DE102014007280A1 - Method for mixing reactive components - Google Patents
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-
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermischen von Reaktivkomponenten in einem eine Mischkammer (1) aufweisenden Mischkopf (2), wobei dem Mischkopf (2) eingangsseitig für jede Reaktivkomponente eine Vorlaufleitung (3, 4) zugeordnet ist, die den Mischkopf (2) mit einem Vorratsreservoir (5, 6) für die jeweilige Reaktivkomponente verbindet, wobei dem Mischkopf (2) ausgangsseitig für jede Reaktivkomponente eine Rücklaufleitung (7, 8) zugeordnet ist, die den Mischkopf (2) mit dem Vorratsreservoir (5, 6) für die jeweilige Reaktivkomponente verbindet, wobei ein Steuerschieber (11) durch die Mischkammer (1) translatorisch durch drei verschiedene Zonen (Z1, Z2, Z3) verschoben wird, in denen die Vorlaufleitungen und Rücklaufleitungen und die Mischkammer hydraulisch miteinander verbunden oder unterbrochen sind. Um die Verarbeitung der Reaktivkomponenten zu verbessern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Steuerschieber (11) nach Schussende zunächst mit einer ersten mittleren Geschwindigkeit (v1) aus der ersten Zone (Z1) über die zweite Zone (Z2) in die dritte Zone (Z3) bewegt wird, wobei der Steuerschieber (11) nach Erreichen der dritten Zone (Z3) entweder vorübergehend angehalten wird oder mit einer zweiten mittleren Geschwindigkeit (v2), die gegenüber der ersten mittleren Geschwindigkeit (v1) reduziert ist, weiterbewegt wird, bevor er seine axiale Endlage erreicht.The invention relates to a method for mixing reactive components in a mixing chamber (1) having mixing head (2), wherein the mixing head (2) on the input side for each reactive component, a flow line (3, 4) is associated with the mixing head (2) with a Reservoir (5, 6) for the respective reactive component connects, wherein the mixing head (2) on the output side for each reactive component, a return line (7, 8) is associated with the mixing head (2) with the reservoir (5, 6) for the respective reactive component connects, wherein a spool (11) through the mixing chamber (1) translationally by three different zones (Z1, Z2, Z3) is moved, in which the flow lines and return lines and the mixing chamber are hydraulically connected or interrupted. In order to improve the processing of the reactive components, it is provided according to the invention that the control slide (11) after firing first with a first average speed (v1) from the first zone (Z1) via the second zone (Z2) in the third zone (Z3) is moved, wherein the spool (11) after reaching the third zone (Z3) is either temporarily stopped or at a second average speed (v2), which is reduced compared to the first average speed (v1) is moved before it axial Final position reached.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermischen von Reaktivkomponenten in einem eine Mischkammer aufweisenden Mischkopf, wobei dem Mischkopf eingangsseitig für jede Reaktivkomponente eine Vorlaufleitung zugeordnet ist, die den Mischkopf mit einem Vorratsreservoir für die jeweilige Reaktivkomponente verbindet, wobei dem Mischkopf ausgangsseitig für jede Reaktivkomponente eine Rücklaufleitung zugeordnet ist, die den Mischkopf mit dem Vorratsreservoir für die jeweilige Reaktivkomponente verbindet, wobei die Reaktivkomponenten zunächst in flüssiger Form im Kreislauf über den Mischkopf gefahren werden, indem jede Reaktivkomponente vom Vorratsreservoir über die Vorlaufleitung in den Mischkopf geleitet wird, von der Vorlaufleitung in eine Rezirkulationsnut geleitet wird, die in einem im Mischkopf translatorisch in eine Verschieberichtung verschieblich angeordneten Steuerschieber eingearbeitet ist, und von der Rezirkulationsnut über die Rücklaufleitung in das Vorratsreservoir zurückgeführt wird, wobei die Reaktivkomponenten anschließend über Düsen in die Mischkammer injiziert werden, wobei die Mischkammer anschließend mittels des Steuerschiebers mechanisch gereinigt wird, indem der Steuerschieber mit seinem einen axialen Ende in die Mischkammer eingeschoben wird, wobei der Steuerschieber beim translatorischen Verschieben von der Führung der Reaktivkomponenten im Kreislauf bis zur Endlage beim mechanischen Reinigen durch drei unterschiedliche Zonen geführt wird, nämlich
- – durch eine erste Zone, in der die Vorlaufleitungen über die Düsen hydraulisch mit der Mischkammer verbunden sind, während die Rücklaufleitungen hydraulisch gegenüber den Vorlaufleitungen und der Mischkammer abgesperrt sind,
- – eine zweite Zone, in der die Vorlaufleitungen sowohl gegenüber der Mischkammer als auch gegenüber den Rücklaufleitungen hydraulisch abgesperrt sind, und
- – eine dritte Zone, in der die Vorlaufleitungen über die Rezirkulationsnuten hydraulisch mit den Rücklaufleitungen verbunden sind, während die Mischkammer gegenüber den Vorlaufleitungen und den Rücklaufleitungen hydraulisch abgesperrt ist.
- By a first zone, in which the feed lines are hydraulically connected to the mixing chamber via the nozzles, while the return lines are hydraulically shut off from the feed lines and the mixing chamber,
- - A second zone in which the flow lines are hydraulically shut off both with respect to the mixing chamber and with respect to the return lines, and
- A third zone in which the supply lines are hydraulically connected to the return lines via the recirculation grooves, while the mixing chamber is hydraulically shut off from the supply lines and the return lines.
Mit einem solchen Verfahren können mindestens zwei reaktive Kunststoffkomponenten vermischt und ausgebracht werden. Bei diesen Komponenten kann es sich um ein Polyurethan-Rohstoffsystem, aber auch beispielsweise um ein Polyamid-Rohstoffsystem handeln. Ferner kann es sich sowohl um schäumende als auch um kompakte Systeme handeln.With such a method, at least two reactive plastic components can be mixed and applied. These components may be a polyurethane raw material system, but also, for example, a polyamide raw material system. Furthermore, it can be both foaming and compact systems.
Dabei kommt das Verfahren bevorzugt bei nutengesteuerten Mischköpfen mit relativ langen Mischkammern zur Anwendung, insbesondere wenn das Verhältnis aus Mischkammerlänge zu Mischkammerdurchmesser mindestens drei beträgt.The method is preferably used in the case of groove-controlled mixing heads with relatively long mixing chambers, in particular if the ratio of mixing chamber length to mixing chamber diameter is at least three.
Bei nutengesteuerten Mischköpfen erfolgt das Umschalten vom sogenannten Rezirkulationsbetrieb in den sogenannten Schussbetrieb mit Hilfe eines Steuerschiebers, in den entsprechende Rezirkulationsnuten eingearbeitet sind, welche im Rezirkualtionsbetrieb die jeweilige Vorlaufleitung in den Mischkopf mit der jeweiligen Rücklaufleitung aus dem Mischkopf hydraulisch verbinden. Im Schussbetrieb hingegen versperrt der Steuerschieber die hydraulische Verbindung zwischen Vor- und Rücklaufleitung und gibt dafür die hydraulische Verbindung in die Mischkammer frei, in der die Reaktivkomponenten miteinander vermischt und anschließend ausgetragen werden.In the case of groove-controlled mixing heads, the switching from the so-called recirculation mode to the so-called shot mode takes place by means of a control slide, into which corresponding recirculation grooves are incorporated, which in the recirculation mode hydraulically connect the respective feed line into the mixing head with the respective return line from the mixing head. In the shot mode, however, blocks the spool, the hydraulic connection between the supply and return line and are for the hydraulic connection in the mixing chamber free, in which the reactive components are mixed together and then discharged.
Mischköpfe, die nach diesem Prinzip arbeiten, sind bekannt und werden beispielsweise im
Problematisch ist bei derartigen Mischköpfen, dass in der Rezirkulationsphase ein relativ langer Bereich der Rezirkulationsnuten nicht mit dem Medium (also mit dem Material der zu vermischenden Komponenten) durchströmt wird. Gleichzeitig wird dieser Bereich während des schnellen Umschaltens des Steuerschiebers von der Schussposition in die Rezirkulationsposition mit dem Reaktionsgemisch gefüllt, das sich nach Schussende noch an der Mischkammerwand und in der sogenannten Pförtnerbohrung der Düsen befindet (d. h. im Schussbetrieb zwischen Düse und Mischkammer und im Rezirkulationsbetrieb zwischen Düse und Steuerschieber bzw. zwischen Düse und Rezirkulationsnut).The problem with such mixing heads that in the recirculation phase, a relatively long range of Rezirkulationsnuten not with the medium (ie with the material of the components to be mixed) is flowed through. At the same time this area is filled during the rapid switching of the spool from the firing position in the recirculation position with the reaction mixture, which is still after firing at the mixing chamber wall and in the so-called gatehouse of the nozzle (ie in the shot mode between the nozzle and mixing chamber and recirculation between the nozzle and spool or between the nozzle and Rezirkulationsnut).
In der Zeit bis zum nächsten Schuss kann das Reaktionsgemisch, das sich in diesem nicht durchströmten Bereich der Rezirkulationsnut befindet, aushärten. Der sich dabei bildende Pfropfen kann dann beim nächsten Umschalten dazu führen, dass sich die Zeit der positiven Überdeckung (d. h. in der Zeit, in der die Vorlaufleitung weder mit der Rücklaufleitung noch mit der Mischkammer hydraulisch verbunden ist) deutlich verlängert, wodurch es nachteilig zu starken Druckspitzen und folglich auch zu starker Schlauchatmung (d. h. zu einer Ausdehnung des Schlauchvolumens als Folge der Druckspitze) beim Umschalten kommen kann.In the time until the next shot, the reaction mixture, which is located in this non-perfused area of the recirculation, harden. The thereby forming plug can then lead to the next switching to the fact that the time of the positive coverage (ie in the time when the flow line with the return line or with the mixing chamber is hydraulically connected) significantly extended, which makes it disadvantageous to strong Pressure peaks and consequently too strong hose breathing (ie to an expansion of the tube volume as a result of the pressure peak) can occur during switching.
Daraus können verschiedene nachteilige Effekte resultieren:
Es kann zu einem Abschalten der Maschine aufgrund eines Überschreitens des Maximaldrucks kommen.This can result in various adverse effects:
It may come to a shutdown of the machine due to exceeding the maximum pressure.
Es kann auch zu einer deutlichen Verschiebung des Mischungsverhältnisses der Reaktivkomponenten zu Schussbeginn aufgrund starker Schlauchatmung kommen.It can also lead to a significant shift in the mixing ratio of Reactive components come at the start of the shot due to strong hose breathing.
Schließlich können größere Schwankungen der Schussgewichte resultieren.Finally, larger variations in shot weights can result.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so fortzubilden, das die genannten Nachteile vermieden werden. Demgemäß soll der Druck möglichst frei von Druckspitzen gehalten werden. Weiterhin soll ein möglichst konstantes Mischungsverhältnis zwischen den einzelnen Reaktivkomponenten aufrecht erhalten werden. Die Schussgewichte sollen ferner möglichst konstant gehalten werden.The invention is therefore based on the object, a method of the type mentioned in such a way that the mentioned disadvantages are avoided. Accordingly, the pressure should be kept as free as possible of pressure peaks. Furthermore, the aim is to maintain as constant as possible a mixing ratio between the individual reactive components. The shot weights should also be kept as constant as possible.
Die Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus, dass der Steuerschieber nach Schussende zunächst mit einer ersten mittleren Geschwindigkeit aus der ersten Zone über die zweite Zone in die dritte Zone bewegt wird, wobei der Steuerschieber nach Erreichen der dritten Zone entweder vorübergehend angehalten wird oder mit einer zweiten mittleren Geschwindigkeit, die gegenüber der ersten mittleren Geschwindigkeit reduziert ist, weiterbewegt wird, bevor er seine axiale Endlage erreicht.The solution of this object is according to the invention characterized in that the spool is moved after firing first with a first average speed from the first zone on the second zone in the third zone, wherein the spool is either temporarily stopped after reaching the third zone or with a second average speed, which is reduced compared to the first average speed, is moved before it reaches its axial end position.
Die zweite mittlere Geschwindigkeit beträgt dabei bevorzugt höchstens 50% der ersten mittleren Geschwindigkeit.The second average speed is preferably at most 50% of the first average speed.
Die erste mittlere Geschwindigkeit beträgt weiterhin vorzugsweise mindestens 0,1 m/s. Die erste mittlere Geschwindigkeit von mindestens 0,1 m/s wird in diesem Falle bevorzugt beim Durchfahren der zweiten Zone aufrechterhalten.The first average speed is furthermore preferably at least 0.1 m / s. The first average speed of at least 0.1 m / s is in this case preferably maintained when passing through the second zone.
Die zweite mittlere Geschwindigkeit beträgt bevorzugt höchstens 0,05 m/s.The second average speed is preferably at most 0.05 m / s.
Der Steuerschieber kann auch gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in der dritten Zone während einer vorgegebenen Zeit angehalten werden, bevor er seine axiale Endlage erreicht; die vorgegebene Zeit beträgt dabei bevorzugt mindestens 5 Sekunden.The spool may also be stopped in the third zone for a predetermined time before reaching its axial end position, according to another embodiment of the invention; the predetermined time is preferably at least 5 seconds.
Dabei wird bevorzugt eine zylindrische Mischkammer verwendet. Die Mischkammerlänge beträgt dabei vorzugsweise mindestens das Dreifache des Mischkammerdurchmessers.In this case, a cylindrical mixing chamber is preferably used. The mixing chamber length is preferably at least three times the mixing chamber diameter.
Als Mischkopf wird bevorzugt ein Hochdruckmischkopf verwendet.The mixing head used is preferably a high-pressure mixing head.
Demgemäß schlägt die Erfindung eine Vorgehensweise vor, bei der die obengenannten nachteiligen Effekte vermieden werden können. Der Steuerschieber (Steuerstößel) wird bei Schussende nicht mit gleichbleibender hoher Geschwindigkeit von der einen Endposition in die andere Endposition gefahren. Nach schnellem Durchfahren der Zone der positiven Überdeckung, in welcher die Vorlaufleitung weder mit der Rücklaufleitung noch mit der Mischkammer verbunden ist, wird anschließend die Fahrgeschwindigkeit des Steuerschiebers (gegebenenfalls bis zum Stillstand) reduziert, bevor der Steuerschieber seine endgültige Endlage für den Rezirkulationsbetrieb erreicht.Accordingly, the invention proposes a procedure in which the aforementioned adverse effects can be avoided. The spool (control ram) is not driven at firing end at a constant high speed from one end position to the other end position. After fast passage through the zone of positive coverage, in which the flow line is connected neither to the return line nor to the mixing chamber, the speed of the control spool is then reduced (possibly to a stop) before the spool reaches its final end position for recirculation.
Der Steuerschieber soll sich also nach Schussende zunächst mit hoher Geschwindigkeit aus der ersten Zone über die zweite Zone in die dritte Zone bewegen, in welcher er entweder vorübergehend angehalten wird oder sich mit deutlich reduzierter Geschwindigkeit weiterbewegt, bevor er seine vordere Endlage erreicht.The spool should therefore move after firing first at high speed from the first zone on the second zone in the third zone in which it is either temporarily stopped or moves at significantly reduced speed before he reaches its front end position.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist die mittlere Geschwindigkeit beim Durchqueren der zweiten Zone mindestens fünfmal so hoch wie die mittlere Geschwindigkeit beim Durchqueren der dritten Zone.In a preferred embodiment of the method, the average speed when passing through the second zone is at least five times as high as the average speed when passing through the third zone.
Mischköpfe mit langen Mischkammern werden beispielsweise in Anwendungen eingesetzt, bei denen eine Form mit kompaktem Reaktivkunststoff gefüllt werden muss. Hierbei ist es notwendig, auch nach Schussende einen ausreichend hohen Druck in der Form zu gewährleisten, um zu vermeiden, dass als Folge von thermischem oder chemischem Schwund oder als Folge von Austrieb aus der Form Fehlstellen im Bauteil entstehen. In diesem Fall ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, durch entsprechende Anpassung auf den Anwendungsfall gezielt den Druck in der Form nach Schussende durch das Nachschieben von Material mit Hilfe des Steuerstößels zu steuern.Mixing heads with long mixing chambers are used, for example, in applications in which a mold has to be filled with compact reactive plastic. In this case, it is necessary to ensure a sufficiently high pressure in the mold even after firing, in order to avoid defects in the component as a result of thermal or chemical fading or as a result of expulsion from the mold. In this case, the method according to the invention makes it possible, by appropriate adaptation to the application, to control the pressure in the mold after the end of firing by repositioning material with the aid of the control tappet.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawings, an embodiment of the invention is shown. Show it:
In
In der skizzierten Schnittdarstellung sowie der schematisch angedeuteten Anbindung des Mischkopfes
Die Dosierung der Reaktivkomponenten erfolgt über Dosierpumpen
In der dargestellten Ansicht gemäß
Wie in
In den
Nach Schussende bewegt sich der Steuerschieber
In
In
Die zweite Zone Z2 erstreckt sich bis zu der in
Bei weiterer Bewegung erreicht der Steuerschieber
In
In
Wesentlich ist dabei, dass der Steuerschieber
Dies ist für zwei mögliche Geschwindigkeitsverläufe noch einmal in
In der oberen Kurve v = v(s) ist zu sehen, dass die ersten beiden Zonen Z1 und Z2 (nach einer Beschleunigungsphase zu Beginn der ersten Zone Z1) mit weitgehend konstanter und relativ hoher Geschwindigkeit durchfahren werden. Nach Erreichen der dritten Zone Z3 wird die Geschwindigkeit v dann wesentlich herabgesetzt, um dann am Ende der Bewegung (dargestellt für den Steuerschieber
Bei der darunter dargestellten Kurve ist vorgesehen, dass in den Zonen Z1 und Z2 dieselben Verhältnisse vorliegen wie in der oberen Kurve, dass dann aber die Geschwindigkeit über eine gewisse Erstreckung der dritten Zone Z3 nahe Null liegt, d. h. hier verweilt der Steuerschieber
Folglich gilt für alle Fälle, dass der Steuerschieber
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Mischkammermixing chamber
- 22
- Mischkopfmixing head
- 33
- Vorlaufleitung Komponente AFlow line component A
- 44
- Vorlaufleitung Komponente BFlow line component B
- 55
- Vorratsreservoir Komponente AReservoir reservoir component A
- 66
- Vorratsreservoir Komponente BReservoir reservoir component B
- 77
- Rücklaufleitung Komponente AReturn line component A
- 88th
- Rücklaufleitung Komponente BReturn line component B
- 99
- RezirkulationsnutRezirkulationsnut
- 1010
- RezirkulationsnutRezirkulationsnut
- 1111
- Steuerschieberspool
- 1212
- Düsejet
- 1313
- Düsejet
- 1414
- MischkopfgehäuseMixing head housing
- 1515
- Dichtnutsealing groove
- 1616
- Deckelcover
- 1717
- Hydraulikkammerhydraulic chamber
- 1818
- Pförtnerbohrung Komponente AGatekeeper hole component A
- 1919
- Pförtnerbohrung Komponente BGatekeeper bore component B
- 2020
- Dosierpumpe Komponente ADosing pump component A
- 2121
- Dosierpumpe Komponente BDosing pump component B
- AA
- Reaktivkomponentereactive component
- BB
- Reaktivkomponentereactive component
- Z1 Z 1
- erste Zonefirst zone
- Z2 Z 2
- zweite Zonesecond zone
- Z3 Z 3
- dritte Zonethird zone
- v1 v 1
- erste mittlere Geschwindigkeitfirst medium speed
- v2 v 2
- zweite mittlere Geschwindigkeitsecond medium speed
- LL
- MischkammerlängeMixing chamber length
- DD
- MischkammerdurchmesserMixing chamber diameter
- TT
- Verschieberichtungdisplacement direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
-
„Kunststoff-Handbuch”, Band 7, Hanser Verlag, 2. Auflage (ISBN 3-446-13614-2) auf Seite 154 [0005] "Plastics Handbook",
Volume 7, Hanser Verlag, 2nd Edition (ISBN 3-446-13614-2) on page 154. [0005]
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-
2014
- 2014-05-19 DE DE102014007280.0A patent/DE102014007280A1/en not_active Ceased
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Title |
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"Kunststoff-Handbuch", Band 7, Hanser Verlag, 2. Auflage (ISBN 3-446-13614-2) auf Seite 154 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |