DE2416686C3

DE2416686C3 - Mischkopf zum Mischen von wenigstens zwei fließfähigen Materialkomponenten

Info

Publication number: DE2416686C3
Application number: DE2416686A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Desma Werke GmbH
Current assignee: Desma Werke GmbH
Priority date: 1974-04-05
Filing date: 1974-04-05
Publication date: 1982-07-29
Also published as: DE2416686B2; FR2266582A1; SU668583A3; CS179936B2; DE2416686A1; IT1035175B; JPS50141754A; GB1484751A; JPS5514733B2; FR2266582B1; DD118244A5

Description

a. die Düsen sind als radiale Düsenbohrungen (23, 24) is sich quer zur Mischkammer (13) erstreckenden und gemeinsam betätigbaren Ventilstößeln (15, 16) ausgebildet und an axiaie Strömungskanäle (17,18) derselben angeschlossen,

b. die Ventilstößel (15, 16) ragen im Bereich der Düsenbohrungen (23,24) mit einem Teilbereich ihres Umfangs in die Mischkammer (13),

c. die Düsenbohrungen (23, 24) sind durch axiale Verschiebung der Ventilstößel (15, 16) alternativ an die Mischkammer (13) und bei Beendigung eines Mischtaktes je an die Rücklaufleiiung (26,27) anschließbar,

d. die Düsenbohrungen (23, 24) sind unter einem Winkel der Ausströmrichtung der gemischten Materialkomponenten aus der Mischkammer (13) entgegengerichtet,

e. die Ventilstößel (15,16) sind mit Ausnehmungen (30, 31) versehen, die in Rezirkulationsherstellung der Ventilstößel (15, 16) den Querschnitt der Mischkammer (13) für die Verschiebung des Reinigungsstößels (25) freigeben.

2. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den freien Enden her in die Strömungskanäle (17, 18) der Ventilstößel (15, 16) verstellbare Drosseln (32, 33) eintreten, mit deren Steuerenden (34, 35) der wirksame Querschnitt der Düsenbohrungen (23,24) einstellbar ist.

3. Mischkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstößel (15, 16) je mit mehreren in Längs- und/oder Umfangsrichtung verteilt angeordneten Düsenbohrungen (23, 24) versehen sind.

4. Mischkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrungen (23, 24) hinsichtlich ihrer Längsachsen mit Abstand zu den Längsachsen der Ventilstößel (15, 16) angeordnet sind, vorzugsweise mit Abstand in Richtung zu der durch den Reinigungsstößel (25) gebildeten Begrenzung der Mischkammer (13).

Die Erfindung betrifft einen Mischkopf zum Mischen von wenigstens zwei fließfähigen, miteinander reagierenden Materialkomponenten, insbesondere zur Formschäumung von Polyurethanen, mit einer zylindrischen Mischkammer, in der ein Reinigungsstößel axial verschiebbar ist und in die gesonderte, auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnete, unabhängig vom Reinigungsstößel absperrbare Düsen für jede Materialkomponente einmünden, die bei Beendigung eines Mischtaktes je an eine Rücklaufleitung anschließbar sind

Bei einem bekannten Mischkopf der eingangs genannten Art (»Kunststoff-Rundschau«, 1973, Seiten 435 bis 443) sind in die Mischkammer mündende Düsen für die Materialkomponenten separat zwangsgesteuert.

ίο Bei Beendigung eines Mischtaktes werden zunächst die Düsen verschlossen, bevor der Reinigungsstößel in Ausströmrichtung der Materialkomponenten in der

■ Mischkammer verschoben wird. Analog werden die Düsen bei Beginn des nächsten Mischtaktes erst dann geöffnet, wenn der Reinigungsstößel die Ausgangsstellung erreicht hat.

Eine auf die Bewegungen des Reinigungsstößels bzw. auf dessen Positionen abgestimmte Steuerung von Verschlußorganen im Bereich derfeststehenden Düsen muß zwangsläufig aufwendig, störanfällig und ungenau sein. Es kommt hinzu, daß innerhalb der Düsen angeordnete, bewegbare Absperrorgane kleine Abmessungen aufweisen müssen und deshalb Dichtungsprobleme mit siwi bringen. Schließlich besteht die Gefahr, daß sich in diesem Bereich unerwünschte Materialrückstände sammeln, die die Funktionsfähigkeit der Absperrorgane im Bereich der Düsen beeinträchtigen.

Es ist auch bereits bekannt, der Mischkammer eines mit einer anderen Grundkonstruktion gestalteten Mischkopfes drehbare Ventilstößel zuzuordnen, in denen die Düsen als radiale Bohrungen gebildet sind und an axiale Strömungskanäle innerhalb der Ventilstößel anschließen. Diese ragen mit einem Umfangsteil im Bereich der Düsen in die Mischkammer. Diese ist als sich zur Austrittsseite erweiternde, im Querschnitt z. B. ovale Ausnehmung von geringer Tiefe im Mischkopf ausgebildet. Eine Reinigung dieser Mischkammer ausfüllenden Reinigungsstößel findet nicht statt.

Schließlich ist aus »Kunststoffe«, 1971, Seite 374, noch ein Mischkopf bekannt, zum Mischen von wenigstens zwei fließfähigen, miteinander reagierenden Materialkomponenten, insbesondere zur Formschäumung von Polyurethanen, mit einer Mischkammer, in die gesonderte, unter einem Winkel der Ausströmrichtung der gemischten Materialkomponenten entgegengerichtete Düsen für jede Materialkomponente einmünden, die bei Beendigung eines Mischtaktes je an eine Rücklaufleitung anschließbar sind, wobei in der Mischkammer ein Reinigungsstößel axial verschiebbar ist. Bei diesem bekannten Mischkopf wird zur Beendigung eines Mischtaktes der Reinigungsstößel in Austrittsrichtung der gemischten Komponenten verschoben. Dadurch wird der Eintritt der Materialkomponenten in die Mischkammer unterbrochen. Durch die Funktionen des Reinigungsstößels ist bei diesem bekannten Mischkopf die Gefahr einer unzureichenden Durchmischung der Materialkomponenten vor allem bei Beginn eines Mischtaktes gegeben. Wenn durch Zurückziehen des Reinigungsstößels in die Ausgangsposition die Düsen für die Zufuhr der Materialkomponenten zunehmend geöffnet werden, ergeben sich ungünstige Strömungsrichtungen für die eintretenden Materialkomponenten, insbesondere bei Teilöffnung der Düsen. Auch die Veränderung des Mischkammervolumens durch Ver-Schiebung des Reinigungsstößels während der Mischphase, nämlich bei Beginn und am Ende derselben, wirkt sich nachteilig auf die Durchmischung der Komponenten aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischkopf der eingangs genannten Art, nämlich mit langgestreckter, zylindrischer Mischkammer und darin bewegbarem Reinigungsstößel, in bezug auf die Durchmischung der Materialkomponenten und den rückstandslosen Austrag derselben aus der Mischkammer zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Mischkopf durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

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a. die DSsen sind als radiale Düsenbohrungen in sich quer zur Mischkammer erstreckenden und gemeinsam betätigbaren Ventilstößeln ausgebildet und an axiale Strömungskanäle derselben angeschlossen,

b. die Ventilstößel ragen im Bereich der Düsenbohrungen mit einem Teilbereich ihres Umfangs in die Mischkammer,

c. die Düsenbohrungen sind durch axiale Verschiebung der Ventilstößel alternativ an die Mischkammer und bei Beendigung eines Mischtaktes je an die Rücklaufleitung anschließbar,

d. die Düsenbohrungen sind unter einem Winkel der Ausströmrichtung der gemischten Materialkomponenten aus der Mischkammer entgegengerichtet,

e. die Ventilstößel sind mit Ausnehmungen versehen, die in Rezirkulationsherstellung der Ventilstößel den Querschnitt der Mischkammer für die Verschiebung des Reinigungsstößels freigeben.

Der erfindungsgemäße Mischkopf vereinigt demnach die Vorzüge von verstellbaren Ventilstößeln als Trüger der Düsen mit den Vorzügen einer zylindrischen Mischkammer und darin bewegbarem Reinigungsstößel. Die Ventilstößel sind vorteilhaft, weil sie durch Eigenbewegung äußerst präzise die Zufuhr der Materialkomponenten steuern. Die vorgesehene Ausbildung der Mischkammer mit Reinigungsstößel bewirkt auch bei einer Vielzahl von kurzzeitigen Mischtakten einen stets rückstandsfreien Austrag derselben.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Mischkopfes ist es möglich, daß während der Mischphase die Ventilstößel teilweise in die Mischkammer ragen, diese aber nach Beendigung des Mischtaktes in voller Länge und im vollen Querschnitt durch den entsprechend ausgebildeten Reinigungsstößel von Material befreit werden kann. Die während der Zufuhr der Materialkomponenten in die Mischkammer ragenden Ventilstößel verbessern den Durchmischungseffekt aufgrund der in diesem Bereich entstehenden Querschnittbverengung der Mischkammer.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Mischkopfes sind in den Unteransprüchen angeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend durch ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Mischkopf im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie H-II in Fig. 1,

Fig.3 einen Querschnitt gemäß der L^;nie 1II-1II in Fig. 1,

Fig.4 einen Querschnitt gemäß der Linie 1V-1V in Fig. 1.

In den Mischkopf 10 werden über Zuführungsleitungen 11 und 12 zwei Materialkomponenten eingeführt. Die genannten Zuführungsleitungen sind an Vorratsbehälter für die einzelnen Komponenten angeschlossen, aus denen durch ständig laufende Dosierpumpen die Komponenten zugeführt werden. Im Mischkopf 10 wird eine längliche, hier zylindrische Mischkammer 13 gebildet, in der die beiden Komponenten zusammengeführt und vermischt werden. Aus dieser Mischkammer 13 strömt der aus den beiden Komponenten bestehende Werkstoff in Richtung des Pfeiles 14 aus in eine Form (nicht gezeigt).

Als Verbindungsglied zwischen den Zuführungsleitungen 11 und 12 einerseits sowie der Mischkammer 13 andererseits dienen Ventilstößel 15 und 16, die je einer Zuführungsleitung 11 bzw. 12 zugeordnet sind. Die ausschließlich in Axialrichtung bewegbaren Ventilstößel 15 und 16 haben hier einen zylindrischen Querschnitt Sie sind mit einem sich in Längsrichtung der Ventilstößel 15 bzw. 16 erstreckenden, zentrischen Strömungskanal 17 bzw. 18 versehen. Diese Strömungskanäle 17 und 18 sind mit radialen Durchbrüchen für die Zu- und Abführung der Komponenten versehen.

Die ankommenden Komponenten treten von den Zuführungsleitungen 11 bzw. 12 über einen radial gerichteten, sich über eine Teilstrecke des Strömungskanals 17 bzw. 18 erstreckenden Schlitz 19 bzw. 20 in den Strömungkanal 17 bzw. 18 ein. Der Anschluß zwischen dem Ende der Zuführungsleitung 11 bzw. 12 und der Eintrittsseite des Schlitzes 19 bzw. 20 ist durch eine Querschnittsverbreiterung im Gehäuse des Mischkopfes 10 in Gestalt einer Tasche 21 bzw. 22 vorgesehen.

In einem von dem Schlitz 19 bzw. 20 entfernt liegenden Bereich der Ventilstößel 15,16 ist eine radiale Düsenbohrung 23 bzw. 24 vorgesehen, die den Strömungkanal 17 bzw. 18 mit der Mischkammer 13 verbindet. Diese Düsenbohrung 23 bzw. 24 ist bei dem in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von 45° zur Längsachse der Mischkammer 13 gerichtet, und zwar derart, daß die über diese Düsenbohrungen in die Mischkammer 13 eintretenden Materialströme entgegen der Ausströmrichtung gemäß Pfeil 14 gerichtet sind. Durch diese Strömungsrichtung der Komponenten ergibt sich eine innige Durchmischung derselben in der Mischkammer 13. Anstelle einer einzelnen Düsenbohrung 23 bzw. 24 können in diesem Bereich mehrere Düsenbohrungen mit Abstand in Umfangsrichtung und/oder in Längsrichtung des Ventilstößels 15 bzw. 16 angeordnet sein.

Die Düsenbohrungen 23 bzw. 24 müssen nicht notwendigerweise radial gerichtet sein, sondern können, mit ihrer Längsachse im Abstand zur Längsmittelachse der Ventilstößel 15 bzw. 16 angeordnet sein, vorzugsweise in Richtung zu der durch den Reinigungsstößel 25 gebildeten Begrenzung der Mischkammer 13 versetzt.

Die Mischkammer 13 ist in besonderer Weise ausgebildet. In dieser Mischkammer ist ein Reinigungsstößel 25 in Axialrichtung verschiebbar. Der Reinigungsstößel 25 begrenzt in zurückgezogener Stellung (Fig.4) die Mischkammer 13 in Richtung der einströmenden Komponenten. Außerdem erfüllt der Reinigungsstößel 25 die Funktion, die Mischkammer nach dem Austrag des Materials durch Verschiebung in Richtung des Pfeiles 14 zu reinigen. Während eines Mischtaktes bleibt jedoch das Volumen der Mischkammer konstant.

Die Mischkammer 13 wird in ihrer Gestalt und damit hinsichtlich des Mischeffektes weiterhin maßgeblich beeinflußt durch die unier einem rechten Winkel zur Längsachse der Mischkammer angeordneten Ventilstößel 15 und 16. die zum Teil in den Querschnitt der Mischkammer 13 eintreten, derart, daß im Bereich dieser Ventilstößel 15 und 16 eine Verengung der

Mischkammer 13 gegeben ist. Diese Querschnittsveränderung bewirkt einen zusätzlichen Durchmischungseffekt.

Nach Herstellung einer bestimmten Charge von durchmischten Komponenten soll die Zufuhr derselben zur Mischkammer 13 unterbrochen werden. Zu diesem Zweck werden die Ventilstößel 15 und 16 gemeinsam in Axialrichtung verschoben, derart, daß die Düsenbohrungen 23 und 24 aus dem Bereich der Mischkammer 13 herausbewegt werden bis zu den Enden von Rückführungsleitungen 26 und 27. Diese Rückführungsleitungen fördern das ständig durch die Dosierpumpen zugeführte Material während der Rezirkulationsphase in die Tanks zurück.

Die Eintrittsenden der Rückführungsleitungen 26 und 27 schließen an die Ventilstößel 15 und 16 im Bereich von ais Taschen Tx, und 29 ausgebildeten Querschnittserweiterungen an. Durch Axialverschiebung der Stößel 15 und 16 gelangen die Düsenbohrungen 23 und 24 in den Bereich dieser Taschen 28 und 29, so daß der Anschluß an die Rückführungsleitungen 26 und 27 hergestellt ist. Die Länge der Schlitze 19 und 20 in den Ventilstößeln 15 und 16 ist so bemessen, daß auch bei dieser Endstellung der Ventilstößel die Verbindung zu den Zuführungsleitungen 11 und 12 über die Taschen 21 und 22 hergestellt ist Die Komponenten werden nunmehr in einem geschlossenen Kreislauf über die Zuführungsleitungen 11 und 12, die Taschen 21 und 22, die Schlitze 19 bzw. 20, d'.e Kanäle 17 bzw. 18, die Düsenbohrungen 23 und 24, die Taschen 28 und 29 in die Rückführungsleitungen 26 und 27 gefördert. Die Mischkammer 13 ist in dieser Stellung zuverlässig von der weiteren Zufuhr von Komponenten abgeschlossen.

Die teilweise in die Mischkammer eintretenden Ventilstößel 15 und 16 sind mit dem Querschnitt des Reinigungsstößels 25 angepaßten Ausnehmungen 30 und 31 versehen, die in der soeben beschriebenen Stellung der Ventilstößel 15 und 16 im Bereich der Mischkammer 13 liegen und den vollen Querschnitt derselben freigeben. Nunmehr kann ohne Behinderung durch die Ventilstößel 15 und 16 der Reinigungsstößel 25 durch die gesamte Länge der Mischkammer 13 hindurchfahren und diese reinigen.

In die von Haus aus offenen Enden der Kanäle 17 und 18 treten verstellbare Drosseln 32 und 33 ein. Diese sind mit einem ventilkopfähnlichen Steuerende 34 bzw. 35 ausgebildet, welches bei entsprechender Einstellung der Drosseln 32 bzw. 33 den wirksamen Strömungsquerschnitt der Düsenbohrungen 23 und 24 verändert. Auch hierdurch kann der Mischvorgang beeinflußt werden. Die Drosseln 32 und 33 sind von außen durch Stellschrauben 36 und 37 veränderbar.

Die Ventilstößel 15 und 16 sind zu Justierzwecken relativ zueinander verstellbar. Diese Verstellung erstreckt sich einmal auf eine Axialverschiebung, zum anderen aber auch auf eine Drehung der Ventilstößel, um die exakte erforderliche Relativstellung dieser Teile empirisch zu ermitteln. Außer diesen Realtivbewegungen zu Justierzwecken sind die Ventilstößel 15 und 16 unverdrehbar gelagert und stets nur gemeinsam und gleichzeitg in Axialrichtung bewegbar, so daß insoweit ein absoluter Gleichlauf gewährleistet ist. Die Verstellung der Ventilstößel zu Justierzwecken kann durch geeignete, im einzelnen nicht dargestellte Mittel erfolgen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mischkopf zum Mischen von wenigstens zwei fließfähigen, miteinander reagierenden Materialkomponenten, insbesondere zur Formschäumung von Polyurethanen, mit einer zylindrischen Mischkammer, in der ein Reinigungsstößel axial verschiebbar ist und in die gesonderte, auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnete, unabhängig vom Reinigungsstößel absperrbare Düsen für jede Materialkomponente einmünden, die bei Beendigung eines Mischtaktes je an eine Rücklaufleitung anschließbar sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: