DE2351391A1

DE2351391A1 - Verfahren zum mischen und austeilen und vorrichtung zur durchfuehrung desselben

Info

Publication number: DE2351391A1
Application number: DE19732351391
Authority: DE
Inventors: Jun Robert Charles Simmonds
Original assignee: USM Corp
Current assignee: USM Corp
Priority date: 1972-10-13
Filing date: 1973-10-12
Publication date: 1974-04-25
Also published as: IT995819B; SE397941B; GB1447408A; FR2202717A1; CA981906A; BR7308016D0; US3794301A; ES419777A1; FR2202717B1; AU6123173A; JPS4973373A; ZA737964B

Description

OJpl.-lng. Heinz Bardehle - ο ο ir ι ο η ι

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' Mönchen Τ'·, Vww. V-, "■„]. 29 25 55
tHiStunschriit München U. i'-sifcch 4 ^v ·

München, den 11 OKT. 1973

Hein Zeichens P 1782
Anmelder I USH CORPORATION

Flemlngtoa, New Jersey, Zu3tellAdre»@«s 140 Federal Street Bf/»ton / Mm@e« θ21ο7 · USA

Verfahren xua Nischen und Abstellen νηά Vorrichtung zur Durchführung desselben.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sam Mischen und Austeilen von Mehrkoasponeßt«&£@t®rial_e d$ngeH&0 die flüssigen Hischungsgrimdb®st@iidteile in vorgegebenes Verhältnis der eur Durchftthning des erfindiisigsgsaKBen Verfahrene dienenden und sbsaf alle #rf iedungsgemlie ausgestalteten Vorrichtung s^gefülurt werden und deageaäß gleichseitig mit der Zufuhr von Bestandteilen gemischtes Material ausgeteilt wird· Bei @iner b®vof>sugten Ausführungsfor» des erfindungsgeaäSen V9£°f«^r®ne, die nachstehend niher be» schrieben wird, bilden dl© flüssigen drundbest&ndteile wenn sie miteinander vermischt worden sind eine reagierend«

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Mischung, die eich auch dann noch in einen kontrollierten Realctlonszuetand befindet» wenn sie aus der Mischvorrichtung ausgeteilt wird.

Bekannt« Vorrichtungen zum Mischen und Austeilen, die zur Durchführung eines dem erfindungsgemäßen Verfahren ent* sprechenden Verfahrens dienen, arbeiten gewöhnlich la Sohleht&ischbetrieb. Als Beispiel seien hierzu die in den US-Patenten 3 409 1741 3 632 022 j und 3 642 175 derselben Anmelderin beschriebenen Vorrichtungen erwähnt. Diese Vorrichtungen werden gewöhnlich zum Mischen und Austeilen eines Polyurethangemisches verwendet, wobei die Mischungsbestandteile in Form einer Polyhydroxylverbindung und einer Zsocyanatverbindung in vorgegebenem Verhältnis nacheinander einer Mischkammer zugeführt werden. Diese bekannten Vorrichtungen enthalten auch Mittel, durch die das Verhältnis der der Mischkammer zugeführten Mengen der Bestandteile verändert werden kann, sowie Elemente, durch die die Gesamtmenge der der Kammer zugeführten Bestandteile änderbar 1st (einschließlich Mittel zum dementsprechenden Verändern des MlschkammervolumtnsX Eines der Probleme dieser bekannten im Schichtmiechbetrieb arbeitenden Vorrichtungen besteht in Beschränkungen dem Volumen nach. Insbesondere bei deren Anwendung zur Belieferung von Ktinststofformvtrrichtungen war die Größe des geformten Teils durch die das Mischervolumen begrenzenden technischen Gegebenheiten beschränkt. Die Reaktionseigenschaften der gemischten Mengen reagierender Materialbestandteile neigten dazu sich zu verändern, wenn die Eamaervolumen über bisher erprobte Werte hinaus vergrößert worden sind* Ausserdem erforderten größere Schichten auch längere Zelten um die größeren Mischkammem zu füllen, wie auch die Zeiten länger wurden, die für ein gründliches Mischen der Bestandteile notwendig sind. Derartige Zeitverlängerungen waren die Ursache für Veränderungen der Entstehungsgeschichte des gemischten Materials, die der Forderung nach einer Ausbildung kontinuierlicher Verhältnisse zuwiderlaufen.

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Die vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren zum Mißchen und Austeilen von Material an, demgemäß die Bestandteile im wesentlichen.gleichzeitig in vorgegebenem steuerbarem Verhältnis einer Mischkammer der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrene, die ebenfalls Bestandteil der Erfindung ist, zugeführt werden, und demgemäß die gemischten Materialien im wesentlichen gleichzeitig mit dem Mischvorgang aus der Kammer ausgeteilt werden können. Damit ist es gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung Jedoch nicht beschränkt ist, möglich, Herstellungsverhältnisse zu gewährleisten, wie sie bei der Herstellung von Material wie Polyurethan erforderlich sind. Ausserdem ist es möglich, die Eingabe des gemischten Materials in die Form bei wesentlich besserer Kontrolle des Mischvorganges vorzunehmen, ohne daß die vorstehend erwähnten Beschränkungen im Volumen vorhanden sind. Die beschriebenen Ausführungebeispiele des erfindungsgeaäßen Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung desselben betreffen das Mischen und Austeilen von Zweikomponenten» material, worauf die Erfindung Jedoch nicht beschränkt ist. Verfahren und Vorrichtung können ohne weiteres einer beliebigen Anzahl von Mischungsbestandteilen, die in gewünschtem Mengenverhältnis vorhanden sind, angepaßt werden.

Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zum kontinuierlichen Mischen und Austeilen von flüssigem Mehrkomponentenmaterial sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Erfindungsgemäß ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Bestandteil und im wesentlichen gleichzeitig ein zweiter Bestandteil in abgesessener Menge der Mischkammer zugeführt werden, daß das Mengenverhältnis der der Mischkammer zugeführten Mengen der Bestandteile festgestellt wird, daß das Mengenverhältnis der Bestandteile mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird, daß das Abmessen der Bestandteile so gesteuert wird, daß das Mengenverhältnis auf dem vorgegebenen Wert bleibt, daß die Bestandteile ie wesentlichen gleichzeitig «it der Zufuhr in abgemessener Mengt an die Mischkammer gemischt werden, und daß die gemischten Be-

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fttandtail· ia wa*«ntll«ha& gaelcb&*Xtig »it der Zuiuixr van · Bestandteilen in abgemessener Menge au« der Kammer ausgeteilt werden, wenn da· Mengenverhältnis den vorgegebenen Wert hat.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zur Durchführung desselben anhand von 8 Figuren näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt in Blockbildform eine Vorrichtung zur Durchführung des erf 1 wdungsgemäßen Miach- und Austeilverfahrens für Mischungsbestandteile, die eine reagierende Mischung bilden.

Die Fig. 2 bis 8 demonstrieren die Arbeitsfolgen bei der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren·.

Die als Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung ist zum Austeilen von Mehrkomponentenmaterial wie z.B. eines Polyuretnangemische eingerichtet. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Mischkammer, die vorzugsweise veränderbares Volumen aufweist. Zu dieser Mischkammer 10 gehört ein Zylinder 12, in dem sich gleitbar ein Kolben 14 befindet, der mit einer Kolbenstange 16 verbunden ist. Der Zylinder kann zwar innerhalb des Zylinders 12 gleiten, wird von diesem jedoch derart eng umfaßt, daß es nicht zu einem unerwünschten Austreten von gemischtem Material kommen kann.

Die Kolbenstange 16 ist mit Betätigungsoitteln 18 zum Bewegen des Zylinders 14 verbunden, die da· Volumen der Kammer 10 bestimmen. Mit dem Kolben 14 können, wenn dieser durch die Kolbenstange 16 bewegt wird, Stellungsindikatoren wie der Stellungeumaetzer 17 verbunden sein, die die Stellung des Kolbens innerhalb de· Zylinder· 12 angeben. Zu den Betätigung·« mitteln 18 gehört ein hydraulischer oder elektrischer Motorantrieb zum Bewegen der Kolbenstange 16 und des Kolbens Die Betätigungsmittel 18 wie auch der umsetzer 17 stehen

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mit einer in Blockbildform dargestellten Hauptsteuerung in Wirkverbindung. Die für das beispielsweise Mischen von Polyurethan vorgesehene Hauptsteuerung 20, kann, wie dargestellt, in drei Grundfunktionseinheiten aufgeteilt werden. Dieses sind eine Miachlogikeinheit, eine erst« nder . Polyhydroxylkomponentenst@uerelnhtlt und eine zweite oder Polyisocyanatkoraponentensttuereinheits

In den Zylinder 12 öffnen sieh ein® »ret® und ©in» zweite Einlaßöffnung 22 und 24. Innerhalb dieser Einlaßöffnungen befinden sich vorzugsweise Ventile 23 und 25« di· dazu dienen, di· Folg· von Zufluß und unterbrechung de· Zufluss·· dtr Mat«rialkomponenten in di· Mischkammer 10 zu bestimmen. Vor- ' zugsweise in der Mitte des der Kolbenstange 16 angewendeten End·· des Mlechzylind«rs 12 befindet »ich «in· Auelaßöffnung 26, di· von dem Auslaßventil 28 gesteuert wird. Innerhalb des Zylinder· 12, vorzugsweise in der Nachbarschaft d«r Einlaßöffnungen 22 und 24 und dar Aualaßöffnung 26 ist «in Rünr«l«ment 30 angebracht. Dl···· Ruhrelement ist üblicher Weis· «in Propeller rom Vermischen der wesentlichen Bestandteil·, di· dm Zylinder aber die Unit··· 22 und 24 zugeführt werden. Wie dargestellt, stehen die Ventile 23, 25 und 28 mit der Steuerung 28 in Wirkverbindung, so daö diese in geeigneter Yei·· di· Folg« der Misch- und Aueteilvorgang· steuern kann·

Di· Auslaßöffnunt, 26 ist üb»r «ine Förderleitung 32 Bit einen Behälter 34 tür da« in der Kam«r 10 hergestellte Gtadsch verbunden. Bein dargestellten Ausführungebtispiel beinhaltet dor Behälter 34 ·1η· Form 36 alt einer Foraieulde 38. Die In den vorstehend erwähnten US-Patenten 3 409 174 und 3 632 dargestellte Verrichtung kenn als Beispiel für Mlschkamiern alt veränderbar·» Volwsen vom Stoßb«trieb«Typ und für die tuge« ordneten Einrichtungen für das Formen von Polyurethanmaterial gelten.

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Di· Einlaßöffnungen 22 und 24, sind über Förderleitungen 42 und 44 mit ersten und zweiten Komponentendbsiereinrichtungen verbunden. Natürlich könnte eine Vielzahl von Einrichtungen, wie z«B. kontinuierlich oder intermittierend arbeitende Pumpen verwendet werden, um die Mischungsbestandteile von einen Großvorrat aus anzuliefern. Zum Zwecke der Veranschaulichung sind die Doeiereinrichtungen 46 und 48 jedoch •la Zylinder 30 und 52 dargestellt, die Jeweils eng uafaßte, Jedoch gleitbar bewegliche Kolben 54 und 56 beinhalten. Di· Dosierkolben 54 und 56 können über Kolbenstangen 58 und 60 durch BetMtigungseleme^te 62 und 64 beeinflußt werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel dient der Meßzylinder 50 der Zufuhr der Polyhydroxy !!komponente der in der Kammer 10 su mischenden Polyurethanmischung und der Zylinder 52 dient der Zufuhr der Isocyanatkomponente. Zu den Komponentendoslereinriehtungen 46 und 48 gehören Sensoren, die ein Steuer· signal erzeugen können, das der zur Kammer 10 hingelieferten Komponentenmenge direkt proportional ist. Im Falle der dargestellten Meßzylinder 50 und 52 liefern die Lageumsetzer 66 und 68 auf den Kolbenstangen 58 und 60, die der Polyhydroxy!·» und der IsocyanatmeBeinrichtung zugehören, eine Angabe über die Lag· der Kolben 54 und 56 und damit über die Menge de· Komponentemaaterlala, die durch die Einrichtungen 46, 48 geliefert wird.

Die BetMtigungselemente 62 und 64 können in üblicher Welse betrieben· hydraulische oder elektrische Einrichtungen vle z.B. hydraulische Motoren oder Elektromotoren sein, die kontinuierlich oder hin- und herbeweglich arbeiten, und die, wie in Flg. 1 gezeigt, durch die Hauptsteuerung 20 steuerbar sind. Ss stehen eine ganz· Reihe von Steuereinrichtungen zur Verfügung und sind dem Fachmann bekannt, die verwendet werden können und erfindungsgemäe miteinander kombiniert werden können, um die nachstehend beschriebene Funktion zu ermöglichen.

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Die Hauptsteuerung 20 ist funktionsmäßig in einen logischen Bereich 20', der <fie fttnkiionmibige bei der beispielsweise dargestellten Misch- und Anstellvorrichtung anglbt und überwacht, und in einen Meßr*euejr*treJ.eh 20 ·· unterteilt» Der Meßsteuerbereich 20^ft dient dazu, die Tätigkeit der Doeiereinrichtungen 46, 48 mit Hilfe der Betätigungselement· 62, 64 zu steuern. Demnach ist der Bereich 20'⁽ in einen ersten Unterbereich 21* für die Polyhydroxylt>eiie«iunge*teuerung und in einen zweiten Bereich 21'' für die Polyisocyanatbemeesungssteuerung unterteilt«

Die Hauptsteuerung 20 kann für die als Ausführungsbeispiele dargestellte Vorrichtung Mechanisch, elektrisch und/oder hydraulisch programmiert sein, um die bemessene Zufuhr der Komponenten von den Zylindern 50, 52 über die Förderleitungen 42, 44 die Ventile 23, 25 und die Einlaßöffnungen 22, 24 in die Mischkammer 10 zu bewirken. Eine Verhältnissteuereinrichtung 70 dient dazu, der Hauptsteuerung 20 Informationen über die vorgegebenen relativen Mengen der zuzuführenden Materialkomponenten zu liefern und um das richtige Verhältnis der Komponentenmengen wahrend des Misch- und Aueteilzyklus aufrecht zu erhalten. Di· Bastandteile und die Funktion der Einrichtung 70, dl· diese Verhältnieteilung bewirken, werden nachstehend näher beschrieben.

Bei einem typisohen Arbeitszyklus beliefert dia Mischkammer die Form 34 mit einer Ladung von Polyurethanmaterial und verbleibt danach solange im Ruhezustand bis der nachfolgend· Formvorgang durchgeführt werden kann. Während einer derartigen Ruheperiode kann dl· gefüllte Form sofort geöffnet, geleert und für eine nachfolgend· Ladung vorbereitet werden. Es ist aber auch möglich, daß die Formvorrichtung mit einer Mehrzahl von Fomstellen ausgestattet ist und daß Jeweils eine vorbereitete Formstelle in zyklischer Wiederholung mit der Mischkammer in Wirkverbindung gebracht wird. Das US-Patent 3 632 liefert ein Beispiel für ein· derartig· Vorrichtung. Es ist

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auch möglich, di@ Vorrichtung für @ls©s, @rw@It©rt©n Arbeitszyklus zu verwenden j ski dem das Esst:rae££®ren des gemischten Materials gehört.

d#x» aufeinanderfolgenden Arbeitsgänge _e die durch die Kammer 10 ausgeführt werden , um nacheinander Formen mit einer zu formenden Polyurethanmischung zu füllen, wird ein "Ruhe"-Zustand der Kammer verlasst. Bei normaler Arbeitsfolge enthält die Kammer 10 im Ruhezustand einen Materialrückstand, der das Überbleibsel aus einem vorangegangenen Mischzyklus darstellt, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Dieser Zustand 1st in Fig. 2 dargestellt, die die Kammer 10, die Ventile 23, 25 und 28 in geschlossenem Zustand und den Kolben 14 in einer Stellung zeigt, in der ein Volumen begrenzt wird, das den Rest des Materials Q aufnimmt. Bei der als AusfUhrungsbeispiel dargestellten Vorrichtung ist dieser Rest Q reich an Polyhydroxylbestandteilen.

Wenn eine Form 34 für eine Ladung aufnahmebereit ist, wird vom Formbetätigungsorgan 40 aus ein die Bereitschaft der Form anzeigendes Signal an die Hauptsteuerung 20 gegeben. Die Hauptsteuerung 20 veranlaßt dann das öffnen des Ventils 25 und die Betätigung der Komponentendoslereinrichtung 48 mit Hilfe der Meßeteuerung 21 * * und des Betätigungeelementes 64, so daß über die Förderleitung 44 und den Einlaß 24 eine Portion von I»oeyanatbestandteilen in den Zylinder 12 gelangt. Diese Bestandteile werden in einer Menge zugeführt, die so berechnet ist, daß sie bei dem an polyhydroxylreiehen Rest wieder das für eine gesteuerte Reaktion geeignete Mengenverhältnis herstellen. Diese Arbeitsfolge ist in Fig. 3 dargestellt. Gleichzeitig mit der Zufuhr des Polycyanat-Mischungsbestandteils veranlaßt die Steuerung 20 die Kammer 10 dazu, ihr Volumen zu vergrößern, was dadurch geschieht, daß aufgrund eines Befehls an das Betätigungselement 18 und der Bewegung der Kolbenstange 16 der Kolben 14 nach oben bewegt wird, oder dadurch, daß das eintretende Material den Kolben

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ORIGINAL INSPECTED

14 nach oben drückt. Der Umsetzer 17 zeigt die Bewegung der Kolbenstange 16 an und die Steuerung 20 unterbricht die Tätigkeit der Betätigungselemente 18 und 64 wenn die Mischung im Zylinder 12 wieder ein geeignetes Mischungsverhältnis angenommen hat.

Die Steuerung 20 setzt daim die ¥erhältsiisst©uareinrichtung 70 in Tätigkeit, die eine gleichseitig® Zufuhr von Mischungen bestandteilen an die Ksumer 10 veranlaßt» Di© Meßstmierein» richtungen 21 * und 21 * * veranlassen nun die bemessene Zufuhr von Bestandteilen von den Einrichtungen 46» 43 au« über die Färderleitungwi 42, 44 und di© Eisalaßöf fnung©a -.22 und 24. Gleichzeitig hat di® Hauptsteuerung 20 eine öffnung der Ventile 23 und 2!? veranlaßt (25 kann aohrm von «ines voran« gehenden Schritt her geöffnet s®ia) und veranlagt aueeerdem eine abgestimmt· Vergrößerung das Volumens der Ksam»r 10, um diese der größer werdenden Menge der Mischung anzupassen (das Auslaßventil 28 bleibt geschlossen). Di®s®r Τ·ϋ des Zyklus ist in Fig. 4 dargestellt· D»r V«rhältsilest«uer«in«> richtung 70 wird vom Augenblick den Tfitigv*rd«n» d«r Steuerung 20 an «in· Information über die M«ng· d«r Mie@kb*ste»dt«ll· zugesandt, wl· si· von d«n Ihssettsm 66, 68 g«Büe»n werden sind. Si· errechnet eimVcrhHltnlainfomation, dl· d·». Μ·β« Steuereinrichtungen 21·, 21·* tug«führt wird. 01··· Steuereinrichtungen veranlasse» di©

46, 48 di· Mischung "auf VerhÄltnli* m bringen (werm el· nicht den vorgegebenen Wert einhfclt) und liefern «in Sigaa«! an dl· Iiauptsteu«rung 20 wisb di#**r Zustand erreicht 1st (Nullab* weichuEgsanxeige). In d«r Praxis wird dl· MlscSusiig durch Rückfuhr dtt8.Polyisoeyanatb«8ta2sdt*ils im vs?,ⁱ«ngth«RdCB Schritt "auf Verhältnis» gebracht_f so daß wahrend dl«e«s Schrittes kein susätslich·^ MeÖvorgeng erforderlich ist« V«nn von der Hauptst«u«rung ·1η&«1 dl« "auf Verhältnis"- @d«r die Nullabwtichungs-Anzeige «apfmagcn wird, ist dme «in Zeichen dafür, dad dl· Mischung in der Kaam«r 10 geeignet ist, In di· Fomaulde 38 ausgeteilt su werden. Diesen Augenblick der Misch*

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und Austeilfolge dar vorliegenden Erfindung demonstriert die Fig. 5. Das Ventil 28 wird durch die Steuerung 20 geöffnet und ala Folge hiervon wird Polyurethanmischung in die Mulde 38 eingespritzt. Die Dosiereinrichtungsn 46, 48 fahren fort, Mischungsbestandteile aufgrund des Wirksaawerdens der Steuereinrichtung 20' und der Betätigungselement· 62, 64 in einem Verhältnis zu liefern, das von der Steuereinrichtung 70 bestimmt wird. Die Steuerung 20 veranlaßt die Einstellung des Volumens von Zylinder 12 auf ein optimales Mischvolumen für einen gleichseitigen Misch- und Austeilvorgang des Materials Q (Fig. 6).

Die Volumensteuereinrichtung überwacht die Menge der dem Zylinder 12 zugefUhrten Bestandteile, indes sie die Bewegung der Kolben 54, 56 überwacht (wozu die Bewegung der Kolben· stangen 58, 60 ausgenutzt und die Umsetzer 66,68 herangezogen werden). Die errechnete Gesamtmenge der zugefUhrten Mischungsbestandteile wird «it eines vorgegebenen Gesamt· aengenwert (Ladungsmenge) verglichen. Daa Erreichen dieses Wertes wird von der Hauptsteuerung 20 registriert. Sie gibt dann ein das Unterbrechen der Zufuhr der Bestandteil« bewirkendes Signal (diese Unterbrechung erfolgt aufgrund des SehUessens der Ventile 23» 25 und durch Beendigung der Bestandteildosierung durch die Dosiereinrichtungen 46, 48).

Bei dem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel veranlaßt die Steuerung 20 dl· Beendigung der Materialzufuhr zur rormmulde 38 barer der Austeilzyklus seinem Ende zugeht. 01· Steuerung veranlaßt dann eine Reduzierung dea noch Im Zylinder 12 verbliebene» Material Volumens auf einen vorgegebenen Nominalwert, um die Polvurethanmischungakomponenten aus die··« Zylinder zu entfernen. Hierzu veranlaßt die Steuerung 20 mit Hilfe des Betltigimgselementee 18 «ine Bewegung de· Kolben· 14 zur Auslaßöffnung 26 hin. Venn dieser Kolben 14 unten angelangt ist (d.h. die durch eine gestrichelte Linie 14* angegebene untere Stellung erreicht hat) ist der Austeil- bzw. Einspritzvorgang

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in die Form 36 abgeschlossen. Dam Ventil 28 wird ein Schließbefehl übermittelt. Die Figur 7 zeigt den deaentsprechenden Zustead.

Da in der Kammer 10 noch ein Rest von reagierendem, Polyurethan bildendem Material verbleibt, ist die Steuerung 20 so programmiert, daß sie eine Verdünnung der Restmischung veranlaßt, um die Polyurethanbildung zu unterbrechen. Bei der als AusfUhrungsbeispiel dargestellten Vorrichtung wird nach Beendigung des Einspritzvorganges eine vorgegebene Menge von Polyhydroxyl durch die Dosiereinrichtung 46 Über das offene Ventil und durch die öffnung 22 zugeführt. Gleichzeitig veranlaßt die Steuerung 20 eine Vergrößerung des Volumens des Zylinders 12, um die Verdünnung des Restes zu erleichtern, siehe hierzu Fig. 8.

Es sei darauf hingewiesen, daß die obenstehend beschriebene Misch- und Austeilmethode sowie die Vorrichtung zur Durchführung derselben eine Funktionsfolge einhalten, wie sie bei bekannten Misch- und Austeilverfahren nicht vorhanden 1st. Es sei ausserdem darauf hingewiesen, daß das beschriebene gleichzeitige Füllen der Mischkammer und Austeilen des gemischten Materials bezüglich der Menge lediglich durch die Größe der Komponentendosiereinrichtungen (46, 48) begrenzt ist. Die bekannten Ib Stoßbetrieb arbeitenden Misch-/Austeilsysteme sind durch das Volumen der Mischkammer und/oder durch die bisherige Praxis des nacheinander folgenden Füllens der Mischkammer mit den einzelnen Mischungsbestandteilen einer Beschrankung unterworfen.

Zu der Vorteilhaftigkeit der erfindungsgemäßen Mischmethode und der Vorrichtung zur Durchführung desselben trägt ausserdem die Art der Bestimmung des Mengenverhältnisses der Mischungsbestandteile sowie die Vorrichtung zur Durchführung derselben in Form der Verhältnissteuereinrichtung 70 bei. Diese Steuereinrichtung 70 ist in der üblichen Weise als

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elektrisches Blockschaltbild dargestellt, es können jedoch selbstverständlich auch äquivalente Fluidelemente oder mechanische Elemente bzw. Kombinationen derselben Verwendung finden.

Die Umsetzer 66 und 68 liefern eine Angabe über die Menge der dosierten Bestandteile, die durch di© Dosiereinrichtungen 46, 48 der Mischkammer 10 zugeführt werden» Am besten werden sie in Form eines Spannungsw@rt©s dargestellt, der jeweils der Menge der zugeführten Materialien proportional ist. Diese Signale werden an ein Summlerglied 74 gegeben* welches im Anschluß daran ein Fehlersignal erzeugt, das der Differenz der Mengensignaie proportional ist. Seim dargestellten Ausführungsbeisplel weist das Summierglied einen Verhältnissignaleingang 76 auf, über den eines der ankommenden Mengensignale entsprechend einer Information über ein bevorzugtes Mengenverhältnis der Bestandteile modifiziert werden kann. Damit entspricht das Ausgangssignal des Gliedes 74 der Abweichung vom gewünschten Verhältnis. Der Verhältnissignaleingang 76 wird in den Fällen entbehrlich, in denen bei den Dosiereinrichtungen 46, 48 geometrische Verhältnisse vorliegen, durch die das gewünschte Verhältnis bei der Tätigkeit dieser Einrichtungen an sich hergestellt wird, (wenn die Zylinder 50, 52 ein Durchmesserverhältnis annehmen, das dem gewünschten Verhältnis entspricht).

Das Ausgangssignal des Gliedes 74 (Verhältnis&bweichung) wird üblicher Weise einem Indikator 80_f einem "Null¹¹-Abweichungsdetektor 80 und einer Verhältnisantriebssteuerung 82 zugeführt. Der Nullabweichungsdetektor 60 zeigt das Abweichungsausgangsslgnal des Gliedes 74 an und gibt ein Signal "Verhältniajriohtig" an die Hauptsteuerung 20 ab, wenn die Verhältnisabweichung innerhalb der "Null"-Grenzen des Detektors 82 liegt. Die Hauptsteuerung 20 gibt auf den Empfang dieses Signals "Vtrhältniejrichtig" ein geeignetes Signal ab, das

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ein gleichzeitiges Mischen Polyurethan bildenden

Austeilen der reagierenden^, Veranlaßt*,

Die Bed@utwag &<ss wenn man di© verstehend, berücksichtigt, die €i@ eines

Mischung,

co dl© alt

hältnis gebracht ist, die durch die Auslaßöfföung in der Ksramer in dem Sta&tasi Zyklus die

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Hlschimgsb@@t«nSt@il® i@ i»£®htig9si Verhälti&ie su halten,
nicht @n£änglleh aider® SystemstörgrSSea auftreten würden,
die die in&ividii@ll®& B@slersi£fuhrraten etursnd beeinflussen. Eb empfingt ^@d©@h dl® ferMltnisantrlebeste^erung 82 das
Verhältnisa&Beignal v@m G«n@rator 84 ale ein "Vorgabe^s«Signal sowie das vom Sumütierglled 74 abgegebene ^NAbwelchungs^w»Signal. Die Verhältnlaantriebeeteuerung 32 erzeugt dann eia aiedl-

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fiziertes Antriebssignal, das der erforderlichen Verhältnisabweichungekorrektur entspricht und das dann den Dosierbetttigungselement 62 direkt zugeführt werden kann (bzw. über die Dosiereteuerung 21 *, um die Geeamtsteuerung zu koordinieren}· Es wurden klein® Abweichungen vom richtigen Verhältnis erkannt und es werden dea w&m Generator 24 gelieferten Antriebsmaßsignal©n Korrekturgrößen überlagert. Auf diese Weise ist das dem Betätigungselement 62 zur Korrektur des Verhältnis®®© alternierend zugeführt« Signal die Summe der der VerhU-teLsantriebBsteuerung ©2 abgeführten Eingangsgrößen, Eb ist sehr gsaau verglichen alt.dem bei einem System auftr©t®M©2Sg ia dlQB ©nfgrund der Abweichungsermittlung ®in analoges AntrI^£Mnisi@ial ers#%sgt' wird.

Das erfindungsgemäS® Terfc£iF®s s&wt® üe Vorrichtung zu dessen Durchführung sind voranstellend in ihrer Grundform erläutert worden_s in der sie an dme Formen von Polyurethanmischungen angepaßt sind, die aus Polyhydroxy!» und Polyisocyanat-Bestandteilen bestehen» Andere Anwendungsgebiete des erfindungsgemMßen Verfahrest® bs&u der ent@preeh<tMen Vorrichtung sind das Beeohichten zum Zw»@k# einer Versiegelung _f das überziehen, das Aufbringen von Schutzschichten oder Dekorationsscliichten, die Herstellung von Laminaten, die wMraehartende Extruseion oder ähnliche Arbeltsgebiete. Das heißt also, daß das erfindungsgesäße Verfahren sowie die Verrichtung zu dessen Duithfühnmg in vielen Richtungen variiert werden können, um sie den speziellen Bedürfnissen anzupassen, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims

.15- 2351331 Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Mischen und Austeilen von Mehrkomponentenmaterial, demgemäß reagierend® Bestandteile in aufeinander abgestimmten abgemessenen Mesigen einer Mischkammer zugeführt werden» dadurch gekennzeichnet$ daß ein erster und im wesentlichen gleichzeitig @In zweiter Bestandteil in abgemessener Menge der Mieehkaün©r (10) zugeführt werden, daß das Mengenverhältnis ά®ν der Miachkaimner (10) zugeführten Mengen der Bestandteil® festgestellt wird, daß das Mengenverhältnis d@r Bsetandteile mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird, daß das Abmessen der Bestandteile so gesteuert wird₉ daß das Mengenverhältnis auf dem vorgegebenen Wert bleibt, d&S die Bestandteile im wesentlichen gleichzeitig Hit der Zufuhr in abgemessener Menge an di© Mischkammer (10) g©aischt werden und daß die gemischten Bestandteile im wesentlichen gleichzeitig mit der Zufuhr von Bestandteilen in abgemessener Menge aus der Mischkammer (10) ausgeteilt werden, wenn das Mengenverhältnis den vorgegebenen Wert hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemischten Materialien miteinander reagieren und intermittierend in abgemessenen Mengen an einen Behälter (34} wie z.B. eine Form (36) ausgeteilt werden, daß im Zuge der Misch- und Austeilvorgänge das Mengenverhältnis des Restes der in der Mischkammer (10) verbliebenen Bestandteile im Anschluß an das Austeilen der abgemessenen Menge an den Behälter (34) durch Zugabe einer vorgegebenen Menge eines der Bestandteile so verändert wird, daß die Reaktion der gemischten Bestandteile in der Kammer (10) unterbrochen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sofern die Mischkammer (10) die Bestandteile der unter-

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-ie- ?3-Si^qi

brochenen Reaktion enthält, vor der Zugabe von Bestandteilen sua Zwecke de· gleichseitigen Riachen· und Austeilen· die Reaktion durch Zugabe einer vorgegebenen Menge de· anderen zur Reaktion führenden Mischungsbestandteils wieder in Gang gebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Mischungskammer (10), der in abgemessener Menge die Bestandteile zugeführt werden, während dieser abgemessenen Zugabe vergrößert wird, daß das Mengenverhältnis bestimmt wird, und daß das Abmessen der Bestandteile so gesteuert wird, daß sich ein vorgegebener Verhältniewert einstellt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Austeilen das Volumen der Kammer (10) in der Weise auf einen vorgegebenen Wert verändert wird, daß sich während des Misch- und Austeilvorganges ein für den Miechvorgang optimales Volumen einstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Mischkammer (10) unmittelbar vor Beendigung des Auffüllens des Behälters (34) auf einen vorgegebenen Minimalwert verringert wird, und daß das Kammervolumen daraufhin im Anschluß an das Austeilen und gleichzeltig mit der Zugabe des das Mischungsverhältnis verändernden Bestandteils wieder vergrößert wird.

7. Vorrichtung zum Mischen und Austeilen von Mehrkomponentenmaterial mit wenigstens zwei Bestandteilen, gekennzeichnet durch eine Mischkammer (10), durch Mittel (22, 24) zur Zugabe eines ersten und eine· zweiten Beetandteile an die Kammer (10) durch Elemente (46, 46) zum Dosieren der Mengen der ersten und zweiten, der Kammer (10) zugeführten Bestandteile, durch Mittel (20) zum Vergleich

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der durch die ersten und sweitsan DoEier©inriehtungen (46₉ 48) abgemessenen M©ag®a von Bestandteilen» durch Mittel (20g 21) mw& Steu^ra wenigstens ein©® d®r Zufuhr©lem©nt© (22, 24) in'd®r Weis®, daß dag Verhältnis der abgemessenen gugeführtan Mengen ®tn@n ^©rgeg©b©n®n ' Wort annimmt,, durch El ©seat© (26) zum Austeilen der Mischung, UEd durch-von d®n ¥ergl©iefe©mitt©ln (20) abhängige Mittel. (40), die «in Aw®t©il®ss d®v Mischung veranlassen, wem ü®t v®rg@g®ben® Wert d®ß Mischungsver« hältnisses einreicht ist»

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekeimaeichnet durch Mittel (12, 14) jgus Verändern das Volumen® -&®r Mischkaaimer (10) und dtsreh MIttel (18) sum St©M®rn der Mittel (12, 14) zur Volumenäncienmg in der W@is@, daS das KaBaaervolumen dem Volumen d@r ilir gug@£ührt@i& Beetandteile entspricht«

9. Vorrichtung nach Anspruch S₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (18) zuia Steuern des Kamaervolumens von den Vergleichamitteln (20) in der Weis® abhängig sind, daß das Kamervoluaesä sl@h wihreM de» der Mischung auf einen vorgegebenen _g für den Misehvorgang geeigneten Vert ändert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8„ dadurch g@keimzeichnet, daß sie Steuermittel (20) ausreist, die die Zufuhrelemente (22, 24) in der As*t steuern, daß eine Torgegeben« Meng· des Mehrkomponent«ismat@rial8 ausgeteilt werden kann.

11. Vorrichtung nach A&spg=u6h 1Θ, dadurch gekenassiehfiet, daß die Mittel (13) zum V@rändem des Eammsrvolumene in der Weise durch die §t@uemitt®l (20) zum Bestimmen der Misehungsmenge beeinflußt %r@rden, daß sie das Volumen der Kammer (10) auf einen vorgegebenen Minimalwert verringern, wenn die vorgegebene Menge der Mischung ausge-

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teilt worden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (20) zum Umrirksammachen der Elemente (26) zum Austeilen, ferner Mittel (21% 21") zum Unwirksammachen der die Zufuhrelemente (22, 24) beeinflussenden Einrichtungen (46, 48), die die Vergleiches!ttel (20) veranlassen, @in@n vorgegebenen Wert entstehen zu lassen, sowie Elemente (22, 24) aufweist, durch die eine vorgegebene Menge ein©» der Mischungsbestandteile der Mischkassier (10) im Anschluß an das Unnrirksamwerden der dem Austeilen dienenden Mittel (26) zugeführt wird, so daß an Ende des Austeilvorg&sigee der in der Kammer (10) verbliebene Rest mit einer der Mischungsbestandteile angereichert ist.

13· Vorrichtung nach Anspruch 12, die dazu eingerichtet ist, die angereicherte, in der Kammer verbliebene Mischung vor einem weiteren Misch- und Austeilvorgang wieder auf das vorgegebene Verhältnis zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (20) zum Unwirksammachen der Elemente (22, 24) zur Zufuhr der Anreicherungskomponente, Mittel (22, 24) zur Zufuhr einer vorgegebenen Menge des jeweils anderen Mischungsbestandteils an die Kammer (10), durch die bewirkt wird, daß das Verhältnis der in abgemessenen Mengen zugefUhrten Mengen einen vorgegebenen Wert erreicht, und Mittel (20) aufweist, durch die die unwirksam gemachten Elemente zur Zufuhr und zum Vergleich wieder wirksam gemacht werden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (46, 48) sun Dosieren dts treten und zweiten Mischungsbestandteils Einrichtungen (66, 68) einschließen, durch die Jeweils ein der Zufuhr in abgemessenen Mengen des ersten und des zweiten Bestandteils direkt proportionales Signal erzeugt wird, daß die Mittel (20) zum Vergleichen der abgemessenen Mengen eine Einrichtung (70)

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umfassen, durch die diese Signale verglichen werden und die ein der Differenz des ersten und des zweiten Zufuhrsignals direkt proportionales Signal erzeugt, daß die Elemente (22) zur Zufuhr des ersten Mischungsbestandteils an die Kammer (10) mit Elementen (62) in Verbindung stehen, durch die die Zufuhr in einer gewissen Geschwindigkeit bewirkt wird, und daß die Steuermittel (20, 21), die wenigstens eines der Zufuhrelemente (22, 24) in der Welse steuern, daß das Verhältnis der abgemessenen zugeftJhrten Mengen einen vorgegebenen Wert annimmt, Steuerelemente (20, 21) umfassen, die so ausgebildet sind, daß sie auf ein Antriebssignal reagieren, das die Summe des zur Differenz des ersten und zweiten Zufuhrsignals (22, 24) proportionalen Signals und eines einem konstanten Wert direkt proportionalen Signals ist, das die gesteuerte Zufuhr der abzumessenden Mengen mit derartiger Geschwindigkeit veranlaßt, daß der vorgegebene Wert erreicht wird.,

15. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Mischkammer (10) gleichzeitig mit dem Abmessen des anderen Mischungsbestandteils während des Wiederherstellen des vorgegebenen Verhältnisses der Bestandteile und während des Wiederbeginns der Reaktion dieser Bestandteile vergrößert wird.

16. Verfahren zum Mischen und Austeilen aufeinanderfolgender Portionen eines Mehrkomponentenmaterials, demgemäß die Materialbeatandteile In aufeinander abgestimmten, abgemessenen Mengen einer Mischkammer zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Mengen eines ersten und eines zweiten Mischungsbestandteils im wesentlichen kontinuierlich in vorgegebenem Mengenverhältnis abgemessen und der Mischkammer (10) zugeführt werden, daß die Mischungsbestandteile im wesentlichen gleichzeitig mit dieser Zufuhr in abgemessenen Mengen gemischt werden, daß die Mischung im wesentlichen gleichzeitig mit dem Abmessen der Mischlings-

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bestandteil· ausgeteilt wird, wenn ihr Mengenverhältnis den vorgegebenen Wert erreicht hat, daß in einem zweiten Verfahrensteil im wesentlichen gleichseitig die Zufuhr des ersten und zweiten Mischungsbestandteils unterbrochen und das Volumen der Kammer (10) verringert wird, so daß ein größerer Teil der Mischung aus der Kammer ausgestoßen wird, daß in einem dritten Verfahrensteil die Ausgabe der Mischung aus der Kammer unterbrochen wird, daß eine vorgegebene Menge eines der Mischungsbestandteile abgemessen, der Kammer zugeführt und mit den in ihr verbliebenen schon gemischten Bestandteilen vermischt wird, so daß das Mengen« verhältnis in der Mischkammer verändert wird, wobei gleichzeitig das Volumen der Kammer vergrößert wird, um die Aufnahme dieses einen Mischungsbestandteils zu ermöglichen, und daß in einem vierten Verfahrensteil eine bestimmte Menge des anderen Mischungsbestandteils abgemessen und untergemischt wird, um das Mengenverhältnis zwischen erstem und zweitem Mischungsbestandteil in der Kammer wieder auf den vorgegebenen Wert zu bringen, wobei gleichzeitig das Volumen der Mischkammer vergrößert wird, um die Aufnahme des betreffenden anderen Mischungsbestandteils zu ermöglichen, woraufhin sich die Verfahrensteile wiederholen.

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