DE2031739C3

DE2031739C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schaum- oder Homogenstoffen aus mindestens zwei miteinander reagierenden Komponenten

Info

Publication number: DE2031739C3
Application number: DE2031739A
Authority: DE
Inventors: Karl 5000 Koeln Breer; Klaus 5090 Leverkusen Schulte
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1970-06-26
Filing date: 1970-06-26
Publication date: 1979-03-15
Also published as: ATA548471A; SE378207B; NL7108835A; DE2031739B2; DE2031739A1; CA953466A; CH525764A; GB1357612A; FR2096522A1; US3771963A; AT334073B; FR2096522B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Schaum- oder Homogenstoffen aus mindestens zwei miteinander reagierenden Komponenten, bei dem die Komponenten getrennt an eine Mischzone herangeführt, in das in der Mischzone verweilende Gemisch hinein unter Überdruck verdüst und während einer Verweilzeit von mindestens Viooo sek in der Mischzone miteinander vermischt werden, wobei das Gemisch anschließend aus der Mischzone ausgestoßen wird und ausreagiert.

Bei den vorbekannten Verfahren werden die Reaktionskomponenten in der Regel gegeneinander gerichtet in eine Mischkammer eingespritzt. Dies hat den Nachteil, daß für jede Komponente eine besondere Einlaßdüse vorhanden sein muß, was sich, neben dem hohen apparativen Aufwand, infolge des übermäßigen Gewichts des Mischkopfes insbesondere bei Handgeräten nachteilig bemerkbar macht. Verfahrenstechnisch eesehen. entstehen Nachteile beim Vermischen, wenn eine der Komponenten gegenüber der anderen in relativ geringer Menge eingespritzt wird oder wenn die Verdüsungsdrücke sehr unterschiedlich sind.

Es ist auch bekannt, die Reaktionskomponenten getrennt einer Mischkammer zuzuführen und so zu injizieren, daß die Strahlen schräg aufeiaandertreffen. Da die Verdüsung jedoch bereits in das in der Mischkammer befindliche Reaktionsgemisch hinein erfolgt, wird die Injektionsgeschwindigkeit der Komponenten schnell abgebremst, so daß nur tin geringer Teil der Komponenten direkten Kontakt durch die Injektion erfährt, so daß durch mangelhafte Vermischung die Eigenschaften des Endproduktes unzureichend sind. Dies könnte man zwar durch längere Mischzeiten, die natürlich nachteilig sind, ausgleichen. Längere Mischzeiten sind aber auch für verschiedene chemische Systeme unvorteilhaft

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das ein besseres und schnelleres Durchmischen der Komponenten gestattet

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß die Komponenten unmittelbar vor dem Eindüsen in die Mischzone zusammengeführt und gemeinsam verdüst werden.

Dadurch wird erreicht, daß die beiden zu einem gemeinsamen Strahl vereinigten Komponenten beim Eindüsen in das Gemisch eine starke Durchwirbelung des Gemisches hervorrufen und sich dabei besonders intensiv vermischen, bevor sie die Mischzone verlassen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung verwendet, bestehend aus einem Mischkopf mit einer Mischkammer, in die eine der Anzahl der Komponenten entsprechende Zahl von mit Zuführkanälen versehenen Einlaßdüsen mündet, und die mindestens eine Auslaßöffnung aufweist.

Sie ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführkanäle der zu vermischenden Komponenten unmittelbar vor der Düsenmündung zusammengeführt sind und in einer gemeinsamen Mehrstoffdüse enden.

Mehrstoffdüsen sind bereits für das Herstellen von Schaumsteffen als Mischdüsen bekannt. Eine solche Vorrichtung ist in der deutschen Patentschrift 8 32 493 beschrieben. Hierbei vereinigen sich die Komponenten jedoch erst nach dem Austritt aus der Düse, indem sie sich vermischen. Die Mischwirkung ist entsprechend schlecht, da ein Teil der Komponenten unvermischt in den umgebenden Raum abspritzt und somit nicht miteinander reagieren kann. Demgegenüber besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung den besonderen Vorteil, daß durch die vorhandene Mischkammer eine besonders gute Durchwirbelung des Gemisches verursacht wird und die Komponenten auch bei Anwendung des Durchlaufmischverfahrens eine Mindestverweilzeit in der Mischkammer aufweisen.

Eine besonders günstige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß für die Zufuhr der ersten Komponente eine in einem Gehäuse geführte, druckbelastete Düsennadel eine durchgehende Bohrung aufweist, während für die zweite Komponente eine Bohrung im Gehäuse vorgesehen ist, die zum vorderen Ende der Düsennadel führt und im Arbeitszustand mit der Düsenmündung in Verbindung steht, wobei die Düsennadel unter Absperren des Zuflusses für die zweite Komponente im Ruhezustand gegen eine Fläche am Gehäuse andrückbar ist.

Dadurch wird erreicht, daß beim Anheben der

Düsennadel beide Komponenten gleichzeitig aus der Düsenmündung austreten, so daß kein Voreilen oder Nacheilen einer Komponente auftreten kann. Auch findet eine intensive Vermischung stati, weil der eingedüste Mehrstoffstrahl hohe Turbulenz erzeugt

Vorzugsweise ist die Bohrung für die zweite Komponente zu einem das vordere Ende der Düsennadel ringförmig umgebenden Kanal erweitert

Dies hat den besonderen Vorteil, daß während des Verdüsungsvorganges die zentrisch geführte Komponente von der zweiten Komponente konzentrisch ummantelt wird und in dieser Weise der gemeinsame Strahl in das verweilende Gemisch eingespritzt wird. Dadurch, daß der Mantelstrahl im wesentlichen gleiche Stärke besitzt wird eine besonders gute Verteilung der Komponenten gewährleistet

Die Erfindung wird durch zwei Ausführungsbeispiele der in der Zeichnung jeweils im Längsschnitt und in vergrößertem Maßstab rein schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert

Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung ohne angebaute Mischkammer;

F i g. 2 eine zugehörige verlorene Mischkammer und

F i g. 3 eine besonders schlank gebaute Vorrichtung mit angebauter Mischkammer.

In F i g. 1 sind im Gehäuse 1 AnschluBstutzen 2 und 3 für die Komponenten angeordnet Im Ar.schlußstutzen 2 ist ein Kugelventil 4, das mit einer Feder 5 belastet ist, vorgesehen. Durch dieses gelangt die erste Komponente in den Gehäuseinnenraum 6, wo eine Düsennadel 7 unter dem Schließdruck der Feder 8 steht. Ein Teil des Schaftes der Düsennadel 7 ist von einem Ringspalt 9 umgeben. An dessen Ende weist die Düsennadel 7 radiale Bohrungen 10 auf. Von der Mündung 11 der Düsennadel 7 erstreckt sich bis zu den radialen Bohrungen 10 eine zentrische Bohrung 12, so daß die Komponente aus dem Gehäuseinnenraum 6 durch den Ringspalt 9 und Jie radialen Bohrungen 10 sowie die zentrische Bohrung 12 hindurchströmen kann. Von dem Anschlußstutzen 3 für die zweite Komponente geht eine Bohrung 13 ab, die in einen Ringkanal 14 mündet, der das Ende der Düsennadel 7 im Ruhezustand der Düse umgibt. Die Düsennadel 7 weist eine Dichtfläche 15 auf, die bei geschlossenem Zustand der Düse gegen eine Gegenfläche 16 abdichtend anliegt. Das Ende der Düsennadel 7 ist im Bereich und unterhalb des Ringkanals 14 von geringerem Durchmesser als der übrige Düsenschaft. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei Unterdrucksetzen der zweiten Komponente die Düsennadel 7 angehoben wird, während sich gleichzeitig durch das Unterdrucksetzen der ersten Komponente das Kugelventil 4 öffnet Nun können sowohl die erste Komponente durch die zentrische Bohrung 12 der Düsennadel 7 als auch die zweite Komponente durch die Bohrung 13 und den Ringkanal 14 zu der eigentlichen Düsenmündung 17 strömen, wo sie ausgestoßen werden.

Beim Aufsetzen der Vorrichtung auf die in F i g. 2

dargestellte Mischkammer 18, die in die Wandung eines Werkstückes 19 eingepaßt ist, dichtet die Stirnfläche 23 ees Düsengehäuses 1 (Fig. 1) durch Anschmiegen an

ίο die Ansatzfläche 20 (F i g. 2) beide Teile gegeneinander ab, so daß kein Gemisch aus der Mischkammer 21 nach außen austreten kann. Das Gemisch verwirbelt sich in der Mischkammer 21 gründlich und verläßt diese nach einer kurzen Verweilzeit durch die Auslaßöffnung 22 und gelangt in den auszuschäumenden Raum. Eine solche Mischkammer ist in der Wandung eines auszuschäumenden Formteils bleibend angeordnet und wird nur einmal gebraucht Deshalb spricht man von einer »verlorenen« Mischkammer.

In F i g. 3 münden in das Gehäuse 31 Anschlußstutzen 32 und 33. Sie sind über Kugelventile 34, die mit Federn 35 belastet sind, verschließbar. Der Anschlußstutzen 32 mündet in den Gehäuseinnenraum 36, in dem eine Düsennadel 37 verschiebbar angeordnet ist und mit

2^r, einer Feder 38 belastet ist. Der mittlere Teil des Schaftes der Düsennadel 37 ist von einem Ringspalt 39 umgeben, an dessen Ende die Düsennadel 37 radiale Bohrungen 40 aufweist.

Von der Mündung 41 der Düsennadel 37 erstreckt

jo sich zu den radialen Bohrungen 40 eine zentrische Bohrung 42. Von dem Anschlußstutzen 33 zweigt eine Bohrung 43 ab, die in einen Ringkanal 44 mündet, der das Mündungsende der Düsennadel 37 umgibt Am Ende der Düsennadel 37 ist eine Dichtfläche 45 angeordnet,

r, die gegen eine Gegenfläche 46 im Gehäuse 1 im Schließzustand der Düse abdichtend anliegt. In der Arbeitsstellung gibt das Ende der Düsennadel 37 den Ringkanal 44 zur gemeinsamen Düsenmündung 47 hin frei, so daß die erste Komponente durch die Bohrung 42

in und die zweite Komponente aus dem Ringkanal 44 in die Düsenmündung 47 eintreten können, von wo aus sie in die Mischkammer 48 gelangen. Hier werden die Komponenten gründlich vermischt, wobei sie aus der Düse auf eine Prallfläche geschleudert werden. Von dem

•i·-; Mischkarnmerraum 50 zweigen Auslaßöffnungen 52 ab. Eine Anschlußbohrung 56 für eine Spülvorrichtung (nicht dargestellt) ist angedeutet. Die Zufuhr der Komponenten zu den Anschlußstutzen 32 und 33 geschieht über synchron öffnende Ventile 53 und 54, die

V) gleichzeitig über eine Betätigungsvorrichtung 55 geöffnet oder geschlossen werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Schaum- oder Homogenstoffen aus mindestens zwei miteinander reagierenden Komponenten, bei dem die Komponenten getrennt an eine Mischzone herangeführt in das in der Mischzone verweilende Gemisch hinein unter Oberdruck verdüst und während einer Verweilzeit von mindestens Viooo sek in der Mischzone miteinander vermischt werden, wobei das Gemisch anschließend aus der Mischzone ausgestoßen wird und ausreagiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten unmittelbar vor dem Eindüsen in die Mischzone zusammengeführt und gemeinsam verdüst werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Mischkopf mit einer Mischkammer, in die oine der Anzahl der Komponenten entsprechende Zahl von mit Zuführkanälen versehenen Einlaßdüsen mündet und die mindestens eine Auslaßöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet daß die Zuführkanäle (12, 14 bzw. 42, 44) der zu vermischenden Komponenten unmittelbar vor der Düsenmündung (17 bzw. 47) zusammengeführt sind und in einer gemeinsamen Mehrstoffdüse enden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zufuhr der ersten Komponente eine in einem Gehäuse (1 bzw. 31) geführte, druckbelastete Düsennadel (7 bzw. 37) eine durchgehende Bohrung (12 bzw. 42) aufweist, während für die zweite Komponente eine Bohrung (13 bzw. 43) im Gehäuse (1 bzw. 31) vorgesehen ist, die zum vorderen Ende der Düsennadel (7 bzw. 37) führt und im Arbeitszustand mit der Düsenmündung (17 bzw. so 47) in Verbindung steht, wobei die Düsennadel (7 bzw. 37) unter Absperren des Zuflusses für die zweite Komponente im Ruh^ustand gegen eine Fläche (16 bzw. 46) am Gehäuse (1 bzw. 31) drückbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (13 bzw. 43) für die zweite Komponente zu einem das vordere Ende der Düsennadel (7 bzw. 37) ringförmig umgebenden Kanal (14 bzw. 44) erweitert ist.