DE3200987A1 - "mischkopf fuer miteinander reagierende chemische substanzen" - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mischkopf für miteinander reagierende chemische Komponenten, die in eine Form eingespritzt werden.

Es sind Mischköpfe zum Spritzgießen einer Mischung reaktiver chemischer Komponenten in eine Form bekannt, bei welchen die einzelnen Komponenten durch einzelne Einspritzvorrichtungen in eine Mischkammer eingespritzt werden. Jede der Komponenten wird darüber hinaus vor jeder Mischungsphase bei einem Druckwert, der gleich oder ähnlich dem Spritzdruck für das Mischen ist, durch eine abgezweigte Leitung mit einem Rezirkulationsventil, welches vollkommen ähnlich der Einspritzvorrichtung ist, zur Rezirkulation gebracht.

Bei den Mischköpfen der oben genannten Art gibt es Probleme mit der Nulleinstellung und dem Einrichten aller Einspritzer und aller Rezirkulationsventile, um ein regelmäßiges Einspritzen der chemischen Komponenten mit einem gewünschten stöchiometrischen Verhältnis sicherzustellen. In den bekannten Köpfen werden beide Einspritzer und auch das Rezirkulationsventil manuell eingestellt;

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(nur PA Dipl.-Ing. S. Staeger)

daher ist das Einrichten des gesamten Kopfs extrem kompliziert und ermüdend insoweit, als getrennte Einstellbetätigungen ausgeführt werden müssen, bevor eine richtige Einstellung der Einspritzer und des Ventils erzielt wird. Daraus resultiert ein enormer Zeitaufwand, aufgrund zahlreicher Vorversuche ein beträchtlicher Materialverlust und des weiteren kann bei im Bezug auf die entsprechende Einspritzvorrichtung nicht perfekt eingerichtetem Rezirkulationsventil die Situation eines nicht homogenen Einspritzens einer Komponente entstehen, was konsequenterweise die Ausbildung von Defekten an dem Endprodukt nach sich zieht, was höchst unerwünscht und daher bei Produkten hoher Qualität vermieden werden sollte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischkopf der genannten Gattung zu schaffen, bei dem das Einrichten vereinfacht wird und ein gleichzeitiges und vollkommen identisches Einstellen des Einspritzers und des Rezirkulationsventils für jede Komponente möglich ist und leichte akkurate Rezirkulationsbedingungen herrschen, die im wesentlichen identisch sind denjenigen der Einspritzung jeder Komponente.

Ein weiteres Ziel ist es, einen Mischkopf der genannten Gattung zu schaffen, bei dem das Einstellen der verschiedenen Einspritzer und des einzelnen Rezirkulationsventils für die Komponenten ohne direkten Eingriff und manuelle Betätigung am Kopf selber durch Fernsteuerung ausgeführt werden kann.

Diese Aufgaben werden bei einem Mischkopf für miteinander reagierende chemische Substanzen, mit einer Mischkammer, in welcher ein Reinigungsorgan zwischen einer vorderen Stellung, in der es die für die Komponenten vorgesehenen Einlaßöffnungen und die für die Mischung vorgesehenen Auslaßöffnungen verschließt und einer hinteren Stellung verschiebbar ist, in der die genannten öffnungen geöffnet sind mit Einspritzvorrichtungen, die mit den für die

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Komponenten vorgesehenen Einlaßöffnungen korrespondieren, und mit Steuerventilen, von denen jedes zwecks Verbindung des Einlasses einer Komponenten mit einem Einspritzer und der Mischkammer bzw. mit einem Auslaß über einen ersten Rezirkulationsweg für eine Rezirkulation bei einem ersten Druckwert, bzw. über einen zweiten Abzweigungsrezirkulationsweg mit einem Rezirkulationsventil zum Rezirkulieren bei einem zweiten höheren Druckwert, als dem ersten, betätigbar ist, daß der Einspritzer und das Rezirkulationsventil einer jeden Komponenten eine mit einem hydraulischen Steuerorgan verbundene Nadel aufweist, auf welches auf einer Seite der Spritzdruck der Komponenten und auf der entgegengesetzten Seite der Druck des Steuerfluids einwirkt, um den Spritzdruck auszugleichen, wobei die jeweilige Steuerdruckseite des Einspritzers und des entsprechenden Rezirkulationsventils für jede Komponente mit der gleichen Steuerfluidquelle konstanten Drucks verbunden ist .

Die unter Druck stehende Fluidquelle kann entweder auf beide Komponenten aufgeteilt oder für die jeweilige Komponente aufgeteilt werden, letzteres um für die Einzelkomponenten ein Einspritzen bei unterschiedlichen Druckwerten zu ermöglichen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischkopfs mit Rezirkulationsventilen und Einspritzern unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

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Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitts des Kopfs, und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Figur 1.

In den Figuren ist ein gattungsgemäßer Mischkopf 1 mit einer zylindrischen Kammer 2 zum Mischen von mindestens zwei chemischen Komponenten vorgesehen, die fähig sind,gemäß vorbestimmten stöchiometrischen Verhältnissen miteinander zu reagieren.

In der Mischkammer 2 ist ein verschiebbares Reinigungsteil in Form eines Stößels 3 vorgesehen, welcher mit dem Schaft eines hydraulischen Steuerzylinders 4 verbunden ist; der Reinigungsstößel 3 ist daher zwischen einer vorderen Stellung, in welcher er die Auslaßöffnung der Mischkammer und die für die chemischen Komponenten vorgesehenen Einlaßöffnungen 6 und 7 verschließt und einer hinteren Stellung, in welcher er die erwähnte Auslaßöffnung 5 und die Einlaßöffnungen 6 und 7 öffnet, verschiebbar.

Wie in den Figuren dargestellt, weist der Mischkopf 1 zwei Einspritzvorrichtungen 8 und 9 auf, deren Düsen mit entsprechenden,sich gegenüberliegenden Öffnungen 6 und 7 der Mischkammer 2 in Strömungsverbindung stehen und über zugeordnete Mehrwegesteuerventile 13 und 14 mit den entsprechenden Öffnungen 11 und 12 jeder Komponente verbunden sind. Die Ventile 13 und 14 werden simultan

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betätigt, um den Fluß jeder chemischen Komponente in Richtung des ihr zugeordneten Einspritzers 8, 9 und der Mischkammer 2 abzulenken, d.h. in Richtung eines ersten Rezirkulationsweges, auf dem die Komponenten mit einem ersten Druckwert rezirkulieren, bzw. in Richtung eines zweiten Rezirkulationsweges, auf dem die Komponente bei einem höheren Druckwert als dem vorhergehenden rezirkuliert, gleich oder im wesentlichen ähnlich dem Wert des Spritzdrucks der Komponenten während der Mischungsphase.

Insbesondere besteht jedes Steuerventil 13, 14 aus einem zylindrischen Einsatz mit axialen Durchgängen 15a, 15b, wobei das untere Ende dieses Einsatzes mit den Einlassen und 12 für jede Komponente in Strömungsverbindung steht, welcher seinerseiis über Zuführungspumpen 34a, 34b mit dem Tank 32a, 32b zum Zwecke der Zuführung der reaktiven Komponente über einen Filter 3 3a, 33b verbunden ist; dies ist schematisch dargestellt. Die Pumpe ist in der Lage, abgemessene Mengen mit einem Förderdruck gleich oder über 100/200 atm gemäß den Arbeitserfordernissen bereitzustellen. Während des Rezirkulierens werden die Komponenten über eine Rezirkulationsleitung 36a, 36b zu dem Tank 32a, 32b zurückgeführt. Der axiale Durchgang 15a,15b jedes Steuerventils 13, 14 kann ebenfalls direkt mit einem ersten Rezirkulationsweg 16a, 16b in Richtung des Ausgangs 17a, 17b über seitliche Öffnungen 18a, 18b im unteren Bereich des zylindrischen Einsatzes kommunizieren» Der Durchgang 15a,15b des Ventils kann aber auch mit einem zweiten Rezirkulationsweg 19a, 19b kommunizieren, der von dem vorhergehenden abzweigt oder parallel verläuft, und dies durch eine zweite seitliche Öffnung 20a,20b im oberen Bereich des Einsatzes,

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wobei die Öffnung in Bezug auf die untere Öffnung 18a,18b im Winkel örtlich versetzt ist. Der zweite Rezirkulationsweg 19a, 19b steht seinerseits über ein Rezirkulationsventil 21a, 21b mit dem Auslaß 17a, 17b in Strömungsverbindung. Das Rezirkulationsventil 21a,21b kann eingestellt werden, um für eine chemische Komponente einen Rezirkulationsdruckwert bereitzustellen, der gleich oder im wesentlichen gleich dem über den Einspritzer 8, 9 in die Mischkammer 2 gelangenen Spritzdruck ist. Aus diesem Grunde sind beide Einspritzer 8 und 9 und die Rezirkulationsventile 21a, 21b von ähnlicher Bauweise.

Die beiden Steuerventile 13,14 werden gleichzeitig mit der Bewegung des Reinigungsstößel 3 betätigt, zum Beispiel über eine Betätigungsverbindung, die eine Zahnstange 22 aufweist, die mit der Stange des Kolbens 4 verbunden ist und welche seitliche Zähne aufweist, die jeweils mit am oberen Ende der Einsätze der Steuerventile 13, 14 angeordneten Zahnrädern 22a,22b zusammenwirken.

Wie erwähnt, weisen jeder Einspritzer 8, 9 und jedes zugeordnete Rezirkulationsventil 21a,21b erfindungsgemäß einen identischen Aufbau auf. Ihr Einrichten kann simultan durch Fernsteuerung ohne direkten Eingriff in den Mischkopf ausgeführt werden.

Zur Vereinfachung der Beschreibung wird nachfolgend der Aufbau des Einspritzers 9 dargestellt. Der Aufbau des Einspritzers 8 und der beiden Rezirkulationsventile 21a,21b sind vollkommen ähnlich. Jeder Einspritzer und jedes Rezirkulationsventil weist einen Körper 23 auf, der in den Kopf 11 eingeschraubt ist. Dieser Körper 23 bildet eine

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zylindrische Kammer 24, die über die Düse 26 des Einspritzers mit der Mischkammer 2 in Strömungsverbindung steht (bzw. mit dem Auslaß 17d bei den Rezirkulationsventilen) und ebenso über das Steuerventil 14 mit dem · Einlaß 11 für die Komponente.

Im Inneren der Kammer 24 befindet sich eine in axialer Richtung von einem Steuerorgan getragene Nadel 27, wobei das Steuerorgan ein Kolben 28 ist, der in einer Kammer 29 gleitet, welche im hinteren Bereich des Körpers 23 ausgeformt ist und mit einer Steuerfluidquelle 301, 302 konstanten Drucks in Strömungsverbindung steht. Der Druck der chemischen Komponente wird auf eine Seite des Kolbens aufgebracht, d.h. die Seite, welche der Nadel 27 zugewandt ist, während der konstante Druck des Steuerfluids auf die gegenüberliegende Seite einwirkt, was dazu dient, einen ausreichenden Schub zum Ausgleichen der Nadel 2 7 bereitzustellen. Wie schematisch in Figur 2 dargestellt, sind die Steuerseiten jedes Einspritzers 8,9 und des zugeordneten Rezirkulationsventils 21a,21b parallel mit einer Steuerfluidquelle 301, 302 verbunden, und über eine Regelvorrichtung 30,3Ob für jede Einspritzer/Rezirkulationsventileinheit bei einem konstanten Druck gespeist. Es ist folglich möglich, mittels Fernsteuerung die Einspritzer und Rezirkulationsventile des Kopfes zu betätigen und einzurichten, wodurch homogene Zuführ- und Rezirkulations*- bedingungen für jede Komponente erzielt werden. Die Quelle des Steuerfluids kann entweder auf beide Komponenten■aufgeteilt werden oder individuell vorgesehen sein. Im folgenden wird der Betrieb des Kopfes kurz beschrieben:

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Ausgehend von den Figuren 1 und 2, welche den NiederdruckreZirkulationsbetrieb darstellen, wird jede Komponente durch den Einlaß 11,12 und das Steuerventil 13,14 in Richtung Auslaß 17a, 17b über die öffnung 18a, .18b des Steuerventils 13,14 geführt und über die Leitung 36a,36b zu dem Tank 32a, 32b rezirkuliert.

Da es nun erforderlich ist, die Komponenten zu mischen, wird eine erste Rezirkulationsphase bei einem hohen Druck über die abgezweigte Leitung, die das Rezirkulationsventil 21a,21b enthält, durchgeführt. In diesem Zusammenhang wird der Zylinder 4 betätigt, um eine erste voreingestellte Länge des Steuerhubs auszuführen, so daß die Zahnstange die Einsätze der Steuerventile 21a,21b um 90° verdreht, bis die öffnung 20a, 20b mit den entsprechenden Rezirkulationsleitungen 19a,19b in Strömungsverbindung steht; zur gleichen Zeit schließt das Steuerventil 13,14 die direkte Verbindung zwischen dem Einlaß 11,12 und dem Auslaß 17a, 17b jeder Komponente. Unter Vollendung der Hochdruckrezirkulationsphase wird der Steuerzylinder 4 erneut betätigt, bis er seinen gesamten nach rückwärts gerichteten Hub ausübt, wobei er die Einsätze der Steuerventile um weitere 90 dreht; auf diese Weise wird der Einlaß 11,12 jeder Komponente mit dem jeweiligen Einspritzer 8,9 verbunden, da die öffnung 20a, 20b des Steuerventils nun mit der Leitung 31a, 31b zusammenfällt. Die einzelnen Komponenten werden dann in die Mischkammer 2 des Kopfes eingespritzt, aus der die Mischung über die öffnung 5 in eine nicht dargestellte Form gefördert wird.

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Bei Vollendung der Misch- und Formfüllphase wird der Steuerzylinder 4 erneut betätigt, um den Stößel 2 nach vorne zu bewegen, wodurch die Kammer 2 von jeglichem Mischungsrest geleert und gesäubert wird, und wobei die Steuerventile 13,14 in den in den Zeichnungen dargestellten Niederdruckrezirkulationsbetrieb zurückgeführt werden.

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Leerseite

Claims (4)

1. Mischkopf für miteinander reagierende chemische Substanzen

   PATENTANSPRÜCHE

   Mischkopf für miteinander reagierende chemische Substanzen, mit einer Mischkammer, in welcher ein Reinigungsorgan zwischen einer vorderen Stellung, in der es die für die Komponenten vorgesehenen Einlaßöffnungen und die für die Mischung vorgesehenen Auslaßöffnungen verschließt und einer hinteren Stellung verschiebbar ist, in der die genannten Öffnungen geöffnet sind, mit Einspritzvorrichtungen, die mit den für die Komponenten vorgesehenen Einlaßöffnungen korrespondieren, und mit Steuerventilen, von denen jedes zwecks Verbindung des Einlasses einer Komponenten mit einem Einspritzer und der Mischkammer bzw. mit einem Auslaß über einen ersten Rezirkulationsweg für eine Rezirkulation bei einem ersten Druckwert, bzw.

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   Bonkverbindung: Bayer. Vereinsbank MOndien, Konto «20404 (BU 700 202 70)

   Postscheckkonto: MOndien 27044-802 (BLZ 70010080)

   I BA I*·.· · - -

   über einen zweiten Abzweigungsrezirkulationsweg mit einem Rezirkulationsventil zum Rezirkulieren bei einem zweiten,höheren Druckwert als dem ersten, beta tigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzer (8,9) und das Rezirkulationsventil (21a, 21b) einer jeden Komponenten eine mit einem hydraulischen Steuerorgan (28) verbundene Nadel (27) aufweist, auf welches auf einer Seite der Spritzdruck der Komponenten und auf der entgegengesetzten Seite der Druck des Steuerfluids einwirkt, um den Spritzdruck auszugleichen, wobei die jeweilige Steuerdruckseite des Einspritzers (8,9) und des entsprechenden Rezxrkulationsventxls (21a, 21b) für jede Komponente mit der gleichen Steuerfluidquelle (301, 302) konstanten Drucks verbunden ist.
2. 2. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einspritzer (8, 9) und das zugeordnete Rezirkulationsventil (21a, 21b) über eine Druckeinstellvorrichtung (30a, 3Ob) mit der Steuerfluidquelle (301, 302) konstanten Drucks verbunden sind.
3. 3. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Druck stehende Steuerfluidquelle (301, 302) zum Steuern des Einspritzers (8,9) und des Rezirkulationsventils (21a, 21b) aus einer einzigen unter Druck stehenden Fluidquelle besteht, die den Einspritzern (8,9) und den Rezirkulationsventilen (21a, 21b) beider Komponenten gemeinsam ist.

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4. 4. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Steuerseite des Einspritzers (8, 9) und des Rezirkulationsventils (21a, 21b) jeder Komponente mit einer Steuerfluidquelle (301,302) verbunden ist, welche von derjenigen des Einspritzers (9, 8) und des Rezirkulationsventils (21b, 21a) der anderen Komponenten getrennt ist.

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