管道7是完美圆筒形的,即在制造它时更容易避免形状误差。这也允许使用下文所述的清洁或自清洁构件以更高的精度与其联接。
提供了在这种管状元件7内可滑动地往复移动的清洁构件或杆11(自清洁杆)。清洁构件或杆11具有在输送结束时喷射仍然包含在管状元件7中的混合物的量并且从后者的表面刮去粘合的树脂的功能。
输送室和相对的自清洁杆具有圆筒形形状并且机械地联接且有适当精确和特定的间隙,该间隙可以根据输送部的尺寸在8至60毫米之间变化。
通过自清洁杆11的滑动实现将树脂刮离表面,自清洁杆11可以具有刮擦长度,即与输送室内径以精确间隙联接的圆筒形部,相对于室本身的延伸而长度减小,并且自清洁杆11可以具有在表面上获得不同形状的腔或槽或切口,其允许通过密封环和/或通过反应的树脂的积聚而相对于输送室密封圆筒形部本身,并同时减小反应的或正在反应的树脂在输送管道7内在自清洁杆11和输送室之间操作粘合力和表面摩擦作用的表面。
在头体2中以及在输送管状元件7中,在混合室3(以及管状元件7自身的横向孔13)的直径相对的且在其前方的位置的另外的位置在正常操作期间,获得了额外的通孔52,其在正常操作期间可以通过帽50保持占据和密封。
一旦帽50被移除,具有服务功能的孔52就允许向头体应用另外的阀元件,用于引入洗涤或惰化液体或气体。因此可以例如清洗输送管道的可能的延伸柔性管道,或者可以将惰化气体注入到注入有反应性树脂注的模具腔中。
帽50居中并被引导到头体2的孔中,并且在管状元件7中获得的孔中以增大的间隙容纳,上述间隙类似于用于滑阀的孔的间隙。换句话说,在帽50的表面和第二孔52之间限定间隙Iii(允许帽50和孔52之间更容易和更快速的定心和联接),合适的弹性或弹塑性密封51插入间隙Iii(适于避免任何流体泄漏)。或者,以类似的方式,可以将帽50配置成在旨在穿透管状元件7的厚度的区域处具有减小的直径,如在图11中可以更好地看到的。
为了更好地操作,在间隔室18’中,清洁构件11可以通过的润滑液持续润滑,所述润滑液可以是静止的或者可以被迫(通过泵)流动,所述间隔室18’限定在输送管道7上方(在自清洁杆的液压控制器和头体2之间)并且还限定在其自身的输送管道7和清洁构件11的具有减小的直径的杆部之间,如可以在图10、10bis、11、15、16中更好地看到的。
有利地,间隔室18’用于收集反应的树脂的碎屑,清洁构件11在其滑动期间刮擦反应的树脂并在朝向其的打开移动期间输送到室18’中。当施加强制润滑时,强制润滑除去所述碎屑并进一步将润滑剂输入到输送管道7中,从而减少摩擦、延迟树脂薄层的反应,从而促进其数百万个周期的操作。
这种润滑在应用时还具有抑制在管状元件7和头体之间的联接区域中以及在延伸混合室3的横向孔13中的反应的树脂的效果,因此能够在使用混合装置1的第一步骤期间促进润滑剂的不希望的泄漏(当在各间隙中反应的树脂尚未形成强密封作用时)。然而,由于下面描述的根据本实用新型的具体密封构造和布置,成功地避免了会污染反应性树脂的润滑剂泄漏的风险。确切地说,在输送管道7和头体2之间的界面中以及通过构成混合室3的延伸部的横向孔13时有效地避免了润滑剂的任何泄漏。
以下描述主要集中在管状元件7上。
管状元件7可以可拆卸地插入孔12,其穿过头体2获得,并且相对于混合室3横向延伸。
管状元件7一旦插入,就在整个孔12中纵向延伸并相对于混合室3横向延伸。
使输送管道为单件并且与头体2分开(例如管状元件7)也是有利的,因为无论头体2如何,其都能够以必要的精度加工和改善自我清洁杆(清洁构件11)和输送管道本身,可以将它们以所需的间隙和源于旋转加工(即在旋转待处理部件的工具机上进行加工)的几何精度相互联接,能够使它们可以互换,以便在磨损时对部件进行特殊维护。
管状元件7的不同形式的结构配置是可能的。
特别地,管状元件7配置有环形肩部区域14或部分,其布置在远离横向孔13的区域处,例如,朝向头体2的输送方向(在底部)或朝向间隔室18’(在顶部)布置。
还提供了用于可拆卸地固定管状元件7的不同模式。特别地,下面将描述固定工具(15;15’;16),其构造为用于将环形肩部区域14刚性地且可拆卸地固定到头体2的较高或较低表面,以将管状元件7牢固地紧固在横向通孔12中。
在管状元件7和头体2的横向通孔之间限定具有减小的间隙I的公差。提供这样的公差以便于将管状元件7插入横向通孔12和从该横向通孔12中移除管状元件7。
根据不同的直径,空隙的间隙可以在12到80微米之间变化,这取决于相关的头尺寸。
装置1还在横向于头体的通孔12上设置有密封垫圈工具20,其定位在横向于输送管道的孔13和52上方和下方的圆周腔中;密封垫圈工具20构造成避免聚合物混合物从前述空隙朝向外侧和朝向隔离室18’泄漏,并避免润滑剂液体通过上述间隙I向混合室3泄漏。
垫圈工具20尤其包括环形密封元件20。
环形密封元件20容纳在位于管状元件7的表面上和/或在前述纵向通孔12的圆筒形表面上的相应环形座中,并且放置在横向孔13附近,其中横向孔13将混合室3延伸直到输送管道7。
环形密封元件20可以直接设置在中间孔13上方,即,在介于上端E2和混合室3之间的高度处,和/或中间孔13正下方,即,在介于下端E1和混合室3之间的高度处。
这里将描述高压混合装置1的各种可能形式,并将注意力集中在管状元件7的构造及其相对于头体2可移除的固定构造上。
根据图6所示的形式,环形或凸缘形的肩部区域14A布置在管状元件7的上端E2上,并且径向延伸,使得其可以放置在头体2的上侧表面上,特别是在座17上。
可以通过沉孔获得的座17可以深至完全容纳肩部区域14A,或者仅接收其一部分,肩部区域14的其余部分保持向上悬臂以被其它部件(间隔件)包围。
在图6的形式中,固定工具包括螺纹环形元件16,该螺纹环形元件16构造成与在管状元件7的关于头体2与肩部区域14A相对的位置处区域上的螺纹表面接合,并且布置成放置在头体2的下表面上且对其施加压力。
通过旋拧环形元件16,管状元件7被向下拉伸并阻挡,从而确保肩部或区域14A抵靠基体2的下相对表面。
为了确保管状元件7在通孔12中的正确角度位置,设置了径向和角向定心工具19。这些定心工具可以包括腔19,腔19在肩部或区域14中和座17中,设置成接收后者或两个或更多个径向槽口,还在管状元件7和头体2上呈现,并且销或相互定心键或另一个等效的机械抵接件插入其中;该工具确保了相互正确的定位,除了与孔12本身的纵轴成角度和横向于其发生的加工公差之外。
对于这种联接,必须使管状元件7的横向于管状元件7获得的中间孔13从与管状元件7(输送管道)的环形肩部14的头体的接触表面测量的在纵向方向上的距离足够精确,但例如不需要特殊设备,除了用现代工具机器制造的机械加工的那些。
类似地,槽口径向定位或径向定心槽口的精度不需要使用特殊设备,除了用现代工具机器制造的机械加工的那些,因此显著地便于组装操作和可能的更换。
图7的形式与刚刚描述的形式的不同之处在于肩部区域14和环形元件16具有颠倒的位置。
在这种情况下,肩部区域14B以环形或凸缘形状从管状元件7的中间区域ZI径向延伸,并且构造成放置在头体2的下表面上与管状元件7的上端E2相对的位置处。相比之下,环形元件16可以拧在管状元件7的上端E2处的螺纹区域上。
在图8的形式中,肩部区域14C从管状元件的上端E2延伸。环形固定元件16不存在,并且锁定工具包括特定螺钉15,特定螺钉15用于将肩部区域14C直接紧固在位于头体上的座17中。
图9的形式与图8的类似,但不同之处在于它在前述中间区域ZI中提供了在头体2的下表面处具有锁定螺钉15的肩部区域14D。
在根据图7,8,9的形式中,尽管未示出,但是提供了径向和角度定心工具(例如定心销和键槽),类似于参考图6的形式所描述和示出的。
图10(和图11的放大图)示出了根据本实用新型的另一种可能的形式。肩部区域14容纳在座17中并从那里突出百分之几毫米。更确切地说,根据输送管状元件7的尺寸,衬套的上表面相对于头体2向上突出百分之3至百分之9毫米。
因此,其通过头体2和也固定到清洁构件或杆11的控制圆筒的间隔元件18之间的压力紧固,其中,间隔元件18形成上述间隔室18’并且也固定到清洁构件或杆11的控制圆筒上。在这种情况下,锁定工具包括螺钉装置15’,螺钉装置15’设置成将前述间隔元件18和间隔室18’固定到头体2。肩部区域14的上表面从头体2的围绕其的表面略微突出,并且通过弹性变形的间隔元件18接收紧固压力。
在另一种可能的形式中,如已经提到的,肩部区域14容纳在座17中,座17部分地在头体2上并且部分地在间隔元件18(间隔室18’)的下表面中,或者几乎完全在后者的下部。
现在将更详细地描述混合室3和管状元件7之间的界面区域,同时考虑到以下所述的特征必须被认为存在于上述描述的所有形式中。
在管状元件7上获得的并将混合室3延伸的中间横向孔13的直径D1大于混合室3的第二直径D2。
由于该结构构造,确保了与混合室的直径D2相比,横向于输送管道7的孔13的直径D1充分增加,从而使得即使存在由管状元件7与头体2的加工和联接公差导致的径向和纵向不对准,也不会在直径D2内形成突出台阶。
可以补偿在组装时由管状元件7的孔13和混合室3的孔之间的处理和相互定位公差导致的可能的对准错误,从而避免锁定在管状元件7时在头部主体2中的混合室3的端部内产生内突起。这样的构造使得可以避免在混合室中产生突出的台阶并避免产生在必须将阀构件9带到完全前进闭合位置时正向和横向阻碍阀构件9的移动的干涉区域。
由于阀构件9通常以非常小的间隙(从大约千分之5到大约千分之25毫米)联接在混合室3中,横向孔13的较大直径D1使得其容易相对于混合室3的出口部联接后者,尽管可能存在由于部件的相互联接所涉及的公差和处理导致的相互定位的错误。
横向孔13因此构造为混合室3的延伸部,并且可以在内部接收处于前进位置的所述阀构件9的前端部。
第一直径D1与第二直径D2之间的差Ii具有介于约0.04mm和约0.3mm之间的值。该直径差因此有利于装配操作并避免表面的不连续区域中的干涉,有效确保该密封还可以通过下文所述的特定密封系统来补偿不对准和直径差,其中,上述表面的不连续区域中的干涉可导致混合阀构件或滑阀9的摩擦、刮擦和和卡住或损坏表面之间的密封并导致树脂或润滑剂的泄漏。
类似地,孔52的直径比帽50的直径大0.1至0.3mm的量,以避免帽与所述孔的内径的干涉。因此,相应得到的间隙Iii具有高达0.3mm的厚度或间隙。
在管状元件7中获得环形座22,其与上述中间横向孔13同轴布置,并且构造成容纳弹性或弹塑性密封元件23,密封元件23通过压力组装插入并且适于弹性地与其座并且与阀构件9以干涉方式相互作用以执行有效的密封作用,并且另一种构造是对容纳管状元件7的孔12的表面执行液压密封作用。
该密封系统代表对如下解决方案的最有效替代方案:在滑阀9的圆筒形前部上提供小圆形腔,并且在其中插入突出的树脂密封,而所述树脂密封可容易地在上述不连续表面的角部和反应性树脂入口孔的角部破裂或磨损。
它还代表了对如下方案的替代方案:通过施加硬化树脂进行树脂密封或树脂密封在自清洁套管输送管道中在混合室3的延伸孔13上获得的圆形腔,树脂密封由于输送管道本身存在润滑剂而变得不太稳定。
关于这些解决方案,根据本实用新型,在容纳有由弹性或弹塑性材料制成的密封元件23的管状元件7中的混合室的延伸孔13上获得环形座22更加简单和方便。
环形座22和弹性或弹塑性密封元件23可以具有不同的构造。
根据实施例,可以在管状元件7的厚度内获得环形座22;在该情况下,环形座22以圆形延伸,具有均匀的横向截面,即,具有环形形状,并且其在两侧横向包含弹性或弹塑性密封元件23。图12A、12B、12C、13、14、15示出了该配置的例子。
在其它可能形式中,环形座22可以通过沉孔在管状元件7的外表面上获得,并且在所述管状元件7的厚度中以外鞍形状延伸,以在一侧开口并面向限定管状元件7中获得的横向孔13的表面且面向头体2的通孔12(横向于混合室延伸)的表面,且在混合室3的端部,如图16和29至33中更好地示出的。
在图12B中示意性地示出了一种形式的密封环23。
因此,这种弹性或弹塑性密封元件23以干涉方式插入并压缩在恒定截面环形座22内,该环形座22可以是平面形状或鞍形(环形座22C,如图42至45所示)。图13和14示出了密封元件23的两种不同状态,特别是与容纳它的座22相比,其从未成形状态(图13)到工作情况的形状变化,其中,在工作情况中,密封元件以干涉方式插入前述座22中并被压缩(图14)。
图12B中所示的密封元件23具有截面,其特征在于,仅一个位于环形密封的内侧(朝向旋转(revolution)轴)尖端(cusp)27,和位于环形外部的较大直径上的两个尖端区域26,两个尖端区域26间有中间凹陷区域,且两侧斜表面在环形的内部发散,形成突出的角部。一旦与环形座表面22强制接触地插入,密封元件就具有尖端和角部,尖端和角部被压靠在环形座22的表面上并通过变形施加压力,从而确保密封作用。最内径上的尖端27旨在由在通过时的挤压而与阀构件9(滑阀)的圆筒形表面相互作用。尖端区域由具有不同放置位置的表面、特别是具有在它们之间相反的锥形的表面的交叉而限定。
类似的构造可以在图19中所示的密封元件23A中发现,其具有类似的环形延伸。
特别地,旨在与阀构件9相互作用的表面具有倾斜的放置位置,以便用作阀构件9自身的导向孔。
图17,18是密封元件23处于可能的“鞍形”构造之一的剖视图和立体图。在图21至23和25至28中报告了鞍形密封元件的其它视图(剖视图)。
有利地,尖端区域26具有增加与环形座22的联接作用的效果,其补偿可能的尺寸不规则性或表面隆起。
当密封元件被迫进入其座时,尖端26被压靠在它们所联接的表面上,并且它们有利地具有增加用环形座密封联接表面所需的比压力的效果,适应可能的尺寸不规则或表面隆起。密封元件23B(图20)具有:带有两个斜面尖端突起26BIS的部分,在具有较大直径的外表面上具有凹槽的中间部,和在内表面上的两个尖端和在侧面上倾斜的角部之间具有凹槽的部分。元件23A、23B、23D、23L具有尖角尖端。
元件23C(图21)、23D(图22)、23E(图23)、23G(图25)具有平面侧,其与圆形延伸轴正交并具有尖角;和相对的鞍形侧,具有由具有对应于混合室3和管状元件7的外表面的直径的两个正交圆筒体的交叉得到的尖角并可以安装在打开的腔中。
元件23H(图26)、23I(图27)、23L(图28)配置有环形鞍形突起或肩部,由具有对应于突起的外径的直径两个正交圆筒体的交叉产生的形状,其中,突起的座22A在管状元件7的外部厚度的外部获得(在图29至33中更好地可见)。
图17和18是处于可能的“鞍形”几何构造之一中的密封元件23的立体图。
当密封元件被迫进入其座时,尖端26或斜面尖端26BIS通过变形压缩它们所联接的表面,并且它们有利地增加了与环形座22在联接表面上密封所需的比压力的效果,适应可能的尺寸不规则或表面粗糙度。
从图12B的示意图可以清楚地看出,尖端区域27的内径D3小于混合室3的直径D2,并且它也小于阀元件9的外径,并且密封元件的外和侧角和尖端的表面被压缩并适应它们所压靠的表面。因此,密封元件23弹性地与阀构件9相互作用(如图12C和14所示)并确保液压密封以防止反应组分和润滑剂的泄漏。
因此,可以具有倾斜尖端26BIS的尖端区域27有利地在阀构件9存在时或当其朝向其前进位置移动时在阀构件9的圆筒形表面上执行有效的密封作用。
密封元件23H(图26)、23I(图27)、23L(图28)配置有环形外围避让部(relief)28或“鞍形”肩部28,其根据两个正交圆筒体的交叉而径向延伸,所述圆筒体的直径对应于突起的外径,所述突起的座是在管状元件的外部厚度中。
外围避让部28确保在管状元件7的外表面和头体2的横向孔12之间的联接区域中的开口腔中的更有效的液压密封。基本上,外围避让部28在位于围绕孔的管状元件7的厚度中的沉孔和管状元件7与头体2的横向孔12之间的间隙I的表面之间被压缩。
在图34至37中,示出了管状输送元件7的一种形式,在其中间孔13中具有用于密封元件23的根据另一种可能的几何构造制成的座22B。在这种情况下,座22B用于容纳如图38至41所示构造的密封元件23。这种密封元件23包括避让部38,该避让部38在外部是鞍形的,但在内部包括平面匹配表面34。
座22B在外部还具有鞍形形状同时在内部由平面形状的肩部表面35界定,通过沉孔获得,适于抵接地接收前述密封元件23的平面匹配表面34。
座22B的平面形肩部表面35用于将密封元件23压靠在限定头部主体2的通孔12的表面上。
这样的构造使得元件23能够在中间横向孔13和滑阀9之间的界面处以及在管状元件7的外表面与(头体2的)通孔12的容纳表面之间的界面处施加液压密封。
在图42至45所示的一种形式中,在中间孔13处获得的环形座22C适合于完全包括在管状元件7的厚度中的恒定截面和鞍形密封元件。
具有恒定截面但具有鞍形的座22C构造容纳具有均匀截面的相应密封元件23。
这种座22的配置可以例如在双插补数控机床上实现。
总之,在不同形式中,弹性或弹塑性材料的密封元件23设置有具有尖角或斜角的唇部,其确保在压缩状态下的密封。实际上,如果通过适当压缩的减小的环形延伸表面进行密封作用,则密封作用更加可靠和有效,其中,其在高比压力下操作并且通过变形适应必须进行密封的表面的粗糙度和几何形状误差。如图17至28所示,密封元件可以具有外表面且该外表面具有一个或多个尖端区域且所述尖端区域具有三角形或梯形轮廓的尖角或斜角,或者可以具有内表面且所述内表面具有三角形或梯形轮廓的尖端区域,或者可以具有外表面且所述外表面具有四个具有三角形或梯形轮廓的尖端区域。
一般而言,由于上述各种形式中的密封环23和座22的具体构造,可以在没有精确的结构限制情况下制造管状元件7(金属管),而高精度结构限制会迫使与头体2机械联接地制造;因此有利地,可以分别制造两个部件并且通过先前描述的各种可移除固定解决方案(凸缘肩部区域、螺纹环、通过间隔件18紧固等)简单地将它们联接。
得益于所有上述液压密封元件,可以获得另一技术优势。先前,在公开中,通过将润滑剂液体引入间隔室中来参考强制润滑,以确保清洁构件11在管状元件7中的滑动。然而,还指出这种润滑抑制了反应的树脂的形成,这有助于在管状元件和头体之间的联接区域中以及在使混合室3朝向阀元件或滑阀的前圆筒表面延伸的孔13中的密封作用,因此,在首次使用混合装置1时可以促进或维持不希望的润滑剂泄漏。然而,由于所有在单件输送管道7和头部主体2之间的界面处以及在管道7的横向孔13和在再循环前进位置的滑阀9之间的界面处有效地起作用的上述密封元件,成功地避免了这种风险。
从附图中公开和示出的内容可以清楚地看出,根据本实用新型的混合装置1成功地实现了所有预期目标。
根据本实用新型的解决方案除了显著减少破坏事件并因此延长高压混合装置1的使用寿命之外,由于管状元件7,提供间隙I的通孔12和密封工具20之间的联接系统,还简化并使得构造和组装装置1本身更具成本效益,并且允许更容易、更快速和更具成本效益地更换输送管道7。
使用单件式管状元件7作为输送管道有助于显著延长清洁构件11和输送管道7自身的平均操作寿命,并有助于整体改善整个混合装置1的操作条件。
间隔元件18的拆卸和清洁操作也变得容易。
由于管状元件7中的横向孔13的较大的直径,与由前述环形座22和密封元件23给出的新密封系统一起,将输送管道相对于容纳它的头体2的座并相对于混合室轴向对中并成角度地定向也非常简单且快速、容易地补偿由加工公差引起的几何误差和可能的几何和尺寸不准确性。
简而言之,制成单件的输送管道7、与头体2的间隙I、密封工具20、23、51以及中间孔13的比混合室3的直径大的直径、孔52的比帽50的直径大的直径相互协同作用,有利地允许将输送管道7在纵向地、横向地和成角度地充分对准的位置立即插入头体2的贯通纵向孔12中,以避免与可移动阀构件的前部干涉,显著地消除费力和耗时的定位操作以及补偿可能的未对准在组装部件之间的界面处突出的台阶所需的后续处理,并且还避免了应用适合于密封的硬化树脂的长而精细的操作,同时联接存在管状元件和孔12以及混合滑阀和孔13之间的间隙和空隙。
由于输送管道7制成单件,并且由于在管道7的外侧表面上和在其横向孔13(其是混合室3的延伸)上起作用密封元件(20,23),避免了混合物和润滑剂液体泄漏的风险,而这现有技术装置中可能发生并且必须例如通过施加硬化树脂来密封,其中所述硬化树脂在组装和密封检查步骤期间的聚合和过量的去除需要额外的工作时间。还已知在输送管道中聚合的反应的树脂在输送管道的表面上显著且不均匀地分层,在这样的分层区域处确定抵靠清洁构件的强压缩区域,随后在相反的区域上具有强烈的金属对金属摩擦。即使润滑延迟并减少了这种现象的程度,但它也无法中断。如在介绍中所提到的,如果输送管道结合并且具有台阶或几何形状误差,倾斜的轴线或直径变化以及因此台阶突起引起的管道变化和不同的积聚,则这种不均匀行为更加明显,如在现有技术中的装置中所发生的那样。
通过密封元件(20,23,51)(由弹性或弹塑性材料制成,例如弹性体或聚四氟乙烯)的特定布置,单件输送管道7的构造(避免促进树脂停滞或积聚的任何类型的不平坦或台阶并且能够获得非常精确的几何形状)一起起作用以避免上述现象并且还避免在混合头的首次使用更可能发生的润滑剂液体(如上所述)的可能泄漏。
得益于管状元件7的构造为单件,它还可以以更高的精度与自清洁构件联接。
根据预期的应用,可以根据需要将装置1及其部件进行配置和尺寸设置。
材料只要与它们所针对的特定用途相容,就可以根据所请求的要求并根据现有技术适当地选择这些材料。
可以在不脱离所要求保护的范围的情况下,对上文描述的以及附图中示出的进行变化和/或增加。
Claims (20)
1.一种高压混合装置(1),其适于形成由一种第一化学反应性液体组分和至少一种第二化学反应性液体组分产生的聚合物混合物,所述混合装置(1)包括:
头体(2),其配置有混合室(3),所述混合室(3)具有内圆筒形表面(4),所述内圆筒形表面(4)设置有分别用于注入和再循环所述反应性组分的入口(5)和出口(6);
管状输送元件(7),其用于释放和喷射所获得的聚合物混合物,具有与所述混合室(3)流体连通的圆筒形内表面(8),并且在其内部,清洁构件(11)能够滑动地移动,适于一旦输送结束就喷射所述混合物;
阀构件(9),其设有用于分开地使所述反应性液体组分再循环的纵向再循环槽(10),并且在所述混合室(3)中在向后位置和前进位置之间能够滑动地移动,其中,在所述向后位置,其使所述入口(5)暴露,在所述前进位置,每个纵向再循环槽(10)将一个相应的入口(5)与用于再循环相应的反应性组分的相应的出口(6)相连通;
其中,所述输送管道由管状输送元件(7)组成,所述管状输送元件(7)由单个的非结合的件制成,其具有与间隔室(18’)连通的开口上端(E2)和用于输送反应性混合物的开口下端(E1),
清洁构件(11),其能够通过液压控制在所述管状输送元件(7)中在上部向后位置之间往复移动,其中在所述上部向后位置,其使进入限定在所述管状输送元件(7)中的输送室中的所述混合室(3)的出口至少部分地畅通,用于使反应混合物能够流出;
所述管状输送元件(7)是与所述头体(2)不同的、分开的且分开地加工的件,并且能够拆卸地插入所述头体(2)的相对于所述混合室(3)横向延伸的通孔(12)中,所述管状输送元件(7)布置成相对于所述混合室(3)横向地延伸并在底部沿着所述通孔(12)的轴线从所述头体(2)纵向地突出;
其中,所述管状输送元件(7)配置有横向孔(13),其在组装后的构造中放置为以增大的直径来延伸所述混合室(3),因此所述混合室(3)向上延伸直至其进入所述管状输送元件(7)的内室;
所述横向孔(13)具有大于所述混合室(3)的第二直径(D2)的第一直径(D1),以在组装时补偿由于加工公差引起的相互几何定位误差和公差,例如以避免与所述阀构件(9)在所述横向孔(13)内的移动相干涉的台阶和区域,所述横向孔(13)配置为所述混合室(3)的延伸部并且适于所述前进位置在内部接收所述阀构件(9)的前圆筒形端部;
在限定所述横向孔(13)的表面上具有环形座(22;22A;22B,22C),其适合于容纳弹性或弹塑性密封件(23),所述弹塑性密封件(23)被强制干涉地容纳并压缩在所述环形座(22;22A;22B,22C)中,以发挥液压密封功能,防止当所述阀构件(9)的前端部处于前进位置时来自再循环的所述纵向再循环槽(10)的反应性组分通过所述横向孔(13)和所述管状输送元件(7)的相关联的座而泄漏,并防止润滑液从在所述清洁构件(11)的控制杆和所述管状输送元件(7)之间限定的空隙朝向所述纵向再循环槽(10)泄漏;
所述管状输送元件(7)配置有环形肩部区域(14),所述环形肩部区域(14)放置在远离所述横向孔(13)的区域处,以及
固定和定向工具(15;15’;16;19),其设置成并构造成用于将所述环形肩部区域(14)可拆卸地固定到所述头体(2)的相对于所述通孔(12)横向的侧表面上,以便将所述管状输送元件(7)在所述通孔(12)中锁定在正确位置,
在所述管状输送元件(7)和所述通孔(12)之间和在所述头体(2)中限定了间隙(I),其构造成允许容易地互换所述管状输送元件(7),以便于从所述通孔(12)插入和移除所述管状输送元件(7),
还设置了密封和定心工具(20,23,51),其构造成避免所述反应性组分的聚合物混合物在所述混合室(3)外并通过所述间隙(I)并朝向所述间隔室(18’)泄漏,并且避免润滑液从所述间隔室(18’)通过所述间隙(I)向所述混合室(3)的任何泄漏。
2.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,所述环形座(22;22A;22B,22C)相对于所述横向孔(13)同轴布置,所述至少一个弹性或弹塑性密封件(23)朝向所述横向孔(13)的内部突出并在其座内被压缩,用于与所述阀构件(9)以干涉方式相互作用,所述环形座(22;22C) 具有恒定截面并完全包含在所述管状输送元件(7)的厚度中,而不会在所述管状输送元件(7)的外圆筒形壁上突出,并且具有平面环形形状以在两侧侧向包含被强行容纳的所述弹塑性密封件(23),或者所述环形座(22)是通过内插获得的鞍形或为外鞍形的且具有与直径减小的沉孔联接或不同轴的环形或平面沉孔,所述环形座(22A;22B)使得其在一侧是开口的并面向限定所述通孔(12)的表面。
3.根据权利要求1或2所述的高压混合装置(1),其中,所述头体(2)和所述管状输送元件(7)根据“L”构造相互延伸,其中,所述管状输送元件(7)相对于所述混合室(3)的纵向延伸部正交地延伸,并且其直径截面大于所述混合室(3)的直径截面,并且其中,所述管状输送元件(7)延伸以相对于所述头体(2)突出并且纵向延伸,从所述混合室(3)的轴线测量直到所述反应混合物的端部出口,至少比自己的直径高三倍。
4.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,所述第一直径(D1)和所述第二直径(D2)之间的间隙(Ii)具有在约0.04mm和约0.3mm之间的可变值,并且其中,根据所述混合室(3)的不同直径,所述间隙(I)具有12至80微米的可变值。
5.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,所述环形肩部区域(14)在所述上端(E2)处径向延伸。
6.根据权利要求5所述的高压混合装置(1),其中,具有环形或凸缘形状的所述肩部区域(14)紧固在所述头体(2)和限定所述间隔室(18’)的间隔件(18)之间,所述间隔室(18’)介于所述清洁构件(11)的控制圆筒和所述头体(2)之间,其中,所述固定工具包括用于将所述间隔件(18)以及因此将所述间隔室(18’)固定到所述头体(2)上的螺钉元件(15’),并且其中,所述肩部区域(14)接收在位于所述头体(2)和/或所述间隔件(18)上的座(17)中。
7.根据权利要求6所述的高压混合装置(1),其中,所述座(17)完全在所述头体(2)上,以完全容纳所述肩部区域(14),使其外端表面之一暴露,适于接收由所述间隔件(18)抵靠所述头体(2)的上表面的紧固压力。
8.根据权利要求6所述的高压混合装置(1),其中,所述座(17)部分地在所述头体(2)上并且部分地在所述间隔件(18)的下端上,使得所述肩部区域(14)部分地容纳在所述头体(2)中并从其突出以部分地包含在所述间隔件(18)中,所述肩部区域(14)因此跨越在所述头体(2)和所述间隔件(18)之间的界面表面。
9.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,所述肩部区域(14)以环形或凸缘形状从所述管状输送元件(7)的中间区域(ZI)径向地延伸,并且其被配置成放置在所述头体(2)的表面上的与所述上端(E2)相对的位置处。
10.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,所述锁定工具包括螺钉元件(15),所述螺钉元件(15)布置成与所述肩部区域(14)直接接合,以将其可拆卸地固定到所述头体(2)。
11.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,所述固定工具包括螺纹环形元件(16),所述螺纹环形元件(16)构造成与在所述管状输送元件(7)的区域上的与所述肩部区域(14)相对的位置处的螺纹表面接合,并且抵接在所述头体(2)的表面上。
12.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),还包括用于通过销或键对所述管状输送元件(7)径向定心的腔(19),所述腔(19)在所述肩部区域(14)中和设置成接收所述销或键的座(17)中。
13.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,所述密封工具包括环形密封元件(20),其容纳在位于所述管状输送元件(7)的表面上和/或在所述头体(2)的所述横向通孔(12)的圆筒形表面的相应的环形座中,所述环形密封元件(20)构造成避免聚合物混合物和反应性组分从所述混合室(3)通过所述头体(2)和所述管状输送元件(7)之间的界面朝向所述间隔室(18’)和/或向外泄漏,并且避免润滑液从所述间隔室(18’)朝向所述混合室(3)的任何泄漏。
14.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,在设置在所述管状输送元件(7)上的所述横向孔(13)中,有通过所述工具机器轴线的内插获得的具有恒定截面的所述环形座(22;22A;22B,22C)或所述同心环形双沉孔座,或者有与所述管状输送元件(7)的外表面上的所述横向孔(13)同轴设置的所获得的所述环形座(22;22A;22B,22C),所述环形座(22)在所述管状输送元件(7)的厚度中以鞍形或平面形延伸,以在一侧开口并面向限定所述头体(2)的容纳所述管状输送元件(7)的所述通孔(12)的表面,所述弹性或弹塑性密封件(23)适于与所述阀构件(9)以干涉方式相互作用并且以干涉方式容纳在所述通孔(12)的所述纵向表面与形状为鞍形或随后为圆筒形沉孔的鞍形的所述环形座(22A;22B)的其它表面之间。
15.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,所述弹性或弹塑性密封件(23)包括凹陷区和避让区,其配置成增加与所述环形座(22;22A,22B;22C)的特定接触和联接压力,并且增加压力和朝向所述通孔(12)的相对于头体(2)横向的表面的液压密封作用和朝向限定了容纳所述弹塑性密封件(23)的所述环形座(22;22A,22B;22C)的表面的液压密封作用,以及增加在与所述阀构件(9)的前圆筒表面相互作用时的液压密封作用。
16.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,所述弹性或弹塑性密封件(23)在外表面上包括凹陷区和避让区,其具有一个或两个或四个尖端,尖端具有三角形、三角形斜面或梯形形状,其构造成增加与所述环形座(22;22A,22B;22C)的特定接触和联接压力以及增加朝向所述头体(2)的通孔(12)的表面的液压密封作用以及朝向容纳所述弹塑性密封件(23)的表面的液压密封作用和与所述阀构件(9)的圆筒形表面相互作用时的液压密封作用,并且其中,所述弹塑性密封件(23)的外表面包括横向轮廓,其具有一个或两个或四个三角形或梯形形状的尖端,以增加腔的表面上的比压力,并通过变形更好地适应于接收所述弹塑性密封件(23)的表面的粗糙度和公差。
17.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,所述弹塑性密封件(23)的外表面包括构造成鞍形的外围轮廓,从而确保甚至在所述管状输送元件(7)的外表面和所述头体(2)的所述通孔(12)之间的联接区域中的密封作用。
18.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,所述弹塑性密封件(23)具有适于与圆筒形状联接的外围表面,并且使侧表面中的一个构造成根据从不同半径的两个圆筒体之间的交叉处形成的鞍形形状联接,以在其外表面和限定横向于所述头体(2)的所述通孔(12)的表面之间的联接区域中,在具有沉孔表面的所述环形座(22B)处施加密封作用。
19.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,所述弹塑性密封件(23,23H,23I,23L)设置有环形外围避让部(28),所述环形外围避让部(28)根据从不同半径的两个正交圆筒体之间的交叉而得到的鞍形形状来构造,以甚至在位于所述管状输送元件(7)的外表面和限定在所述头体(2)中的所述通孔(12)的表面之间的联接区域中,在限定所述环形座(22A)的同心双沉孔处的区域中增加表面和密封作用。
20.根据权利要求1所述的高压混合装置(1),其中,在所述头体(2)中,在所述管状输送元件(7)中,在与所述混合室(3)和所述横向孔(13)的直径相对且在所述混合室(3)和所述横向孔(13)前方的位置处,具有一个另外的横向通孔(52),其在正常操作期间通过帽(50)占据并密封,一旦所述帽(50)被移除,所述横向通孔(52)就允许向所述头体施加另一个阀元件,用于引入洗涤或惰化液体或气体,以便清洗例如所述输送管道的可能的柔性延伸管道或将惰化气体注入到注入有所述反应树脂的模具的腔中,在所述帽(50)的表面和所述另外的横向通孔(52)的表面之间限定相应的间隙(Iii),弹性密封元件(51)插入所述间隙(Iii),以避免混合物或润滑液朝向所述横向通孔(52)的任何泄漏。
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