DE3331840A1 - Multi-component nozzle for merging at least two flowable, plastics-forming, especially foam-forming, reactive components in order to initiate the reaction by mixing and process for operating this multi-component nozzle - Google Patents

Multi-component nozzle for merging at least two flowable, plastics-forming, especially foam-forming, reactive components in order to initiate the reaction by mixing and process for operating this multi-component nozzle

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DE3331840A1 DE19833331840 DE3331840A DE3331840A1 DE 3331840 A1 DE3331840 A1 DE 3331840A1 DE 19833331840 DE19833331840 DE 19833331840 DE 3331840 A DE3331840 A DE 3331840A DE 3331840 A1 DE3331840 A1 DE 3331840A1
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Ferdinand Dr. 5090 Leverkusen Proksa
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Hans-Michael Dipl.-Ing. 5330 Königswinter Sulzbach
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Abstract

In order to make multi-component nozzles for merging at least two flowable, plastics-forming, especially foam-forming, reactive components for initiation of reactive mixing widely applicable, the nozzle needle (6) and the concentric needle sleeve (5) are positively controlled and the nozzle needle (6) is provided with a spigot (16), which in the closed state fills the outlet channel (17). Upon meeting together the component jets preferably have a relative velocity such that boundary-layer turbulences occur. <IMAGE>

Description

Mehrstoffdüse zum Zusammenführen mindestens zweierMulti-fluid nozzle to bring at least two together

fließfähiger, Kunststoff, insbesondere Schaumstoff bildender Reaktionskomponenten zum Zwecke des Einleitens der Reaktion durch Vermischung und Verfahren zum Betrieb dieser Mehrstoffdüse Die Erfindung richtet sich auf eine Mehrstoffdüse zum Zusammenführen mindestens zweier fließfähiger, Kunststoff, insbesondere Schaumstoff bildender Reaktionskomponenten zum Zwecke des Einleitens der Reaktion durch Vermischung, bestehend aus einem Gehäuse, in das Gehäuse führenden Komponentenzuleitungen, einer im Gehäuse angeordneten Gehäusebohrung mit koaxialem Auslaßkanal in ihrer Stirnfläche, mindestens einer in der Gehäusebohrung koaxial geführten Nadelhülse, einer in der Nadelhülse koaxial geführten Düsennadel, einer zwischen der Wandung der Gehäusebohrung und der Nadelhülse sowie einer zwischen Nadelhtlse und Düsennadel angeordneten Rammer, in welche je eine der Komponentenzuleitungen einmündet, wobei während des Schließzustandes die Düsennadel mit der inneren Stirnfläche der Nadelhülse und die äußere Stirnfläche- der Nadelhülse mit der inneren Stirnfläche der Gehäusebohrung Dichtsitze bilden, wohingegen während des öffnungszustandes die Düsennadel eine koaxiale Düsenöffnung der Nadelhülse freigibt, und zwischen der äußeren Stirnfläche der Nadelhülse und der inneren Stirnfläche der Gehäusebohrung eine Düsenöffnung gebildet ist. Außerdem betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb diese Mehrstoffdüse.Flowable, plastic, especially foam-forming reaction components for the purpose of initiating the reaction by mixing and method of operation this multi-fluid nozzle The invention is directed to a multi-fluid nozzle for merging at least two flowable, plastic, in particular foam-forming reaction components for the purpose of initiating the reaction by mixing, consisting of a housing, Component feed lines leading into the housing, a housing bore arranged in the housing with a coaxial outlet channel in its end face, at least one in the housing bore coaxially guided needle sleeve, a nozzle needle guided coaxially in the needle sleeve, one between the wall of the housing bore and the needle sleeve and one between Needle sleeve and nozzle needle arranged rammer, in each of which one of the component feed lines opens, the nozzle needle with the inner end face during the closed state the needle sleeve and the outer end face - the needle sleeve with the inner end face the housing bore form sealing seats, whereas during the open state the nozzle needle exposes a coaxial nozzle opening of the needle sleeve, and between the outer end face of the needle sleeve and the inner end face of the housing bore a nozzle opening is formed. The invention also relates to a method to operate this multi-fluid nozzle.

Mehrstoffdüsen, in Spritzpistolen angeordnet, haben sich in der Lackspritztechnik für sogenannte Zweikomponentenlacke gut bewehrt. Auf exaktes dosiertes Zusammenführen der Komponenten auch bei Beginn und Ende des Mischvorganges braucht hierbei kein besonderer Wert gelegt zu werden.Multi-substance nozzles, arranged in spray guns, have become popular in paint spraying technology well reinforced for so-called two-component paints. For precisely dosed merging of the components, even at the beginning and end of the mixing process, does not need anything special value to be placed.

Es lag nahe, derartige Mehrstoffdüsen auch für die Herstellung von massiven oder porösen Kunststoffen einzusetzen. Für einfache Anwendungsgebiete, wie beispielsweise die Polyurethan-Isolierschaumstoff-Technik, reichen die bekannten Mehrstoffdüsen auch aus. Für die Fertigung hochwertiger Kunststoffteile, insbesondere durch Formverschäumung, sind der Verwendung von bekannten Mehrstoffdüsen aus den verschiedensten Gründen schon bald Grenzen gesetzt.It made sense to use such multi-fluid nozzles for the production of use solid or porous plastics. For simple areas of application, such as, for example, the polyurethane insulating foam technology, the known ones are sufficient Multi-substance nozzles also off. For the production of high quality plastic parts, in particular by foam molding, the use of known multi-fluid nozzles from the limits soon set for various reasons.

Aus DE-PS 1 251 190 ist eine Zweikomponenten-Spritzpistole, insbesondere zum Verspritzen von Epoxyharzen bekannt, bei welcher zwei koaxiale Flüssigkeitsdüsen in eine sich erweiternde und dann wieder konisch verengende Mischkammer münden, wobei an der die koaxialen Düsenöffnungen aufweisenden Stirnseite ein Vorsatzstück mit einer Mischkammer angeordnet ist, in welcher ein gegen die Düsenöffnungen weisender Kegel vorgesehen ist. Schließlich sind noch Druckluftdüsen innerhalb und außerhalb angeordnet, mit welchen Luft direkt in das Gemisch eingeblasen wird bzw. der austretende Gemischstrahl beeinflußt wird. Ein dosiertes Zusammentreffen der Komponenten zu Beginn und auch zu Ende des des Spritzvorganges ist nicht gewährleistet, weil die Betätigung mit Handhebel erfolgt und damit nicht schnell genug ist. Diese kompliziert gestaltete Mischkammer läßt sich nur mit Spülmittel reinigen.DE-PS 1 251 190 discloses a two-component spray gun, in particular known for spraying epoxy resins, in which two coaxial liquid nozzles open into a widening and then again conically narrowing mixing chamber, where the coaxial End face having nozzle openings an attachment with a mixing chamber is arranged in which a against the Nozzle openings pointing cone is provided. Finally there are compressed air nozzles arranged inside and outside, with which air is blown directly into the mixture is or the exiting mixed jet is influenced. A dosed meeting of the components at the beginning and also at the end of the spraying process is not guaranteed, because it is operated with a hand lever and is therefore not fast enough. These The complicated mixing chamber can only be cleaned with detergent.

Ähnliche Nachteile weist die Zweikomponentenspritzpistole für Polyesterharzlacke gemäß DE-AS 1 086 598 auf. Hier sind die erste und die zweite Düse feststehend hintereinander angeordnet und mittels einer gemeinsamen Düsennadel verschließbar, wobei auch noch eine koaxiale Luftdüse vorgesehen ist. Bei einer ersten Ausführungsform dieser Pistole besteht der Nachteil, daß unmittelbar beim offenen der Düse eine Komponente voreilt und beim Schließen nacheilt, so daß Komponentenanteile unvermischt bleiben. Bei der zweiten Ausführungsform besteht neben diesen Nachteilen auch noch die Notwendigkeit der Reinigung mittels Spülmittel.The two-component spray gun for polyester resin paints has similar disadvantages according to DE-AS 1 086 598. Here the first and the second nozzle are fixed one behind the other arranged and closable by means of a common nozzle needle, with also still a coaxial air nozzle is provided. In a first embodiment of this pistol there is the disadvantage that a component leads immediately when the nozzle is open and lags when closing, so that component parts remain unmixed. at In addition to these disadvantages, there is also a need for the second embodiment cleaning with detergent.

Bei der gemäß DE-OS 2 252 008 offenbarten Technik zum Zusammenführen von Komponenten, wie Polyol und Isocyanat, sind ebenfalls koaxiale Düsen vorgesehen, welche in eine Mischkammer münden, wobei diese Mischkammer entsprechend dem Druck einer Hauptkomponente durch einen federgelagerten Einsatz vergrößert oder verkleinert wird und wobei die Düsenöffnungen durch die gegen Druckfedern wirkenden Komponentendrücke öffnen und schließen.In the technique disclosed in DE-OS 2 252 008 for merging of components such as polyol and isocyanate, coaxial nozzles are also provided, Which open into a mixing chamber, this mixing chamber accordingly the pressure of a main component increased by a spring-loaded insert or is reduced in size and wherein the nozzle openings through the acting against compression springs Open and close component pressures.

Diese Steuerungsweise genügt wegen der Ungenauigkeit der Offnungs- und Schließzeitpunkte den heutigen Ansprüchen nicht mehr. Mittels des Einsatzes ist im Schließzustand die Mischkammer völlig verdrängt. Dabei kann aber zwischen zwei radialen Flächen ein Gemischfilm verbleiben, welcher ausreagiert, so daß die Mischkammer mit der Zeit zuwachs. Die Hauptkomponente gelangt durch den Steuerspalt in die Mischkammer. Bei dem vorliegenden Konzept kann für diese Hauptkomponente nur sehr geringe Verdüsungsgeschwindigkeit eingestellt werden. Das ist bedingt durch den relativ großen Durchmesser und die zulässige Steuerspaltbreite, die so gewählt werden muß, daß keine Partikel in diesem Steuerspalt abgesiebt werden, was zu Funktionsstörungen führen könnte.This control method is sufficient because of the inaccuracy of the opening and closing times no longer meet today's requirements. By means of the effort the mixing chamber is completely displaced in the closed state. But you can choose between two radial surfaces remain a mixture film, which reacts so that the Mixing chamber grows over time. The main component passes through the control gap into the mixing chamber. In the present concept, this main component can be used only a very low atomization rate can be set. That is conditioned by the relatively large diameter and the permissible control gap width, which is selected in this way it must be ensured that no particles are screened off in this control gap, which leads to malfunctions could lead.

Schließlich ist aus der DE-AS 2 031 739 (entsprechend US-PS 3 771 963) ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Schaum- oder Homogenstoffen aus mindes-'gens zwei miteinander reagierenden Komponenten bekannt, wobei die Komponenten getrennt an die Mischzone herangeführt und unmittelbar vor dem Eindüsen in die Mischzone zusammengeführt und gemeinsam unter Überdruck verdüst werden, und in der Mischzone während einer Verweil zeit von mindestens 1/1000 sec. miteinander vermischt werden und das Gemisch anschließend ausgetragen wird. Bei der zugehörigen Vorrichtung sind die Zuführkanäie unmittelbar vor der Düsenmündung zusammengeführt und enden in einer gemeinsamen Mehrstoffdüse, welche in eine Mischkammer weist. Diese Vorrichtung besitzt ebenfalls eine gegen Druckfedern arbeitende Drucksteuerung für die Komponenten mit den bekannten Ungenauigkeiten. Außerdem wird eine Komponente zentral durch die Düsennadel zugeführt und ist erst stromaufwärts durch ein federbelastetes Druckventil absperrbar. Ein Nachtropfen ist unvermeidlich und hat Verschmutzung sowie Nacheilen dieser Komponente zur Folge.Finally, from DE-AS 2 031 739 (corresponding to US Pat. No. 3,771 963) a method and a device for the production of foamed or homogeneous substances known from at least two reacting components, the components separately fed to the mixing zone and immediately before the injection into the mixing zone are brought together and atomized together under excess pressure, and in the mixing zone are mixed with one another for a dwell time of at least 1/1000 sec and the mixture is then discharged. The associated device is the Zuführkanäie merged directly in front of the nozzle mouth and end in a common multi-component nozzle which points into a mixing chamber. This device also has a pressure control that works against compression springs for the components with the known inaccuracies. It also becomes a component fed centrally through the nozzle needle and is only upstream through a spring-loaded Lockable pressure valve. Dripping is unavoidable and causes pollution as well as lagging behind this component result.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß diese Mehrstoffdüse zum Einsatz für die RIM-Technik nicht geeignet ist, weil bei dieser Anwendung die zentrale Zuführbohrung zuwachsen würde.Another disadvantage is that this multi-fluid nozzle is not suitable for use with RIM technology, because in this application the central feed bore would grow closed.

Allen diesen vorbekannten mehrstoffdüsenartigen vorrichtungen haften also folgende Nachteile an: Sie müssen mit Spülmittel gereinigt werden, arbeiten zu Beginn und Ende des Zusammenflusses der Komponenten zu ungenau; demzufolge lassen sich kleine Gemischmengen nicht reproduzierbar herstellen, Es besteht die Aufgabe, eine Mehrstoffdüse und ein Verfahren zum Betrieb derselben zu finden, womit der Zusammenfluß der Komponenten in dosiertem Verhältnis auch zu Beginn und Ende exakt stattfindet, also kein Voreilen bzw, Nacheilen einer Komponente auftritt, ein spülmitteifreies Arbeiten und auch das Zusammenführen kleinster Komponentenmengen zum Zwecke des Einleitens der Reaktion durch Vermischung reproduzierbar möglich ist.Adhere to all of these previously known multi-fluid nozzle-like devices So the following disadvantages: They have to be cleaned with detergent to work too imprecise at the beginning and end of the confluence of the components; consequently leave small amounts of mixture cannot be produced reproducibly, the task is to find a multi-fluid nozzle and a method for operating the same, with which the Confluence of the components in a dosed ratio, also exactly at the beginning and the end takes place, so there is no leading or lagging of a component, a detergent-free Working and also bringing together the smallest amounts of components for the purpose of Initiation of the reaction by mixing is reproducible.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Mehrstoffdüse der eingangs genannten Art, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Düsennadel mit einem koaxialen Zapfen versehen ist, dessen Querschnittform und -größe derjenigen der Düsenöffnung der Nadelhülse und derjenigen des Auslaßkanals angepaßt ist und welcher im Schließzustand den Auslaßkanal bis zum Auslaß ausfüllt, und daß sowohl der Düsennadel als auch der Nadelhülse an ihrem anderen Ende eine Zwangssteuerung zugeordnet ist.This problem is solved by a multi-fluid nozzle of the type mentioned at the beginning Type, which is characterized in that the nozzle needle with a coaxial pin is provided, the cross-sectional shape and size of that of the nozzle opening of Needle sleeve and that of the outlet channel is adapted and which in the closed state the outlet channel fills up to the outlet, and that both the nozzle needle and the needle sleeve is assigned a positive control at its other end.

Durch die Anordnung des Zapfens an der Spitze der Düsennadel und die angegebene Gestaltung dieses Zapfens ist es erstmals gelungen, eine Mehrstoffdüse selbstreinigend auszubilden. Die Zwangssteuerung der Düsennadel und der Nadelhülse gestattet es, das Freigeben und Schließen der Düsenöffnungen derart exakt aufeinander abzustimmen, daß die Reaktionskomponenten vom ersten bis zum letzten Tropfen im genauen Dosiervirhältnis zusammengeführt werden, ohne daß eine der Komponenten vor- bzw. nacheilt.Due to the arrangement of the pin at the tip of the nozzle needle and the The specified design of this pin has succeeded for the first time in a multi-fluid nozzle to be trained to be self-cleaning. The forced control of the nozzle needle and the needle sleeve allows the opening and closing of the nozzle openings so exactly on top of one another agree that the reaction components from the first to the last drop in the precise dosing ratio can be brought together without one of the components or lags.

Da einerseits der Auslaßkanal der Mehrstoffdüse, welcher im Schließzustand von dem Zapfen ausgefüllt ist, sehr gering bemessen sein kann, und andererseits sämtliche Komponenten durch diesen gemeinsamen Auslaßkanal strömen, gelingt es, besonders geringe Komponentenmengen pro Zeiteinheit zu verdüsen, so daß auch kleinste Formteile von wenigen Gramm Gewicht herstellbar sind.On the one hand, there is the outlet channel of the multi-substance nozzle, which in the closed state is filled by the pin, can be very small, and on the other hand all components flow through this common outlet channel, it is possible to atomize particularly small amounts of components per unit of time, so that even the smallest Molded parts weighing a few grams can be produced.

Damit eröffnet diese neue Technik neue Anwendungsgebiete für die Herstellung von Formteilen aus Kunststoffen, insbesondere Polyurethan-Schaumstoffen.This new technology opens up new areas of application for manufacturing of molded parts made of plastics, in particular polyurethane foams.

Vorzugsweise haben die Düsenöffnungen der Nadelhülse und der anschließende Auslaßkanal gleichen Durchmesser, welchem derjenige des Zapfens mit entsprechender Toleranz angepaßt ist. Die Düsenöffnung kann aber auch größeren Durchmesser als der Auslaßkanal aufweisen, wobei der Zapfen entsprechend abgesetzt sein muß.Preferably, the nozzle openings of the needle sleeve and the adjoining one Outlet channel same diameter, which that of the pin with the corresponding Tolerance is adjusted. The nozzle opening can also have a larger diameter than have the outlet channel, wherein the pin must be offset accordingly.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist die Mehrstoffdüse mehrere konzentrische Nadelhülsen auf.According to a particular embodiment, the multicomponent nozzle has several concentric needle sleeves.

Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, mehr als zwei Komponenten oder eine oder mehrere Komponenten gleichzeitig durch verschiedene Düsenöffnungen zusammenzuführen, wodurch sich zwischen den einzelnen Strahlen jeweils Grenzschichten bilden, so daß mehrere Berührungszonen entstehen.This gives the option of using more than two components or to bring one or more components together at the same time through different nozzle openings, whereby boundary layers are formed between the individual rays, so that several contact zones arise.

Vorzugsweise sind der (den) Nadelhülse(n) und der Düsennadel unabhängig voneinander einstellbare Hubverstellanschläge zugeordnet. Auf diese Weise lassen sich die Verdüsungsdrücke und damit die Strahlgeschwindigkeiten besonders leicht aufeinander abstimmen. Die Verstellbarkeit der Hubverstellanschläge kann mit mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen Mitteln, insbesondere auch während des Vermischungsvorganges, verwirklicht werden.The needle sleeve (s) and the nozzle needle are preferably independent mutually adjustable stroke adjustment stops assigned. Leave that way the atomization pressures and thus the jet speeds are particularly easy match up. The adjustability of the stroke adjustment stops can be achieved with mechanical, hydraulic or pneumatic means, especially during the mixing process, be realized.

Nach einer besonderen Ausführungsforn besteht die Zwangssteuerung aus hydraulischen Antrieben.According to a special embodiment, there is forced control from hydraulic drives.

Diese Ausführungsform aus Kolben und Zylindern ermöglicht extrem schnelles Umschalten auf Öffnen oder Schließen der Düsenöffnungen so daß ein Voreilen oder Nacheilen einer Komponente ausgeschlossen ist.This embodiment of pistons and cylinders enables extremely fast Switching to opening or closing the nozzle openings so that an advance or Lagging a component is excluded.

Als Hydraulikflüssigkeit können hierbei durchaus auch die Komponenten selbst verwendet werden. In diesem Falle werden die Düsennadel und die Nadelhülse durch den Druck der Reaktionskomponenten geöffnet, geschlossen werden sie aber mittels einer üblichen Hydraulikflüssigkeit. Auch in diesem Fall wird gegen Anschläge gearbeitet, so daß zs sich um eine Zwangssteuerung handelt.The components can be used by yourself. In this case, the nozzle needle and the needle sleeve opened by the pressure of the reaction components, but they are closed by means of a common hydraulic fluid. In this case, too, work is carried out against attacks, so that zs is a forced control.

Die Komponentendrücke und die Schaltgeschwindigkeiten lassen sich derart aufeinander abstimmen, daß beim Offnen der Düsenöffnungen die Komponenten vom ersten Moment an exakt zusammentreffen und auch beim Schließen die Unterbrechung so exakt erfolgt, daß keinerlei Rest einer der Komponenten allein bleibt.The component pressures and the switching speeds can be coordinate in such a way that when the nozzle openings are opened, the components meet exactly from the first moment and also the interruption when closing takes place so precisely that no remainder of one of the components remains alone.

Nach einer weiteren Ausführungsform sind der Mehrstoffdüse Komponentenrücklaufleitungen und Absperrorgane zugeordnet.According to a further embodiment, the multicomponent nozzle are component return lines and shut-off devices.

Dadurch läßt sich die bei Polyurethan-Schäummaschinen allgemein bekannte Technik, die Komponenten während der Pausenzeiten zirkulieren zu lassen, auch auf die neue Mehrstoffdüse anwenden.This makes it possible to use the method generally known in polyurethane foaming machines Technique to let the components circulate during the break times, too use the new multi-substance nozzle.

Vorzugsweise bestehen die Absperrorgane aus hydraulischen Antrieben und sind mit den hydraulischen Antrieben von Düsennadel und Nadelhülse(n) gekoppelt.The shut-off elements preferably consist of hydraulic drives and are coupled to the hydraulic drives of the nozzle needle and needle sleeve (s).

In vorteilhafter Weise besitzen die Schieber der Absperrorgane Zapfen, um beim Umschalten von Kreislauf auf Verdüsen und umgekehrt keine gespaltene Förderung zu erhalten. Diese Absperrorgane lassen sich gleichzeitig auch als Drosselorgane verwenden, um den Kreislaufdruck einzustellen.Advantageously, the slides of the shut-off devices have pins, in order to avoid split conveyance when switching from circulation to atomization and vice versa to obtain. These shut-off devices can also be used as throttle devices use to set the circuit pressure.

Alternativ sind Düsennadel und Nadelhülse(n) als Umschaltorgane ausgebildet, indem sie Ansätze, Nuten oder Kanäle aufweisen, welche nur im Schließzustand der Düsen-Öffnungen den Weg zu den Rücklaufleitungen freigeben.Alternatively, the nozzle needle and needle sleeve (s) are designed as switching devices, by having approaches, grooves or channels, which only when the Nozzle openings clear the way to the return lines.

Wenn die DüsenÖ#fnungen für die konzentrisch zuziiführenden Komponenten eine deutlich seitliche Richtungskomponente aufweisen, etwa zwischen 300 bis 1500,. vorzugsweise zwischen 450 bis 1350, dichten diese Düsenöffnungen im Schließzustand sicherer ab.When the nozzle openings for the concentric supplying components have a clearly lateral directional component, approximately between 300 and 1500. preferably between 450 and 1350, these nozzle openings seal in the closed state safer from.

Zum Betrieb der Mehrstoffdüse wird vorzugsweise von einem Verfahren ausgegangen, gemäß welchem die Reaktionskomponenten dosiert zugeführt und eine der Reaktionskomponenten zentral und die andere(n) jene konzentrisch umhüllend, zusammengeführt werden.A method is preferably used to operate the multicomponent nozzle assumed, according to which the reaction components are metered in and one of the Reaction components centrally and the other (s) concentrically enveloping them, brought together will.

Das Neue ist darin zu sehen, daß beim Zusammenführen eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem zentralen und dem(n) konzentrischen Strahl(en) eingehalten wird.What is new can be seen in the fact that there is a relative speed when they are brought together between the central and the concentric beam (s) is maintained.

Diese Maßnahme bringt die besten Voraussetzungen für das Einleiten einer guten Vermischung.This measure brings the best conditions for initiation a good mix.

Vorzugsweise wird eine so hohe Relativgeschwindigkeit erzeugt, daß in der Grenzschicht zwischen den Strahlen Turbulenz entsteht.Preferably, such a high relative speed is generated that Turbulence is created in the boundary layer between the jets.

Diese Turbulenz sorgt für den guten Austausch der Teilchen zwischen den beiden Strahlen. Bei Reaktionskomponenten, welche aufgrund ihrer Konstitution schwer vermischbar sind, kann es erforderlich sein, eine Mischkammer nachzuordnen. Häufig genagt auch schon der Aufprall des Gemischstrahles auf eine Gegenfläche.This turbulence ensures the good exchange of particles between the two rays. With reaction components, which due to their constitution are difficult to mix, it may be necessary to add a mixing chamber. Often the impact of the mixture jet on an opposing surface also gnaws.

Nach einer besonderen Durchführungsform des Verfahrens werden bei mehr als zwei Strahlen weitere Strahlen jeweils zu einem beliebigen Zeitpunkt zugeführt bzw.According to a special form of implementation of the procedure, more than two beams are fed further beams at any one time respectively.

unterbrochen.interrupted.

Dadurch gelingt es, während des Mischvorganges das Dosierverhältnis zu ändern oder durch Zugabe oder Wegnahme weiterer Komponenten somit die Voraussetzungen für besondere Eigenschaften des Fertigproduktes zu schaffen. Dies setzt natürlich voraus, daß für diesen Fall die entsprechenden Nadelhülsen separat zwangssteuerbar sind.This makes it possible to adjust the dosing ratio during the mixing process to change or by adding or removing further components thus the requirements to create special properties of the finished product. This of course continues presupposes that in this case the corresponding needle sleeves can be positively controlled separately are.

In der Zeichnung ist die neue Mehrstoffdüse in mehreren Ausführungsbeispielen rein schematisch im Längsschnitt dargestellt und nachstehend näher erläutert.In the drawing, the new multi-fluid nozzle is in several embodiments shown purely schematically in longitudinal section and explained in more detail below.

Es zeigen: Fig. 1 Eine Mehrstoffdüse mit einer Nadelhülse im Schljeßzustand der Düsenöffnungen, Fig. 2 Die Mehrstoffdüse gemäß Fig. 1 im offnungszustand der Düsenöffnungen, Fig. 3 eine Mehrstoffdüse mit mehreren konzentrischen Nadelhillsen im Schließzustand der Düsenöffnungen und Fig. 4 die Mehrstoffdüse gemäß Fig. 3 im offnungszustand der Düsenöffnungen.They show: FIG. 1 A multi-substance nozzle with a needle sleeve in the closed state of the nozzle openings, FIG. 2 The multi-substance nozzle according to FIG. 1 in the open state of the Nozzle openings, Fig. 3 a multi-fluid nozzle with several concentric needle holes in the closed state of the nozzle openings and FIG. 4 shows the multicomponent nozzle according to FIG opening state of the nozzle openings.

In Fig. 1, 2 besteht die Mehrstoffdüse aus einem Gehäuse 1, in welches Komponentenzuleitungen 2, 3 hineinführen. Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine Gehäusebohrung 4 angeordnet, in welcher eine Nadelhülse 5 geführt ist, welche konzentrisch eine in ihr geführte Düsennadel 6 umgibt. Die Komponentenzuleitung 2 mündet in eine Kammer 7, welche zwischen der Innenwand 8 der Gehäusebohrung 4 und der Nadelhülse 5 gebildet ist. Die Komponentenzuleitung 3 mündet in eine innerhalb der Nadelhülse 5 angeordnete, von der Düsennadel 6 durchzogene Kammer 9. Die Düsennadel 6 besitzt eine konische Dichtfläche 10, welche im Schließzustand (Fig. 1) mit der inneren Stirnfläche 11 der Nadelhülse 5 einen Dichtsitz 12 bildet, während auch die äußere Stirnfläche 13 der Nadelhülse 5 und die innere Stirnfläche 14 der Gehäusebohrung 1 einen Dichtsitz 15 bilden. In dieser Stellung der Düsennadel 6 füllt ein an ihrer Spitze angeordneter Zapfen 16 einen Ausströmkanal 17 völlig aus und reicht bis zum Auslaß 18.In Fig. 1, 2, the multi-fluid nozzle consists of a housing 1, in which Insert component leads 2, 3. Inside the housing 1 is a housing bore 4 arranged, in which a needle sleeve 5 is guided, which concentrically a In her guided nozzle needle 6 surrounds. The component feed line 2 opens into a chamber 7, which is formed between the inner wall 8 of the housing bore 4 and the needle sleeve 5 is. The component supply line 3 opens into an arranged inside the needle sleeve 5, Chamber 9 through which the nozzle needle 6 passes. The nozzle needle 6 has a conical shape Sealing surface 10, which in the closed state (Fig. 1) with the inner end face 11 the needle sleeve 5 forms a sealing seat 12, while the outer end face 13 of the needle sleeve 5 and the inner end face 14 of the housing bore 1 have a sealing seat 15th form. In this position, the nozzle needle 6 fills in on her Tip arranged pin 16 an outflow channel 17 completely and extends to Outlet 18.

Während des öffnungszustandes (Fig. 2) gibt die Düsennadel 6 bzw. ihr Zapfen 16 eine Düsenöffnung 19 frei und zwischen äußerer Stirnfläche 12 der Nadelhülse 5 und innerer Stirnfläche 13 der Gehausebohrung 4 ist eine ringförmige Düsenöffnung 20 gebildet. Der Nadelhülse 5 und der Düsennadel 6 ist eine Zwangssteuerung 21 zugeordnet. Diese besteht aus hydraulischen Antrieben 22, 23, welche aus einem in der Nadelhülse 5 angeordneten Zylinderraum 24 und einem an der Düsennadel 6 angeordneten Kolben 25 bzw. einem einer Erweiterung der Gehäusebohrung 4 darstellenden Zylinderraum 26 mit einem an der Nadelhülse 5 angeordneten Kolben 27, sowie Zu- und Abläufen 28, 29 gebildet sind. Auf die Kolben 25, 27 wirken nicht dargestellte, relativ schwache Federn ein, welche die Düsennadel 6 und die Nadelhülse 5 bei nicht anstehendem Hydraulikdruck im Schließzustand halten. Sowohl der Nadelhülse 5 als auch der Düsennadel 6 sind Hubverstellanschläge 30, 31 zugeordnet, welche in einem die Gehäusebohrung 4 bzw. den hydraulischen Zylinderraum 26 verschließenden Deckel 32 einstellbar gelagert sind. Von den Kammern 7, 9 führen Rücklaufleitungen 32, 33 ab, welche durch im Gehäuse 1 angeordnete Ventile 34, 35 absperrbar sind. Diese sind ebenfalls mit hydraulischen Antrieben 36, 37, bestehend aus Kolben 38 bzw. 39 und Zylindern 40 bzw. 41 aufgebaut.During the opening state (Fig. 2) the nozzle needle 6 resp. their pin 16 a nozzle opening 19 free and between the outer end face 12 of the The needle sleeve 5 and the inner end face 13 of the housing bore 4 is an annular Nozzle opening 20 is formed. The needle sleeve 5 and the nozzle needle 6 is a positive control 21 assigned. This consists of hydraulic drives 22, 23, which consist of a in the needle sleeve 5 arranged cylinder chamber 24 and one arranged on the nozzle needle 6 Piston 25 or a cylinder space representing an expansion of the housing bore 4 26 with a piston 27 arranged on the needle sleeve 5, as well as inlets and outlets 28, 29 are formed. On the pistons 25, 27, not shown, act relatively weak Springs, which the nozzle needle 6 and the needle sleeve 5 when there is no hydraulic pressure hold in the closed position. Both the needle sleeve 5 and the nozzle needle 6 are Stroke adjustment stops 30, 31 assigned, which in a housing bore 4 or the cover 32 closing the hydraulic cylinder chamber 26 is adjustably supported are. From the chambers 7, 9 return lines 32, 33 lead from which through in the housing 1 arranged valves 34, 35 can be shut off. These are also hydraulic Drives 36, 37, consisting of pistons 38 and 39 and cylinders 40 and 41, respectively.

Mittels Hubverstellanschlägen 42, 43 lassen sich die Durchströmquerschnitte einstellen.The flow cross-sections can be adjusted by means of stroke adjustment stops 42, 43 to adjust.

Die Mehrstoffdüse gemäß Fig. 3, 4 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 1, 2 lediglich Dadurch, daß in der Gehäusebohrung 51 des Gehäuses 52 die Düsennadel 53 neben der Nadelhülse 54 noch von zwei weiteren, ineinander konzentrisch geführten Nadelhülsen 55, 56 umgeben ist. Nach Kenntnisnahme der Beschreibung der in Fig. 1, 2 dargestellten Mehrstoffdüse bedarf es für den Fachmann keiner weiteren Erläuterungen über den Aufbau und die Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 3, 4.The multi-substance nozzle according to FIGS. 3, 4 differs from that 1, 2 only by the fact that in the housing bore 51 of the housing 52 the nozzle needle 53 in addition to the needle sleeve 54 by two other concentric ones guided needle sleeves 55, 56 is surrounded. After reading the description of the In Fig. 1, 2 shown multi-fluid nozzle there is no need for a person skilled in the art Explanations of the structure and the mode of operation of the embodiment according to FIG. 3, 4.

Verfahrensbeispiel: Verwendet wird die Mehrstoffdüse gemäß Fig. 1, 2. Von Vorratsbehältern werden die Komponenten Polyol und Isocyanat mittels Hochdruckdosierpumpen im Verhältnis 2:1 über Zuleitungen 2, 3 zur Mehrstoffdüse gefördert und gelangen bei geschlossener Mehrstoffdüse zunächst dank der geöffneten Absperrorgane 34, 35 über die Rücklaufleitungen 32, 33 wieder zurück in die Vorratsbehälter.Process example: The multi-substance nozzle according to FIG. 1 is used, 2. The components polyol and isocyanate are removed from storage tanks by means of high-pressure metering pumps conveyed in a ratio of 2: 1 via feed lines 2, 3 to the multi-substance nozzle and arrive when the multi-substance nozzle is closed, initially thanks to the open shut-off devices 34, 35 Via the return lines 32, 33 back into the storage container.

Die Absperrorgane 34, 35 sind so eingestellt, daß durch Androsselung sich Kreislaufdrücke von 200 bar für die Polyolkomponente und 40 bar für die Isocyanatkomponente einstellen. Zur Herstellung eines Formteils wird eine Gemischmenge von 20 g benötigt. Die Dosierpumpen fördern 30 g/sec polyol und 15 gisec Isocyanat, so daß die Zwangssteuerung 21 auf eine Verdasungszeit von 0,44 sec.The shut-off devices 34, 35 are set so that by throttling circuit pressures of 200 bar for the polyol component and 40 bar for the isocyanate component to adjust. A mixture of 20 g is required to produce a molded part. The metering pumps deliver 30 g / sec polyol and 15 gisec isocyanate, so that the forced control 21 to an evaporation time of 0.44 sec.

einzustellen ist. Nun wird die Zwangssteuerung 21 betätigt, so daß die Kolben 25 ,27 derart beaufschlagt werden, daß Nadelhülse 5 und Düsennadel 6 schlagartig angehoben und die Düsenöffnungen 19, 20 freigegeben werden.is to be set. Now the forced control 21 is operated so that the pistons 25, 27 are acted upon in such a way that the needle sleeve 5 and nozzle needle 6 suddenly raised and the nozzle openings 19, 20 are released.

Die Düsenöffnung 20 ist offen, wenn die Nadelhülse 5 gegen den Anschlag 30 schlägt. Die Düsenöffnung 19 ist offen, wenn die Düsennadel 6 gegen den Anschlag 31 schläg Unter Berücksichtigung der konstruktiven Abmessungen und der unterschiedlichen Viskositäten der Komponenten läßt sich durch entsprechende Wahl der Injektionsdrücke erreichen, daß beide Komponenten nach dem öffnen der Düsenöffnungen 19, 20 bereits mit den ersten Tropfen exakt im Dosierverhältnis im Auslaßkanal 17 aufeinandertreffen. Beim Schließen macht sich dieser Effekt in gleicher vorteilhafter Weise bemerkbar. Die Verdüsung des Polyols bzw. des Isocyanates erfolgt mit Geschwindigkeiten von 120 m/sec bzw. 30 m/sec unmittelbar beim Austritt, so daß zwischen dem zentralen Polyol-Strahl und dem konzentrischen Isocyanatstrahl eine Relativgeschwindigkeit von 90 m/sec herrscht. Dadurch wird in der Grenzschicht zwischen den beiden Strahlen Turbulenz erzeugt.The nozzle opening 20 is open when the needle sleeve 5 against the stop 30 beats. The nozzle opening 19 is open when the nozzle needle 6 against the stop 31 Schlag Taking into account the structural dimensions and the different Viscosities of the components can be determined by appropriate choice of the injection pressures achieve that both components after opening the nozzle openings 19, 20 already meet with the first drops in the exact metering ratio in the outlet channel 17. When closing, this makes itself Effect in the same advantageous Way noticeable. The polyol or isocyanate is atomized at high speeds of 120 m / sec or 30 m / sec directly at the exit, so that between the central Polyol jet and the concentric isocyanate jet have a relative speed of 90 m / sec prevails. This will be in the interface between the two rays Generates turbulence.

- L e e r s e i t e- L e r s e i t e

Claims (9)

Patentansprüche 1. Mehrstoffdüse zum Zusammenführen mindestens zweier fließfähiger, Kunststoff, insbesondere Schaumstoff bildender Reaktionskomponenten zum Zwecke des Einleitens der Reaktion durch Vermischung, bestehend aus einem Gehäuse (1), in das Gehäuse (1) führenden Komponentenzuleitungen (2,3), einer im Gehäuse (1) angeordneten Gehäusebohrung (4) mit koaxialem Auslaßkanal (17) in ihrer Stirnfläche (14), mindestens einer in der Gehäusebohrung (4) koaxial geführten Nadelhülse (5), einer in der Nadelhülse (5) koaxial geführten Düsennadel (6), einer zwischen der Wandung (8) der Gehäusebohrung (4) und der Nadelhülse (5) sowie einer zwischen Nadelhülse (5) und Düsennadel (6) angeordneten Kammer (7,9), in welche je eine der Komponentenzuleitungen (2,3) einmündet, wobei während des Schließzustandes die Düsennadel (6) mit der inneren Stirnfläche (11) der Nadelhülse (5) und die äußere Stirnfläche (13) der Nadelhülse (5) mit der inneren Stirnfläche (14) der Gehäusebohrung (4) Dichtsitze (12,15) bilden, wohingegen während des öffnungszustandes die Düsennadel (6) eine koaxiale Düsen-Öffnung (19) der Nadelhülse (5) freigibt, und zwischen der äußeren Stirnfläche 113) der Nadelhülse (5) und der inneren Stirnfläche (14) der Gehäusebohrung (4) eine Düsenöffnung (20) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadel (6) mit einem koaxialen Zapfen (16) versehen ist, dessen Querschnittsform und -größe derjenigen der Düsenöffnung (19) der Nadelhülse (5) und derjenigen des Auslaßkanals (17) angepaßt ist und welcher im Schließzustand den Auslaßkanal (17) bis zum Auslaß (18) ausfüllt, und daß sowohl der Düsennadel (6) als auch der Nadelhülse (5) an ihren anderen Enden eine Zwangssteuerung (21) zugeordnet ist.Claims 1. Multi-fluid nozzle for bringing together at least two Flowable, plastic, especially foam-forming reaction components for the purpose of initiating the reaction by mixing, consisting of a housing (1), in the housing (1) leading component feed lines (2,3), one in the housing (1) arranged housing bore (4) with a coaxial outlet channel (17) in its end face (14), at least one needle sleeve (5) guided coaxially in the housing bore (4), one in the needle sleeve (5) coaxially guided nozzle needle (6), one between the Wall (8) of the housing bore (4) and the needle sleeve (5) and one between the needle sleeve (5) and nozzle needle (6) arranged chamber (7,9), in each of which one of the component feed lines (2,3) opens, the nozzle needle (6) with the inner one during the closed state End face (11) of the needle sleeve (5) and the outer end face (13) of the needle sleeve (5) form sealing seats (12, 15) with the inner end face (14) of the housing bore (4), whereas during the opening state the nozzle needle (6) has a coaxial nozzle opening (19) of the needle sleeve (5) releases, and between the outer end face 113) of the The needle sleeve (5) and the inner end face (14) of the housing bore (4) have a nozzle opening (20) is formed, characterized in that the nozzle needle (6) with a coaxial Provided pin (16) whose cross-sectional shape and size is that of the nozzle opening (19) of the needle sleeve (5) and that of the outlet channel (17) and which in the closed state fills the outlet channel (17) up to the outlet (18), and that both the nozzle needle (6) and the needle sleeve (5) at their other ends a positive control (21) is assigned. 2. Mehrstoffdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere konzentrische Nadelhülsen (5, 54, 55, 56) vorgesehen sind.2. Multi-substance nozzle according to claim 1, characterized in that several concentric needle sleeves (5, 54, 55, 56) are provided. 3. Mehrstoffdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der (den) Nadelhulse(n) (5, 54, 55, 56) und der Düsennadel (6) unabhängig voneinander einstellbare Hubverstellanschläge (31, 32) zugeordnet sind.3. Multi-component nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the needle sleeve (s) (5, 54, 55, 56) and the nozzle needle (6) independently of one another adjustable stroke adjustment stops (31, 32) are assigned. 4. Mehrstof#düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangssteuerung (21) aus hydraulischen Antrieben (22, 23) besteht.4. Multi-fuel nozzle according to one of Claims 1 to 3, characterized in that that the positive control (21) consists of hydraulic drives (22, 23). 5. Mehrstoffdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Zuordnung von Komponentenrücklaufleitungen (32, 33) und Absperrorganen (34, 35) 5. Multi-substance nozzle according to one of claims 1 to 4, characterized by assigning component return lines (32, 33) and shut-off devices (34, 35) 6. Mehrstoffdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrorgane (33, 34) aus hydraulischen Antrieben (36, 37) bestehen und mit den hydraulischen Antrieben (22, 23) von Düsennadel (6) und Nadelhülse (n) (5) gekoppelt sind.6. Multi-substance nozzle according to claim 5, characterized in that that the shut-off devices (33, 34) consist of hydraulic drives (36, 37) and with the hydraulic drives (22, 23) of the nozzle needle (6) and needle sleeve (s) (5) are coupled. 7. Verfahren zum Betrieb der Mehrstoffdüse nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei die Reaktionskomponenten dosiert zugeführt und eine der Reaktionskomponenten zentral und die andere (n) die erste konzentrisch umhüllend, zusammengeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenführen eine Realtivgeschwindigkeit zwischen dem zentralen und dem (den) konzentrischen Strahl(en) eingehalten wird.7. A method for operating the multi-fluid nozzle according to claims 1 to 6, the reaction components being metered in and one of the reaction components are brought together centrally and the other concentrically enveloping the first, characterized in that when merging a realtiv speed between the central and the concentric beam (s) is respected. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine so hohe Relativgeschwindigkeit erzeugt wird, daß in der Grenzschicht zwischen den Strahlen Turbulenz entsteht.8. The method according to claim 7, characterized in that one so high relative speed is generated that in the boundary layer between the beams Turbulence arises. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als zwei Strahlen die weiteren Strahlen zu einem beliebigen Zeitpunkt zugeführt bzw. unterbrochen werden.9. The method according to any one of claims 7 or 8, characterized in, that with more than two rays the further rays at any point in time fed or interrupted.
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