DE102014001461A1 - Process for producing a molded part from polyurethane - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils aus Polyurethan, wobei das Formteil mindestens zwei bezüglich der Materialzusammensetzung unterschiedliche Zonen aufweist, wobei das Verfahren das Vermischen mehrerer chemisch reaktiver Kunststoffkomponenten in einem Mischkopf (1) umfasst, wobei der Mischkopf (1) eine Mischkammer (2) mit einer ersten Achse (A) und eine Beruhigungskammer (3) mit einer zweiten Achse (B) aufweist, wobei sich eine in Richtung der ersten Achse (A) verlaufende erste Austrittsrichtung (R) ergibt, wobei am einen Ende der Beruhigungskammer (3) ein Ausströmkanal (8) angeordnet ist, so dass sich eine in Richtung der zweiten Achse (B) zum Ausströmkanal (8) gerichtete zweite Austrittsrichtung (T) ergibt, wobei die Mischkammer (2) über ihren Umfang Düsenbohrungen (4, 5, 6, 7) aufweist, über die eine Kunststoffkomponente eingespritzt werden kann. Um in einfacher Weise eine verbesserte Mischung der Komponenten zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass das Einspritzen von mindestens zwei verschiedenen Kunststoffkomponenten-Mischungen erfolgt, die aus mindestens drei verschiedenen Kunststoffkomponenten erzeugt werden, wobei für das Einspritzen der einzelnen Masseströme (ṁi) spezielle Richtungen vorgegeben werden.The invention relates to a method for producing a molded part from polyurethane, wherein the molded part has at least two different zones with respect to the material composition, the method comprising mixing a plurality of chemically reactive plastic components in a mixing head (1), wherein the mixing head (1) comprises a mixing chamber (1). 2) having a first axis (A) and a settling chamber (3) with a second axis (B), wherein a in the direction of the first axis (A) extending first exit direction (R) results, wherein at one end of the settling chamber ( 3) an outflow channel (8) is arranged, so that in the direction of the second axis (B) to the outflow (8) directed second outlet direction (T) results, wherein the mixing chamber (2) over its circumference nozzle bores (4, 5, 6, 7), via which a plastic component can be injected. In order to easily achieve an improved mixture of the components, the invention provides that the injection of at least two different plastic component mixtures takes place, which are generated from at least three different plastic components, wherein for the injection of the individual mass flows (ṁi) special directions be specified.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils aus Polyurethan, wobei das Formteil mindestens zwei bezüglich der Materialzusammensetzung unterschiedliche Zonen aufweist (beispielsweise ein Kfz-Sitzkissens), wobei das Verfahren das Vermischen mehrerer chemisch reaktiver Kunststoffkomponenten in einem Mischkopf umfasst, wobei ein Mischkopf verwendet wird, der eine zylindrische Mischkammer mit einer ersten Achse und eine Beruhigungskammer mit einer zweiten Achse aufweist, wobei die Beruhigungskammer fluidisch mit der Mischkammer verbindbar ist, wobei sich eine in Richtung der ersten Achse verlaufende erste Austrittsrichtung ergibt, die von der Mischkammer auf die Beruhigungskammer hin gerichtet ist, wobei am einen Ende der Beruhigungskammer ein Ausströmkanal angeordnet ist, so dass sich eine in Richtung der zweiten Achse zum Ausströmkanal gerichtete zweite Austrittsrichtung ergibt, wobei die Mischkammer über ihren Umfang mindestens zwei Düsenbohrungen aufweist, über die jeweils eine Kunststoffkomponente eingespritzt werden kann, wobei über jede der Düsenbohrungen ein Massestrom einer Kunststoffkomponente in eine Einspritzrichtung mit einer mittleren Einspritzgeschwindigkeit eingespritzt wird, so dass über die Düsenbohrungen jeweilige Impulsströme der Kunststoffkomponente in die Mischkammer eingegeben werden.The invention relates to a method for producing a molded part from polyurethane, wherein the molded part has at least two different zones with respect to the material composition (for example a motor vehicle seat cushion), the method comprising mixing a plurality of chemically reactive plastic components in a mixing head, wherein a mixing head is used comprising a cylindrical mixing chamber having a first axis and a settling chamber having a second axis, wherein the settling chamber is fluidically connectable to the mixing chamber, resulting in a first axis extending in the direction of the first axis, which directed from the mixing chamber to the settling chamber is, wherein at one end of the settling chamber, an outflow channel is arranged so that there is a directed towards the second axis to the outflow channel second outlet direction, wherein the mixing chamber has at least two nozzle bores over its circumference, over each of which a plastic component can be injected, wherein a mass flow of a plastic component is injected in an injection direction with an average injection speed over each of the nozzle holes, so that respective pulse currents of the plastic component are inputted to the mixing chamber via the nozzle bores.
Das Mischprinzip derartiger Mischköpfe, die in der Regel selbstreinigend ausgebildet sind, basiert darauf, dass die reaktiven Kunststoffkomponenten über den genannten Düsen mit hohen Geschwindigkeiten in eine kleine, zylindrische Mischkammer injiziert werden, wobei die Strahlen der einzelnen Masseströme dann derart aufeinander prallen, dass sie aneinander auffächern, wodurch eine große Kontaktoberfläche zwischen den verschiedenen Komponentenströmen entsteht. Dabei entstehen turbulente Strömungen in der Mischkammer, die zusätzlich dafür sorgen, dass sich selbst relativ hochviskose Materialien auf sehr kleinem Raum und innerhalb sehr kurzer Zeit sehr gut vermischen lassen.The mixing principle of such mixing heads, which are usually designed to be self-cleaning, is based on the fact that the reactive plastic components are injected via the nozzles mentioned at high speeds into a small, cylindrical mixing chamber, with the jets of the individual mass flows then colliding against each other fanning, creating a large contact surface between the various component streams. This results in turbulent flows in the mixing chamber, which additionally ensure that even relatively high-viscosity materials can be mixed very well in a very small space and within a very short time.
Ein gattungsgemäßer selbstreinigender Mischkopf bzw. das entsprechende Verfahren ist beispielsweise in der
Eine andere Ausgestaltung eines gattungsgemäßen Mischkopfes wird in der
Eine weitere spezielle Ausgestaltung eines Zwei-Komponenten-Mischkopfes wird in der
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführung eines solchen Mischkopfes beschreibt auch die
Eine starke Androsselung hilft dabei insbesondere hinsichtlich der Vermischung zu Schussbeginn, wenn die Strahlen zunächst noch in die leere bzw. mit Luft gefüllte Mischkammer eintreten, da die starke Androsselung der Mischkammer bewirkt, dass sich die Mischkammer schneller füllt und dass sich bei Schussbeginn schneller die für eine gute Vermischung notwendigen turbulenten Strömungen in der Mischkammer einstellen.A strong throttling helps in particular with regard to the mixing at the start of shooting, when the rays still enter into the empty or filled with air mixing chamber, since the strong throttling of the mixing chamber causes the mixing chamber fills faster and that at the start of shooting faster for set a good mixing necessary turbulent flows in the mixing chamber.
Dabei wird angestrebt, die Vermischung der reaktiven Kunststoffkomponenten insbesondere zu Schussbeginn weiter zu verbessern, um eine noch homogenere Durchmischung zu erreichen.The aim is to further improve the mixing of the reactive plastic components, in particular at the start of firing, in order to achieve even more homogeneous mixing.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Mischkopf der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass eine weiter verbesserte Durchmischung der Reaktivkomponenten gegeben ist, wenn das Formteil mindestens zwei bezüglich der Materialzusammensetzung unterschiedliche Zonen aufweist (beispielsweise im Falle eines Kfz-Sitzkissens). Dies soll so erfolgen, dass bereits zu Beginn eines Schusses eine gute und homogene Durchmischung vorliegt. Dabei ist ein weiterer Aspekt, dass die Umsetzung von Maßnahmen zur verbesserten Durchmischung kostengünstig und einfach ermöglicht werden soll.The invention is therefore based on the object, a method and a mixing head of the type mentioned in such a way that a further improved mixing of the reactive components is given if the molding has at least two with respect to the material composition different zones (for example, in the case of a motor vehicle seat cushion) , This should be done so that there is already a good and homogeneous mixing at the beginning of a shot. Another aspect is that the implementation of measures for improved mixing should be made possible in a cost-effective and simple manner.
Die Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich verfahrensgemäß dadurch aus, dass das Einspritzen von mindestens zwei verschiedenen Kunststoffkomponenten-Mischungen erfolgt, die aus mindestens drei verschiedenen Kunststoffkomponenten erzeugt werden, wobei das Einspritzen der einzelnen Masseströme (ṁi) durch die Düsenbohrungen in die Mischkammer für jede der mindestens zwei Kunststoffkomponenten-Mischungen so erfolgt, dass der sich ergebende Gesamtimpulsstromvektor als Summe der Teilimpulsströme = ṁi·v →i) gemäß der Beziehung eine Komponente aufweist, die der zweiten Austrittsrichtung (T) entgegen gerichtet ist, wobei mindestens einer der Teilimpulsströme = ṁi·v →i) eine Komponente aufweist, die in Richtung der zweiten Austrittsrichtung gerichtet ist. The solution to this problem is characterized according to the method characterized in that the injection of at least two different plastic component mixtures takes place, which are generated from at least three different plastic components, wherein the injection of the individual mass flows (ṁ i ) through the nozzle holes into the mixing chamber for each of at least two plastic component mixtures are made so that the resulting total pulse current vector as the sum of the partial pulse currents = ṁ i · v → i ) according to the relationship a component facing the second exit direction (T), wherein at least one of the partial pulse streams = ṁ i · v → i ) has a component which is directed in the direction of the second exit direction.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der sich ergebende Gesamtimpulsstromvektor eine Komponente aufweist, die der ersten Austrittsrichtung entgegen gerichtet ist.It is preferably provided that the resulting total pulse current vector has a component which is directed counter to the first exit direction.
Vorzugsweise schneiden sich die erste Achse der Mischkammer und die zweite Achse der Beruhigungskammer in einem ersten Schnittpunkt und schließen einen rechten Winkel ein.Preferably, the first axis of the mixing chamber and the second axis of the settling chamber intersect at a first intersection and enclose a right angle.
In der Mischkammer kann dabei ein in Richtung der ersten Achse verschiebbarer Steuerschieber angeordnet sein, mit dem die mindestens zwei Düsenbohrungen in Abhängigkeit der axialen Positionierung des Steuerschiebers freigegeben oder verschlossen werden.In the mixing chamber can be arranged displaceable in the direction of the first axis spool, with which the at least two nozzle bores are released or closed in dependence of the axial positioning of the spool.
In der Beruhigungskammer ist bevorzugt ein in Richtung der zweiten Achse verschiebbares Drosselelement angeordnet, mit dem die Übergangsfläche zwischen der Mischkammer und der Beruhigungskammer zumindest zeitweise und zumindest teilweise verschlossen („angedrosselt”) wird. In diesem Falle kann mit dem Drosselelement die Übergangsfläche zwischen der Mischkammer und der Beruhigungskammer zumindest zeitweise um mindestens 30% verschlossen werden.In the settling chamber, a throttle element which is displaceable in the direction of the second axis is preferably arranged, with which the transition surface between the mixing chamber and the settling chamber is at least temporarily closed off ("throttled"). In this case, the transition area between the mixing chamber and the settling chamber can be closed at least temporarily by at least 30% with the throttle element.
Die mittlere Überströmgeschwindigkeit des Reaktivgemisches an der Übergangsfläche zwischen der Mischkammer und der Beruhigungskammer als Quotient des übertretenden Volumenstroms des Reaktivgemisches und der Übergangsfläche beträgt hierbei bevorzugt mindestens 5 m/s, besonders bevorzugt mindestens 15 m/s.The average overflow velocity of the reactive mixture at the transition area between the mixing chamber and the settling chamber as a quotient of the exceeding volume flow of the reactive mixture and the transition surface is in this case preferably at least 5 m / s, more preferably at least 15 m / s.
Der vorgeschlagene Mischkopf zum Vermischen mindestens zweier chemisch reaktiver Kunststoffkomponenten mit Mischkammer und Beruhigungskammer und über dem Umfang der Mischkammer angeordneten Düsenbohrungen zum Einspritzen der Kunststoffkomponenten, wobei jede Düsenbohrung an einem Durchtrittspunkt in das Innere der Mischkammer eintritt, sieht erfindungsgemäß vor, dass zumindest zwei der Durchtrittspunkte an unterschiedlichen axialen Positionen entlang der ersten Achse liegen, wobei der Durchtrittspunkt als der Schnittpunkt der Achse der Düsenbohrung mit der Mantelfläche der Mischkammer definiert ist.The proposed mixing head for mixing at least two chemically reactive plastic components with mixing chamber and calming chamber and disposed over the circumference of the mixing chamber nozzle holes for injecting the plastic components, each nozzle bore enters at a passage point in the interior of the mixing chamber, according to the invention provides that at least two of the passage points lie different axial positions along the first axis, wherein the passage point is defined as the intersection of the axis of the nozzle bore with the lateral surface of the mixing chamber.
Die erste Achse der Mischkammer und die zweite Achse der Beruhigungskammer schneiden sich bevorzugt rechtwinklig in einem ersten Schnittpunkt, wobei zumindest zwei der Durchtrittspunkte unterschiedliche Abstände von einer ersten Ebene E1 aufweisen, die senkrecht auf der ersten Achse steht und den ersten Schnittpunkt beinhaltet.The first axis of the mixing chamber and the second axis of the settling chamber preferably intersect at right angles in a first intersection, wherein at least two of the penetration points have different distances from a first plane E 1 , which is perpendicular to the first axis and includes the first intersection.
Die Düsenbohrungen weisen bevorzugt Bohrungsachsen auf, wobei die Bohrungsachsen eine zweite Ebene E2 schneiden, die senkrecht auf der zweiten Achse steht und den ersten Schnittpunkt beinhaltet, wobei die Abstände der Durchtrittspunkte von der ersten Ebene E1 umso größer sind, je größer der Abstand der Durchtrittspunkte von der zweiten Ebene E2 ist.The nozzle bores preferably have bore axes, wherein the bore axes intersect a second plane E 2 , which is perpendicular to the second axis and includes the first intersection, wherein the distances of the passage points from the first plane E 1 are greater, the greater the distance Passage points from the second level E 2 is.
Bevorzugt treffen sich die Bohrungsachsen aller Düsenbohrungen in einem zweiten Schnittpunkt, wobei dieser bevorzugt auf der ersten Achse liegt.Preferably, the bore axes of all nozzle bores meet at a second intersection, this preferably lying on the first axis.
Die Erfindung geht zunächst von der Erkenntnis aus, dass ein ähnlicher Effekt, wie er durch eine starke Androsselung der Mischkammer gegenüber der Beruhigungskammer erzeugt werden kann, auch mit Hilfe der genannten Orientierung der Düsenstrahlen in die Mischkammer erzielt werden kann. Es hat sich demgemäß als günstig erwiesen, wenn die Strahlen so orientiert sind, dass der resultierende Gesamtimpulsstrom der Strahlen nicht in Richtung des Mischkammeraustritts, sondern in die entgegengesetzte Richtung weist. Der Gesamtimpulsstrom wird dabei durch den Impulsstromvektor definiert, der sich durch Vektoraddition der Impulsstromvektoren der beteiligten in die Mischkammer eintretenden Reaktivkomponentenströme ergibt.The invention is initially based on the recognition that a similar effect, as can be generated by a strong throttling of the mixing chamber relative to the settling chamber, also with the aid of said orientation of the nozzle jets can be achieved in the mixing chamber. It has accordingly proved to be advantageous if the beams are oriented such that the resulting total pulse current of the beams does not point in the direction of the mixing chamber exit, but in the opposite direction. The total pulse current is defined by the pulse current vector resulting from vector addition of the pulse current vectors of the reactive component currents entering the mixing chamber.
Weiterhin wird mit der vorgeschlagenen Vorgehensweise erreicht, dass die eingangs genannten Vorteile beibehalten werden, wobei nunmehr allerdings mindestens drei verschiedene Reaktivkomponenten sehr vorteilhaft verarbeitet werden können. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass es nicht möglich ist, beliebig viele Düsen so anzuordnen, dass alle diese Düsen entgegengesetzt zur Austrittsöffnung aus der Mischkammer orientiert sind, da in entsprechender Position auch alle Kreislaufnuten in angemessener Dimensionierung in dem Steuerschieber derart eingebracht werden müssen, dass eine ausreichende Dichtfunktion gegen einen Übertritt einer Komponente in die Nut einer benachbarten Komponente gewährleistet ist. Die Vermischungsqualität resultiert dabei im Wesentlichen aus dem Auffächern der Düsenstrahlen aneinander. Durch die anspruchsgemäße Vorgehensweise wird die Triebkraft des Gegenstromimpulses hierbei gezielt genutzt.Furthermore, it is achieved with the proposed procedure that the advantages mentioned are maintained, but now at least three different reactive components can be processed very advantageous. It should be noted that it is not possible to arrange any number of nozzles so that all these nozzles are oriented opposite to the outlet opening of the mixing chamber, as in appropriate position and all circuit grooves in appropriate dimensions in the spool must be introduced so that a sufficient sealing function is ensured against a passage of a component in the groove of an adjacent component. The quality of mixing results essentially from the fanning of the jets together. By the claim procedure, the driving force of the countercurrent pulse is used specifically.
Während die Mischkammer zylindrisch ausgebildet ist, kann die Beruhigungskammer als zylindrische oder ringförmige Kammer ausgebildet sein. Im Falle einer zylindrisch ausgeformten Beruhigungskammer kann diese übergangslos in den Ausströmkanal übergehen. Beruhigungskammer und Ausströmkanal können dann nach Schussende gemeinsam von demselben zylindrischen Kolben gereinigt werden.While the mixing chamber is cylindrical, the settling chamber may be formed as a cylindrical or annular chamber. In the case of a cylindrically shaped settling chamber, this can merge seamlessly into the outflow channel. Settling chamber and outflow channel can then be cleaned by firing end of the same cylindrical piston.
Der Steuerschieber in der Mischkammer ist konzentrisch zu dieser angeordnet und weist Kreislaufnuten auf, die den Düsenbohrungen zugeordnet sind, um bei verschlossenen Düsenbohrungen ein Spülen im Kreislauf zu bewerkstelligen. In der Schäumstellung ist der Steuerschieber so positioniert, dass die Übergänge der Düsenbohrungen in die Mischkammer nicht verdeckt werden. Das Drosselelement zum Androsseln der Mischkammer kann als Hülse (im Falle einer ringförmig ausgebildeten Beruhigungskammer) oder als Kolben (im Falle einer zylindrisch ausgeformten Beruhigungskammer) ausgebildet sein. In der Schäumstellung ist das Drosselelement so positioniert, dass sein vorderes (dem Ausströmkanal zugewandtes) Ende den Übergangsquerschnitt aus der Mischkammer in die zylinder- oder ringförmige Beruhigungskammer zumindest teilweise verdeckt, so dass dieser Übergangsquerschnitt in einen verschlossenen gewölbten Kreisabschnitt und einen offenen gewölbten Kreisabschnitt unterteilt wird.The spool in the mixing chamber is concentric with this and has circuit grooves associated with the nozzle bores to effect rinsing in closed circuit nozzle bores. In the foaming position, the spool is positioned so that the transitions of the nozzle bores into the mixing chamber are not obscured. The throttle element for throttling the mixing chamber can be designed as a sleeve (in the case of an annularly formed settling chamber) or as a piston (in the case of a cylindrically shaped settling chamber). In the foaming position, the throttling element is positioned so that its front end (facing the outflow channel) at least partially covers the transitional cross section from the mixing chamber into the cylindrical or annular settling chamber so that this transitional cross section is subdivided into a closed curved circular section and an open curved circular section ,
Die dem Geschwindigkeitsvektor v →i einer Komponente i durch eine Düsenbohrung zugrunde liegende Geschwindigkeit wird dabei gemäß der Formel als die über die Fläche gemittelte Geschwindigkeit definiert (V .i als Volumenstrom der Komponente; ṁi als Massenstrom der Komponente; di als Durchmesser der Düsenbohrung; ρ als Dichte der Komponente). Ferner wird angenommen, dass die Richtung des Vektors der Mittelachse (Bohrungsachse) der Düsenbohrung mit Orientierung in Richtung in die Mischkammer entspricht.The velocity underlying the velocity vector v → i of a component i through a nozzle bore is determined according to the formula is defined as the velocity averaged over the surface (V i as the volumetric flow of the component, ṁ i as the mass flow of the component, d i as the diameter of the nozzle bore, ρ as the density of the component). Further, it is assumed that the direction of the vector corresponds to the center axis (bore axis) of the nozzle bore oriented toward the mixing chamber.
Insbesondere in Verbindung mit einer Androsselung des Reaktionsgemisches mit Hilfe des Drosselelements lässt sich dadurch nicht nur generell eine exzellente Vermischung, sondern insbesondere auch eine sehr gute Anfangsvermischung erreichen.In particular, in conjunction with a throttling of the reaction mixture by means of the throttle element can thereby achieve not only generally excellent mixing, but in particular a very good initial mixing.
Eine schlechte Anfangsvermischung findet sich in aller Regel in Form von Schlieren oder eines lokalen Kollaps an der Bauteiloberfläche wieder, was dann zu erhöhtem Ausschuss oder zumindest zu optisch minderer Bauteilqualität führt.A poor initial mixing is usually found again in the form of streaks or a local collapse on the component surface, which then leads to increased rejects or at least to optically inferior component quality.
Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens wird deshalb vorgeschlagen, dass die mittlere Ausströmgeschwindigkeit des Reaktivgemisches aus der Mischkammer, charakterisiert durch den Quotienten aus Gesamtvolumenstrom zur Querschnittsfläche des offenen gewölbten Kreisabschnitt, mindestens 5 m/s beträgt.As a further advantageous embodiment of the method, it is therefore proposed that the average outflow velocity of the reactive mixture from the mixing chamber, characterized by the quotient of the total volume flow to the cross-sectional area of the open curved circular section, is at least 5 m / s.
Um die Mischkammer nach Schuss-Ende optimal zu reinigen entspricht die Kontur der vorderen Steuerkante des Steuerschiebers in der Regel der Form bzw. dem Radius der strömungstechnisch dahinter angeordneten Kammer. Das bedeutet, dass in allen Fällen, in denen die Düsenbohrungen nicht alle im gleichen Abstand zu einer Ebene E3 angeordnet sind, welche durch die Mittelachse der Mischkammer und durch die Mittelachse der sich strömungstechnisch anschließenden Beruhigungskammer aufgespannt wird, die Düsen nicht synchron öffnen (d. h. strömungstechnisch mit der Mischkammer verbunden werden), wenn die Durchdringungspunkte der Düsenachsen zur Mantelfläche der Mischkammer alle in gleichem Abstand zu einer Ebene E1 angeordnet sind, welche dadurch definiert ist, dass sie orthogonal zur Mittelachse der Mischkammer orientiert ist und dass der Schnittpunkt der Mittelachsen der Mischkammer und der Beruhigungskammer in dieser Ebene liegt. Ein nicht synchrones Öffnen der Düsen ist jedoch sehr nachteilig, da in diesem Fall nicht alle Komponenten gleichzeitig in die Mischkammer eintreten.In order to optimally clean the mixing chamber after the shot end, the contour of the front control edge of the control slide usually corresponds to the shape or the radius of the fluidically arranged behind chamber. This means that in all cases in which the nozzle bores are not all arranged at the same distance to a plane E 3 , which is spanned by the center axis of the mixing chamber and the center axis of the fluidically adjoining calming chamber, the nozzles do not open synchronously (ie fluidically connected to the mixing chamber), when the penetration points of the nozzle axes to the lateral surface of the mixing chamber are all arranged equidistant from a plane E 1 , which is defined by that orthogonal to the central axis of the mixing chamber is oriented and that the intersection of the central axes of the Mixing chamber and the calming chamber lies in this plane. However, a non-synchronous opening of the nozzles is very disadvantageous, since not all components enter the mixing chamber simultaneously in this case.
Da es auf der zylindrischen Mantelfläche der Mischkammer maximal vier Punkte gibt, die alle in gleichem Abstand um besagte Ebene E3 angeordnet sind, ist es bei Mischköpfen mit mehr als vier Düsenplätzen gar nicht möglich, die Düsen bzw. Düsenbohrungen so anzuordnen, dass sämtliche Durchdringungspunkte der Düsenachse durch die Mantelfläche der Mischkammer in gleichem Abstand zu besagter Ebene E3 angeordnet sind. Aber auch bei Mischköpfen mit weniger Düsenplätzen kann es sinnvoll sein, die Düsen anders anzuordnen, um dadurch beispielsweise ein besseres Mischergebnis zu erzielen.Since there are a maximum of four points on the cylindrical surface of the mixing chamber, which are all arranged at the same distance about said plane E 3 , it is not possible for mixing heads with more than four nozzle stations, the nozzles or nozzle holes to be arranged so that all penetration points the nozzle axis are arranged by the lateral surface of the mixing chamber at the same distance from said plane E 3 . But even with mixing heads with fewer nozzle locations, it may be useful to arrange the nozzles differently, thereby achieving, for example, a better mixing result.
Um dennoch ein synchrones Öffnen der Düsen gewährleisten zu können, ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Mischkopf zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, enthaltend zumindest drei Düsenbohrungen mit den zugehörigen Mittelachsen (Bohrungsachsen), welche in die Mischkammer münden und welche die Mantelfläche der Mischkammer durchdringen, wobei der Abstand von zumindest zwei der Durchdringungspunkte zur genannten Ebene, welche dadurch definiert ist, dass sie orthogonal zur Mittelachse der Mischkammer orientiert ist und dass der Schnittpunkt der Achsen der Mischkammer und der Beruhigungskammer in dieser Ebene liegt, unterschiedlich groß ist.In order nevertheless to be able to ensure a synchronous opening of the nozzles, a further aspect of the present invention is a mixing head for carrying out the method described, comprising at least three nozzle bores with the associated center axes (bore axes), which open into the mixing chamber and which penetrate the lateral surface of the mixing chamber, wherein the distance from at least two of the penetration points to said plane, which is defined by that orthogonal to the central axis of the mixing chamber is oriented and that the intersection of Axes of the mixing chamber and the settling chamber in this plane is different in size.
Bei Schussbeginn ist es außerdem wichtig, dass der Zeitraum der positiven Überdeckung, in dem die Komponentenleitung strömungstechnisch weder mit der Mischkammer noch mit der Rücklaufleitung verbunden ist, möglichst kurz ist. Entscheidend hierfür ist neben der Fahrgeschwindigkeit des Steuerschiebers der geometrische Abstand der vorderen Steuerkante des Steuerschiebers zu dem der Mischkammer zugewandten Beginn einer Kreislaufnut im Steuerschieber. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Mischkopfes sollte deshalb dieser Abstand möglichst kurz sein. Außerdem sollte der Übergang in den Überdeckungsbereich an allen Düsen möglichst synchron erfolgen. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn der Abstand der Kreislaufnuten in besagtem axial beweglichen Steuerschieber zur genannten Ebene E1 umso größer ist, je größer der Abstand der zugehörigen Durchtrittspunkte von besagter zweiter Ebene E2 ist.At the start of firing, it is also important that the period of positive overlap, in which the component line is fluidically connected neither to the mixing chamber nor to the return line, is as short as possible. Decisive for this is in addition to the driving speed of the spool, the geometric distance of the front control edge of the spool to the mixing chamber facing the beginning of a circuit groove in the spool. In an advantageous embodiment of the mixing head, therefore, this distance should be as short as possible. In addition, the transition to the coverage area should be done as synchronously as possible on all nozzles. Therefore, it is advantageous if the distance of the circuit grooves in said axially movable spool to said plane E 1 is greater, the greater the distance between the associated passage points of said second plane E 2 .
Da sich eine Androsselung der Mischkammer – wie eingangs erwähnt – nicht nur auf die Vermischung im quasi-stationären Stadium in der Mitte des Schusses, sondern insbesondere auf die Vermischung zu Schussbeginn positiv auswirkt, enthält der Mischkopf in einer vorteilhaften Ausgestaltung das axial bewegliche Drosselelement zum Androsseln der Mischkammer in Form einer Hülse oder eines Kolbens, wobei die Mittelachse des Drosselelements der zweiten Achse der Beruhigungskammer entspricht und wobei das Drosselelement in Schäumstellung so positioniert ist, dass sein vorderes Ende den Übergangsquerschnitt aus der Mischkammer in die Beruhigungskammer zumindest um 30% verdeckt, so dass dieser Übergangsquerschnitt in einen verschlossenen gewölbten Kreisabschnitt und einen offenen gewölbten Kreisabschnitt unterteilt wird. Dieses Drosselelement kann sowohl als Hülse als auch als Kolben ausgeformt sein.Since a throttling of the mixing chamber - as mentioned above - has a positive effect not only on the mixing in the quasi-stationary stage in the middle of the shot, but in particular on the mixing at the start of shooting, contains the mixing head in an advantageous embodiment, the axially movable throttle element for throttling the mixing chamber in the form of a sleeve or a piston, wherein the center axis of the throttle element corresponds to the second axis of the settling chamber and wherein the throttle element is positioned in Schäumstellung so that its front end covers the transitional cross section from the mixing chamber into the settling chamber at least by 30%, so that this transitional cross-section is divided into a closed curved circle section and an open curved circle section. This throttle element can be formed both as a sleeve and as a piston.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawings, embodiments of the invention are shown. Show it:
In den
Durch die Achsen A und B sowie durch den ersten Schnittpunkt S werden drei Ebenen definiert: Die Ebene E1 steht senkrecht auf der Achse A und beinhaltet den ersten Schnittpunkt S. Die Ebene E2 steht senkrecht auf der Achse B und beinhaltet den ersten Schnittpunkt S. Eine Ebene E3 wird durch die Achsen A und B aufgespannt.Three planes are defined by the axes A and B and by the first intersection S. The plane E 1 is perpendicular to the axis A and includes the first intersection point S. The plane E 2 is perpendicular to the axis B and includes the first intersection point S. A plane E 3 is spanned by the axes A and B.
In der Mischkammer
Vom Übergang der Mischkammer
Die chemisch reaktiven Kunststoffkomponenten treten mit hoher Geschwindigkeit (üblich sind 80 bis 200 m/s) über Düsenbohrungen
Über die dargestellte offene gewölbte Kreisabschnittsfläche
Die Beruhigungskammer
Die
Wesentlich ist, dass der resultierende Impulsstromvektor (Gesamtimpulsstromvektor)
In den
Die Bohrungsachsen
Ein Spülen der Anordnung wird in an sich bekannter Weise durch Kreislaufnuten
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Mischkopfmixing head
- 22
- Mischkammermixing chamber
- 33
- Beruhigungskammersettling chamber
- 44
- Düsenbohrungnozzle bore
- 55
- Düsenbohrungnozzle bore
- 66
- Düsenbohrungnozzle bore
- 77
- Düsenbohrungnozzle bore
- 88th
- Ausströmkanaloutflow
- 99
- Steuerschieberspool
- 1010
- Drosselelement (Drosselhülse)Throttle element (throttle sleeve)
- 1111
- DurchtrittspunktPassage point
- 1212
- DurchtrittspunktPassage point
- 1313
- DurchtrittspunktPassage point
- 1414
- Bohrungsachsebore axis
- 1515
- Bohrungsachsebore axis
- 1616
- Steuerkantecontrol edge
- 1717
- KreislaufnutKreislaufnut
- 1818
- Reinigungskolbencleaning piston
- 1919
- Spritzdüsenozzle
- 2020
- KreisabschnittsflächeCircular section surface
- 2121
- ImpulsstromvektorPulse current vector
- 2222
- ImpulsstromvektorPulse current vector
- 2323
- ImpulsstromvektorPulse current vector
- 2424
- ImpulsstromvektorPulse current vector
- 2525
- resultierender Impulstromvektorresulting pulse current vector
- ṁi Massestrom der Kunststoffkomponenteṁ i mass flow of the plastic component
- v →i mittlere Einspritzgeschwindigkeitv → i mean injection speed
- Impulsstrom pulse current
- Gesamtimpulsstromvektor Total momentum flux vector
- A erste AchseA first axis
- B zweite AchseB second axis
- R erste AustrittsrichtungR first exit direction
- T zweite AustrittsrichtungT second exit direction
- S erste SchnittpunktS first intersection
- K zweite SchnittpunktK second intersection
- E1 erste EbeneE 1 first level
- E2 zweite Ebene E 2 second level
- E3 dritte EbeneE 3 third level
- b1 Abstandb 1 distance
- b2 Abstandb 2 distance
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 7240689 B2 [0003] US 7240689 B2 [0003]
- DE 2907938 C2 [0003] DE 2907938 C2 [0003]
- WO 2004/004879 A1 [0004] WO 2004/004879 A1 [0004]
- DE 102007023239 A1 [0005] DE 102007023239 A1 [0005]
- US 5143946 [0006] US 5143946 [0006]
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