DE2612812B2 - Mischkopf zum Vermischen mindestens zweier bei ihrer Reaktion Schaumstoff bildender Komponenten - Google Patents

Description

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, wobei anschließend an die Mischkammer ein Drosselorgan in einer sich quer zur Führungsbohrung des Ausstoßkolbens erstreckenden Führungsbohrung bewegbar angeordnet 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 Integralschaumstoffen auf Basis Polyurethan bei einer Austrittsgeschwindigkeit von 20 bis 40 Metern/Sekunde eine gute Vermischungsintensität gewährleistet ist. Der Mischkammerdruck wird bei den bekannten Mischköpfen durch Drallstücke oder Lochblenden im Auslaufstück hinter der Mischkammer ei zielt.

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 feuigen 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 Reakiionsgemischreste verunreinigen die

\^r> Umgebung.

Es ist bereits bekannt, ein Drosselorgan durch die Austrittsöffnung der Mischkammer in diese einzuführen, um die Durchmischung zu verbessern und durch weitgehende Verdrängung der in der Mischkammer vorhandenen Luft das Einschlagen von Luft in das Gemisch zu verhindern. Wegen des geringen Ausströmquerschnittes tritt jedoch eine hohe Ausströmgeschwindigkeit auf, so daß die angestrebte geschlossene Fließfront beim Eintritt in das Formwerkzeug nicht gewährleistet ist.

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 N ach vermischer 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 Formteil 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

V) angußfreie Formteile herstellen. Wegen der schlechten Vermischung zeigen die Formteile jedoch Defekte in Form von Schlieren und Slasen.

Schließlich ist es auch bekannt, bei Mischköpfen mit Ausstoßkolben zwischen dem Bereich der Eintrittsöfi-

r, nungen und der Austrittsöffnung einen in die Mischkammer quer vorschiebbaren Staukörper vorzusehen, um die Vermischungsqualität über den Staudruck beeinflussen zu können. Dieser Staukörper ist aber nicht geeignet, dem aus der Mischkammer austretenden

eo Gemischstrom ein ausreichend laminares, ruhiges Strömungsverhalten aufzuerlegen, um beim Einlaufen in das Formwerkzeug eine geschlossene FließfroM zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Mischkopf zu

hi schaffen, der gleichzeitig eine gute Vermischungsintensität durch Einstellbarkeit des Mischkammerdruckes gewährleistet, spülmittelfrei arbeitet, ein laminares Eintreten des Gemischslromes in den Formhohlraum

ermöglicht und eine Produktion ohne wesentlichen Materialverlust sicherstellt.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch sfetöst. daß das Drosselorgan einen Durchlaß aufweist, dessen Durchlaßquerschn'itt mindestens dem Querschnitt des Ausstoßkolbens entspricht, und durch dessen Durchlaß der Ausstoßkolben in seine Ausstoßstellung bewegbar ist.

Dabei wird die Einstellbarkeit dex Mischkammerdruckes vorzugsweise durch Einstellung des Hubes des Drosselorgans ermöglicht, indem dieser derart einstellbar ist, daß dip Austrittsöffnung der Mischkammer, d, h. der Durchströniquerschnitt zwischen Durchlaß des Drosselorgans und umgebender Wandung der Führungsbohrung des Drosselorgans, variierbar ist.

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 Venvirbelung verursacht, wobei aber wegen der Querschnittserweiterung die StrömungsgeL.-hwindig-

|;keit sogleich vermindert wird. Im Auslaufstück wird die

I"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 Fcrmfüllvorganges die Mischkammer entleert und nach entsprechender Stellung des Drosselorgans durch dessen Durchlaß bis an die Austrittsöffnung des Auslaufstückes geschoben wird. Der Durchlaß des Drosselorgangs wirkt auf die Strömung gleichzeitig beruhigend, und das Auslaufstück sichert den laminaren Eintritt der Strömung des Gemisches in den Formhohlraum. Das zeitliche Zusammenwirken von Drosselorgan und Ausstoßkolben wird mittels einer Steuereinrichtung, die elektrisch, hydraulisch, mechanisch und/oder pneumatisch arbeitet, erreicht.

Nach einer besonderen Ausführungsform ist der Ausströmquerschnitt des Durchlasses in jeder Drosselstellung größer als sein Eintrittsquerschnitt.

Diese Maßnahme trägt zur Strömungsberuhigung bei.

Ist das Drosselorgan als Hubschieber ausgebildet, so weist es vorzugsweise 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.

Auf diese Weise läßt sich die vorgenannte Bedingung aus konstruktiver Sidit besonders günstig ausführen,

In einer Zeichnung ist der erfindungsge näße Mischkopf rein schematisch dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Mischkopf im Längsschnitt in Mischstellung des Ausstoßkolbens und des Drosselorgans·

Fig.2 einen Schnitt durch den Mischkopf gemäß Linie A -A in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Mischkopf gemäß LinieB-B'in Fig. 1;

Fig.4 den Mischkopf im Längsschnitt mit dem Drosselorgan in Durchlaßstellung für den bis zur Austrittsöffnung des Auslaufstückes vorgeschobenen Ausstoßkolben, und

Fi g. 5 den Mischkopf mit Steuereinrichtung für den Ausstoßkolben und das Drosselorgan.

Im Gehäuse 1 ist ein Ausstoßkolben 2 in einer Führungsbohrung 3 verschiebbar geführt, wobei ein Teil der Führungsbohrung 3 bei zurückgefahrenem Ausstoß

κι

kolben 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, IO 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 14 geführt ist, der Leitungsanschlüsse 15,16 aufweist.

In einer unmittelbar an die Austrittröffnung 6 der Mischkammer 4 quer dazu anschließenden Führungsbohrung 17 ist ein Drosselorgan 18 verschiebbar geführt, das 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. Das Drosselorgan 18 besitzt ebenfalls an einem Ende einen beidseitig beaufschlagbaren Hydraulikkolben 20, der in einem mit Leitungsanschlüssen 21, 22 versehenen Hydraulikzylinder 23 geführt ist. Mittels einer Stellschraube 24 läßt sich der Hub des Drosselorgans 18 variieren. Je nach Drosselorganstellung ist der Eintritts- und Austrittsquerschnitt des Durchlasses 19 größer oder kleiner. Das Drosselorgan 18 weist an der der Mischkammer 4 abgewandten Seite eine Längsnut 25 auf, die bis zum Durchlaß J9 reicht. Nach außen ist die Längsnut 25 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 F i g. 5 sei die Funktionsweise des Mischkopfes erläutert:

Bei Ablauf der Injektionszeit, auf die 21η Zeiigeber 31 eingestellt ist, schaltet dieser Zeitgeber 31 Wegeventile 32,33 auf Rücklaufleitungen 11,12 um, so daß die mittels der Dosierpumpen 34, 35 von den Vorralsbehältern 36, 37 über die Zuleitungen 9,10 geförderten Komponenten im Kreislauf geführt werden.

Der Zeitgeber 31 steuert bei Abiauf seines Zeilintcrvalles einen Zeitgeber 38 an, der auf ein Wartezeitintervall von 3 Sekunden eingestellt ist. Dann schaltet er ein Wegeventil 39 der hydraulischen Steuereinrichtung 40 um. Dadurch wird der Hydraulikkolben 20 des Drosselorgans 18 derart beaufschlagt, daß das Drosselorgan 18 die Reinigungsstellung einnimmt. Dabei schließt das Drosselorgan 18 einen Endschalter 41, der das Wegeventil 42 der hydraulischen Steuereinrichtung 40 umschaltet, so daß der Hydraulikkolben 13 des Ausstoßkolbens 2 im Sinne der Reinigungsbewegung des Ausstoßkolbens 2 beaufschlagt wild. Der Endschalter 41 steuert gleichzeitig einen weiteren, auf ein Zeitintervall von 3 Sekunden eingestellten Zeiigeber 43 an, der nach Ablauf des Zeitintervall das Wegeventil 42 wieder umsteuert, so daß der Ausstoßkolben 2 in die Mischstellung zurückgefahren wird. Dabei löst der Ausstoßkolben 2 einen Endschalter 44 aus, der das Wegeventil 39 umschaltet, so daß das Drosselorgan 18 wieder seine mittels der Stellschraube 24 vorgegebene Droiselstellung einnimmt. Nun ist der Mischkopf für den nächsten Mischvorgang bereit. Er wird ausgelöst durch Betätigung des Einschalters 45, der den Zeitgeber 31 auslöst, welcher die Wegeventile 32, 33 sofort auf Vorlauf umschaltet, so daß die Komponenten in die Mischkammer 4 gelangen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

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, wobei anschließend an die Mischkammer ein Drosselorgan in einer sich quer zur Führungsbohrung des Ausstoßkolbens erstreckenden Führungsbohrung bewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (18) einen Durchlaß (19) aufweist, dessen Durchlaßquerschnitt mindestens dem Querschnitt des Ausstoßkolbens (2) entspricht, und durch dessen Durchlaß (19) der Ausstoßkolben (2) in seine Ausstoßstellung bewegbar ist.

2. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausströmquerschnitt des Durchlasses (19) in jeder Drosselstellung größer ist als sein Eintrittsquerschnitt.

3. Mischkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselschieber (18) auf seiner zum Auslaufstück (27) weisenden Seite eine Längsnui (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) reich*.