DE2550882B2 - Mischkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischkopf zur Herstellung von auf Isocyanaten basierenden Schaumstoffen, insbesondere von Polyurethanschauimstoff, aus mindestens zwei Reaktionsteilnehmern mit einer Mischkammer, die Eintrittsöffnungen für die einzelnen Reaktionsteilnehmer und eine Austrittsöffnung für ein aus den Reaktionsteilnehmern bestehendes Gemisch besitzt, sowie mit einem in der Mischkammer angeordneten querschnittsgleichen Ausstoßkolben, der aus einer die Eintrittsöffnungen offenlassenden hiinteren Stellung bis in den Bereich der vorderen Austrittsöffnung hin- und hergehend bewegbar ist, wobei die Eintrittsöffnungen gegenüber der Mischkammer gleichzeitig abgesperrt werden.

Bei einem bekannten Mischkopf dieser Art öffnen und schließen wechselweise und gleichzeitig die Eintrittsöffnungen für die einzelnen Kunststoffkomponenten, ohne daß besondere Steuerungsmittel für das öffnen und Schließen vorgesehen werden müssen, da bei der hin- und hergehenden Bewegung des Ausstoßkolbens die Eintrittsöffnungen jeweils überfahren werden. Mit dem Gemischausstoß ist ferner verbunden die Reinigung der Mischkammerwandung von Gemischresten, die durch den mit der Mischkammer querschnittsgleichen Ausstoßkolben beim Ausfahren entfernt werden.
Ein Nachteil dieses bekannten Mischkopfes besteht unter anderem darin, daß eine einigermaßen zufriedenstellende Durchmischung der beiden Kunststoffkomponenten nur dann erzielt werden kann, wenn mit sehr hohen Drücken von mehr als 100 atü gearbeitet wird, da die Vermischung der beiden Komponenten allein durch den hohen Komponentendruck beim Eintritt in die Mischkammer erfolgt Die Notwendigkeit derart hoher Drücke erfordert einen hohen baulichen Aufwand an Pumpen und zugeordneten Pumpenantriebseinrichtungen. Abgesehen von dieser Notwendigkeit der Verwendung von kostspieligen Hochdruckpumpen besteht der weitere Nachteil, daß die gesamten Armaturen und Leitungen auf Hochdruck ausgelegt werden müssen, was nicht nur ebenfalls kostspielig ist, sondern außerdem Dichtungsprobleme zur Folge hat

Die vorgenannten Nachteile können zwar dadurch vermieden werden, daß vom Hochdruck auf Niederdruck (maximal 20 atü) übergegangen wird, was aber den anderen Nachteil mit sich bringt, daß die Durchmischung der beiden Komponenten problematisch wird, weshalb in der Mischkammer ein Rührer zusätzlich angeordnet werden muß. Dies hat nicht nur den Nachteil einer Vergrößerung des baulichen Aufwandes zur Folge, sondern auch den weiteren Nachteil, daß die Genauigkeit der Dosierung der Menge der Kunststoffkomponenten schwierig wird, da nicht mehr die Möglichkeit der Verwendung eines zentralen Ausstoßkolbens in der Mischkammer besteht Hieraus ergih't sich der weitere Nachteil, daß geringe Gemischreste in der Mischkammer verbleiben, die durch eine zusätzliche Spüleinrichtung herausgespült werden müssen, wenn der zeitliche Abstand zwischen dem Ende des einen Mischvorganges und dem Anfang des nachfolgenden !Mischvorganges größer ist als die Zeit, innerhalb der die beiden Kunststoffkomponenten miteinander reagieren. Eine derartige Reaktion muß nämlich unbedingt zwecks Erhaltung der Funktionsfähigkeit des Mischkopfes vermieden werden.

Bei dem eingangs genannten bekannten Mischkopf wird zwar ebenfalls Druckluft benutzt Die Druckluft dient jedoch nicht zur Mischung der Kunststoffkomponenten, sondern zur Betätigung des Ausstoßkolbens und zur Reinigung des äußeren vorderen Endes der Mischkammer. Der Mischkopf weist auch einen Handgriff zur Handhabung vor und während des Einspritzvorganges auf.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt nun der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Mischkopf in Vorschlag zu bringen, bei dem im Niederdruckbereich von maximal ca. 20 atü gearbeitet werden kann und bei dem ohne die Notwendigkeit der Zwischenspülung und in möglichst einfacher Weise eine einwandfreie Durchmischung der Kunststoffkomponenten gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Mischkammerwandung zwischen den Eintrittsöffnungen und der Austrittsöffnung ein oder mehrere Einlaßöffnungen angeordnet sind, durch die ein gasförmiges Medium, insbesondere Druckluft, in die

Mischkammer einblasbar ist Erfindungsgemäß wird somit in der Mischkammer ein Gas- bzw. Druckluftvorhang zwischen den Eintrittsöffnungen und der Austrittsöffnung erzeugt, wodurch eine ausgezeichnete Durchmischung der Kunststoffkomponenten auch im Niederdruckbereich erzielt wird, was sehr wahrscheinlich dadurch zu erklären ist, daß der Druckluftvorhang einen gewissen Rückstau der Komponenten in Verbindung mit einer zusätzlichen Turbulenz erzeugt Da die Drucklufteinlaßöffnungen mit jeder beliebigen Druckluftquelle verbunden werden können, ist der zusätzliche konstruktive Aufwand sehr gering. Ferner besteht der Vorteil, daß auf einen zusätzlichen Rührer verzichtet werden kann und daß die Anwendung eines zentralen Ausstoßkolbens in der Mischkammer möglich ist, wodurch sich eine exakte Dosierung und eine restfreie Ausstoßung des Gemisches ergeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Einlaßöffnungen mit einer Druckluftquelle ständig verbunden, so daß vor, während und nach dem Misch- und Ausstoßvorgang Druckluft in die Mischkammer einblasbar ist

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist mit der Druckluftquelle ein beidseitig mit Druckluft beaufschlagbarer, hin- und hergehend beweglicher Arbeitskolben verbunden, der mit dem Ausstoßkolben direkt fest verbunden ist

Es ist von Vorteil, wenn die Einlaßöffnungen aus mehreren Schlitzen oder Bohrungen bestehen, die in äquidistanten Abständen voneinander über den Umfang der Mischkammerwandung verteilt sind. Hierbei können die Einlaßöffnungen einen rechten Winkel zur Mischkammerlängsachse bilden oder schräg nach hinten zur hinteren Endstellung des Ausstoßkolbens geneigt sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Mischkopf mit einem Handgriff versehen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß eine sehr einfache flexible Handhabung des Mischkopfes möglich ist, der somit im Gegensatz zu herkömmlichen Mischköpfen nicht stationär angeordnet sein muß. Eine derartige Handhabung des Mischkopfes von Hand ist beispielsweise für das Ausschäumen von Hohlräumen insbesondere bei Verpackungsmaterialien erwünscht.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, welches in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Mittelschnitt durch den Mischkopf, wobei der Handgriff nicht geschnitten ist;

F i g. 2 eine Ansicht von vorne auf den Mischkopf.

Der in der Zeichnung schematisch dargestellte Mischkopf weist eine zylindrische Mischkammer 1 auf, in der ein Ausstoßkolben 2 gleichen Querschnitts hin- und hergehend beweglich zwischen einer hinteren Stellung (rechts in F i g. 1 dargestellt) und einer vorderen Stellung (Ausstoßstellung) angeordnet ist. In der Ausstoßstellung (links in Fig. 1) schließt der Ausstoßkolben 2 mit seinem linken Ende bündig mit dem linken Ende der Mischkammer ab.

Für die Betätigung bzw. für die hin- und hergehende Bewegung des Ausstoßkolbens 2 ist ein hiermit direkt und fest verbundener Arbeitskolben 3 vorgesehen, der in einem Druckluftzylinder 4 hin- und hergehend beweglich zwischen zwei Endstellungen angeordnet ist. Die Druckluftzufuhr zu dem Druckluftzylinder 4 bzw. zu dem beidseitig mit Druckluft beaufschlagbaren Arbeitskolben 3 erfolgt durch eine zentrale Zuleitung 5, die mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden ist Die zentrale Zuleitung 5 ist über ein feststehend angeordnetes und mit der — in F i g. 1 — linken Wandung des Druckluftzylinders 4 fest verbundenen Rohr 6 verbunden, welches mit seinem — in F i g. 1 — rechten Ende auf der einen Seite des Arbeitskolbens 3 mündet Die Beaufschlagung der anderen Seite des Arbeitskolbens 3 mit Druckluft erfolgt über eine andere Rohrleitung, die nicht in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Abdichtung des Arbeitskolbens 3 gegenüber der Zylinderinnenwand des Druckzylinders 4 erfolgt durch beliebige bekannte Dichtungen 7. Desgleichen ist durch Dichtungen 8 der Arbeitskolben 3 bei seiner hin- und hergehenden Bewegung gegenüber dem feststehenden Rohr 6 abgedichtet. Ferner ist eine Dichtung 9 vorgesehen, die eine zusätzliche Abdichtung des Innenraumes des Druckzylinders 4 gegenüber der Mischkammer 1 gewährleistet Diese Dichtung 9 wirkt insofern zusätzlich, als schon durch den geläppten Ausstoßkolben 2 eine gute Abdichtung zwischen Kolbenaußenwand und Mischkammerinnenwand erreicht wird.

Für die Schmierung des Ausstoßkolbens 2 bei seiner hin- und hergehenden Bewegung innerhalb der Mischkammer 1 sind mehrere Schmiermittelöffnungen 10 vorgesehen.

Die Zufuhr von zwei verschiedenen Kunststoffkomponenten, beispielsweise von Polyol mit Treibmittel und von Isozyanat erfolgt über Eintrittsöffnungen 11, von denen nur eine in dem Schnitt gemäß F i g. 1 dargestellt ist. Beide Eintrittsöffnungen 11 liegen auf demselben Radius und werden somit gleichzeitig von dem Ausstoßkolben 2 überfahren, was zur Vermeidung eines unerwünschten Vorlaufes sehr wichtig ist. Das — in F i g. 1 — linke offene Ende der kreiszylindrischen Mischkammer 1 bildet eine zentrale Austrittsöffnung 12, mit der der Ausstoßkolben 2 am Ende seiner Ausstoßbewegung bündig abschließt, so daß gewährleistet ist, daß die Mischkammer 1 vollständig von etwaigen Gemischresten gereinigt ist, was außerdem eine sehr genaue Dosierung der Gemischmenge ermöglicht.

Insbesondere in der Mitte zwischen der Austrittsöffnung 12 und den beiden Eintrittsöffnungen 11, die jeweils mit Komponentenzufuhreinrichtungen 13 verbunden sind, sind mehrere Einlaßöffnungen 14 vorgesehen, die in äquidistanten Abständen voneinander über den Umfang der Mischkammerinnenwandung verteilt sind. Bei dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel sind die aus Bohrungen bestehenden Einlaßöffnungen 14 mit ihren Achsen in Richtung auf die Eintrittsöffnungen 11 geneigt. Die Einlaßöffnungen 14 stehen über Kanäle 15 und 16 mit der zentralen Druckluftzuleitung 5 in Verbindung, so daß ein Druckluftvorhang bzw. eine Druckluftschleuse innerhalb der Mischkammer 1 zwischen Eintritt und Austritt erzeugt werden kann. Hierdurch wird ein gewisser Materialrückstau in Verbindung mit einer zusätzlichen Turbulenz erzeugt, so daß selbst bei Zufuhr der Komponenten mit Niederdruck von maximal 20 atü eine einwandfreie Mischung der Komponenten erreicht wird. Sowohl aus Gründen der Einfachheit der Konstruktion sowie wegen der besseren Funktionsweise wird die Druckluftzufuhr ständig aufrechterhalten, d. h., es wird ständig Druckluft eingeblasen, und zwar vor, während und nach dem Misch- und Ausstoßvorgang. Wenn sich der Ausstoßkolben 2 jedoch in der — in F i g. 1 — linken Ausstoßstellung befindet, wird praktisch keine Druck-

luft mehr zugeführt, da die Auslaßöffnungen 14 durch den Ausstoßkolben 2 verschlossen sind.

Da der Mischkopf relativ klein und leicht ist und im Niederdruckbereich betrieben wird, ist ohne weiteres eine Handhabung von Hand während des Einspritzvorganges möglich, wofür unterhalb des eigentlichen Mischkopfes ein Handgriff 17 vorgesehen ist, der einen Betätigungsknopf 18 trägt. Der Betätigungsknopf 18 dient zum Auslösen eines »Schusses«.

In Abwandlung von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann im Bedarfsfall anstelle von Druckluft ein beliebiges anderes Druckgas benutzt

werden. Desgleichen ist es auch möglich, den Druckluft zylinder 4 und den Arbeitskolben 3 nicht pneumatisch sondern hydraulisch zu betreiben. Der Mischkopf kanr zum Mischen von zwei, ggf. auch von mehr als zwe beliebigen Kunststoffkomponenten benutzt werden wobei bevorzugtes Anwendungsgebiet nicht der statio näre Betrieb, sondern der Handbetrieb ist, da wegen dei kleinen Bauweise und des geringen Gewichtes eim leichte Handhabung gewährleistet ist. Das bevorzugt Anwendungsgebiet ist deshalb das Ausschäumen vor Hohlräumen bei Verpackungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mischkopf zur Herstellung von auf Isocyanaten basierenden Schaumstoffen, insbesondere von Polyurethanschaumstoff, aus mindestens zwei Reaktionsteilnehmern mit einer Mischkammer, die Eintrittsöffnungen für die einzelnen Reaktionsteilnehmer und eine Austrittsöffnung für ein aus den Reaktionsteilnehmern bestehendes Gemisch besitzt, sowie mit einem in der Mischkammer angeordneten, querschnittsgleichen Ausstoßkolben, der aus einer die Eintrittsöffnungen offenlassenden hinteren Stellung bis in den Bereich der vorderen Austrittsöffnung hin- und hergehend bewegbar ist, wobei die Eintrittsöffnungen gegenüber der Mischkammer gleichzeitig abgesperrt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischkammerwandung zwischen den Eintrittsöffnungen (11) und der Austrittsöffnung (12) ein oder mehrere Einlaßöffnungen (14) angeordnet sind, durch die ein gasförmiges Medium, insbesondere Druckluft, in die Mischkammer (1) einblasbar ist

2. Mischkopf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (14) mit einer Druckluftquelle ständig verbunden sind, so daß vor, während und nach dem Misch- und Ausstoßvorgang Druckluft in die Mischkammer einblasbar ist

3. Mischkopf gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Druckluftquelle ein beidseitig mit Druckluft beaufschlagbarer, hin- und hergehend beweglicher Arbeitskolben (3) verbunden ist, der mit dem Ausstoßkolben (2) direkt fest verbunden ist.

4. Mischkopf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (14) aus mehreren Schlitzen oder Bohrungen bestehen, die in äquidiistanten Abständen voneinander über den Umfang der Mischkammerwandung verteilt sind.

5. Mischkopf gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (14) in Richtung auf die Eintrittsöffnungen (11) schräg geneigt sind.

6. Mischkopf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Handgriff (17) zur Handhabung vor und während des Einspritzvorganges vorgesehen ist