DE2314067A1 - Vorrichtung zum aufbereiten einer mischung aus mehreren bestandteilen - Google Patents

Vorrichtung zum aufbereiten einer mischung aus mehreren bestandteilen

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Description

München, den 21. Matt 1373
Mein Zeichen: P 1594
Anmelder : USM Corporation
Flemington/New Jersey - USA
Zustelladresse:
Balch Street
Beverly/Mass. 01915
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Vorrichtung zum Aufbereiten einer Mischung aus mehreren Bestandteilen
Zusatz zu Patent 1 951 959
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbereiten einer Mischung aus mehreren Bestandteilen mit einer ersten und einer zweiten Zuführvorrichtung und einer Mischungsvorrichtung, wobei die Zuführvorrichtungen für die Mischungsbestandteile aus jeweils einer Kolbenzylindereinheit mit einer gemeinsamen Steuervorrichtung bestehen.
Im Hauptpatent 1 951 959 ist eine Vorrichtung zum Mischen und Aufbereiten, insbesondere von Polyurethanmischungen, beschrieben, bei denen die Mischungsbestandteile, z.B. eine
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Polyhydroxylverbindung und eine Isozyanatverbindung in einem gewünschten Verhältnis einer Mischkammer zugeführt werden, und wobei das Zufuhrverhältnis der Mischungsbestandteile in die Mischkammer mittels einer Steuereinrichtung eingestellt werden kann.
Die Steuervorrichtung besteht aus einer die Kolbenstangen der Kolbenzylindereinheiten miteinander verbindenden Schiene, die von einer zwischen den Kolbenstangen der ersten und zweiten Kolbenzylindereinheit angelenkten dritten Kolbenzylindereinheit um einen verstellbaren Drehpunkt verschwenkbar ist. Der Drehpunkt ist verstellbar, um dadurch das Verhältnis der der Mischkammer zugeführten beiden Mischkomponenten zueinander einzustellen, ohne daß jedoch dadurch das der Mischkammer zugeführte Gesamtvolumen der Mischungsbestandteile verändert wird. Das Gesamtvolumen der Mischungsbestandteile hängt nur von der die Steuerschiene betätigenden Kolbenzylindereinheit ab. Die Menge der eingebrachten Mischungsbestandteile, beispielsweise die Menge der einer Gußform zugeführten Polyurethanmischungj wird also nur von einer Kolbenzylindereinheit gesteuert, wodurch die Steuerung unabhängig von Veränderungen des Mischungsverhältnisses ist.
Wird nun einem der Mischungsbestandteile ein Färbemittel beigegeben, um z.B. einen aus Polyurethan bestehenden Kunststoff einer bestimmten Farbe herzustellen, so kann es erforderlich sein, z.B. aufgrund einer kleinen Veränderung der Reaktivität der Mischungsbestandteile, das Verhältnis in dem die Mischungsbestandteile der Mischkammer zugeführt werden, sowie auch das Verhältnis des der Mischkammer zugeführten Färbemittels zu ändern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, mit der die Mischungsverhältnisse von drei Mischungsbestandteilen während des Herstellverfahrens beliebig eingestellt werden können.
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Ausgehend von der im Hauptpatent 1 951 959 beschriebenen Vorrichtung wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß die Vorrichtung eine dritte Zuführvorrichtung aufweist, die aus einer Kolbenzylindereinheit besteht und durch die der Mischungsvorrichtung ein drittes Mischungsbestandteil derart zugeführt wird, daß der Anteil des dritten Mischungsbestandteils in der aus den drei Mischungsbestandteilen bestehenden Gesamtmischung unabhängig vom Verhältnis der Anteile der ersten und zweiten Mischungsbestandteile ist.
Die Kolbenstange der Kolbenzylindereinheit der dritten Zuführvorrichtung ist mit der Kolbenzylindereinheit, die die um den Schwenkpunkt drehbare Schiene betätigt, verbunden, so daß die Menge des dritten der Mischungsvorrichtung zugeführten Mischungsbestandteils nur von der Stellung des Kolbens der die Steuerschiene betätigenden Kolbenzylindereinheit abhängt, von der auch die Gesamtmenge der ersten und zweiten Mischungsbestandteile in der Mischkammer unabhängig von ihrem Mengenverhältnis untereinander abhängt.
Handelt es sich bei dem dritten Mischungsbestandteil um ein Färbemittel, so hängt also der Anteil des Färbemittels in der Gesamtmischung nicht vom Verhältnis der anderen beiden Mischungsbestandteile ab. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die dritte Zuführvorrichtung so klein ausgebildet werden kann, daß sie schneller geleert ist als die anderen beiden Zuführvorrichtungen, so daß noch während des Herstellungsverfahrens ein anderes Färbemittel zugegeben werden kann.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeidanungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung des ersten Ausf Uhrungsbeispiels und
Figur 2 eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels.
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Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, das in wesentlichen Teilen mit dem im Hauptpatent 1 951 959 dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, sind mit 36 und zwei Zuführvorrichtungen bezeichnet, die einer Mischkammer 10 mehrere Bestandteile zuführen, um eine Polyurethanmischung zu mischen und aufzubereiten. Die Steuervorrichtung für die Zuführvorrichtungen besteht aus der drehbaren Steuerschiene 66, die mit den beiden Zuführvorrichtungen verbunden ist und der Kolbenzylindereinheit 64, die die Steuerschiene um ihren Drehpunkt schwenkt, wobei die beiden Zuführvorrichtungen Mischungsbestandteile an die Mischkammer abgeben.
Im folgenden wird das Ausführungsbeispiel nach der Figur 1 nur in_sojweit näher beschrieben, als es von dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes 1 951 959 abweicht.
Mit 228 ist dabei ein dritter Vorratsbehälter bezeichnet, in welchem sich das dritte Mischungsbestandteil, insbesonders ein Färbemittel unter atmosphärischem Überdruck; befindet und das über eine dritte Zuführvorrichtung 230 der Mischkammer 10 zugeführt wird.
Die dritte Zuführvorrichtung 230 besteht aus einem Zylinder 232, in welchem ein Kolben 234 mit einer Kolbenstange 236 gleitbar gelagert ist. Am oberen Ende des Zylinders befinden sich Ein- IaB- und Auslaßöffnungen 238 und 240 und im unteren Teil des Zylinders befindet sich eine Auslaßöffnung 241. Das obere, dem Zylinder 232 abgewandte Ende der Kolbenstange 236 ist direkt mit der Kolbenstange 84 der Kolbenzylindereinheit 64 derart verbunden, daß die beiden Kolbenstangen 236 und 84 kolinear sind.
Eine dritte Zuleitung 244 führt vom dritten Vorratsbehälter durch ein Einwegventil 245 zur Einlaßöffnung 238 des Zylinders 232. Eine dritte Zweigleitung 247 führt von der Auslaßöffnung
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240 durch ein Einwegventil 246 zur Einlaßöffnung 229 der Mischkammer 10.
In Ruhestellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nimmt die Steuerschiene 66 die in Figur 1 gestrichelt dargestellte Stellung A ein. In dieser Stellung befindet sich in der Mischkammer eine kleine Menge des ersten Mischungsbestandteils, eine kleine Menge des dritten Mischungsbestandteils zusammen mit Resten von Polyurethanmischung, webhe bei vorhergehendem Gebrauch der Vorrichtung verblieben sind.
Durch Einschalten der Vorrichtung wird Druckflüssigkeit durch die Einlaßöffnung 88 des Zylinders 80 geführt und zur selben Zeit die öffnung 86 sowie die öffnung 21 des Zylinders 20 geöffnet.
Die Steuerschiene 66 wird danach dem Uhrzeigersinn gemäß (Fig. 1) um ihren Drehpunkt verschwenkt, wobei ein Mischungsbestandteil vom Zylinder 40 durch die öffnung 46 über die Leitungen 100 und 106 durch das Einwegventil 104 und die öffnung 24 in die Mischkammer 10 eingeführt wird. Gleichzeitig wird eine entsprechende Menge des dritten Mischungsbestandteils vom Zylinder 232 durch die öffnung 240 sowie durch die Leitung 247 und durch das Einwegventil 246 der Mischkammer durch die öffnung 229 zugeführt. Zur selben Zeit wird auch eine entsprechende Menge des zweiten Mischungsbestandteils vom Vorratsbehälter 34 dem Zylinder 52 zugeführt, wobei diese Menge von der Stellung des Schwenkpunktes im Verhältnis zum Träger 72 abhängt.
Sobald der Mikroschalter 92 den Auslöser 98 berührt, wie es in Figur 1 durch die ausgezogenen Linien angedeutet ist, wird die Bewegung des Kolbens 82 umgekehrt, indem Druckmittel durch die öffnung 86 des Zylinders 80 eingeleitet und die Öffnung geöffnet wird.
Dadurch wird die Steuerschiene 66 nunmehr in einer Richtung dem
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Uhrzeigersinn entgegen um den Punkt 68 geschwenkt, wodurch der Kolben 54 bewegt wird und vom Zylinder 52 über die Zuleitung 108 und 114 durch das Einwegventil 112 und die Einlaßöffnung 26 eine Menge des zweiten Mischungsbestandteils in die Mischkammer 10 eingebracht wird. Zur selben Zeit wird vom Vorratsbehälter 32 der erste Mischungsbestandteil in den Zylinder 40 sowie vom Vorratsbehälter 228 der dritte Mischungsbestandteil in den Zylinder 232 eingebracht.
Wenn die Steuerschiene, die in Figur 1 durch die gestrichelten Linien C angedeutete Stellung eingenommen hat, verbleibt sie in dieser Stellung, während die Mischungsbestandteile in der Mischkammer 10 vermischt und vom Kolben 14 durch die Öffnung entladen werden.
Die Steuerschiene 66 wird danach in ihre, in der Figur durch A bezeichnete, Ruhestellung bewegt, wodurch eine kleine Menge des ersten und des dritten Mischungsbestandteils in die Mischkammer 10 eingeführt wird, um darin verbliebene Restbestände der Polyurethanmischung aufzulösen, v/ährend gleichzeitig eine entsprechende Menge des zweiten Mischungsbestandteils in den Zylinder 52 eingebracht wird. Wenn die Steuerschiene 66 ihre Ruhestellung erreicht hat, berührt der Mikroschalter 92 den Auslöser 94 und die Vorrichtung kommt zum Stillstand.
Die Gesamtmenge der ersten beiden Mischungsbestandteile, welche in die Mischkammer 10 eingebracht werden, kann durch Feststellen des Auslösers 98 am Träger 96 reguliert werden.
Das Verstellen des Auslösers hat Jedoch keinen Einfluß auf das Verhältnis, in welchem die Mischungsbestandteile der Mischkammer zugeführt werden.
Da das Verhältnis zwischen der Schienenlänge d, zwischen den Verbindungspunkten 50 und 90 und der Schienenlänge d~ zwischen den Verbindungspunkten 90 und 62 gleich dem umgekehrten Ver-
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hältnis zwischen der Bohrungsfläche A1 des Zylinders 40 und
d A der Bohrungsfläche A0 des Zylinders 52 ist, d.h. da 1 = ist, ist das Gesamtvolumen der der Mischkammer züge- 2 fühlten ersten und zweiten Mischungsbestandteile unabhängig von der Stellung des Schwenkpunktes 68 zu den Kolbenstangen. Das Verhältnis, in welchem die ersten beiden Mischungsbestandteile der Mischkammer 10 zugeführt werden, kann jedoch durch Verstellen des Bügels 70 auf dem Arm 72 verändert werden, ohne das der Mischkammer 10 zugeführte Gesamtvolumen der Mischungsbestandteile zu beeinflussen.
Das Gesamtvolumen der ersten beiden Mischungsbestandteile hängt also nur vom zurückgelegten Weg der Kolbenstange 84 .ab, der wiederum durch die Stellung des Auslösers 98 bestimmt wird. Auch die Menge des der Mischkammer zugeführten dritten Mischungsbestandteils hängt von dem von der Kolbenstange 84 zurückgelegten Weg ab, nicht jedoch von der Stellung des Schwenkpunktes 68 und damit auch nicht vom Verhältnis der ersten beiden Mischungsbestandteile.
Bei diesem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist es also möglich, sowohl das Gesamtvolumen als auch das Verhältnis der ersten beiden Mischungskomponenten beliebig zu ändern, ohne den Anteil des dritten Mischungsbestandteils in der fertigen Mischung zu beeinflussen, so daß der Anteil des dritten Mischungsbestandteils|beispielsweise eines Färbemittels! am Gesamtvolumen konstant gehalten werden kann.
Das im dritten Vorratsbehälter enthaltene Färbemittel kann auch mit einer bestimmten Menge des ersten Mischungsbestandteile vermischt sein. Der Anteil an Färbemittel in der fertigen Mischung wird dann einfach durch Veränderung der Menge des mit dem ersten Mischungsbestandteils vermischten Färbemittels im dritten Vorratsbehälter erzielt. Der dritte Mischungsbestandteil kann außer einem Färbemittel noch andere Bestandteile aufweisen, z.B. Katalysatoren.
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Bei dem in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel zur Aufbereitung einer Polyurethanmischung ist mit 124 eine Mischkammer bezeichnet, mit Einlaßöffnungen 126, 128 sowie einerAuslaßdUse 129. In den Vorratsbehältern 132, 136 sind die ersten beiden Mischungsbestandteile, z.B. eine Polyhydroxy lverbindung und eine Isozyanatverbindung, enthalten. Sie werden über ZufUhrvorrichtungen 150, 179 der Mischkammer 124 zugeführt.
Die erste Zuführvorrichtung 150 besteht aus einem Zylinder 152, in welchem ein Kolben 154 mit einer Kolbenstange 156 gleitbar gelagert ist. Am unteren Ende des Zylinders 152 befindet sich eine Einlaßöffnung 158 und an seinem oberen Ende befindet sich eine Auslaßöffnung 160. Das freie obere Ende der Kolbenstange 156 ist gegabelt, wobei innerhalb der Gabel eine gleitrolle 162 befestigt ist.
Die zweite Zuführvorrichtung 170 besteht aus einem Zylinder 172, dessen Durchmesser sich von dem des Zylinders 152 unterscheidet, und in welchem ein Kolben 174 mit einer Kolbenstange 176 gleitbar gelagert ist. Am unteren Ende des Zylinders 172 ist eine Einlaßöffnung 178 und an seinem oberen Ende eine Auslaßöffnung 180 vorgesehen. Das freie obere Ende der Kolbenstange 176 ist gegabelt und mit einer Gleitrolle 182 versehen.
Die zweite Zuführvorrichtung ist mit einer Steuerschiene 190 verbunden, die bei 192 schwenkbar gelagert ist. Der Schwenkpunkt 192 befindet sich in einem Bügel 193» welcher auf einem Träger 194 verschiebbar befestigt ist. Die Steuerschiene 190 ist mit drei Schlitzen 195, 196 und 197 versehen, welche sich in Abständen der Länge nach vom Schwenkpunkt 192 befinden.
Die Kolbenzylindereinheit 200 besteht aus einem Zylinder 202, in welchem ein Kolben 204 mit einer Kolbenstange 206 gleitbar gelagert ist. Weiter ist der Zylinder 202 mit öffnungen 208, 210 an seinem Jeweils oberen bzw. unteren Ende versehen. Das
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freie untere Ende der Kolbenstange 206 ist gegabelt und mit einer Gleitrolle 212 innerhalb der Gabel versehen.
Die Kolbenstange 206 ist weiterhin mit einem an ihrem oberen Ende befestigten Mikroschalter 220 versehen, der zusammen mit einem ersten Auslöser 224, der an einem Halter 222 starr befestigt ist, und einem zweiten Auslöser 226, der ebenfalls am Halter 222 starr befestigt ist, eine Einstellvorrichtung bildet. Die Kolbenstangen 156, 176 und 206 sind parallel angeordnet und die an ihnen befindlichen Gleitrollen 162, 182 und 212 liegen in den Schlitzen 197» 195 und 196 der Steuerschiene, so daß sie die Schwenkpunkte für die Kolbenstangen bilden.
Eine erste Zuleitung 164 führt vom Vorratsbehälter 132 durch ein Einwegventil 165 zur Einlaßöffnung 158 des Zylinders 152. Eine hinter dem Ventil 165 angesetzte Zweigleitung 167 führt von der Zuleitung 164 zur Mischkammer 124.
In der Zweigleitung 167 1st ein Zweiwegventil 166 angeordnet, das entweder alt der Einlaßöffnung 126 der Mischkammer oder aber über eine Ruckleitung 169 mit dem Vorratsbehälter 132 verbunden ist.
Eine zweite Zuleitung 184 führt vom Vorratsbehälter 136 durch ein Einwegventil 185 zur Einlaßöffnung 178 des Zylinders 172. Eine hinter dem Ventil 185 angesetzte Zweigleitung 187 führt von der Zuleitung 184 zur Mischkammer 124.
Auch im Weg der Zweigleitung 187 ist ein Zweiwegventil 186 angeordnet, das entweder die Zweigleitung mit der Einlaßöffnung 128 der Mischkammer oder sie über eine Rückleitung 189 mit dem ■ Vorratsbehälter 186 verbindet.
In einem dritten Vorratsbehälter 328 wird ein weiteres Mischungsbestandteil, insbesondere ein Färbemittel, unter atmosphärischem Oberdruck gehalten und kann mittels einer dritten Zuführvorrichtung 330 der Mischkammer 124 zugeführt werden·
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Die·dritte Zuführvorrichtung besteht aus einem Zylinder 332, in welchem ein Kolben 334 mit einer Kolbenstange 336 gleitbar gelagert ist. An seinem unteren Ende ist der Zylinder ■it Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen 338 und 340 versehen und an seilen oberen Ende ist der Zylinder mit einer Auslaßöffnung 341 versehen. Das obere Ende der Kolbenstange 336 ist mit der Kolbenstange 206 der Kolbenzylindereinheit 200 derart verbunden, daß die Kolbenstangen 336 und 206 kolinear sind.
Eine dritte Zuleitung 3AA führt vom Vorratsbehälter 328 durch ein Einwegventil 345 zur Einlaßöffnung 338 des Zylinders 232. Eine Zweigleitung 347 führt von der Auslaßöffnung 340 des Zylinders 332 zur Mischkammer 124.
Die Zweigleitung 347 weist ein Zweiwegventil 346 auf, das die Zweigleitung 347 entweder mit der Einlaßöffnung 329 der Mischkammer oder über eine Rückleitung 349 mit dem Vorratsbehälter 328 verbindet.
Die Ventile 166, 186 und 346 werden gleichzeitig von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung umgeschaltet.
Nach dem Einschalten der Vorrichtung wird Druckflüssigkeit durch die Einlaßöffnung 210 des Zylinders 202 zugeführt und die öffnung 208 geöffnet.
Die Kolbenzylinder einheit 200 schwenkt nun die Steuerschiene dem Uhrzeigersinn gemäß, wobei die drei Mischungsbestandteile von ihren Vorratsbehältern durch die Zuleitungen 164, 184 und 344 und durch die Einwegventile 165, 185 und 345 in die entsprechenden Zylinder 152, 172 und 332 eingeführt werden.
Sobald der Mikroschalter 220 den Auslöser 226 berührt, wie es in Figur 2 durch die strichpunktierten Linien angedeutet ist, wird die Bewegung des Kolbens 204 umgekehrt, indem Druckmittel
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durch die öffnung 208 eingeleitet und die öffnung 210 geöffnet wird.
Die Steuerschiene wird nunmehr in einer Richtung dem Uhrzeigersinn entgegen um den Punkt 192 geschwenkt, wodurch die Kolben 154, 174 und 334 in Bewegung gesetzt werden und die drei Mischungsbestandteile in die entsprechenden Zweigleitungen 167, 187 und 347 eingebracht werden.
Sind die drei Ventile 166, 186 und 346 derart geschaltet, daß sie die Zweigleitungen mit den Rückleitungen 169, 189 und verbinden, so werden die Mischungsbestandteile zu den Vorratsbehältern zurückgeführt. Werden die drei Zweiwegventile von der nicht dargestellten Steuereinrichtung umgeschaltet, so daß sie mit der Mischkammer verbunden sind, so werden die drei Mischungsbestandteile gleichzeitig der Mischkammer zugeführt, wo sie vermischt werden und von wo sie durch die Auslaßdüse 129 entladen werden.
Hat eine bestimmte Menge der fertigen Mischung die Auslaßdüse 129 verlassen, so erhält die Steuereinrichtung für die drei Zweiwegventile ein Signal, so daß die Ventile umgeschaltet werden und die Zufuhr der Mischungsbestandteile zur Mischkammer unterbrochen wird.
Berührt der Mikroschalter 220 den Auslöser 224, wie es in Figur 2 dargestellt ist, so wird die Bewegung der Steuerschiene umgekehrt.
Wie auch bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausf Uhrungsbeispiel ist auch hier das Verhältnis zwischen dem Abstand d, zwischen den Punkten 162 und 212 zum Abstand d^ zwischen den Punkten 212 und 182 gleich dem umgekehrten Verhältnis, der Bohrungsflächen der Zylinder 152 und 172, d.h. 3^ e * Das Gesamtvolumen der der Mischkammer zugeführten ersten und beiden Mischungsbestandteile ist auch bei diesem AusfUhrungsbeispiel unabhängig von der Stellung des Schwenkpunktes 92 zu den Kolbenstangen. Das Verhältnis» in welchem
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die ersten und zweiten Mischungsbestandteile der Mischkammer zugeführt werden, kann jedoch durch Verstellen des Bügels 193 auf dem Arm 194 verändert werden, ohne das der Mischkammer zugeführte Gesamtvolumen der beiden Mischungsbestandteile zu beeinflussen.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann also sowohl das Gesamtvolumen der der Mischkammer zugeführten Mischungsbestandteile als auch das Verhältnis der ersten beiden Mischungsbestandteile zueinander geändert werden, ohne daß der Anteil des dritten Mischungsbestandteils, insbesondere des Färbemittels, an der Gesamtmischung verändert wird.
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Claims (2)

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Aufbereiten einer Mischung aus mehreren Bestandteilen mit einer ersten und einer zweiten Zuführvorrichtung und einer Mischungsvorrichtung, wobei die Zuführvorrichtung für die Mischungsbestandteile aus jeweils einer Kolbenzylindereinheit mit einer gemeinsamen Steuervorrichtung bestehen,nach Patent 1 951 959, gekennzeichnet durch eine dritte Zuführvorrichtung (23O9 330), die aus einer Kolbenzylindereinheit (234/232, 334/332) besteht und durch die der Mischungsvorrichtung (10, 124) ein drittes Mischungsbestandteil derart zugeführt wird, daß der Anteil des dritten Mischungsbestandteils in der aus drei Mischungsbestandteilen bestehenden Gesamtmischung unabhängig vom Verhältnis der Anteile der ersten und zweiten Mischungsbestandteile ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolbenstange (236) der Kolbenzylindereinheit (234/232) mit der Kolbenzylindereinheit (64), die die um den Schwenkpunkt (92) drehbare Steuerschime (90) betätigt verbunden ist, so daß die Menge des dritten der Mischungsvorrichtung zugeführten Mischungsbestandteils nur von der Stellung des Kolbens der Kolbenzylindereinheit (64) abhängt, von der auch die Gesamtmenge der ersten und zweiten Mischungsbestandteile in der Mischkammer unabhängig von ihrem Mengeverhältnie untereinander abhängt.
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