DE2205066A1

DE2205066A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Mischen von Flüssigkeiten aus mehreren Komponenten

Info

Publication number: DE2205066A1
Application number: DE19722205066
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: PMC Inc
Priority date: 1971-02-10
Filing date: 1972-02-03
Publication date: 1972-08-17
Also published as: DE2205066B2; US3709468A; CA979424A; GB1378424A; JPS547977B1

Description

Patentanwalt _T ^₂.1972

Wolfgang Scnonhen TRIER* Christophstr. 23 INI

Frank Elmer Ives Kent/USA

Vorrichtung und Verfahren zum Mischen von Flüssigkeiten aus mehreren Komponenten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum innigen Mischen von Flüssigkeiten aus mehreren Komponenten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Mischung schnell und während des Durchganges der Flüssigkeit durch eine Verteilervorrichtung zu erreichen.

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Eine weitere Aufgabe ist es, eine gründliche und innige Mischung von mehreren Flüssigkeiten zu erzielen, selbst wenn das Verhältnis der Flüssigkeiten sehr ungleich und die Viskosität der beiden Flüssigkeiten ganz verschieden ist.

Das Vermengen der Flüssigkeiten sil gleicherweise möglich sein, wenn die vereinigte Flüssigkeit entweder unter hohem Druck oder unter verhältnismäßig niedrigem Druck durch die Mischvorrichtung fließt.

Eine weitere Aufgabe ist es, eine Mischvorrichtung vorzuschlagen, die eine einfache und billige Konstruktion hat, die in verschiedener Form und Größe ausgebildet ist und die leicht gereinigt werden kann.

Die Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Spritzvorrichtung mit einer Mischvorrichtung nach der Erfindung,

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Fig. 2 einen Querschnitt durch die Spritzvorrichtung nach 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht des Führungsteils der Mischvorrichtung,

Fig. 4 eine Endansicht des Führungsteils nach Fig. 3,

Fig., 5 eine perspektivische Draufsicht des Führungsteils nach Fig. 3 mit weggebrochenen Teilen,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines etwas anderen Führungsteils der Mischvorrichtung,

Fig. 7 eine perspektivische Draufsicht des Führungsteils,nach Fig. 6 mit weggebrochenen Teilen,

Fig. 8 eine Seitenansicht auf einen weiteren FUhrungsteil der Mischvorrichtung mit weggebrochenen Teilen,

Fig. 9 eine Endansicht des Führungsteils nach Fig. 8 mit weggebrochenen Teilen,

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Fig. 10 eine perspektivische Draufsicht des Führungsteils nach Fig. 8 mit weggebrochenen Teilen,

Fig. 11 eine Ansicht einer noch anderen Mischvorrichtung mit weggebrochenen Teilen.

Die Vorrichtung nach der Erfindung wird hauptsächlich bei Spritzvorrichtungen zum Verteilen einer Mischung von flüssigem Harz und einem Katalysator benutzt. Mit der Mischvorrichtung soll eine verhältnismäßig große Menge von viskosem Harz, wie Polyesterharz, und eine verhältnismäßig kleine Menge von einem flüssigen Katalysator vermengt werden. Der Katalysatoranteil kann dabei beispielsweise etwa ein Gewichtsprozent des Harzes betragen. Die Mischvorrichtung soll so kompakt sein, daß sie in eine von Hand zu haltende Spritzpistole einbaubar ist.

Nach Fig. 1 fließt das Harz durch einen Kanal 2 von einer Seite in eine Anfangsmischkammer 3 eines Spritzpistolenkörpers 1. Das Harz wird dem Spritzpistolenkörper 1 durch eine Zufuhrleitung zugeführt und sein Fluß in die Anfangsmischkammer durch ein Ventil 5 gesteuert. Der Katalysator fließt durch einen Kanal 6 in

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die Anfangsmischkammer 1. Der Katalysator wird dem Spritzpistolenkörper durch eine Leitung 7 zugeführt und der Fluß des Katalysators in den Kanal 6 wird durch ein Ventil 8 gesteuert. Die Verhältnisse von Harz und Katalysator, die dem Spritzpistolenkörper 1 durch die Leitungen 4 und 7 entsprechend zugeführt werden, werden durch nicht gezeigte Vorrichtungen geregelt. Wenn die Hart- und Katalysatormischung durch die Sprühdüse 9 ausgespritzt werden sollen, sind die Ventile 5 und 8 gleichzeitig geöffnet.

Um hach Gebrauch zu verhindern, daß sich das Harz-Katalysator-Gemisch in dem Spritzpistolenkörper absetzt, kann ein flüssiges Lösungsmittel durch eine Leitung 10 dem Spritzpistolenkörper 1 zugeführt werden, dessen Fluß in die Anfangsmischkammer 3 ·■ durch ein Ventil 11 gesteuert wird. Das Ventil 11 wird geöffnet, wenn das Harzsteuerventil 5 und das Katalysatorsteuerventil 8 geschlossen sind. Als Vorsichtsmaßnahme können ein Kugelsteuerventil 12 im Harzdurchgang und ein Kugelsteuerventil 13 im Katalysatordurchgang vorgesehen sein, um den Harz- und Katalysatordurchgang gegen den Rückfluß der LösungsflUssigkeit in die entsprechenden Zuleitungen zu verschließen.

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Die Mischvorrichtung nach der Erfindung ist zwischen der Anfangsmischkammer 3 und der Sprühdüse 9 angeordnet. Die Mischvorrichtung ist in einer Mischkammer 14 angeordnet, deren inneres Ende mit der Anfangsmischkammer 3 verbunden ist und deren äußeres Ende durch einen DUsenkörper 15 abgeschlossen ist. Der Düsenkörper wird durch eine ringförmige Kappe 16 mit Flansch gehalten, der ein Innengewinde hat und auf ein entsprechendes Außengewinde am Spritzpistolenkörper 1 aufschraubbar ist. Die Mischvorrichtung nach der Erfindung funktioniert einfach durch Einführen und Steuern des Flusses der flüssigen Harz- Katalysatormischung während ihres Durchganges von der Anfangsmischkammer 3 zur Sprühdüse 9 . Dieser Fluß wird durch eine Mischungsflußführung 17, wie sie in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist, gesteuert, die in der Hauptmischkammer 14 angeordnet. Die Führung 17 leitet den Hauptstrom der Flüssigkeitsmischung entlang einem geschlängelten Weg mit Gegenstrom, wobei der Hauptstrom entlang des Laufes in Intervalle unterteilt ist.

Die Führung 17 ist vorteilhaft als Einsatz ausgebildet, der leicht in die Hauptmischkammer 14 eingesetzt werden kann, wenn die Kappe 16 und der DUsenkörper 15 abgenommen sind. Die Führung

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enthalt einen Kern 18, um den sich schraubenförmig eine Rippe erstreckt, die den geschlängelten schraubenförmigen Weg des Flusses der Flüssigkeitsmischung zwischen ihren Umläufen bestimmt. Ein umlaufender Flansch 20 sitzt am inneren Ende des Kernes und ein größerer umlaufender Flansch 21 sitzt am äußeren Ende des Kernes. Der äußere Umfang der Rippe 19 und der innere Flansch 20 sind im wesentlichen gleich und so groß, daß sie dicht an der Wand der Hauptmischkammer 14 anliegen. Der äußere Umfang des äußeren Flansches 21 ist vorteilhaft etwa gleich dem größten Umfang des Düsenkörpers 15, so daß dieser Flansch zwischen dem Düsenkörper und dem Ende des Spritzpistolenkörpers durch die Kappe 16 festgeklemmt ist, wenn die Kappe aufgeschraubt ist. Die Führung 17 wird auf diese Weise in der Hauptmischkammer 14 festgehalten.

Im inneren Flansch 20 der Führung 17 sind Eingangsöffnungen für den Fluß der flüssigen Mischung von der Anfangsmischkammer 3 zum Hauptflußdurchgang der Mischvorrichtung vorgesehen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3, 4 und 5 sind im Abstand mehrere Kerben 24 an der Peripherie des Flansches 20 angeordnet. Außerdem sind für den Gegenstrom in der schraubenförmigen Rippe

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Durchlaßöffnungen vorgesehen. Diese Durchlaßöffnungen bestehen bei der Ausführungsform nach Fig. 3, 4 und 5 aus axialen Reihen von Kerben 25 in der Peripherie des Rippenumlaufes. Vorteilheft sind mehrere solcher Reihen von Kerben vorgesehen.

Es ist nicht notwendig, daß die Kerben 25 von Anfang an in der Führung 17 angeordnet sind. Vielmehr ist es leichter, die Kerben in Reihen nach der Herstellung der Führung einzuschneiden. Jede Reihe der Kerben 25 verläuft gleichlinig mit einer Eintrittskerbe 24 im inneren Flansch 20. Vier solcher Kerbenreihen sind nach Fig. 3, 4 und 5 in gleichmäßigem Abstand am inneren Flansch 20 und der Rippe 19 vorgesehen.

Es ist vorteilhaft, daß der Harz- und Katalysatorfluß in die Anfargsmischkammer in entgegengesetzter Richtung, jedoch im wesentlichen gleichlinig fließt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Von dieser Anfangsmischkammer fließt das Harz-Katalysator-Gemisch durch die Eingangsöffnungen, die durch die Kerben 24 gebildet sind, zu der Hauptmischkammer 14. Die Flüssigkeit dringt dabei in den ringförmigen Zwischenraum, der durch den Kern 18, den inneren Flansch 20 und das angrenzende Ende der

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Rippe 19 begrenzt wird, ein. Die Flüssigkeit wird durch die schmale Eingangsöffnung 24 mit größerer oder kleinerer Kraft und Geschwindigkeit eingespritzt, die von dem Druck, der auf das Harz und den Katalysator ausgeübt wird, abhängt.

Der Querschnitt der Nut zwischen den Umläufen der Rippe 19 ist größer als der Querschnitt jedes Nebendurchlasses, der durch eine Kerbe 25 in der Rippe gebildet ist. Die Flüssigkeitsmischung fließt verhältnismäßig langsam durch den geschlängelten spiralförmigen Kanal, der durch die Rippe 19 bestimmt wird, während ein Teil der Mischung als Gegenstrom durch die Kerben 25 zurückfließt, um eine weitere Mischtätigkeit zu ergaen. Der spiralförmige Kanal zwischen den Umläufen der Rippe 19 bildet einen verhältnismäßig langen Weg für den Hauptstrom der Flüssigkeit, in den der Gegenstrom, der durch die Kerben 25 geht, in Intervallen entlang des spiralförmigen Laufes des Hauptstromes eingespritzt wird.

Von dem Auslaßende des schraubenförmigen Kanals fließt die Flüssigkeit in eine Auslaßtasche 22, die mit einer zentralen-Auslaßöffnung 23 im äußeren Flansch 21 verbunden ist. Von die-

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ser Auslaßöffnung wird die innig und gleichmäßig vermengte Flüssigkeit durch die Düse 9 ausgespritzt. Trotz des geschlängelten Charakters des Weges hat der Kanal zwischen den Umläufen der Rippe einen so großen Querschnitt, daß der Widerstand des Flusses der Flüssigkeit durch die Mischvorrichtung nicht wesentlich ist.

Während die Kerben 25 der Führung 17 nach Fig. 3, 4 und 5 in axialer Richtung gleichlinig liegen, kaniyes vorteilhaft sein, die Nebenkerben in schrägen Reihen anzuordnen, wie es durch die Kerben 25a dargestellt ist, die in der Führung 17 nach Fig. 6 und 7 gezeigt. Diese Kerbenreihen können im wesentlichen relativ zur Achse der Führung schräg verlaufen, so daß jede Kerbe senkrecht zum Umlauf der Rippe 19 liegt. Auch können die Reihen der Kerben 25a in den peripheralen Kanten der Rippe 19 gleichlinig mit einer Eintrittsdurchlaßkerbe 24a im inneren Flansch 20 liegen, die auch eine schräge Kerbe ist.

Eine weitere alternative Form der Konstruktion für den Nebendurchlaß der Führung ist in Fig. 8, 9 und 10 gezeigt. Bei dieser Führung sind die Nebendurchlässe Löcher 25b in der schrau-

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benförmigen Rippe 10. Diese Löcher sind in schrägen Reihen angeordnet und eine Eingangsöffnung 24b im inneren Flansch befindet sich auch in dieser Reihe. Die Löcherreihe kann in der Führung von ihrem inneren Ende eingebohrt sein.

Der Mischorgang der Führung, die in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, und der Führung, die in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigt ist, ist im allgemeinen der gleiche, wie der Mischvorgang, der durch die Führung erreicht wird, die in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist. In jedem Falle fließen Gegenströme durch die Nebendurchgänge in der Rippe in den Hauptstrom, der durch den spiralförmigen Kanal fließt, der durch die Rippe 19 bestimmt ist, um den Mischvorgang durch örtliche Zuströme entlang des schraubenförmigen Weges zu intensivieren. In jedem Fall ist der Querschnitt des Nebendurchlasses durch die Rippe kleiner, z.B. 10 bis 30 % des Querschnittes des Hauptflußkanals.

Obwohl es wünschenswert ist, das flüssige Harz und den Katalysator dem Spritzpistolenkörper 1 durch Leitungen 4 und 7 unter merklichem Druck zuzuführen, um einen starken Sprühstrahl der Flüssigkeit zu haben, die aus cbr Düsenöffnung 9 austritt, hängt

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der Mischvorgang des Mischers nach der Erfindung nicht davon ab, daß die Flüssigkeit unter großem Druck dbrch die Mischvorrichtung gegangen ist. Tatsächlich wird bei der Mischvorrichtung nach Fig. 11 nur Schwerkraft angewandt, um die flüssige Mischung durch die Mischvorrichtung fließen zu lassen.

Die Mischvorrichtung nach Fig. 11 kann wirkungsvoll tenutzt werden, wenn flüssiges Harz einfach in eine Form gegossen wird. Der Gebrauch einer solchen Mischvorrichtung macht es unnötig, eine Menge von Harz und Katalysator innig zu mischen, ehe sie in die Form gapssen wird.

Stattdessen kann der Katalysator einfach mit dem Harz in einer vorbestimmten Weise getischt werden und das endgültige Vermischen wird durch das Gießen der flüssigen Harzmischung durch die Mischvorrichtung erreicht, wie es h Fig. 11 gezeigt ist.

Die Mischvorrichtung nach Fig. 11 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 26, das mit seiner Achse aufrecht steht. Das obere Ende des Gehäuse endet in einem sich erweiternden Rand 27, der an der Einlaßöffnung für das Harz und den Katalysator, die in

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voiBstimmter Weise gemischt werden sollen, angeordnet ist. Die vollständig gemengte Harz- und Katalysatorflüssigkeit wird von der Mischvorrichtung durch einen Bodenabfluß 28 mit einem Querschnitt, der merklich kleiner als der Querschnitt des Gehäuses ist, z.B. 10 bis 20 % des Gehäusequerschnittes beträgt, ausgelassen.

In dem Gehäuse 26 befindet sich eine Führung mit einem zylindrischen Kern 29, um den eine schraubenförmige Rippe 30 geht. Das untere Ende des schraubenförmigen Kanals,der zwischen den Umläufen der Rippe gebildet ist, mUndet in eine Auslaßtsche 31 am unteren Ende des Kerns 29, die mit der Auslaßöffnung 28 verbunden ist. Die Kanten der Umläufe der Rippe 30 passen gutsitzend in die Höhlung des Gehäuses 26 und Nebendurchlässe zwischen den benachbarten Umläufen des schraubenförmigen Kanals sind durch Kerben 32 in der Peripherie der Rippe gebildet.

Um ihre Ausbildung zu erleichtern, sind die Kerben 32 in axialen Reihen angeordnet, aber die Gleichlinigkeit der Kerben ist nicht erforderlich. Auch können, wie in Verbindung mit den Fig. 8, 9 und

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erwähnt wurde, die Nebendurchlässe der Rippe bei der Mischvorrichtung nach Fig. 11 Löcher anstelle von peripheralen Kerben sein. Der Mischvorgang der Mischvorrichtung nach Fig. 11 ist der gleiche, wie er in Verbindung mit der Mischvorrichtung einer Spritzpisiole beschrieben wurde. Die Harz- und Katalysatormischung fließ-foOurch das Gehäuse 26 entlang dem schraubenförmigen Kanal zwischen den Umläufen der Rippe 30 nach unten, obwohl Gegenströme durch die Kerben 33 fließen, die sich mit dem Hauptstrom des Flüssigkeitsflusses durch den schraubenförmigen Kanal vereinigen.

Die Mischvorrichtung nach der Erfindung ist sehr leicht zu reinigen. Wie oben er\ifint, wird die Führung 17 der Spritzpistole ir/aer Hauptmischkammer 14 durch die Kappe 16 an ihrem Platz gehalten, die den DUsenkörper 15 gegen den äußeren Flansch 21 der Führung drUckt. Um die Mischvorrichtung zu reinigen, ist es daher nur notwendig, die Kappe 16 abzuschrauben und den DUsenkörper abzunehmen, worauf die Führung 17 schnell aus der Kammer 14 herausgenommen werden kann. Die Kammer 14 wird so frei fUr eine Reinigung und der Hauptflußkanal der Fuhrung 17 zwischen den Umläufen der Rippe 19 steht für eine leichte Reinigung zu Verfugung.

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Da die Mischvorrichtung nach Fig. 11 normalerweise in senkrechter Stellung des Gehäuses 26 benutzt wird, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, ist es nicht notwendig, irgendwelche Vorkehrungen zum Halten der Führung im Gehäuse zu treffen. Die Führung kann als loser Teil der Mischvorrichtung vorgesehen sein, der einfach durch Umdrehen des Gehäuses entnommen werden kann. Das Innere des Gehäuses wird so frei zur Reinigung und der schraubenförmige Kanal zwischen den Umläufen der Rippe 30 ist zur Reinigung bereit.

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Claims

Patentansprüche

fly/Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten aus mehreren Komponenten, gekennzeichnet durch ein Führungsorgan (17), das der vereinigten flüssigen Mischung einen geschlängelten Lauf gibt und das Nebendurchlässe aufweist, die zur Erzielung eines Gegenstromes einzelne Abschnitte des geschlängelten Hauptstromkanals verbinden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsorgan (17) schraubenförmig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsorgan (17) einen zylindrischen Kern (18, 29) und eine Rippe (19, 30) hat, die schraubenförmig um den zylindrischen Kern gewunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebendurchlässe (25, 25a, 25b, 32) sich durch die Umläufe der schraubenförmigen Rippe (19, 30) erstrecken.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebendurchlässe peripherale Kerben (25, 25a, 32) in der schraubenförmigen Rippe (19, 30) sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebendurchlässe Löcher (25b) durch die schraubenförmige Rippe (19) sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebendurchlässe (25, 25a, 25b, 32) in benachbarten Umläufen der Rippe (19, 30) in einer Reihe angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebendurchlässe (25, 25a, 25b, 32) in axialen Reihen angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebendurchlässe (25, 25a, 25b, 32) in Reihen angeordnet sind, die zur Achse des Kernes (18, 29) schräg verlaufen.

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2205066 -ίδιο. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende des Kernes (18) ein Flansch (20) mit einer Eintrittsöffnung (24-, 24a, 24b) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (18) eine Auslaßöffnung (23) an einem Ende hat, die mit dem Kanal zwischen den Umläufen der schraubenförmigen Rippe (25, 25a, 25b) verbunden ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsorgan (17) herausnehmbar in einer Mischkammer (14) arrgeordnet ist, und die peripheralen Kanten der schraubenförmigen Rippe (25, 25a, 25b) gutsitzend an der Wand der Mischkammer anliegen.

13. Verfahren zum Mischen von Flüssigkeiten aus mehreren Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß die vereinigte flüssige Mischung entlang eines geschlängelten Weges fließt und daß in Intervallen entlang dieses Flusses eine Teilmenge der Flüssigkeitsmischung als Gegenstrom eingespritzt wird.

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