DE2118799C3 - Spritzpistole - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzpistole zum Verspritzen und Gießen von Reaktionsgemischen für die Herstellung von Schaumstoffen, insbesondere Polyurethan-Schaumstoffen, nach der Niederdruck-Me thodc, bestehend aus einem Spritzpistolengehäuse, aus einer Einrichtung für die getrennte Einführung der Gemischkomponenten in eine rotationssymmetrische, gegebenenfalls zylindrische und austrittsseitig konisch verengte, glattwandige Mischkammer mit über einen koaxialen Austrittskanal angeschlossener Austrittsdüse, aus einem in der Mischkammer arbeitenden, mit Ausnehmungen versehenen ebenen Mischflüge!, der mit seinen seitlichen Rändern an die Wandung der Mischkammer und deren austrittsseitige konische Verengung angepaßt und in dieser diametral angeordnet ist, sowie aus Antriebsmotor für den Mischflügel, Spüleinrichtung und Steuereinrichtung. — Unter Niederdruck-Methode wird im Rahmen der Erfindung eine Arbeitsweise verstanden, bei der das Verspritzen des Reaktionsgemisches nicht unter Verwendung von hochgespannter Druckluft erfolgt Im übrigen wird durch den Ausdruck Spritzpistole nicht ausgeschlossen, daß die Pistole auch zum Eindrücken des Reaktionsgemisches in Hohlräume, z. B. in Formhohlräume einsetzbar ist

Bei Spritzpistolen der beschriebenen Gattung ergeben sich besondere Probleme daraus, daß die zu verarbeitender. Reaktionsgemische miteinander unter Verfestigung reagieren. Es ist dabei anzustreben, daß die Gemischkomponenten innig und gleichmäßig miteinander gemischt werden und daß alle Teile der Mischung die Mischkammer nach gleichen Verweilzeiten verlassen, damit die abgegebene Mischung sich in einem einheitlichen Reaktionszustand befindet. Das ist insbesondere auch deswegen zu verlangen, weil keine Teile der Mischung in der Mischkammer bzw. am Mischflügel verbleiben und hier unter Bildung von schwer zu entfernenden Verkrustungen ausreagieren dürfen.

Bei einer bekannten Einrichtung ähnlicher Gattung (vergleiche DE-OS 15 20 572), nämlich einer stationären Mischeinrichtung für die Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen, von der die Erfindung ausgeht, besteht der Mischflügel aus einer durchgehenden Antriebswelle, die den Achsbereich der Mischkammer ausfüllt, und an die über Verbindungsstege außenseitige Abstreifstege angeschlossen sind. Dabei resultieren Strömungsverhältnisse im Achsbereich, die nur einen unbefriedigenden Mischungseffekt mit sich bringen und die Ausbildung von Krusten an der Antriebswelle zulassen.

Bei einer bekannten Spritzpistole anderer Gattung (vergleiche US-PS 30 51 455), besteht der Mischflügel aus mehreren in Abstand zur Drehachse angeordneten und mit Durchbrechungen versehenen Schraubenwendeln. Die Mischkammer selbst ist zylindrisch ausgebildet und endseitig durch Flansche verschlossen, wobei durch den einen Flansch die Antriebswelle für den Mischrotor hindurchgeführt und in dem anderen Flansch der koaxial angeordnete Austrittskanal mit gegenüber der Mischkammer wesentlich reduziertem Durchmesser angeordnet ist. — Bei dieser Ausführungsform stört, abgesehen von der verhältnismäßig komplizierten Gestaltung des Mischflügels, wesentlich die zylinderförmige Ausbildung der Mischkammer mit den orthogonal zur Rotationsachse angeordneten Abschlußflanschen. Bei einem derartigen Aufbau bildet der zylindrische Mischkammermantel einerseits und der zugeordnete Flansch mit der Austrittsdüse andererseits zwangsläufig TotrHume, in denen sich Material ansammelt, das nicht der Ausirittsdüse zugeführt wird. Diese Toträume lassen sich funktionell auch nicht dadurch beseitigen, daß der schraubcnwendelförmig ausgebildete Mischflügel in diese Bereiche hineinfaßt. Infolge der am schrauben-

wendelförmig ausgebildeten Mischflügel entstehenden Zentrifugalkräfte wird das in diesen Toträumen befindliche Material immer wieder an die zylindrische Wandung der Mischkammer gedruckt unc gelangt nicht in den Bereich des koaxialen Austrittskanals. Das hat schwerwiegende Folgen, wenn zwischen einzelnen Schüssen mit der Spritzpistole die Mischkammer einschließlich Austrittskanal und Austrittsdüse durch Betätigung einer Spüleinrichtung gespült und von den Resten det, in der Spritzpistole befindlichen Materials befreit werden soll. Die Reinigung durch Spülung gelingt im allgemeinen nur, wenn ein verhältnismäßig starkes Lösungsmittel zum Spülen eingesetzt wird und über längere Z?it einwirken kann. Verbleiben nur geringe Reste dieses Materials im Bereich des Mischflügels, so ist bei einer späteren Wiederinbetriebnahme der Mischflügel blockiert und die Spritzpistole damit unbrauchbar. Bei einer Spritzpistole ähnlicher Gattung (deutsche Auslegeschrift 12 78 099) ist es zwar bekannt, eine der die Mischkammer abschließenden Stirnwände konisch auszubilden. Das ist jedoch auf der der Antriebswelle für den Mischflügel zugeordneten Seite vorgesehen und dient lediglich dazu, die schräg angeordneten Einführungskanäle für die Gemischkomponenten in die Kegelstumpfmantelfläche einmünden zu lassen. Die vorstehend aufgezeigten Probleme werden durch diese Maßnahmen nicht berührt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzpistole der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß bei optimaler Aufbereitung des Reaktionsgemisches die Gefahr von Verkrustungen wesentlich verringert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Mischflügel eine bezüglich der Rotationsachse im wesentlichen symmetrische Zentralausnehmung sowie beiderseits der Zentralausnehmung zumindest je eine Mischausnehmung aufweist.

Die erfindunjsgemäße Ausgestaltung führt zu einem besonderen Strömungsbild in der Mischkammer, das vor allem eine besonders intensive Verwirbelung des Gemisches im Achsbereich mit sich bringt. Die dadurch erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß weitgehend gleichmäßige Verweilzeiten für alle Teile des in die Mischkammer eingebrachten Reaktionsgemisches erreicht werden. Zugleich tritt eine optimale Durchmischung und Verwirbelung der Reaktionskomponenten ein. Das beruht zunächst darauf, daß diese bei Geschwindigkeit von Wirbeln in einer durch einen Konus geführten Flüssigkeit sich unter Erhaltung der Wirbelenergie vergrößert und daß außerdem eine besondere strömungsdynamische Wechselwirkung zwischen den erfindungsgemäß vorgesehenen Mischausnehmungen einerseits und der Zentralausnehmung andererseits stattfindet. Dies führt im Ergebnis zu einer besonders feinen Verteilung und intensiven Durchmischung der Reaktionskomponenten bei minimaler Gefahr von Vertrustungen.

Im einzelnen bestehen für die weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Spritzpistolen verschiedene Möglichkeiten. Zunächst empfiehlt es sich, daß die gesamte μ Mischkammer zum Austrittskanal hin konisch ausgeführt und der Mischflügel eingepaßt ist. Eine Ausführungsform der Erfindung, die sich gerade für Polyurethanschäume besonders bewährt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralausnehmung des Mischflugels etwa die Breite des an die Mischkammer angeschlossenen Austrittskanals aufweist und sich über zumindest' mäßigerweise sind die Mischausnehmungen von der Zentralausnehmung bzw. von Nachbarausnehmungen durch im wesentlichen parallel zur Achse des Mischflügels verlaufende Stege getrennt Die Breite der Steje insgesamt hängt von der Umdrehungszahl ab, mit der der Mischrotor der erfindungsgemäßen Spritzpistole angetrieben wird. Im allgemeinen sind sowohl die Zentralausnehmung als auch die Mischausnehmungen gleichsam Langlöcher. Es besteht aber insbesondere für die Mischausnehmungen auch die Möglichkeit, kreisrunde Bohrungen vorzusehen, vorzugsweise mehrere nebeneinander, so daß durch diese Bohrungen Langlochausnehmungen approximiert sind. Jedenfalls sollen im allgemeinen die Zentralausnehmungen und die gegebenenfalls vorgesehenen Mischausnehmungen eine Breite aufweisen, die ein Mehrtaches der Breite der Stege zwischen den Mischausnehmungen bzw. der Abstreifstege ausmacht.

Bei der Spritzpistole gemäß der Erfindung wird eine einwandfreie Spülluft-Spülung des Austrittskanals ohne weiteres erreicht. Es kann jedoch zweckmäßig sein, die Anordnung so zu treffen, daß der Mischflügel eine Verlängerung aufweist und diese als Schwert in den Austrittskanal eingeführt ist Das erhöht zugleich den Mischeffekt. Zur Verbesserung des Mischeffektes trägt es fernerhin bei, wenn der Mischflügel im Bereich des Überganges zum Schwert eine stufenförmige Absetzung aufweist und diese einer Staustufe im Übergang der Mischkammer zum Austrittskanal angepaßt ist

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine Spritzpistole,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 1 und

F i g. 3 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach F i g. 1 ausschnittsweise.

Die in den Figuren dargestellte Spritzpistole ist zum Verspritzen von Reaktionsgemischen für die Herstellung von Schaumstoffen, und zwar insbesondere für die Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen bestimmt, sie arbeitet nach der eingangs erläuterten Niederdruck-Methode. Die Spritzpistole besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau zunächst aus einem mehrteiligen Spritzpistolengehäuse 1 mit Handgriff 2, Einrichtung 3 für die getrennte Einführung der Gemischkomponenten in eine Vormischkammer 4, rotationssymmetrischer Mischkammer 5 mit über einen koaxialen Austrittskanal 6 angeschlossener Austrittsdüse 7, in der Mischkammer 5 arbeitendem, zur Mischkammerachse 8 koaxialem Mischrotor, Antriebsmotor 9 für den Mischrotor, Spüleinrichtung 10 sowie Steuereinrichtung 11. Die Einrichtung 3 für die getrennte Einführung der Gemischkomponenten in die Mischkammer ist in der Figur nicht vollständig erkennbar. Von der Spüleinrichtung 10, die im Rahmen der Erfindung als Spülluft-Spüleinrichtung ausgeführt ist, sind lediglich die Kanäle für die Spülluftzuführung gezeichnet. Der Austritt der Spülluft erfolgt über die Austrittsdüse 7.

Die Mischkammer 5 ist mit glatter Wandung 12 ausgeführt und mit einem diametralen Mischflügel 13 versehen, der also den Mischrotor bildet. Der Mischflügel 13 weist eine in bezug auf die Rotationsmaschine im wesentlichen symmetrische Zentralausnehmung 14 auf. Mit seinen seitlichen Rändern 15 ist er an die glatte Wandung der Mischkammer 5 angepaßt. Die seitlichen Ränder bilden Abstreifstege 15. Im Ausfüh-

mer 5 zylindrisch und verengt sich zum Austrittskanal 6 konisch. In der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine konisch eingezogene Mischkammer S dargestellt. Stets ist der Mischflügel 13 in der beschriebenen Weise der Mischkammer 5 angepaßt, so daß seine Ränder als Abstreifstege 15 funktionieren.

Der Mischflügel 13 ist ein ebener Flügel. Die Zentralausnehmung 14 des Mischflügels 13 besitzt etwa die Breite des an die Mischkammer 5 angeschlossenen Austrittskanals 6. Die Zentralausnehmungen 14 erstrekken sich über eine Länge /, die im Ausführungsbeispiel etwa drei Viertel der Mischkammerlänge L ausmacht. Neben der Zentralausnehmung 14 ist der Mischflügel 13 zu den Abstreifstegen 15 hin auf jeder Seite mit einer weiteren Mischaiisnchrr.ung J6 versehen. Diese Mischausnehmungen 16 sind von der Zentralausnehmung 14 durch parallel zur Achse des Mischflügels 13 verlaufende Stege 17 getrennt. Die Breite der Stege 17 und die Größe der Zentralausnehmung 14 bzw. der Mischausnehmungen 16 hängt vom speziellen Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Spritzpistole ab und kann durch Versuche leicht ermittelt werden. Jedenfalls besitzen im allgemeinen die Zentralausnehmungen 14 und gegebenenfalls die Mischausnehmungen 16 eine Breite B, die ein Mehrfaches der Breite b der Stege 17 zwischen den Mischausnehmungen 16 bzw. den Abstreifstegen 15 ausmacht.

Im Ausführungsbeispiel besitzt der Mischflügel 13 eine Verlängerung, die als Schwert 18 in den Austrittskanal 6 eingeführt ist. Im Bereich des Überganges zum Schwert 18 ist eine stufenartige Absetzung 19 vorgesehen, der eine Staustufe 20 im Übergang der Mischkammer 5 zum Austrittskanal 6 angepaßt ist.

Der Spritzpistole werden die Gemischkomponenten in der schon beschriebenen Weise zugeführt. Sie treten in Richtung der Pfeile 21 in die Mischkammer 5 ein. Der Mischfliigel 13 rotiert über seinen Antriebsmotor 9, der als Luftmotor ausgeführt sein kann. Dabei kann nach

ίο bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Spritzpistole auch so betrieben werden, daß gleichzeitig mit den Gemischkomponenten in die Mischkammer Luft eingeführt wird, was der Pfeil 22 andeutete. Dann wird das Reaktionsgemisch in der Mischkammer bis zur sahnigen Konsistenz aufbereitet, ehe es — zum Beispie! durch nachgeführte Gemischkomponenten — über den Austrittskanal 6 und die Austrittsdüse 7 ausgestoßen wird. Es läßt sich hier kontinuierlich oder schußweise arbeiten, was mit Hilfe des Betätigungshebels 23 am Handgriff regelbar ist, der bei der dargestellten Spritzpistole zur Steuereinrichtung 11 gehört. Jedenfalls wird nach Beendigung des Spritzvorganges eines Spülluft-Spülung der Mischkammer 5 durchgeführt, die in der beschriebenen Weise eine vollständige Reinigung von Mischkammer 5 mit Mischflügel 13, Austrittskanal 6 und Austrittsdüse 7 bewirkt. Es ist praktisch ausgeschlossen, daß sich bei der erfindungsgemäßen Spritzpistole Reste des Reaktionsgemisches in der Mischkammer 5 festsetzen, so daß diese nach und nach zuwächst.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Spritzpistole zum Verspritzen und Gießen von Reaktionsgemischen für die Herstellung von Schaumstoffen, insbesondere Polyurethan-Schaumstoffen, nach der Niederdruck-Methode, bestehend aus einem Spritzpistolengehäuse, aus einer Einrichtung für die getrennte Einführung der Gemischkomponenten in eine rotationssymmetrische, gegebenenfalls zylindrische und austrittsseitig konisch verengte, glattwandige Mischkammer mit über einen koaxialen Austrittskanal angeschlossener Austrittsdüse, aus einem in der Mischkammer arbeitenden, mit Ausnehmungen versehenen ebenen Mischflügel, der mit seinen seitlichen Rändern an die Wandung der Mischkammer und deren aust; ittsseitige konische Verengung angepaßt und in dieser diametral angeordnet ist, sowie aus Antriebsmotor für den Mischflügel, Spüleinrichtung und Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischflügel (13) eine bezüglich der Rotationsachse (8) im wesentlichen symmetrische Zentralausnehmung (14) sowie beiderseits der Zentralausnehmung (14) zumindest je eine Mischausnehmung (16) aufweist.

2. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Mischkammer (5) zum Austrittskanal (6) hin konisch ausgeführt und der Mischflügel (13) eingepaßt ist.

3. Spritzpistole nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralausnehmungen (14) des Mischflügels (13) etwa die Breite (B) des an die Mischkammer (5) angeschlossenen Austrittskanals (6) aufweist und sich über eine Länge (I) erstreckt, die zumindest zwei Drittel der Mischkammerlänge fZJ ausmacht.

4. Spritzpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischausnehmung (16) von der Zentralausnehmung (14) bzw. den «o Nachbarausnehmungen durch parallel zur Achse des Mischflügels (13) verlaufende Stege (17) getrennt ist.

5. Spritzpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralausnehmung (14) und gegebenenfalls die Mischausnehmungen (16) eine Breite (B) aufweisen, die ein Mehrfaches der Breite (b) der Stege (17) zwischen den Mischausnehmungen (16) bzw. der Abstreifstege (15) ausmacht.

6. Spritzpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischflügel (13) eine Verlängerung aufweist und diese als Schwert (18) in den Austrittskanal (6) eingeführt ist.

7. Spritzpistole nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischflügel (13) im Bereich des Überganges zum Schwert (18) eine stufenförmige Absetzung (19) aufweist und diese einer Staustufe (20) im Übergang der Mischkammer (5) zum Austrittskanal (6) angepaßt ist.

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