DE2924554C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischkopf zum Aufbereiten und/ oder Mischen von fließfähigen Materialkomponenten unter Bei­ mischung von Zusatzstoffen, insbes. zum Herstellen von Poly­ urethanen, mit einer Eintrittsöffnungen für die Materialkom­ ponenten aufweisenden zylindrischen Mischkammer, in der ein querschnittsgleicher Kolben hin- und herbewegbar ist, der in einer axialen, an eine Zuleitung für die Zusatzstoffe ange­ schlossenen Bohrung eine verschiebbare Einrichtung aufweist.

Einen Mischkopf dieser Art mit einer axialen Bohrung im hin- und herbewegbaren Kolben zeigt z. B. die DE-OS 28 23 189. Die axiale Bohrung erlaubt ein Zuführen von Zusatzstoffen unmittelbar in die Mischkammer, jedoch geht die gute Reini­ gungsmöglichkeit der Stirnseite des hin- und herbewegbaren Kolbens verloren. Außerdem ist eine exakte Dosierung der Zu­ satzstoffe - auch durch den gestrichelt angedeuteten, beweg­ bar gelagerten Einschubkolben innerhalb des Zuführkanals - nicht gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung einer guten Selbstreinigung des Kolbens auch für die Zusatz­ stoffe eine zeitlich und/oder volumenmäßig exakte Dosierung zu erzielen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Mischkopf, dadurch gekennzeichnet, daß die in der axialen Bohrung des hin- und herbewegbaren Kolbens befindliche verschiebbare Ein­ richtung bis in die Mischkammer ausfahrbar ist und mit dem vorderen Ende des Kolbens ein dessen axiale Bohrung steuerbar verschließendes Absperrorgan bildet.

Durch das die axiale Bohrung des Kolbens steuerbar verschlie­ ßende Absperrorgan, z. B. als Ventil oder Schieber ausgebildet, können auch die Zusatzstoffe exakt dosiert werden. Dabei kann in geschlossenem Zustand eine gut zu reinigende vordere Stirn­ fläche des hin- und herbewegbaren Kolbens erreicht werden.

Durch die bis in die Mischkammer ausfahrbare verschiebbare Einrichtung können durch teilweise Verkleinerung des Misch­ kammerquerschnittes und durch geeignete Formgebung die Strö­ mungsverhältnisses des gemischten Materials beim Austritt aus der Mischkammer optimiert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der hin- und her­ bewegbare Kolben und die in ihm verschiebbare Einrichtung schnell austauschbar, um z. B. einen schnellen Wechsel von ei­ nem Zusatz, z. B. Farbe, zu einem anderen Zusatz zu erreichen.

Ist die in die Mischkammer ausfahrbare verschiebbare Einrich­ tung nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung als Schieber und dieser als Gewindestange oder Schnecke ausgebil­ det und vorzugsweise an der Stirnseite zusätzlich mit einem zur Mischkammer einen Ringspalt bildenden Ventilteller verse­ hen, kann die Durchmischung aller Komponenten optimiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend durch Ausführungsbeispiele an­ hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführung, bei der die Bohrung im Kolben durch ein Ventil verschließbar und der gesamte Kolben mit dieser Verschlußeinrichtung über Bajonettverschlüsse austauschbar ist,

Fig. 2 anstelle des Ventils einen Schieber bei sonst glei­ chem Aufbau wie Fig. 1,

Fig. 3 eine Ausführung, bei der ein als Gewindestange bzw. Schnecke ausgebildeter Schieber in die Mischkammer verfahrbar und dort rotierbar ist und

Fig. 4 die Gewindestange bzw. Schnecke mit einem zusätzli­ chen, stirnseitigen Ventilteller bei sonst gleichem Aufbau wie Fig. 3.

Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele von Mischköpfen für Polyurethan oder dergleichen können im bezug auf die nicht gezeigten Einzelheit, z. B. der Düsen, im Sinne bekannter Mischköpfe ausgebildet sein.

In einem blockartigen Gehäuse 10 wird durch eine Bohrung eine Mischkammer 11 für die Materialkomponenten gebildet. Die Material­ komponenten werden durch Düsen 12 und 13 in die Mischkammer 11 eingeführt. Die Mischkammer 11 ist durch einen axial verschieb­ baren Kolben 14 in eine Richtung begrenzt, so daß die durch die Mischung der Materialkomponenten entstandene Materialmischung an der dem Kolben 14 gegenüber liegenden Austrittsöffnung 15 aus dem Gehäuse 10 austreten und einer Form zugeführt werden kann.

Durch axiale Bewegung des Kolbens 14 in Richtung zur Austritts­ öffnung 15 werden zunächst die Düsen 12 und 13 überdeckt und synchron geschlossen. Die Materialkomponenten gelangen nicht mehr in die Mischkammer 11, sondern werden jede für sich über Rezirkulations­ leitungen (nicht gezeigt) im Kreislauf zurückgeführt.

Durch weitere axiale Bewegung des Kolbens 14 bis hin zur Austritts­ öffnung 15 wird die Materialmischung restlos aus der Mischkammer 11 ausgetragen und einer Form zugeführt bzw. ins Freie ausgestoßen.

Über eine axiale Bohrung 16 im Kolben 14 können den zu vermischen­ den Komponenten weitere Zusätze wie Füllstoffe z. B. Kreidemehl oder Farben, und/oder Bewehrungen z. B. Glasfasern beigemischt werden. Die Zusätze werden zweckmäßigerweise in einen flüssigen oder teigigen Zustand versetzt, vorzugsweise unter Verwendung eines bestimmten Prozentsatzes einer Materialkomponente.

Um die Zusätze exakt dosieren zu können, ist die axiale Bohrung 16 im Kolben 14 an der Stirnseite über einen Ventilteller 17 steuer­ bar zu öffnen und zu schließen. Der geschlossene Ventilteller bildet mit der Stirnseite des Kolbens eine gut zu reinigende Fläche. Der Ventilschaft 18 ist so verlängert, daß über eine Druckfeder 19 das Ventil geschlossen wird. Die Öffnung des Ventils erfolgt entweder über den Druck im zuzuführenden Zusatz­ medium, und/oder über eine (nicht gezeigte) mechanische Einrichtung wie Exzenter oder Hebel, und/oder über einen separaten Kolben-Zylinder-Antrieb 20.

Die durchgezogene Kolbenstange 21 des Kolben-Zylinder-Antriebs 20 ist mit einem verstellbaren Anschlag 22 für den Ventilhub versehen.

Die Einspeisung des Zusatz-Mediums in die axiale Bohrung 16 des Kolbens 14 erfolgt über eine seitliche Zuleitung 23 durch eine externe Förder- und Dosiereinrichtung (nicht gezeigt). Dadurch vereinfacht sich ein schnelles Wechseln eines kompletten Kolbens (14, 16, 17, 18, 19 und 23) für einen Zusatz gegen einen gleichen Kolben für einen anderen Zusatz, da außerdem über die Feder 19 der Ventilteller 17 in Schließstellung gehalten wird.

Die Verbindung des Kolbens 14 mit der diesen Kolben in axialer Richtung verschiebenden Kolbenstange 24 des Zylinders 25 erfolgt vorzugsweise über einen Bajonettverschluß 26. Ebenso erfolgt die Verbindung des Ventilschaftes 18 mit der Kolbenstange 27 des Kolben-Zylin­ der-Antriebs 20 über einen Bajonettverschluß 28.

Zwischen den das Gehäuse 10 und den Zylinder 25 starr verbindenden Bauelementen 29 ist genügend Platz zum Wechseln der Kolben, wenn der Zylinder 25 durch Lösen der Arretierung 39 im Bauelement 29 axial verschoben wird.

Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit, bei der das Ventil 17, 18 durch einen Schieber 30 ersetzt ist. Dieser Schieber hat am Umfang etwa 3 Nuten 31 und/oder Abflachungen (nicht gezeigt), die erst nach einem bestimmten Hub des Schiebers den Weg des Zusatz­ materials in die Mischkammer 11 freigeben.

Der Schieber 30 wird axial in die Mischkammer 11 verschoben, so daß die Mischkammer im Bereich des Schiebers einen kleineren Querschnitt hat als an der Austrittsöffnung 15. Das ist besonders vorteilhaft bei Mischköpfen zum Gießen, bei denen eine geringe Austrittsgeschwindigkeit an der Austrittsöffnung 15 angestrebt werden muß, während gleichzeitig der Querschnitt der Mischkammer im Bereich des Mischens kleingehalten werden kann.

Eine weitere zusätzliche Durchmischung wird erreicht, wenn der Schieber als Gewinde bzw. als Schnecke 32 ausgebildet ist. Diese Ausführung ist in Fig. 3 gezeigt. Die axiale Bohrung 16 im Kolben 14 ist im vorderen Bereich mit einer eingepreßten Gewindebuchse 33 versehen, deren Gewinde mit der Gewindestange bzw. Schnecke 32 genau passend geschnitten ist. Die axiale Verschiebung der Schnecke 32 in die Mischkammer 11 und wieder zurück erfolgt durch einen Rotations-Antrieb 34. Ein Anschlag 35 begrenzt einmal den axialen Verschiebeweg der Schnecke 32 in die Mischkammer 11, auf der anderen Seite sorgt er dafür, daß bei zurückgefahrener Schnecke 32 durch Rotation in umgekehrter Drehrichtung die Stirnfläche der Schnecke 32 und die Stirnfläche des Kolbens 14 mit der Buchse 33 eine gut zu reinigende Gesamtfläche bilden.

Der Transport des Zusatz-Materials in die Mischkammer erfolgt, wie in Fig. 2 gezeigt, über entsprechende Nuten und/oder Abflachungen (hier nicht nochmal gezeigt).

Wird der Kolben 36 des Zylinders 25 so ausgebildet, daß er samt Kolbenstange 24 und Kolben 14 nicht nur Hub-, sondern auch Rotationsbewegungen ausführen kann, so wird über den Rotations­ antrieb 34 zunächst die Schnecke 32 aus dem Kolben 14 heraus und in die Mischkammer 11 hineingedreht. Erreicht der Anschlag 35 die linke Begrenzung, so wird über denselben Rotationsantrieb 34 auch der Kolben 14 mitgedreht. Das bedeutet, daß die Schnecke 32 während des gesamten Mischvorganges gedreht werden kann. Der gesamte Kolben 14 wird zweckmäßigerweise aus mit Notlaufeigen­ schaften versehenem Lagermetall hergestellt.

Die Zuführung des Zusatz-Materials erfolgt bei dieser rotierbaren Ausführung nicht mehr über eine seitliche Zuleitung 23, sondern über eine axiale Zuleitung 37, die durch das ganze System bis zu dem Punkt verläuft, wo in der Ausführung nach Fig. 1 die seitliche Zuführung 23 in die axiale Bohrung 16 einmündet.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der die Schnecke 32 an der Stirnseite mit einem Ventilteller 17 versehen ist. Dadurch wird in eingefahrenem Zustand der Schnecke 32 oder des Schiebers 30 eine zusätzliche Dichtung erreicht.

Der Ringkanal 38 zwischen dem Umfang des Ventiltellers und der Wand der Mischkammer wird vorzugsweise so gewählt, daß ein weiterer zusätzlicher Mischeffekt erreicht wird.

Claims (17)

1. Mischkopf zum Aufbereiten und/oder Mischen von fließfähigen Materialkomponenten unter Beimischung von Zusatzstoffen, ins­ bes. zum Herstellen von Polyurethanen, mit einer Eintritts­ öffnungen für die Materialkomponenten aufweisenden zylindri­ schen Mischkammer, in der ein querschnittsgleicher Kolben hin- und herbewegbar ist, der in einer axialen, an eine Zu­ leitung für die Zusatzstoffe angeschlossenen Bohrung eine verschiebbare Einrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Einrichtung bis in die Mischkammer (11) ausfahrbar ist und mit dem vorderen Ende des Kolbens (14) ein dessen axiale Bohrung (16) steuerbar verschließendes Absperr­ organ (17, 18; 30) bildet.

2. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan als Ventil (17, 18) ausgebildet ist, wobei die verschiebbare Einrichtung an einem Ventilschaft (18) einen Ventilteller (17) trägt, der bei geschlossenem Ventil mit der Stirnfläche des Kolbens (14) eine glatte Fläche bildet.

3. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan als Schieber (30) ausgebildet ist.

4. Mischkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Schiebers (30) Nuten (31) oder Abflachungen vor­ gesehen sind, die bei ausgefahrenem Schieber (30) die Bohrung (16) des Kolbens (14) mit der Mischkammer (11) verbinden.

5. Mischkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (17, 18; 30) durch eine sich am Kolben (14) abstützende Feder (19) in Schließstellung gehalten ist.

6. Mischkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (17, 18; 30) durch den Druck des Zusatzstoffes gegen die Kraft der Feder (19) zu öffnen ist.

7. Mischkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (17, 18; 30) durch eine mechanische Einrichtung gegen die Kraft der Feder (19) zu öffnen ist.

8. Mischkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (17, 18; 30) durch einen doppelt wirken­ den Kolben-Zylinder-Antrieb (20) zu öffnen und zu schließen ist.

9. Mischkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben (14) und die in ihm verschiebbare Einrichtung in Schnellwechselverschlüssen (26; 28) austausch­ bar gehalten sind.

10. Mischkopf nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (30) als Gewindestange oder Schnecke (32) ausgebildet ist.

11. Mischkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestange bzw. Schnecke (32) in einer im Kolben (14) angeordneten Gewindebuchse (33) drehbar ist.

12. Mischkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfahrhub der Gewindestange bzw. Schnecke (32) durch einen Anschlag (35) begrenzt ist.

13. Mischkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebuchse (33) als nach der Hubbegrenzung im Kolben (14) drehbare Buchse ausgebildet ist.

14. Mischkopf nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben (14) drehbar, vorzugsweise durch die Rotation der Gewindestange bzw. Schnecke (32) nach der Hubbe­ grenzung durch den Anschlag (35) antreibbar ausgebildet ist.

15. Mischkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß für die Hubbewegung und für die Rotation der Gewindestange bzw. Schnecke (32) und des Kolbens (14) ein einziger Drehantrieb (34) vorgesehen ist.

16. Mischkopf nach Anspruch 4 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (30) an der Stirnseite zusätzlich mit einem Ventilteller (17) versehen ist.

17. Mischkopf nach Anspruch 2 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (17) mit der Wand der Mischkammer (11) einen engen Ringspalt (38) bildet.