DE2612812A1 - Mischkopf zum vermischen mindestens zweier bei ihrer reaktion schaumstoff bildender komponenten - Google Patents

Mischkopf zum vermischen mindestens zweier bei ihrer reaktion schaumstoff bildender komponenten

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Description

Bayer Aktiengesellschaft
Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen
Mr/RBg 509 LeverKusen, Bayerwerk
2 3. März 1976
Mischkopf zum Vermischen mindestens zweier bei ihrer Reaktion Schaumstoff bildender Komponenten
Die Erfindung richtet sich auf einen Mischkopf zum Vermischen mindestens zweier bei ihrer Reaktion Schaumstoff bildender Komponenten, bestehend aus einem Gehäuse, in dem eine Führungsbohrung für einen Ausstoßkolben angeordnet ist, wobei ein Abschnitt dieser Führungsbohrung als Mischkammer ausgebildet ist, in welche Eintrittsöffnungen für die Komponenten münden und die in der zurückgefahrenen Stellung des Ausstoßkolbens durch dessen Stirnseite begrenzt ist, während auf der gegenüberliegenden Seite die Austrittsöffnung vorgesehen ist.
Mischköpfe der genannten Art arbeiten in der Regel nach dem Gegenstrominjektionsprinzip; d. h., die als Düsen oder Lochblenden gestalteten Einspritzöffnungen sind einander gegenüberliegend angeordnet.
Um eine gute Vermischung zu erzielen, ist innerhalb der Mischkammer ein bestimmter Druck einzuhalten. Er läßt sich wegen des geringen Volumens der Mischkammer nur schlecht messen. Deshalb nimmt man als Maß dafür die theoretische Geschwindigkeit des die Mischkammer verlassenden Reaktionsgemisches. Zum Beispiel hat sich gezeigt, daß für die Herstellung von Inte-
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gralschaumstoffen auf Basis Polyurethan bei einer Austrittsgeschwindigkeit von 20 bis kO Metern/Sekunde eine gute Vermischungsintensität gewährleistet ist. Der Mischkammerdruck wird bei den bekannten Mischköpfen durch Drallstücke oder Lochblenden im Auslaufstück hinter der Mischkammer erzielt.
Da diese Mischköpfe in der Regel zum Füllen von Formwerkzeugen mit dem Reaktionsgemisch Anwendung finden, muß dafür gesorgt sein, daß das Gemisch unter beruhigter Strömung die Mischkammer verläßt, um mit laminarer Strömung in den Formhohlraum einzutreten. Diese Forderung erfüllt den Zweck, daß eine geschlossene Fließfront entsteht und keine Luftblasen in das Gemisch eingeschlagen werden, die Defekte im fertigen Formteil verursachen könnten. Erreicht wird diese Laminarströmung durch Umlenk- oder Beruhigungskegel im Auslaufstück.
Bei diesen mit Einbauten im Auslaufstück versehenen Mischköpfen ist jedoch ein Spülen mittels Lösungsmittel oder Preßluft notwendig. Die dabei als Verlust anfallenden Reaktionsgemisehreste verunreinigen die Umgebung.
Neuartige zwangsgesteuerte Mischköpfe arbeiten in vorteilhafter Weise ohne Spülmittel, indem mittels eines Ausstoßkolbens das in der Mischkammer verbleibende Reaktionsgemisch gegen Ende des Formfüllvorganges ausgestoßen wird. Eine Anpassung des Mischkammerdruckes an die Erfordernisse ist ebensowenig möglich wie die Gewährleistung einer Laminarströmung von der Mischkammer in den Formhohlraum.
Da die Vermischungsintensität nicht ausreichend ist, hat man auch schon Nachvermischer zwischen Mischkammer und Formhohlraum angeordnet. Sie verbessern die Vermischung und beruhigen den aus der Mischkammer turbulent austretenden Gemischstrom. Solche Nachvermischer werden, wie auch der Angußkanal, in die Formtrennebene gelegt. Nach erfolgter Aushärtung muß das im Angußkanal und Nachvermischer verbliebene Gemisch vom Form-
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teil als Abfall entfernt werden. Die am Formteil verbleibende Angußmarke ist störend und muß nachbearbeitet werden.
Eine andere Ausführungsform des Mischkopfes besitzt einen Ausstoßkolben, der gegen Ende des Formfüllvorganges bis an die Austrittsöffnung der Mischkammer vorschiebbar ist, an die sich unmittelbar der Formhohlraum anschließt. Damit lassen sich angußfreie Formteile herstellen. Wegen der schlechten Vermischung zeigen die Formteile jedoch Defekte in Form von Schlieren und Blasen.
Aufgabe der Erfindung ist, einen Mischkopf zu schaffen, der gleichzeitig eine gute Vermischungsintensitat durch Einstellbarkeit des Mischkammerdruckes gewährleistet, spülmittelfrei arbeitet, ein laminares Eintreten des Gemischstromes in den Formhohlraum ermöglicht und eine Produktion ohne Materialverlust sicherstellt.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an die Austrittsöffnung anschließend, quer zu der Führungsbohrung des Ausstoßkolbens, eine Führungsbohrung für einen Drosselschieber angeordnet ist, wobei der Drosselschieber einen Durchlaß aufweist, dessen Querschnitt mindestens dem Querschnitt des Ausstoßkolbens entspricht, wobei der Durchlaß in jeder Stellung des Drosselschiebers die Mischkammer mit einem Auslaufstück verbindet, dessen freier Querschnitt mindestens dem Querschnitt des Ausstoßkolbens entspricht; und daß der Ausstoßkolben und der Drosselschieber an eine Steuereinrichtung angeschlossen sind.
Dabei wird die Einstellbarkeit des Mischkammerdruckes vorzugsweise durch Einstellung des Hubes des Drosselschiebers ermöglicht, indem dieser derart einstellbar ist, daß die Austrittsöffnung der Mischkammer, d. h. der Durchströmquerschnitt zwischen Durchlaß des Drosselschiebers und umgebender Wandung der Führungsbohrung des Drosselschiebers, variierbar ist.
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Mittels des Durchlasses wird gleichzeitig eine gute Nachvermischung erzielt, denn in den zur Mischkammer seitlich versetzten Durchlaß spritzt das Material mit hoher Strömungsgeschwindigkeit ein, die eine starke Verwirbelung verursacht, wobei aber wegen der Ouerschnittserweiterung die Strömungsgeschwindigkeit sogleich vermindert wird. Im Auslaufstück wird die Strömungsgeschwindigkeit schließlich so stark - auf etwa 1 bis 2 Meter/Sekunde - herabgesetzt, daß die gewünschte laminare Strömung entsteht.
Das spülmittelfreie Arbeiten ohne Materialverlust gestattet der Ausstoßkolben, der gegen Ende des Formfüllvorganges die Mischkammer entleert und nach entsprechender Stellung des Drosselschiebers durch dessen Durchlaß bis an die Austrittsöffnung des AuslaufStückes geschoben wird. Der Durchlaß des Drosselschiebers wirkt auf die Strömung gleichzeitig beruhigend, und das Auslaufstück sichert den laminaren Eintritt der Strömung des Gemisches in den, Formhohlraum. Das zeitliche Zusammenwirken von Drosselschieber und Ausstoßkolben wird mittels einer Steuereinrichtung, die elektrisch, hydraulisch, mechanisch und/oder pneumatisch arbeitet, erreicht.
Nach einer besonderen AusfUhrungsform weist der Drosselschieber auf seiner zum Auslaufstück weisenden Seite eine Längsnut auf, die nach außen durch eine bis zur Bohrung des Auslaufstückes reichende Feder abgedichtet ist und andererseits bis zum Durchlaß reicht.
Diese Längsnut gewährleistet, daß der Ausströmquerschnitt des Durchlasses in jeder Drosselstellung des Drosselschiebers größer ist als sein Einströmquerschnitt. Sie trägt deshalb zur Strömungsberuhigung bei.
In einer Zeichnung ist der erfindungsgemäße Mischkopf rein schematisch dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
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Figur 1 den Mischkopf im Längsschnitt in Mischstellung des Ausstoßkolbens und des Drosselschieber;
Figur 2 einen Schnitt durch den Mischkopf gemäß Linie A-A in Figur 1;
Figur 3 einen Schnitt durch den Mischkopf gemäß Linie B-B in Figur 1;
Figur 4 den Mischkopf im Längsschnitt mit dem Drosselschieber in Durchlaßstellung für den bis zur Austrittsöffnung des Auslaufstückes vorgeschobenen Ausstoßkolben, und
Figur 5 den Mischkopf mit Steuereinrichtung für den Ausstoßkolben und den Drosselschieber.
Im Gehäuse 1 ist ein Ausstoßkolben 2 in einer Führungsbohrung 3 verschiebbar geführt, wobei ein Teil der Führungsbohrung 3 bei zurückgefahrenem Ausstoßkolben 2 eine Mischkammer 4 darstellt, und wobei die Stirnseite 5 des Ausstoßkolbens 2 die Mischkammer 4 begrenzt, während gegenüber die Austrittsöffnung 6 liegt. Von Komponentenzuleitungen 9> 10 münden Einlaßöffnungen 7» 8 in die Mischkammer 4. Rücklaufleitungen sind mit 11, 12 bezeichnet. Der Ausstoßkolben 2 ist an seinem anderen Ende als beidseitig beaufschlagbarer Hydraulikkolben 13 ausgebildet, der in einem Hydraulikzylinder H geführt ist, der Leitungsanschlüsse 15, 16 aufweist.
In einer unmittelbar an die Austrittsöffnung 6 der Mischkammer 4 quer dazu anschließenden Führungsbohrung 17 ist ein Drosselschieber 18 verschiebbar geführt, der einen Durchlaß 19 aufweist, dessen Querschnitt mindestens demjenigen des Ausstoßkolbens 2 entspricht. Der Durchlaß 19 und die Führungsbohrung 3 des Ausstoßkolbens 2 sind achsparallel angeordnet. Der Drosselschieber 18 besitzt ebenfalls an einem Ende einen beidseitig beaufschlagbaren Hydraulikkolben 20, der in einem mit Leitungsanschlüssen 21, 22 versehenen Hydraulikzylinder
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geführt ist. Mittels einer Stellschraube 24 läßt sich der Hub des Drosselschiebers 18 variieren. Je nach Drosselschieberstellung ist der Eintritts- und Austrittsquerschnitt des Durchlasses 19 größer oder kleiner. Der Drosselschieber 18 weist an der der Mischkammer 4 abgewandten Seite eine Längsnut 25 auf, die bis zum Durchlaß I9 reicht. Nach außen ist die Längsnut durch eine Feder 26 abgedichtet. An die Auslaßseite des Durchlasses 19 schließt sich ein Auslaufstück 27 an, dessen Bohrung 28 mit der Führungsbohrung 3 des Ausstoßkolbens 2 koaxial angeordnet ist. Das Auslaufstück 27 öffnet unmittelbar in den Formhohlraum 29 eines Formwerkzeuges 30.
Anhand des Steuerschemas nach Figur 5 sei die Funktionsweise des Mischkopfes erläutert:
Bei Ablauf der Injektionszeit, auf die ein Zeitgeber 3I eingestellt ist, schaltet dieser Zeitgeber 3I Wegeventile 32, 33 auf Rücklaufleitungen 11, 12 um, so daß die mittels der Dosierpumpen 34, 35 von den Vorratsbehältern 36, 37 über die Zuleitungen 9* 10 geförderten Komponenten im Kreislauf geführt werden.
Der Zeitgeber 3I steuert bei Ablauf seines Zeitintervalls einen Zeitgeber 38 an, der auf ein Wartezeitintervall von 3 Sekungen eingestellt ist. Dann schaltet er ein Wegeventil 39 der hydraulischen Steuereinrichtung 40 um. Dadurch wird der Hydraulikkolben 20 des Drosselschiebers 18 derart beaufschlagt, daß der Drosselschieber 18 die Reinigungsstellung einnimmt. Dabei schließt der Drosselschieber 18 einen Endschalter 41, der das Wegeventil 42 der hydraulischen Steuereinrichtung 40 umschaltet, so daß der Hydraulikkolben I3 des Ausstoßkolbens 2 im Sinne der ReinigungBbewegung des Ausstoßkolbens 2 beaufschlagt wird. Der Endschalter 41 steuert gleichzeitig einen weiteren, auf ein Zeitintervall von 3 Sekunden eingestellten Zeitgeber 43 an, der nach Ablauf des Zeitintervalls das Wegeventil 42 wieder umsteuert, so daß der Ausstoßkolben 2 in die Misch-
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stellung zurückgefahren wird. Dabei löst der Ausstoßkolben 2 einen Endschalter 44 aus, der das Wegeventil 39 umschaltet, so daß der Drosselschieber 18 wieder seine mittels der Stellschraube 24 vorgegebene Drosselstellung einnimmt. Nun ist der Mischkopf für den nächsten Mischvorgang bereit. Er wird ausgelöst durch Betätigung des Einschalters 45, der den Zeitgeber ^1 auslöst, welcher die Wegeventile ^2, y$ sofort auf Vorlauf umschaltet, so daß die Komponenten in die Mischkammer 4 gelangen.
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Claims (2)

  1. Patentansprüche
    j 1.\ Mischkopf zum Vermischen mindestens zweier bei ihrer Reaktion Schaumstoff bildender Komponenten, bestehend aus einem Gehäuse, in dem eine Führungsbohrung für einen Ausstoßkolben angeordnet ist, wobei ein Abschnitt dieser Führungsbohrung als Mischkammer ausgebildet ist, in welche Eintrittsöffnungen für die Komponenten münden und die in der zurückgefahrenen Stellung des Ausstoßkolbens durch dessen Stirnseite begrenzt ist, während auf der gegenüberliegenden Seite die Austrittsöffnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Austrittsöffnung (6) anschließend, quer zu der Führungsbohrung (5) des Ausstoßkolbens (2), eine Führungsbohrung (17) für einen Drosselschieber (18) angeordnet ist, wobei der Drosselschieber (18) einen Durchlaß (19) aufweist, dessen Querschnitt mindestens dem Querschnitt des Ausstoßkolbens (2) entspricht, wobei der Durchlaß (19) in jeder Stellung des Drosselschiebers (18) die Mischkammer (4) mit einem Auslaufstück (27) verbindet, dessen freier Querschnitt mindestens dem Querschnitt des Ausstoßkolbens (2) entspricht; und daß der Ausstoßkolben (2) und der Drosselschieber (18) an eine Steuereinrichtung (40) angeschlossen sind.
  2. 2. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Drosselschiebers (18) einstellbar ist.
    3· Mischkopf nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselschieber (18) auf seiner zum Auslaufstück (27) welsenden Seite eine Längsnut (25) aufweist, die nach außen durch eine bis zur Bohrung (28) des AuslaufStückes (27) reichende Feder (26) abgedichtet ist und andererseits bis zum Durchlaß (19) reicht.
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    ORIGINAL INSPECTED
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