DD145157A3 - VORRICHTUNG ZUM MIsCHEN VON FLUESSIGEN MEHRKOMPONENTEN-KUNSTSTOFFEN,INSBESONDERE POLYURETHAN - Google Patents

Abstract

Die Erfindung dient zur Herstellung von Schaumstoffen durch Vermischung reaktionsfähiger Komponenten. Ziel ist eine wenig aufwendige, leicht handzuhabende Vorrichtung, die gute Schaumqualität gewährleistet. Aufgabe ist, einem axial bewegten Kolben Umsteuerorgane derart zuzuordnen, daß Druckstoß und Vorlauf bei der Komponentenumsteuerung vermieden sowie die Zmtriebskraf t für die Betätigung der bewegten Mischkopfteile verringert werden und keine Leckage auftritt. An dem Absperr- und Reinigungskolben ist ein längenverstellbarer Zug-Druckhebel befestigt, der mit einem Schwenkhebel gelenkig verbunden ist. Der Schwenkhebel steht mittels Feinverzahnung mit den im Komponentenrücklauf angeordneten Steuerventilen in formschlüssiger Verbindung. Die gemeinsame Achse der durch die Feinverzahnung in ihrer Lage zueinander veränderbaren Steuerventile ist um vorzugsweise 90° zur Achse des Absperr- und Reinigungskolbens versetzt. Das Hebelsystem und damit die Steuerventile werden durch die Axialbewegung des Absperr- und Reinigungskolbens betätigt. Eine vorteilhafte Anwendung dieser Vorrichtung ist bei Polyurethan-Hochdruckschäummaschinen möglich.

Description

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Titel der Erfindung:

Vorrichtung zum Mischen von flüssigen Mehrkomponenten-Kunststoffen, insbesondere Polyurethan

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen von flüssigen Mehrkoraponenten-Kunststoffen, insbesondere Polyurethan. Mit Hilfe dieser Vorrichtung werden die von je einer Dosierpumpe geförderten flüssigen Mehrkoraponenten-Kunststoffe innig vermischt und in eine Form ausgetragen. Diese Vorrichtung arbeitet ohne mechanischen Mischer. Die Mischung der Komponenten erfolgt nach dem Prinzip der Gegenstrominjektion.

. Diese Art Vorrichtungen kommen vorwiegend bei Polyurethan-Hochdruckschäumraaschinen zum Einsatz.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung:

Bei einer bekannten Vorrichtung zum Mischen.von flüssigen Mehrkomponenten-Iiunststoffen nach DT-OS 2 4Ί7 513 sind ein Ventilkolben und ein Butenkolben parallel zueinander angeordnet und gemeinsam axial bewegbar, wobei der Mutenkolben einen größeren Durchmesser als der Ventilkolben aufweist. In der untersten Stellung des Yentilkolbens können die von den Dosierpumpen kontinuierlich geförderten Komponenten nicht in die Mischkaranisr eintreten, da der Ventilkolben die Sintrittsöffmmgen versperrt. Sie gelangen über Verbindungskanäle zu dem Ilutenkolben, der in der ebenfalls unteren Stellung die Verbindungskanäle über die Rücklaufnuten mit den Rücklaufkanälen verbindet und damit

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einen kontinuierlichen Rücklauf (Rezirkulation) der Komponenten zu den Behältern ermöglicht. In der oberen Stellung sperrt der Nutenkolben den Durchgang von den Verbindungszu den Rücklaufkanälen, während der Ventilkolben den Eintritt der Komponenten in die Mischkammer gestattet. Die Komponenten werden in der Mischkammer infolge des hohen Druckes vermischt und treten aus ihr kontinuierlich aus.

Ist dieser Vorgang beendet, werden die beiden Kolben wieder nach unten bewegt. Die Mischungsreste werden dabei von dem Ventilkolben aus der Mischkammer geschoben. Gleichzeitig werden die Komponenten, wie schon eingangs beschrieben, in die Riicklaufkanäle geleitet. .. . ·

Diese Vorrichtung, hat den Nachteil, daß sie nur teilweise die Mangel der kritisierten Vorrichtung gern. DT-AS 2oo7935 beseitigt und selbst noch v/eitere Mängel besitzt. Da gem. DT-OS 2417513 im Nutenkolben die Nuten für beide Komponenten angeordnet sind, muß dieser mit einem sehr ge— ringen Spiel in die dazugehörige Bohrung eingepaßt werden, weil sonst, insbesondere bei Druckunterschieden der beiden Komponenten, eine Komponente in den anderen Komponentenkreislauf eintreten und es dort zu unerwünschten Schaum—

bildungen und Verstopfungen kommen könnte. Trotzdem kommt es selbst bei kleinstem Spiel noch zur Leckage der beiden Komponenten, die sich aber in kurzer Zeit durch die Axial— bewegung des Nutenkolbens zu Schaum vermischen, der sich am Umfang des Nutenkolbens bzw. an der Bohrung ansetzt. Die das geringe Spiel zwischen Nutenkorben und Bohrung ausfüllende .Schaumschicht besitzt eine sehr gute Haftung ' und erzeugt eine gute Dichtwirkung. Das gleiche tritt auch am Ventilkolben ein. Durch die guten Haiteigenschaften des Schaumes ist selbst bei feinstbearbeiteten Oberflächen ein Kraftaufwand für die Betätigung eines Kolbens von mehreren IvIp erforderlich, der sich bei Anordnung von zwei Kolben verdoppelt und somit einen Mehraufwand für einen leistungsstarken Antrieb erfordert. Gleichzeitig wird durch die größere und damit schwerere Mischeinrichtung die Bedienung erheblich erschwert.

Burcb. die axiale Bewegung des ITutenkolbens wird der an seinem unteren Ende verbleibende Hohlraum verkleinert bzw.

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vergrößert. Da sich in dem Hohlraum nicht nur Luft, sondern mit zunehmender Betriebszeit immer mehr Leckage, die zu Schaum reagiert, sowie abgeschabte Schaumreste ansammeln, ist es erforderlich, daß dieser Raum über eine Reinigungsöffnung verfügt. Da 'sich diese Reinigungsöffnung durch die . abgeschabten Schaumreste und die miteinander reagierende Leckage sehr schnell zusetzt, muß diese sehr oft und regelmäßig gereinigt werden, was bei dem mitunter recht hart v/erdenden Schaum sehr schwierig ist· Das alles bedeutet einen hohen Aufwand bei der Wartung und Bedienung. Y/ird im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel die Bohrung für den Nutenkolben nach unten offen gelassen, so v/ürden zwar die abgeschabten Schaumreste und die Leckage nach unten ausgeschoben, was zwar den Vorteil hat, daß nicht dauernd von •Hand gereinigt zu werden braucht, dafür aber den größeren Hachteil hat, daß diese Seile in die noch offene Form auf das bereits miteinander reagierende Komponentengemisch fallen und damit Fehler bzw. Ausschuß an den herzustellenden Formteilen verursachen.

Die vorstehend kritisierte Vorrichtung und die Vorrichtung gem. DT-AS 2oo7935 haben beide den Nachteil, daß der Druckstoß, der beim Umsteuern von Rezirkulation auf Gießen und umgekehrt durch die kurzzeitige Abdeckung der Eintrittsöffnungen entsteht, nicht schon an der Entstehungsstelle durch geeignete Maßnahmen verhindert wird, sondern durch sekundäre Haßnahmen innerhalb der Maschine. Geeignete Maßnahmen sind hierzu in der DT-CS 2315367 beschrieben worden. Während bei.sehr kleinen Maschinen elastische Schläuehe als ICompensatoren für die Druckstöße noch ausreichend sein können, sind bei mittleren und großen Maschinen mit entsprechend großer Förderleistung der Pumpe teuere Druckspeicher erforderlich

Dies bedeutet ebenfalls einen hohen Aufwand.

Bin weiterer Nachteil beider Lösungen besteht darin, daß die beiden im Hüten- bzw. Steuerkolben angeordneten Rücklaufnuten in ihrer Lage zueinander nicht einstellbar sind und daher der Öffnungs- und Schließseitpunkt des Rücklaufes weder für beide Komponenten gemeinsam noch für jede

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Io5-'Komponente einzeln regulierbar sind, line derartige Einstellung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn beide Komponenten stark voneinander abweichende Viskositäten besitzen. Ist diese Einstellraöglichkeit nicht vorhanden, kommt es beim Umsteuern au einem Vorlauf der niedrigvis-

11o koseren Komponente,. welches au Qualitätsmangeln oder Ausschuß am Formteil führen kann.

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Mischen von flüssigen Mehrkoraponenten-Kunststoffen au schaffen, mit der bei einem sehr geringen Reinigungs- und Wartungsaufwand und geringem Investitionsaufwand. ein leichtes Handhaben der Vorrichtung möglich ist und eine gute Schaumqualität erreicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

12o Aufgabe der Erfindung ist es, bei Verwendung nur eines axial bewegten Kolbens unter Zuordnung von Umsteuerorganen, bei denen es durch Leckage nicht zur Schaumbildung kommen kann, den Druckstoß und den Vorlauf beim Urnsteuern der Komponenten zu vermeiden, sowie die Antriebskraft für die Betätigung der bewegten LIischkopfteile zu verringern, um dadurch eine verhältnismäßig leichte Mischvorrichtung zu erhalten.

Erfindungsgemäß, wird dies dadurch gelöst, indem in einer in .Längsachse des Mischkopfgehäuses angeordneten und die

13o Mischkammer bildenden Bohrung ein kombinierter Absperrund !Reinigungskolben dicht eingepaßt ist. Vorzugsweise um 9o° zu diesem versetzt, auf einer gemeinsamen Achse liegend und in ihrer lage zueinander veränderbar, sind zwei Steuerventile in den Komponenten-Rücklaufbohrungen angeordnet.

Ein in seiner Länge verstellbarer Zug-Druckhebel eines Hebelaystems ist vorzugsweise an dem zwischen Mischkopfgehäuse und Antriebskolben befindlichen Teil des Absperrund Reinigungskolbens befestigt und steht mit einem

14o 'Schwenkhebel des Kebelsystems durch einen Gelenkbolzen in

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Verbindung. Am anderen Ende besitzt der Schwenkhebel eine Aufnahmebohrung für die Betätigungszapfen der Steuerventile, wobei Aufnahme bohrung sov/ie der Be ta tigungs zapfen jedes Steuerventils vorzugsweise eine Feinverzahnung aufweist 45 sen.

Der Zug-Druckhebel besteht aus einem mit Innengewinde versehenen Gewindestück und einer darin angeordneten Spindel, deren mit Außengewinde versehenes Ende iia Gewindestück und deren anderes Ende beweglich an einem am Absperr- und Rei- 15o nigungskolben befestigten Verbindungsstück angeordnet ist. Der Zug-Druckhebel bzw· das Hebelsystem und damit die Steuerventile werden durch die Axialbewegung des Absperr- ; und Reinigungskolbens betätigt.

Ausführungsbeispiel:

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Pig· 1: Mischvorrichtung im Längsschnitt;

Fig, 2: Schnitt A - A nach Pig. 1 in Höhe der Düsennadeln;

Fig. 3: Schnitt B-B nach Fig. 1 16o in Höhe der Steuerventile.

In den Figuren 1-3 ist die Mischvorrichtung in der Stel- ) lung der Rezirkulation dargestellt. Die Komponenten'gelangen von den Anschlüssen für den Komponentenvorlauf 21; 22 an den Düsennadeln am iJischkammereintritt 17; 18 vorbei und v/erden mittels der Düsennadeln im IComponentenrücklauf 15; auf die erforderlichen Rücklaufdrücke gebracht. Ein Eintreten der Komponenten in die Mischkammer 14 ist in der Stellung Rezirkulation nicht möglich, da sich der Absperr- und Reinigungskolben 2 in der untersten Stellung befindet und

17o den Mischkammereintritt 17; 18 verschließt.

In dieser Stellung des Absperr- und Reinigungskolbens 2 befindet sich auch das an ihm angeordnete Verbindungsstück 1o in der unteren Stellung. Der mit einem Verbindungsbolzen 13 am Verbindungsstück 1o angelenkte Zug-Druckhebel 5 ist über einen Gelenkbolzen 7 mit einem Schwenkhebel 6 verbunden und

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Eält in dieser Stellung die Steuerventile 3; 4 geöffnet.

Die Komponenten gelangen über Rücklauf bohrungen 8; 9 zu den geöffneten Steuerventilen 3; 4, durchfließen diese und treten über die Anschlüsse für den liomponentenrücklauf 18o 19; 2o aus dem Misohkopfgehäuse unvermischt aus.

Die Steuerventile 3; 4 besitzen Betätigungszapfen 3'; 4', die mit einer Feinversahnung 11 versehen sind. Die Aufnahmebohrung 6' des Schwenkhebels 6. v/eist die gleiche JPeinverzahnung 11 auf und steht mit den Betätigungszapfen 3¹; 4' in Verbindung. Somit sind die Steuerventile 3; 4 mit dem Schwenkhebel 6 getrennt einstell-- und drehfest verbindbar.

Der Zug-Druckhebel 5 besteht aus einem mit Gewinde versehenen Gewindestück 5^f, in dem die Spindel 5¹¹ eingeschraubt 19o ist. Je nach Einschraubtiefe der Spindel 5^ft ergibt sich eine unterschiedliche Länge des Zug-Druckhebels 5. Durch die einstellbare Länge des Zug-Druckhebels 5 wird die Stellung des Schwenkhebels 6 geändert und damit der Cffnungs- und Schließzeitpunkt der Steuerventile 3; 4 variiert.

Soll aus dem Mischkopf ein Komponentengemisch ausgetragen v/erden, wird der Antriebskolben 12 durch ein Druckmedium, z. B. liydrauliköl, betätigt und damit der Absperr- und Reinigungskolben 2 sowie das daran befestigte Verbindungsstück Io in die obere Stellung bewegt; wie in Fig. 1 strich-

2oo punktiert dargestellt. In dieser Stellung gelangen die Komponenten von den Anschlüssen für den Komponentenvorlauf • 21; 22 zu den Düsermadeln am Mischkaramereintritt 17; 18. Hier werden sie in Abhängigkeit von den eingestellten Querschnitten auf den erforderlichen Gießdruck gebracht. üach Passieren der diametral am Eintritt der Mischkammer angeordneten Düsennadeln 17; 18 erfahren sie durch das Aufeinandertreffen mit hohem Druck eine innige Vermischung und treten nach unten aus der Mischkammer aus. Da sich das Verbindungsstück 1o in der obersten Stellung befindet, nehmen ο der Zug-Druckhebel 5 und der Schwenkhebel 6 ebenfalls die obere Stellung ein. Dabei sind die Steuerventile 3; 4 geschlossen, und die Komponenten können nicht in den Komponentenrücklauf 19;· 2p gelangen.

Soll der Austrag des Konrponentengemisches beendet/werden, wird mittels des Druckmediums der.Antriebskolben 12 und damit auch der Absperr- und Reinigungskolben 2 nach unten bewegt. Dabei sperrt der Absperr- und Reinigungskolben 2 den ivomponenteneintritt ab und schiebt das in der Mischkammer 14 befindliche Komponentengemisch aus. Gleichzei-22o tig v/erden über das Verbindungsstück 1o der 3ug-Druckhebel 5 und der Schwenkhebel 6 nach unten betätigt, wodurch die Steuerventile 3; 4 geöffnet und damit die Verbindung zum Komponentenrücklauf 19; 2o (Rezirkulation) wieder hergestellt ist.

Die bei bisher bekannten Vorrichtungen beim Umsteuervorgang (von Resirkulation zu Gemischaustrag und umgekehrt) durch kurszeitige Abdeckung der Eintrittsöffnungen entstehenden Druckstöße lassen sich durch die Erfindung dadurch vermeiden, daß durch Veränderung der Länge des Zug-Druck-

23o hebeis 5 der öffnungs- bzw. Schließzeitpunkt der Steuerventile 3; 4 genau zu dem Schließ- bzw. Öffnungszeitpunkt des Absperr- und Reinigungskolbens 2 am Mischkammereintritt einstellbar ist.

Die Aussteuerung von Vorlauf einer Komponente erfolgt, indem das Steuerventil der Komponente mit Vorlauf 3 oder durch Entfernen der dazugehörigen Abdeckplatte 23 oder demontiert und das Steuerventil 3 oder 4 mit der Feinverzahnung 11 auf dem Betätigungszapfen 3' oder 4' um einen Zahn oder mehrere Zähne in der Aufnahmebohrung 6' des 24o Schwenkhebels 6 versetzt angeordnet wird, so daß bei Betätigung der Steuerventile 3; 4 das neu eingestellte später schließt. Dies hat zur Folge, daß sich der Druck in der Komponente, die vorher einen Vorlauf hatte, etwas später aufbaut und diese Komponente dann mit der anderen Komponente zeitgleich in die Mischkammer eintritt. Das Auftreten von Leckage an den Steuerventilen 3; 4 ist nicht möglich, da.sich diese mit einfachen Dichtelementen 25; 26; 27; 28 abdichten lassen.

Claims (3)

- β -. 19 912 0 Erfindungsanspruch

1. Vorrichtung zum Mischen von flüssigen Mehrkonrponenten-Kunststoffen, insbesondere Polyurethan, bestehend aus einem Mischkopfgehäuse, in dessen Längsbohrung, die die Mischkammer bildet, ein kombinierter Absperr- und Reinigungskolben, der von einem darüberliegenden Antrieb betätigt wird, eingepaßt ist, und sich am Gehäuse zwei Anschlüsse für den IComponentenvorlauf und zwei Anschlüsse für den Komponentenrücklauf und zur Einstellung des Rücklauf- und Gießdruckes Düsennadeln im Komponentenrücklauf und am Eintritt in die Mischkammer befinden, sowie im. Gehäuse angeordnete Steuerventile, die vom Antrieb des.kombinierten Absperr- und Reinigungskolbens mit betätigt werden, gekennzeichnet dadurch, daß ein in seiner Länge verstellbarer Zug-Druckhebel (5) eines He be!systems vorzugsweise an dem zwischen Mischkopfgehäuse (1) und Antriebskolben (12) befindlichen Teil des Absperr- und Reinigungskolbens (2) befestigt und ein mit diesem gelenkig verbundener Schwenkhebel

(6) des Hebelsystems an zwei in Rücklaufbohrungen (8j 9) befindlichen, in ihrer Lage zueinander veränderbaren Steuerventilen (3; 4), deren gemeinsame Achse (x) um vorzugsweise 9o° zur Achse (y) des Absperr- und Reinigungskolbens (2) versetzt ist, angeordnet ist.

2·'Vorrichtung zum Mischen nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Zug-Druckkabel (5) vorzugsweise aus einem mit Innengewinde versehenen Gewindestück (5') sowie einer Spindel (5^ft) besteht, deren mit Außengewinde versehenes Ende im Gewindestück (5^f) und deren anderes Ende beweglich an einem am Absperr- und Reini-

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gungskolben (2) befestigten Verbindungsstück (ίο) angeordnet ist.

3. Vorrichtung zum Mischen nach Pkt. 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Schwenkhebel (6) an einem Ende mit dem Zug-Druckhebel (5) durch einen Gelenkbolzen (7) verbunden ist und am anderen Ende eine Aufnahmebohrung (6') für Betätigungszapfen (3^f; 4*) der Steuerventile (3; 4) besitzt und die Aufnahmebohrung (6^r) sowie jeder Betätigungszapfen (3¹; 4^r) der Steuerventile (3; 4) · vorzugsweise eine Feinverzahnung (11) auf v/eist.

Hierzu...^__Seiien Zeichnungen