DE2145547B2 - Gegenstrominjeküonsmischkopf - Google Patents

Description

ein beim Abschluß der Düsen die Rückflußöffnungen

50 zeitsynchron mit den Komponentenzuführungen verbindender Strömungsweg eingearbeitet ist, wobei die

Die Erfindung betrifft einen Gegenstrominjek- Düsen und die Rückflußöffnungen gleiche Quertionsmischkopf zum Erzeugen eines chemisch reak- schnitte aufweisen.

tionsfähigen Gemisches aus mindestens zwei Kunst- Bei dieser Ausbildung rufen die Düsen während

Stoffkomponenten, mit einer in einem Gehäuse an- 55 des Schließvorganges trotz der hierdurch verklcinergeordneten Mischkammer, die Düsenöffnungen für ten Düsenöffnungen keine Beschleunigung der Komdie einzelnen Kunststoffkomponenten und eine un- ponentenströme hervor, da zur gleichen Zeit ein den mittelbar an einen Formhohlraum anschließende Düsenöffnungen äquivalenter Querschnitt der Rück-Austrittsöffnung für das Kunststoffkomponenten-Ge- flußöffnungen von den in den Rückflußkanälen bemisch aufweist, und einem in der Mischkammer aus 60 weglichen Kolben geöffnet wird, wodurch die Fließeiner die Düsenöffnungen offenlassenden Stellung bis geschwindigkeit der Komponenten in den Düsen zur Austrittsöffnung, dabei die Düsenöffnungen ge- keine Beschleunigung erfahren kann,
genüber der Mischkammer gleichzeitig absperrend, Bei der genannten deutschen Gebrauchsmusterhin- und herbewegbaren Schieberkolben, wobei in schritt 7 006 182 erfolgt bei der Bewegung des Schiedem Gehäuse Rückflußöffnungen vorgesehen sind, 65 berkolbens dagegen kein zeitsynchrones öffnen der die mit dem Abschluß der Düsenöffnungen von der Rückflußöffnungen beim Schließen der Düsen, da Mischkammer mit dem jeweiligen Komponenten- bei der Abwärtsbewegung des Schieberkolbens zustrom verbindbar sind. nächst der Bereich der Mantelfläche des Schieberkol-

bens, gemessen von der Stirnfläche bis zum Anfang der Nuten, die Düsen zur Mischkammer hin abdeckt. Bei der weiteren Abwärtsbewegung überdecken dann die Nuten die Düsen und stellen erst dann die Verbindung mit den Rückflußöffnungen her. Es ergibt sich also ein zeitlich abgestuftes Nacheinander des Düsenverschlusses durch die Mantelfläche des Sehieberkolber.s und erst dann das Öffnen der Düsen durch die Nuten und damit die Herstellung der Verbindung zwischen den Düsenöffnungen und den Rückflußöffnungen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt dagegen kein zeitliches Nacheinander von öffnen der Düsen und Schließen djr Rückflußöffnungen — oder Schließen der Düsen und Öffnen der Rückiilußöffnungen, sondern durch die Kupplung des Schieberkolbens mit den in den Rückflußkanälen zwangläufig mitbewegten Kolben erfolgt gewissermaßen ein stufenloser zeitsynchroner Schließ-Öffnungsvorgang um Düsenöffnungen und Rückflußöffnungen. Auf diese Weise werden auch Dichtungsprobleme vermieden, die bei einem Schieberkolben auftreten können, der eine durch Nuten unterbrochene Mantelfläche besitzt. Außerdem ist ein unmittelbarer Anschluß der Mischkammeröffnung an den Formhohlraum möglich, so daß keinerlei Angußverluste auftreten. Durch die gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit der beteiligten Komponenten während des Schließvorganges erfolgt bis zum Schußende eine optimale Gegenstrominjektiunsvermischung, so daß sich im Bereich der Angußfläche keine Fehlstellen ausbilden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung durch Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die

F i g. 1 und 2 sind Vertikal-Schnitte durch die Vorrichtung, wobei die F i g. 1 die Misch-, die F i g. 2 die Rezirkulations-Stellung zeigen; die

F i £ 3 und 4 sind Vertikal-Schnitte durch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung, die F i g. 3 zeigt die Misch-, die F i g. 4 die Rezirkulationsstellung.

Im Gehäuse 16 sind die Rückflußöffnungen 3 mit den Rücknußkanälen 7 in Verbindung und stellen auch die Verbindung her zu den Komponentenzuführungen 4, die sich zu den Düsen 8 fortsetzen, welche in die Mischkammer 6 einmünden, wobei die Mischkammer 6 oberhalb der Düsen 8 von dem Schieberkolben 1 abgeschlossen wird. Die Öffnung der Mischkammer 6 befindet sich unmittelbar auf dem Formhohlraum 5. Der Schieberkolben 1 besitzt den Scheibenkolben 18, der im Zylinder 17 angeordnet ist, der beispielsweise als Hydraulikzylinder ausgebildet ist, wobei die Ölanschlüsse nicht mitgezeichnet wurden. Mit dem Scheibenkolben 18 verbunden ist die Kolbenstange 19. Die Verbindung zwischen den Kolben 20 und dem Schieberkulben 1 erfolgt durch die Verbindungsscheibe 14 und Kolbenstangen 2. 15 ist die Schließplatte des Zylinders 17.

Durch die Betätigung des Hydraulikzylinders 17 lassen sich Schieberkolben 1 und Kolben 20 in der Mischkammer 6 und in den Rückflußkanälen 7 hin- und herbeweeen. Beim Niederfahren des Schieberkolbens 1 entleert dieser den Inhalt des Komponentengemisches aus der Mischkammer, wobei die Mantelfläche des Schieberkolbens die Öffnungen der Düsen 8 verschließt Erreicht der Schieberkolben auf diesem Wege die erste gestrichelte Linie in der Mischkammer 6, so erreichen gleichzeitig die Kolben 20 in den Rückflußkanälen 7 die zweite gestrichelte Linie von unten in den Rückflußkanälen. In dieser Stellung sind die Düsen 8 noch völlig offen und die Rückflußöffnungen 3 noch völlig geschlossen. Haben nun beispielsweise der Schieberkolben 1 und die KoI-

ben 20 mit ihren Stirnflächen die Mitte zwischen den gestrichelten Linien erreicht, so sind die Düsenöffnungen zur Hälfte geschlossen und die Rückflußötfnungen zur Hälfte geöffnet. Trotzdem hat sich die Fließgeschwindigkeit in den halbgeschlossenen Düsen nicht verändert, da sich die durchfließende Komponentenmenge halbiert hat und die andere Hälfte durch die Rückflußöffnung strömt.

Die Aufrechterhaltung der für die Vermischung vorgesehenen Fließgeschwindigkeiten auf möglichst gleicher Höhe ist von großer Wichtigkeit, da eine zu geringe oder zu hohe Fließgeschwindigkeit gleichermaßen zu Fehlstellen im Angußbereich führt.

Die Abwärtsbewegung der Kolben 20 führt keinen Druckstoß herbei, da diese bereits in dem Augenblick, wo die untere gestrichelte Linie erreicht ist, die Düsenöffnungen also völlig geschlossen sind, eine Stellung im Rückflußkanal 7 eingenommen haben, die mit Rückflußöffnungen 3 völlig öffnen, so daß bsi der weiterfolgenden Abwärtsbewegung das von den Kolben 20 verdrängte Volumen in Richtung der Rückflußöffnungen wirksam wird. Bis zur Erreichung der unteren gestrichelten Linie war aber die Schließung der Düsen noch nicht beendet und gleicherweise war bereits die Öffnung der Rückfluß-Öffnungen in äquivalenter Weise entsprechend fortgeschritten, so daß also die Abwärtsbewegung der Kolben 20 keinerlei störende Erscheinungen hervorrufen können.

Die F i g. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel mit Rückflußkanälen mit geringstem Strömungswiderstand, die mit dem Abschluß der Düsenöffnungen von der Mischkammer mit dem jeweiligen Komponentenstrom verbindbar sind und die der Komponentenströmung, insbesondere, wenn es sich um

hochviskose Medien handelt, einen geringeren Strömungswiderstand bieten, als es der ringförmige Rückflußkanal bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 ermöglicht.

Diese Ausbildung unterscheidet sich von der der Fig. 1 und2 dadurch, daß die Kolben 20 entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Schieberkolbens bewegt werden können, also stets eine gerade umgekehrte Bewegungsrichtung ausführen. Hierdurch wird erreicht, daß bei der Rezirkulationsstellung der

CJ Rückflußkanal 7 völlig frei ist von Kolben und Kolbenstangen bis zur Rückflußöffnung.

Die Verbindungsscheibe 14 besitzt die verdrehungssicher angeordneten Kugelmvilaufmuttern 9, die spielfrei eingestellt werden können, z. B. mit Rechts-

gewinde, durch die die Kugelumlaufhohlspindeln 10 geführt sind, die sich in der Schließplatte 15 drehen können und fest mit den Kugelumlaufmuttern 12 verbunden sind, die sich daher gleichfalls drehen können. Durch letztere sind die Kugelumlaufspindeln

11 geführt, welche sich in den Rückflußkanälen 7 nur axial bewegen lassen und gegen Verdrehung gesichert sind. Die Kugelumlaufmuttern 12 besitzen z. B. Linkseewinde.

Wird der Schieberkolben 1 abwärts bewegt, so nimmt auch die Verbindungsscheibe 14 an Wieset ^ewegung teil. Dabei dreht sich die Kugelumlauf-Honispindel 10 durch die feststehende Kugelumlaufmutter9 und damit auch die Kugelumlaufmutter ι*.

Hierdurch wird die Aufwärtsbewegung der Kugelumlaufspindeln 11 mit den Kolben 20 bewirkt und die Rezirkulationsstellung hergestellt. Diese Stellung wird in der F i g. 4 gezeigt.

Beim Hochfahren der Verbindungsscheibe 14 und des Schieberkolbens 1 erfolgt daher ein Niedergehen der Kolben 20 durch die Kugelumlaufspindeln 11.

Damit ist die Misch- bzw. die Komponentenzufüh rungsstellung erreicht. Diese Stellung zeigt di< Fig. 3.

Durch die kreisförmige Anordnung der Rückfluß kanäle7 kann eine große Anzahl derartiger Kanäli untergebracht werden, ohne dadurch Abdichtungs Schwierigkeiten in Kauf nehmen zu müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

ι 2 Eine derartige Vorrichtung ist durch die deutsche D .. , Gebrauchsmusterschnft 7 006182 bekanntgeworden, Patentansprüche: wobd der Schieberkolben Nuten aufweist, die nach

1. Gegenstrommjektionsmischkopf zum Erzeu- dem Verschließen der Dusenöffnungen die Kotnpogen eines chemisch reaktionsfähigen Gemisches 5 nentenzuführungenmitdenKomponentenruckfuhranaus mindestens zwei Kunststoffkomponenten, mit gen verbinden, wahrend der Schieberkoiben s.ch zur einer in einem Gehäuse angeordneten Mischkam- Austrittsöffnung der Mischkammer bewegt Durch mer, die Düsenöffnungen für die einzelnen diese Ausbildung ergeben sich erhebliche Nachteile Kunststoffkomponenten und eine unmittelbar an in der Praxis. .
einen Formhohlraum anschließende Austrittsöff- io Während des Schließvorganges durch die Schienung für das Kunststoffkomponentengemisch berkolbenbewegung werden die Dusenöffnungen veraufweist, und einem in der Mischkammer aus kleinen, wodurch die Fheßgeschwindigkeit entspreeiner die Dusenöffnungen offenlassenden Stel- chend der Kontinuitätsgieichung zunimmt, da keine lung bis zur Austrittsöffnung, dabei die Düsen- Maßnahmen vorgesehen sind, den Druck oder die öffnungen gegenüber der Mischkammer gleich- 15 Fördermenge der Komponenten zu verandern. Durch zeitig absperrend, hin- und herbewegbaren Schie- diese bis zum Schließende stetig anwachsende Fließberkolben, wobei in dem Gehäuse Rückflußöff- geschwindigkeitserhöhung der Komponentenströme nunaen vorgesehen sind, die mit dem Abschluß in den Düsen erfolgt eine Sepanening der kompoder "DüsenöffEungen von der Mischkammer mit nentenbestandteile durch die auftretende Siedepunktdem jeweiligen Komponentenstrom verbindbar 20 crniedrigung durch den hierbei erzeugten Untersind, dadurch gekennzeichnet, daß im druck, wobei die Siedepunkterniedrigung und die Gehäuse (16) zur Mischkammer (6) parallel ver- hierdurch auftretende Kavitation im Bereich der Anlaufende, die Komponentenzuführungen (4) mit gußstelle Blasen, Lunker und die unterschiedlichsten den Rückflußöffnungen (3) verbindende Rück- Verfärbungen hervorruft, so daß das Anbringen der flußkanäle (7) angeordnet sind, in denen je ein 25 Austrittsöffnung der Mischkammer unmittelbar an mit dem Schieberkolben (1) verbundener Kolben einen Formhohlraum zu Fehlstellen im Formkörper (20) axial verschiebbar ist, in den ein beim Ab- führen muß.

Schluß der Düsen (8) die Rückflußöffnungen (3) Da während des Schließvorganges kein Druckaus-

zeitsynchron mit den Komponentenzuführungen gleich stattfindet, resultiert hierbei ein Druckstoß, (4) verbindender Strömungsweg eingearbeitet ist, 30 der um so größer ist, je langsamer die Schieberkolwobei die Düsen (8) unü die Rdckflußöffnungen bengeschwindigkeit ist. Hierdurch werden die Lei-(3) gleiche Querschnitte aurwdse . tungen, Dichtungen und insbesondere die Pumpen in

2. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch ge- Mitleidenschaft gezogen.

kennzeichnet, daß jede als gegen Verdrehung ge- Nachteilig ist auch die Tatsache, daß für jede

sicherte Gewindespindel (11) ausgebildete KoI- 35 Komponente auf dem Schieberkolben, der nur einen benstange der Kolben (20) durch eine in einer ge- geringen Umfang aufweist, je eine Nut vorgesehen meinsamen Schließplatte (15) drehbar gelagerte werden muß.

Mutter (12) geführt ist, welche mit einer "Ge- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine

winde-Hohlspindel (10) fest verbunden ist, die Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art so zu durch eine in einer gemeinsamen Verbindungs- 40 verbessern, daß während des Verschließens der Düscheibe (14) verdrehungssicher angebrachte Mut- senöffnungen keine Beschleunigung der Komponenter (9) geführt ist, wobei an der Verbindungs- tenströme in den Düsen auftritt,
scheibe (14) auch die Kolbenstange (19) des Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

Schieberkolbens (1) angreift. löst, daß im Gehäuse zur Mischkammer parallel ver-

3. Mischkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 45 laufende, die Komponentenzuführungen mit den gekennzeichnet, daß die Rückflußkanäle (7) im Rückflußöffnungen verbindende Rückflußkanäle anGehäuse (16) kreisförmig angeordnet sind. geordnet sind, in denen je ein mit dem Schieberkolben verbundener Kolben axial verschiebbar ist, in den