DE2339384C2 - Vorrichtung zum Dosieren von zwei fließ- und reaktionsfähigen Komponenten in eine Mischkammer - Google Patents

Description

a) der Zylinder (10) der Kolben-Zylindereinheit (4) in einem Gehäuse (2) mit Führungen (3) längsbeweglich geführt ist, während der Kolben (5) koaxial am Gehäuse befestigt ist;

b) der erste Dosierkolben (13) am einen Ende der Kolben-Zylmdereinheit (4) an dem hydraulischen Zylinder (10) befestigt und sein Dosierzylinder (14) mit dem Gehäuse (2) verbunden ist;

c) der zweite Dosierzylinder (19) starr mit dem Gehäuse (2) verbunden und sein Dosierkolben (21) über ein Zwischenstück (16, 18) starr und koaxial am anderen Ende des hydraulischen Zylinders (10) befestigt ist und

d) wenigstens ein Differenzdosierkolben (23) vorgesehen ist, der einstellbar in eine einen Teil des Dosierraumes des zweiten Dosierzylinders (19) darstellende Bohrung (22) des zweiten Dosierkoibens (21) hineinragt.

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Dosieren von zwei fließ- und reaktionsfähigen, Massivoder schaumstoffbildenden K.unststoffkomponenten in eine Mischkammer, bestehend aus je einem mit Zu- und Ablauf versehenen Dosierzylinder mit Dosierkolben sowie mit einer zugeordneten, hydraulisch antreibbaren Kolben-Zylindereinheit, die an ihrem einen Ende mit dem Dosierkolben der Dosiereinheit für eine der beiden Komponenten koaxial verbunden ist.

Derartige Vorrichtungen dienen der Herstellung von Mischungen, aus denen unmittelbar Formteile aus Kunststoff hergestellt werden. Je nach Art der Ausgangskomponenten und geeigneten Zusätzen kann man Formteile aus Homogenstoffen, Schumstoffen oder Integralschaumstoffen herstellen, die eventuell Füllstoffe, wie anorganische oder organische Fasern, Ton, Glimmer usw., enthalten. Als Ausgangsstoffe zum Herstellen von homogenen oder zellförmigen Polyurethanen finden als erste Hauptkomponente beispielsweise Verwendung mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisende Polyhydroxylverbindungen vom Molekulargewicht 62 bis 10 000. vorzugsweise 62 bis 5000; z. B. mindestens zwei, in der Regel zwei bis acht, vorzugsweise aber zwei Hydroxylgruppen aufweisende Polyester, Polyether, Polythioäther, Polyacetale, Polycarbonate, Polyesteramide. Die zweite Hauptkomponente besteht vornehmlich aus aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen und aromatischen Polyisocyanaten. Insbesondere benutzt man die technisch leicht zugänglichen Polyisocyanate, z. B. das 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren und Polyphenyl-polymethan-polyisocyanate. Außerdem lassen sich mit solchen Vorrichtungen sogenannte Zweikomponentenharze, wie Polyesterharze und Epoxidharze usw., verarbeiten.
Im allgemeinen bedient man sich dabei Vorrichtungen, die Dosierpumpen aufweisen und vorzugsweise unter höheren Drücken die Komponenten in eine Mischkammer einspritzen, bevor sie von dort in ein Formwerkzeug gelangen. Die Dosierung erfolgt hierbei

ίο durch Zeitabhängigkeit, indem die Pumpen solange die Mischkammer beschicken, bis die erforderlichen Komponentenmengen im Durchlauf vermischt und in den Formhohlraum eingebracht sind.
Da es sich um Pumpen mit mehreren Kolben handelt,

is müssen hohe Hubfrequenzen angewendet werden, um ein>: pulsierende Förderung zu vermeiden. Höherviskose Stoffe lassen sich nur schlecht fördern. Insbesondere beim Herstellen kleiner Formteile ist das Verhältnis der Gesamtmenge zu einer eventuellen Fehlermenge ungünstig. Das gleichzeitige Dosieren von Füllstoffen ist mit dieser Vorrichtungsgattung aus Verschleißgründen nur bei Verwendung sehr feinkörniger Füllstoffe möglich.

Bekannt sind auch Dosiergeräte mit zwei oder mehr Verdrängerkolbenpumpen, die über ein gemeinsames Joch angetrieben werden und im Dosierverhältnis zueinander verstellt werden können. Bei diesen Geräten ist die Dosierung füllsfoffhaltiger und höherviskoser Rohstoffe über einen Teil des Kolbenhubes zur Füllung von Formwerkzeugen möglich, bisher allerdings nur bei niederen Drücken uvA unter Verwendung von Rührwerksmischkammern.

Weiterhin ist ein Hochdruck-Schußgerät mit Dosier- und Mischvorrichtung bekannt, das hydraulisch antreibbare Kolben-Zylinder-Einheiten für jede Komponente aufweist, welche zwecks Erhöhung des Förderdruckes als Druckübersetzer ausgebildet sind. Diese Kolben-Zylinder-Einheiten sind an ihrem einen Ende jeweils mit dem Dosierkolben der zugehörigen Dosiereinheit für eine der beiden Komponenten axial verbunden. Der Einsatz je einer Einheit pro Komponente ist sehr aufwendig und erfordert großen Platzbedarf. Eine gewünschte exakte Änderung des Dosierverhältnisses der Komponenten ist mit diesem Gerät nicht möglich (DE-OS 17 29 531).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit geringem Platzbedarf zu schaffen, die eine genaue volumetrische Dosierung mit der Möglichkeit einer exakten Änderung des Dosierverhältnisses der gegebenenfalls höherviskosen bzw. mit Füllstoffen beladenen Komponenten auch unter höheren Drücken gewährleistet.

Diose Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst, daß

a) der Zylinder der Kolben-Zylindereinheit in einem Gehäuse mit Führungen längsbeweglich geführt ist, während der Kolben koaxial am Gehäuse befestigt ist;

b) der erste Dosierkolben am einen Ende der M) Kolben-Zylindereinheit an dem hydraulischen Zylinder befestigt und sein Dosierzylinder mit dem Gehäuse verbunden ist;

c) der zweite Dosierzylinder starr mit dem Gehäuse verbunden und sein Dosierkolben über ein Zwischenstück starr und koaxial am anderen Ende des hydraulischen Zylinders befestigt ist und

d) wenigstens ein Differenzdosierkolben vorgesehen ist, der einstellbar in eine einen Teil des

Dosierraumes des zweiten Dosierzylinders darstellende Bohrung des zweiten Dosierkolbens hineinragt

Dadurch wird ein geringer Platzbedarf gewährleistet, weil nur eine einzige Kolben-Zylinder-Einheit erforderlich ist. Mittels des Differenzdosierkolbens läßt sich eine exakte Änderung des Dosierverhältnisses in gewünschter Weise herbeiführen.

An Hand der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert. Dabei ist die eigentliche erfindungsgemäße Vorrichtung im Querschnitt gezeigt, während die zugehörigen Aggregate der Gesamtanlage schaltbildartig wiedergegeben sind. Es zeigt F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und

Fig.2 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.

In F i g. 1 besteht ein Dosieraggregat 1 aus einem Gehäuse 2 mit Führungen 3 für eine hydraulische Kolben-Zylindereinheit 4. Ihr beidseitig beaufschlagbarer Kolben 5 ist mit seiner Stange 6 an einer radialen Wandung 7 des Gehäuses 2 starr befestigt Die Druckräume 8 und 9 des Zylinders 10 sind mit F.;n- und Auslaßöffnungen 11, 12 versehen. An der rechten Stirnseite des Zylinders 10 ist ein Dosierkolben 13 koaxial befestigt und arbeitet mit großem Spiel, wodurch nur wenig Abrieb entsteht, in einem Dosierzylinder 14. Dieser ist mit einer Ein- und Auslaßöffnung 15 versehen und in einer Verlängerung des Gehäuses 2 angeordnet Die linke Stirnseite des Zylinders 10. durch die die Kolbenstange 6 hindurchgeführt ist, trägt ein Zwischenstück, bestehend aus Stangen 16, die in Bohrungen 17 der radialen Gehäusewandung 7 geführt sind, und einer radial angeordneten Platte 18, wobei die Stangen 16 einerseits an der linken Stirnseite des Zylinders 10 und andererseits an der Platte 18 befestigt sind. Die radiale Gehäusewandung 7 trägt auf der dem Kolben 5 abgewandten Seite einen zweiten Dosierzylinder 19 mit Zu- und Ablauf 20. Der Dosierzylinder 19 wirkt mit einem Dosierkolben 21 zusammen. Dieser Dosierkolben 21 weist eine Bohrung 22 auf, in der ein Differenzdosierkolben 23 geführt ist. Er ist mit einem einstellbaren Anschlagbund 24 versehen. Dieser ist mit einer Stellmutter 25 an der Platte 18 fixiert, so daß der 4> Differenzdosierkolben 23 nicht aus der Bohrung 22 herauskann.

Jedem Druckraum 8,9 ist ein Zu- und Ablauf 11 bzw. 12 zugeordnet. Diese sind mit einem Umschaltveniil 28 verbunden. Das Umschaltventil 28 bildet zusammen mit einem Antriebsmotor 29 und einer Hydraulikpumpe 30 und gegebenenfalls einem hydraulischen Druckspeicher eine hydraulische Antriebsvorrichtung 31. Ein Absperrschieber 32 ist in einer von einem Vorratsgefäß (nicht dargestellt) zu einer Mischvorrichtung 33 führenden « Förderleitung 34 angeordnet. Eine Zweigleitung 35 verbindet die Förderleitung 34 mit dem Zu- und Ablauf !5 des Dosierzylinders 14. Die Mischvorrichtung 33 enthält eine Mischkammer 36, in die die Förderleitung 34 einmündet. Unmittelbar vor der Einmündung ist ein Absperrschieber 37 angeordnet Vom Zu- und Ablauf 20 des Dosierzylinders 19 führt eine Zweigleitung 38 ab und mündet in eine von einem zweiten Vorratsgefäß (nicht dargestellt) kommende Förderleitung 40. Vor der Einmündung der Zweigleitung 38 ist ein Absperrschie- &5 ber 39 in der Förderleitung 40 vorgesehen. Die Förderleitung 40 führt in die Mischvorrichtung 33. Unmittelbar vor der Mündung in die Mischkammer 36 ist ein Absperrschiebe! 41 angeordnet. Die Absperrschieber 37 und 41 sind mittels einer gemeinsamen hydraulischen Stellvorrichtung 42 synchron betätigbar. Die Betätigung erfolgt über einstellbare Hubbegrenzungselemente, die aus einer Kulisse 43 und einem darauf ansprechenden Schaltkontakt 44, der unmittelbar auf einen Schieber 45 der hydraulischen Stellvorrichtung 42 einwirkt, bestehen. Die Kulisse 43 ist entsprechend der gewünschten Hublänge in ihrer Länge einstellbar und besteht deshalb aus zwei nebeneinander angeordneten und gegeneinander längsverstellbaren Einzelstücken. Sie sind über einen Halter 46 an dem Zylinder 10 befestigt.

Die Vorrichtungsteile 37, 41, 42, 43, 44, 45 bilden im wesentlichen eine Umschaltvorrichtung für Dosieren und Rücklauf. Die Rücklaufleitungen sind mit 47 und 48 bezeichnet

In F i g. 2 ist die Vorrichtung zusätzlich mit Förderpumpen 49, 50 in den Leitungen 34, 40 versehen. Die Zuführung der Komponenten erfolgt über die Schieber 32, 39, die Leitungen 35, 38 und die FVJässe !5, 20. Der Ablauf aus den Dosierzylindern 14, 19 geschieht über Auslässe 51, 52 und Verbindungsleitungen 53, 54, die in die Schieber 37,41 münden. Zwischen den Schiebern 32, 39 und den Förderpumpen 49, 50 zweigen jeweils by-pass-!.eitungen 55,56 ab, die in die Rücklaufleitungen 47,48 münden und Ventile 57,58 enthalten.

Die Betriebsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 ist folgende:

Zunächst befinden sich die Dosierkolhen 13,21 und 23 in der gezeichneten Stellung. Die hydraulische Stellvorrichtung 42 hält die Absperrschieber 41 und 37 geschlossen, während die Absperrschieber 32 und 39 geöffnet sind. Die Komponenten strömen von den Vorratsgefäßen über die Leitungen 34 und 35 bzw. 40 und 38 in die Dosierzylinder 14 und 19, solange der Dosierkolben 13 und der Dosierkolben 21 einen Saughub ausführen.

Die Kulisse 43 ist auf die gewünschte H-ibgröQe für die Dosierung eingestellt. Am Ende des Saughubes befinden sich die Dosierkoiben 13 und 21 in der anderen End_.iellung. Das Umschaltventil 28 wird nun umgeschaltet, so daß der Druckraum 9 beaufschlagt wird. Der Zylinder 10 wird nun zusammen mit den damit verbundenen Teilen wieder nach rechts in die dargestellte Stellung geschoben, wobei die Komponenten aus den Dosierzylindern 14 und 19 verdrängt werden und bei geschlossenen Absperrschiebern 32 und 39 über die Leitungen 35 und 34 bzw. 38 und 40 zur Mischvorrichtung 33 gelangen. Gleichzeitig wird der Schieber 45 mittels der Kulisse 43 und dem Schaltkontakt 44 betätigt, so daß die hydraulische Stellvorrichtung 42 die Absperrschieber 37 und 41 öffnen kann. Die Eindo'ierung in die Mischkammer 36 dauert solange, wie der Schaltkontakt 44 von der Kulisse 43 betätigt wird.

Dann schaltet die hydraulische Stellvorrichtung 42 die Absperrschieber 37 und 41 auf Rücklauf, und die überschüssige Fö-dermenge der Komponenten gelangt über die Rücklaufleitungen 47 und 48 zurück in die VorratsgefäSe für die Komponenten, Der Differenzdosierkolben 23 ist hierbei nicht wirksam geworden. Eine Differenzdosierung erfolgt bei seiner Befestigung in der Aufnahmevorrichtung 26 der Platte 27. Hierbei wird die Dosiermenge des Kolbens 21 um die von dem arretierten Differenzclosierkolben 23 verdrängte Dosiermenge reduziert.

Die Vorrichtung nach F i g. 2 wird wie folgt betrieben:

Die flüssigen Komponenten werden von Förderpumpen 49, 50 in Kreislaufstellung aus den Vorratsbehältern angesaugt und über die Absperrschieber 32, 39, die Rohrleitungen 35. 38 und die Zulaufe 15. 20 in die Dosierzylinder 14. 19 dosiert. Von dort aus fließen die Komponenten über die Auslaufe 51, 52 und die Verbindungsleitungen 53. 54 zum Mischkopf 36 und über die Leitungen 47. 48 zurück zu den Behältern. Bei geschlossenen Schiebern 32, 39 werden die von den Förderpumpen 49, 50 geförderten Mengen über die by-pass-Leitungen 55. 56 mit Ventilen 57, 58 zurück zu den Vorratsbehältern transportiert. Der öffnungsdruck der Ventile 57. 58 liegt höher als der Kreislaufdruck. Die Austragsleistung (in l/sec) der Förderpumpen 49, 50 sollte bei dieser Anordnung wesentlich geringer sein als die maximale Dosierleistung (in l/sec) der Dosierzylinder 14. 19. |e kleiner die Austragsleistung der Pumpen

49. 50. um so niedriger ist hier auch der Kreislaufdruck, der vornehmlich durch die Düsenquerschnitte im Mischkopf 36 bestimmt wird. In dieser Anordnung können solche Förderpumpen 49, 50 in besonders

^r) vorteilhafter Weise auch als Antriebspumpen für den Saughub des Kolbendosiergerätes verwendet wet'den. wobei die Kolben-Zylindereinheit 4 hydraulisch entlastet ist. Der durch die Förderpumpen 49, 50 aufgebaute hydraulische Druck beaufschlagt die Stirnflächen der

in Dosierkolben 13 und 21. Diese werden von der unteren (dargestellten) in die obere Totpunktlage bewegt. Die Dosierzylinder 14 und 19 werden also unter leichtem Überdruck gefüllt. Es kann hier auch bei hohen Viskositäten und hohen Ausstoßmengen nicht zu den

ι. bei schnellaufenden Kolbenpumpen gefürchteten Ansaugschwierigkeiten kommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Dosieren von zwei fließ- und reaktionsfähigen, Massiv- oder schaumstoffbildenden Kunststoffkomponenten in eine Mischkammer (36), bestehend aus je einem mit Zu- (15, 20) und Ablauf (15, 20) versehenen Dosierzylinder (14, 19) mit Dosierkolben (13,21) sowie mit einer zugeordneten, hydraulisch antreibbaren Kolben-Zylindereinheit (4), die an ihrem einen Ende mit dem Dosierkolben (13) der Dosiereinheit für eine der beiden Komponenten koaxial verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß