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Mischkopf für Zweikomponenten-Spritzpistole
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Mischkopf für eine Zwei-Komponenten-Spritzpistole
für Kunststoffschäume mit einer zentralen Mischkammer, in die vom Pistolenkopf her
auf ihrer Einlaßseite zwei Ausgabeöffnungen für die beiden Kunststoff-Komponenten
und eine oder mehrere Spritzluftöffnungen münden und die sich zu ihrer Auslaßseite
hin zu einer Abstrahldüse verjüngt.
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Mischköpfe dieser Art sind bekannt, in denen die beiden Viskosen Kunststoff-Komponenten
miteinander vermischt und durch Druckluft ausgetragen werden. Dazu werden die beiden
Kunststoff-Komponenten getrennt aus zwei Düsen unter Druck in die Mischkammer eingespritzt,
wo sie von der unter Druck stehenden Spritzluft verwirbelt und durch die Abstrahldüse
hindurchgedrückt werden. Die Vermischung der beiden miteinander reagierenden Kunststoff-Komponenten
erfolgt also ausschließlich durch die Einwirkung der Spritzluft und die Pralleffekte,
die beim Auftreffen des Kunststoff-Materials auf die Wandung der
Mischkammer
auftreten. Ein besonderer Nachteil der durch die bekannten Mischköpfe bedingten
Mischverfahren liegt darin, daß man für eine einwandfreie Vermengung der beiden
Kunststoff-Komponenten große Spritzluftmengen bei hohem Druck benötigt.
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Beispielsweise sind bei den bekannten Geräten Luftmengen in der Größenordnung
von 1.000 1/min. bei Drücken bis zu 11 bar erforderlich.
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Durch diese Nachteile sind die Einsatzmöglichkeiten der Zwei-Komponenten-Spritzpistole
mit den bekannten Mischköpfen an das Mitführen von Luft-Kompressoren von hoher Leistung
gebunden.
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Das schränkt vor allem die Verwendungsmöglichkeiten der Zwei-Komponenten-Spritpistolen
auf dem Bausektor ein, wo sich für das Ausschäumen von Mauerfugen beispielsweise
an Tür- und Fensterrahmen besonders gute Einsatzmöglichkeiten bieten.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Mischkopf
für eine Zwei-Komponenten-Spritzpistole der eingangs genannten Art dadurch zu verbessern,
daß auf kurzem Wege eine Zwangsvermischung der beiden Kunststoff-Komponenten erzielt
wird, wobei der Druckluftbedarf und der Materialstaudruck so niedrig wie möglich
gehalten wird.
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Diese Aufgabe wird bei einem Mischkopf der gattungsgemäßen Art gelöst
durch einen Einsatzkörper in der Mischkammer mit zwei unmittelbar an den Ausgabeöffnungen
für die beiden Kunststoff-Komponenten anschließenden Kanälen, die in ein vorderseitiges,
in die Abstrahldüse hineinragendes Mischrohr münden, und mit Luftdurchtrittsöffnungen,
die mit einem das Mischrohr umgebenden Ringspalt verbunden sind.
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Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Mischkopfes liegt darin,
daß die beiden Kunststoff-Komponenten schon in dem Mischrohr des Einsatzkörpers
ohne die Einwirkung der Druckluft miteinander vermengt werden, hier bereits die
Reaktion der beiden Schaumkomponenten beginnen kann und die Spritzluft
im
wesentlichen nur noch die Austragung des bereits vermischten Materials nach dem
Injektor-Prinzip bewirkt. Dabei kann die Zwangsvermischung der beiden Kunststoff-Komponenten
noch durch besondere Lage der Austrittsöffnungen der beiden Kanäle zum Mischrohr
hin begünstigt werden. Praktische Versuche haben ergeben, daß man bei Verwendung
des neuen Mischkopfes mit dem Einsatzkörper an einer sonst unveränderten Spritzpistole
zur Erlangung des gleichen Ergebnisses wie zuvor mit einer Luftmengenleistung von
etwa 40 1/min. bei einem Druck von 3 bar auskommt. Das bedeutet besonders bei der
Verwendung solcher Spritzpistolen im Baubereich eine sehr erhebliche Einsparung
an Kompressorleistung, so daß man mit leichten, tragbaren Kompressorgeräten auskommt.
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Die weiteren Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus der nachstehenden Beschreibung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
noch näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 einen neuerungsgemäßen Mischkopf im Längsschnitt,
Fig. 2 den Mischkopf ohne Einsatzkörper im Längsschnitt, Fig. 3 die Rückansicht
des Einsatzkörpers für den neuen Mischkopf, Fig. 4 einen Längsschnitt durch den
Einsatzkörper nach Fig. 3, Fig. 5 die Vorderansicht des Mischkörpers nach den Fig.
3 und 4, Fig. 6 eine perspektivische Vorderansicht des Einsatzkörpers und Fig. 7
eine perspektivische Rückansicht dieses Einsatzkörpers.
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Fig. 1 zeigt in der Zusammenstellung den grundsätzlichen Aufbau
des
erfindungsgemäßen Mischkopfes. Die gesamte Spritzpistole ist im einzelnen nicht
näher dargestellt, hiervon erkennt man vielmehr lediglich den vorderen Abschnitt
eines Pistolenkopfes 1 durch den zwei Zuleitungen 2 für die sogenannte A-Komponente
und die B-Komponente des Kunststoffs hindurchgehen und durch den ferner ein oder
mehrere Luftkanäle 3 hindurchgeführt sind.
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Sowohl den Zuleitungen 2 für die beiden Kunststoff-Komponenten als
auch den Luftkanälen 3 ist innerhalb der Pistole je ein Ventil vorgeschaltet. An
der Vorderseite des Pistolenkopfes 1 bilden die beiden Zuleitungen 2 für die Kunststoff-Komponenten
Ausgabeöffnungen 4, bei denen es sich beispielsweise um Spritzdüsen handeln kann.
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In axialer Richtung ist auf den Pistolenkopf 1 ein Mischkopf 5 aufgesetzt,
der verschraubt oder mit einer Überwurfmutter befestigt sein kann. Der Mischkopf
5 ist durch nicht näher dargestellte Dichtungen gegenüber dem Pistolenkopf 1 abgedichtet.
Im Innern des Mischkopfes 5 ist ein Einsatzkörper 6 angeordnet, der eine Zwangsführung
der beiden aus den Zuleitungen 2 über die Ausgaboöffnungen 4 austretenden Kunststoff-Komponenten
bewirkt. Dazu laufen durch den Einsatzkörper 6 zwei Kanäle 7, die unmittelbar an
die Ausgabeöffnungen 4 am Pistolenkopf 1 anschließen. Die beiden Kanäle 7 münden
in ein vorderseitig am Einsatzkörper 6 angeordnetes Mischrohr 8, das an ein konisch
ausgebildetes Vorderteil 9 des Einsatzkörpers 6 angesetzt ist. Zweckmäßig ist der
Einsatzkörper 6 ein rotationssymmetrisches Gebilde, so daß das Mischrohr 8 sowie
das konische Vorderteil 9 zusammen mit dem gesamten Einsatzkörper 6 koaxial angeordnet
sind. Das konische Vorderteil 9 des Einsatzkörpers 6 wird von einem Luftspalt 10
umgeben, der sich nach vorn hin innerhalb des Mischkopfes 5 in einen Ringspalt
fortsetzt, der das Mischrohr 8 umgibt. Im Bereich dieses Ringspaltes 11 verengt
sich das Innere des Mischkopfes 5 zu einer Abstrahldüse 12, an die weiter nach vorn
hin ein Strahlrohr 13 anschließt.
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Fig. 2 zeigt den Innenraum des Mischkopfes 5 bei herausgenommenem
Einsatzkörper 6. E@ umfaßt eine Mischkammer 14, wie sie bei den bekannten Mischköpfen
alleine vorhanden ist. An der rückwärtigen Einlaßseite besitzt die Mischkammer 14
einen ersten Absatz 15, der die Aufnahme für den Pistolenkopf 1 bildet.
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Daran schließt sich nach innen hin ein umlaufender Falz 16 an, der
zur Aufnahme des Einsatzkörpers 6 dient. Nach vorn hin verjüngt sich die Mischkammer
14 durch eine konische Wandung 17 bis auf den Durchmesser der Abstrahldüse 12.
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Der Aufbau des Einsatzkörpers 6 ergibt sich im einzelnen aus den Fig.
3, 4 und 5. Er ist zweckmäßig als gesondertes Teil ausgebildet, kann jedoch auch
mit anderen Teilen des Mischkopfes 5 einstückig sein. In diesem Fall müsste der
Mischkopf 5 selbst geteilt sein, um die für die Führung der beiden Kunststoffkomponenten
und der Spritzluft notwendigen Hohlräume anbringen zu können.
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Der Einsatzkörper 6 hat rückseitig einen umlaufenden Bund 19, der
an den Absatz 1 an der Einlaßseite der Mischkammer 14 des Mischkopfes 5 angepaßt
ist. Auf seiner Rückseite (Fig. 3) sind zwei Aufnahmeöffnungen 18 angeordnet, die
formschlüssig die als vorstehende Spritzdüsen ausgebildeten Ausgabeöffnungen 4 am
Pistolenkopf 1 umfassen sollen. An die Aufnahmeöffnungen 18 schließen nach vorne
hin die Kunststoff-Führungskanäle 7 an.
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Wesentlich hierbei ist, daß eine abgedichtete Verbindung zwischen
diesen Kanälen 7 und den Zuleitungen 2 im Pistolenkopf 1 hergestellt ist. Ferner
erkennt man noch in der Rückseite des Einsatzkörpers 6 je drei Luftdurchtrittsöffnungen
3 oberhalb und unterhalb der Aufnahmeöffnungen 18, durch die die Spritzluft hindurchgeführt
wird. Die Spritzluft tritt an der Vorderseite des Einsatzkörpers 6 wieder aus und
mündet in den das konische Vorderteil 9 umgebenden Luftspalt 10 ein. Die Anordnung
der Luftdurchtrittsöffnungen 3 im Einsatzkörper 6 richtet sich nach der Führung
der entsprechenden Luftkanäle im Pistolenkopf 1.
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Einen besonderen Verlauf nehmen die beiden Kanäle 7 für die zwei Kunststoff-Komponenten
innerhalb des Einsatzkörpers 6.
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Fig. 4 veranschaulicht, daß die beiden von den Aufnahmeöffnungen 18
ausgehenden Kanäle 7 etwa V-förmig zueinander stehen, wobei der V-Winkel etwas kleiner
als 900 ist. Nun laufen die beiden Kanäle 7 jedoch nicht im Scheitelpunkt des V-Winkels
zusammen sondern sind hier vielmehr an der Einmündung in das Mischrohr 8 gegeneinander
höhenversetzt. Dadurch ergeben sich zwei Austrittsöffnungen 20 der beiden Kanäle
7, die zum Mischrohr 8 etwa diametral liegen. Relativ zu der durch die beiden Aufnahmeöffnungen
18 hindurchgehenden Längsmittenebene steigt also der eine Kanal 7 bis zum Mischrohr
8 hin etwas an, während der andere Kanal 7 gegenüber dieser Ebene etwas abfällt,
wie besonders Fig. 3 zeigt. Die Vorderansicht von Fig. 5 dagegen veranschaulicht
die senkrecht übereinander liegenden Austrittsöffnungen 20 der beiden Kanäle 7.
Strenggenommen liegen somit die beiden V-Schenkel, welche die beiden Kanäle 7 bilden,
nicht in der selben Ebene. Deshalb ist es richtig, daß die sogenannte V-Ebene nur
annähernd mit der durch die Aufnahmeöffnungen 18 hindurchgehenden Längsmittenebene
zusammenfällt.
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Das an die Kegelspitze des Vorderteils 9 des Einsatzkörpers 6 angesetzte
Mischrohr 8 wird nach hinten durch eine Rückwand abgeschlossen, in der die Austrittsöffnungen
20 der Kanäle 7 angeordnet sind. Nach vorn hin verändert das Mischrohr 8 zweckmäßig
seinen Querschnitt nicht, so daß es einen Hohlzylinder bildet. Die Länge des Mischrohres
8 ist so bemessen, daß bei eingebautem Einsatzkörper 6 in den Mischkopf 5 dessen
Vorderende bis nahe an die Austrittsseite der Abstrahldüse 12 heranreicht (Fig.
1). Die günstigste Länge des Mischrohres 8 hängt von den jeweiligen Strömungsverhältnissen
im Bereich der Abstrahldüse 12 ab, die wiederum von den Abmessungen des Ringspaltes
11 um das Mischrohr 8 herum und von dem das Vorderteil 9 des Einsatzkörpers 6 umgebenden
Luftspalt 10 abhängen.
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Die Länge des Mischrohres 8 ist auch für die Vermischung der beiden
Kunststoff-Komponenten wichtig. Damit eine ausreichende
Länge des
Mischrohres 8 bei gegebener Anordnung innerhalb der Abstrahldüse 12 erreicht wird,
kann die Konizität des Vorderteils 9 des EinsaFzkörpers 6 noch entsprechend verändert
werden.
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Um einen Rückstau der beiden Kunststoff-Komponenten zu vermeiden ist
es wesentlich, daß an den Austrittsöffnungen 20 die Richtungen der beiden Strömungen
der aufeinander treffenden Kunststoff-Komponenten verschieden ist. Außerdem sind
diese beiden Richtungen um den halben V-Winkel gegenüber der Längsachse des Mischrohres
8 geneigt. Der Höhenversatz der Austrittsöffnungen 20 bewirkt schließlich, daß die
beiden Kunststoff-Ströme nicht unmittelbar bei der Einmündung in das Mischrohr 8
aufeinander treffen sondern erst auf der gesamten Länge des Mischrohres 8 miteinander
vermengt werden. So
man trotz guter Vermischung der beiden Kunststoff-Komponenten über die Länge des
Mischrohres 8 einen Rückstau des Kunststoff-Materials in den Zuleitungen.
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Die Anordnung der Luftdurchtrittsöffnungen 3 veranschaulichen die
Fig. 6 und 7. Bei in den Mischkopf 5 eingesetztem Einsatzkörper 6 läßt das konische
Vorderteil 9 einen Abstand zur gegenüberliegenden konischen Wandung 17 der Mischkammer
14 innerhalb des Mischkopfes 5, dadurch ist der das konische Vorderteil 9 des Einsatzkörpers
6 umgebende Luftspalt 10 gebildet. Die Austritte der Luftdurchtrittsöffnungen 3
liegen deshalb im Bereich des konischen Vorderteils 9 des Einsatzkörpers 6. Die
Luftdurchtrittsöffnungen 3 können beispielhaft auch durch zum Rand des Bundes 19
hin offene Aussparungen gebildet sein. Es gibt viele Möglichkeiten, um die Anordnung
der Luftdurchtrittsöffnungen 3 an die jeweils verwendete Spritzpistole mit deren
Luftzuleitungen anzupassen. Wie Fig. 1 deutlich macht, muß sich die Spritzluft durch
den Luftspalt 10 und den Ringspalt 11 hindurchzwängen, wobei sie an der Austrittsstelle
des Mischrohres 8 im Bereich der Abstrahldüse 12 das Kunststoff-Material mitreißt.