DE3502763A1 - Duese und mischvorrichtung mit duese - Google Patents

Duese und mischvorrichtung mit duese

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DE3502763A1
DE3502763A1 DE19853502763 DE3502763A DE3502763A1 DE 3502763 A1 DE3502763 A1 DE 3502763A1 DE 19853502763 DE19853502763 DE 19853502763 DE 3502763 A DE3502763 A DE 3502763A DE 3502763 A1 DE3502763 A1 DE 3502763A1
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mixing head
liquid
cavity
openings
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Withdrawn
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DE19853502763
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English (en)
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Adrian Boone Fairfield Ohio Hall
Thomas Albert Milford Ohio Nickley
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Milacron Inc
Original Assignee
Milacron Inc
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/74Mixing; Kneading using other mixers or combinations of mixers, e.g. of dissimilar mixers ; Plant
    • B29B7/76Mixers with stream-impingement mixing head
    • B29B7/7631Parts; Accessories
    • B29B7/7636Construction of the feed orifices, bores, ports
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29B7/7663Mixers with stream-impingement mixing head the mixing head having an outlet tube with a reciprocating plunger, e.g. with the jets impinging in the tube
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    • B29B7/00Mixing; Kneading
    • B29B7/80Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29B7/88Adding charges, i.e. additives
    • B29B7/90Fillers or reinforcements, e.g. fibres

Description

  • Düse und Mischvorrichtung mit Düse.
  • Die Erfindung betrifft eine strömungsrichtende Düse zum Erzeugen einer turbulenten Strömung einer viskosen Flüssigkeit, insbesondere einer mit Teilchen oder Fasern gefüllten viskosen Flüssigkeit. Zusätzlich bezieht sich die Erfindung auf eine Prallflächen-Flüssigkeitsmischvorrichtung, insbesondere einen Mischkopf einer Reaktions-Spritzgußvorrichtung, welcher eine solche Düse und einen Mischkammereinsatz mit einer flachen Fläche zum dichtenden Kontakt mit der Düse aufweist.
  • Das Reaktions-Spritzgußverfahren, welches auch als RIM (Reaction Injection Molding) bekannt ist, hat sich zu einem wichtigen und in großem Umfang angewandten Verfahren zum Erzeugen von Kunststoffgegenständen entwickelt. Das Verfahren hat in der Automobilindustrie zum Herstellen von Kfz-Kunststoffteilen, wie beispielsweise Stoßstangen oder Kotflügeln, beachtliche Verbreitung gefunden. Mit dem RIM-Verfahren wurden in großem Umfang Formen aus Polyurethan- und Nylon-Kunststoffen hergestellt. Viele solche Kunststofformen enthalten teilchenförmiges Füllmaterial und/oder kurze Fasern (beispielsweise Glasfasern) als Verstärkung, um Kosten zu reduzieren und/oder die Eigenschaften der Formteile zu verbessern.
  • Bei dem RIM-Verfahren werden zwei oder mehr reaktionsfreundliche Flüssigkeiten (beispielsweise Monomere) kontinuierlich innig zusammengemischt und in eine Form eingefüllt, worauf die Mischung reagiert, um den geformten Gegenstand mit der Gestalt des Formhohl raumes zu bilden. Wenn die reaktive Flüssigkeit viskos ist, wird die Flüssigkeit üblicherweise erwärmt, um ihre Viskosität zu reduzieren, um auf diese Weise das Pumpen der Flüssigkeit zu vereinfachen und das Durchmischen der Flüssigkeit mit anderen Flüssigkeitskomponenten des RIM-Verfahrens zu verbessern. Das Durchmischen der Flüssigkeitskomponenten wird bei dem RIM-Verfahren durch eine kontinuierliche Pralltechnik realisiert, wobei die separaten Hochdruckströme der Flüssigkeitsbestandteile so ausgerichtet sind, daß sie sich in einer Mischkammer bei hoher Geschwindigkeit schneiden oder aufeinanderprallen, wobei die hieraus resultierende Mischung kontinuierlich aus der Mischkammer in die Form fließt.
  • Oblicherweise drückt die Kraft der neu in die Mischkammer hineingelangenden und hier zusammengemischten Flüssigkeit das bereits gemischte Material aus der Mischkammer heraus und in die Form. Jedwede gemischte reaktive Flüssigkeit, die am Ende des Mischzyklusses in der Mischkammer verbleibt, wird mittels eines Kolbens, der sich entlang der Kammer nach unten bewegt, aus der Kammer herausbewegt.
  • Ziemlich oft enthält zumindest eine der reaktiven Flüssigkeiten (d. h. Monomere) einen Füllstoff, um die Kosten zu reduzieren und/ afer die Eigenschaften des Formstücks zu verbessern. Der Füllstoff ist üblicherweise ein anorganisches teilchenförmiges Material (beispielsweiseTon, Kieselgur usw.) ein Festkörperpigment oder ein faseriges Material (beispielsweise Glasfasern). Wenn Glasfasern verwendet werden, sind dies üblicherweise kurze Fasern (beispielsweise weniger als 1/2 inch). Die Verwendung von gefüllten Flüssigkeiten bei dem RIM-Verfahren stellt jedoch sowohl Probleme bei der Vorrichtung zur Durchführung des RIM-Verfahrens (d. h. der RIM-Vorrichtung) als auch Mischprobleme und Gießprobleme. Diese Probleme entstehen in erster Linie aufgrund des Sedimentierens oder der Separation des Füllmaterials aus der Flüssigkeit während der Rezirkulation der gefüllten Flüssigkeit in der RIM-Vorrichtung.
  • Dieses Separationsproblem ist insbesondere in den Durchgängen des Mischkopfes akut. Besonders schwerwiegende Probleme ergeben sich, wenn das Füllmaterial Glasfaser ist, nachdem die Glasfasern abfasern bzw. sich abnutzen (in sehr feine Fäden aufbrechen) und den Fluß der Flüssigkeit blockieren. Das Problem der Separation des Füllmaterials hindert nicht nur den Fluß der Flüssigkeit, sondern es bringt auch das Verhältnis der die Mischkammer des Mischkopfes betretenden reaktiven Flüssigkeiten aus dem Gleichgewicht und bewirkt daher, daß fehlerhafte Formen erzeugt werden. Es ist daher in hohem Maße wünschenswert, dieses Problem der Separation des Füllmaterials zu überwinden und die Separation des Füllmaterials aus der Flüssigkeit innerhalb des Mischkopfes der RIM-Vorrichtung zu verhindern.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Mischkopfvorrichtung zum Mischen von zumindest zwei Flüssigkeiten zu schaffen.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, die Mängel der Mischkopfvorrichtung'gemäß dem Stand der Technik zum Mischen von zwei oder mehreren Flüssigkeiten mittels einer Mischkopfvorrichtung zum Mischen von zwei oder mehreren Flüssigkeiten, wobei zumindest eine Flüssigkeit ein Füllmaterial enthält, zu vermeiden, wobei eine Separation des Füllmaterials von der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsversorgungsdurchgang des Kopfes durch Erzeugung einer turbulenten Strömung innerhalb des Durchgangs reduziert oder vermieden wird.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Mischkopfvorrichtung zum Mischen von zwei oder mehreren Flüssigkeiten mit einem eine turbulente Strömung erzeugenden Düsenelement zu schaffen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine einen turbulenten Flüssigkeitsstrom erzeugende Düsenvorrichtung vorgesehen mit einem langgestreckten,hohlen zylindrischen Körper mit einer Wandung, die einen Hohlraum definiert,und undmit einer Längsachse, mit zumindest drei beabstandeten Uffnungen im Körper, wobei zumindest eine der oeffnungen mit der Längsachse des Körper koaxial ist, und mit einem stationären, einen Flüssigkeitsstrom richtenden Glied innerhalb des Hohlraums, welches eine gefaltete Flüssigkeitsströmungsbahn zwischen zwei der Uffnungen erzeugt. Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mischkopfvorrichtung zum Prallmischen von zumindest zweier Flüssigkeiten vorgesehen mit einem Gehäuse, mit der oben beschriebenen Düsenvorrichtung, wobei ein Mischkopfeinsatz eine zentrale zylindrische Kammer aufweist, die an beiden Enden offen ist und die durch eine Wandung mit einer Mehrzahl von oeffnungen definiert ist, die mit der Kammer in Verbindung stehen, wobei ein Kolben in Längs- richtung der Kammer hin- und herbewegbar ist, um die Uffnungen zu öffnen und zu schließen und um die Kammer von Flüssigkeit zu reinigen, und wobei weiterhin eine Einrichtung zum Hin- und Herbewegen des Kolbens in Längsrichtung innerhalb der Kammer vorgesehen ist.
  • In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Düsenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung von oben, Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung entlang der Linie 2-2 gemäß Fig.-l, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine bevorzugte erfindungsgemäße Düsenvorrichtung von oben, Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht der bevorzugten Düsenvorrichtung entlang der Linie 4-4 gemäß Fig. 3, Fig. 5 eine Seitenansicht einer Mischkopfvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 6 eine gedrehte Schnittansicht entlang der Linie 6-6 gemäß Fig. 5, Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht des unteren mittleren Bereichs gemäß Fig. 6, Fig. 8 eine Draufsicht auf den Mischkammereinsatz der Mischkopfvorrichtung von oben, Fig. 9 eine Seitenansicht des Mischkammereinsatzes der Mischkammervorrichtung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine neuartige Düsenvorrichtung vorgesehen, welche insbesondere zum Richten eines Flüssigkeitsstroms, insbesondere einer gefüllten Flüssigkeit, ausgebildet ist, sowie eine verbesserte Mischkopfvorrichtung, die diese Düse enthält, zur Prallmischung zweier oder mehrerer Flüssigkeiten, insbesondere zweier oder mehrerer reaktiver Flüssigkeiten, von denen zumindest eine eine gefüllte Flüssigkeit ist, zum Formen eines Kunststoffgegenstands. Die Düsenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt gemäß einem Aspekt der Erfindung folgendes: a) Einen langgestreckten bzw. länglichen, hohlen, zylindrischen Körper mit einer Längsachse und einer Wandung, welche einen Hohlraum entlang dieser Achse definiert; b) drei voneinander beabstandete ffnungen innerhalb des Körpers, welche mit dem Hohlraum in Verbindung stehen, um einen Eintritt und einen Austritt einer Flüssigkeit in den und aus dem Hohlraum zu ermöglichen, wobei zumindest eine, jedoch nicht alle Uffnungen mit der Längsachse koaxial ist; und c) ein strömungsrichtendes Glied, welches innerhalb des Hohlraums stationär befestigt ist und sich in den Hohlraum hinein in Richtung der Längsachse erstreckt, um eine um 1800 gefaltete Flüssigkeitsstrombahn zwischen zwei der Uffnungen zu erzeugen.
  • Bei einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung weist der Körper eine flache Oberfläche mit einem Kanal zur Aufnahme eines O-Rings auf.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch ein verbesserter Mischkopf zum Prallmischen einer Mehrzahl von Flüssigkeiten vorgesehen, insbesondere einer Mehrzahl von Flüssigkeiten, von denen zumindest zwei reaktive Flüssigkeiten sind, und insbesondere einer Mehrzahl von Flüssigkeiten, von denen zumindest zwei reaktive Flüssigkeiten sind und von denen zumindest eine einen Füllstoff beinhaltet. Diese Mischkopfvorrichtung umfaßt: a) Ein Aufnahmegehäuse, b) einen Mischkopfeinsatz mit einer Wandung, welche eine zentrale zylindrische Kammer definiert, die an beiden Enden offen ist und eine Mehrzahl von öffnungen in der Wandung aufweist, welche mit der Kammer in Verbindung stehen, c) einen zylindrischen Kolben mit einer hydraulischen Passung mit der Wandung der Kammer, welcher in Längsrichtung der Kammer hin- und herbewegbar ist, um die Uffnungen zu öffnen und zu schließen und verbleibende Flüssigkeit aus der Kammer auszustoßen, d) eine Antriebseinrichtung zum Hin- und Herbewegen des Kolbens in Längsrichtung, und e) eine Einrichtung zum Zuführen von Flüssigkeit zu-der Mischkammer durch die oeffnungen, wobei die Einrichtung zum Zuführen von Flüssigkeit im wesentlichen aus einer Düse besteht, welche folgendes umfaßt: f) einen langgestreckten, hohlen zylindrischen Körper mit einer Längsachse und einer Wandung, welche einen Hohlraum entlang der Achse definiert, g) drei voneinander beabstandete oeffnungen in dem Körper, welche mit dem Hohlraum in Verbindung stehen, um einen Zugang und einen Ausgang der Flüssigkeit in den bzw. aus dem Hohlraum zu ermöglichen, wobei zumindest eine, jedoch nicht alle Uffnungen mit der Langsachse koaxial ist, und h). en strömungsrichtendes Glied, welches im Hohlraum stationär befestigt ist und sich in den Hohlraum in Richtung der Längsachse hineinerstreckt, um eine um 1800 gefaltete Flüssigkeitsströmungsbahn zwischen zwei Uffnungen zu definieren.
  • Gemäß einem besonderen Aspekt der erfindungsgemäßen Mischkopfvorrichtung ist weiterhin vorgesehen, daß der Mischkopfeinsatz eine flache Oberfläche aufweist, welche den Durchgang umgibt, um dichtend mit der Düse in Eingriff zu kommen, um es zu ermöglichen, daß Flüssigkeit von der Düse durch die Mischkopfeinsatzöffnung zu der Mischkammer des Einsatzes strömt.
  • Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In Fig. 1 und 2 ist eine Düsenvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung zum Richten eines Flüssigkeitsstroms gezeigt, insbesondere einer Flüssigkeit mit einem Füllmaterial, wie beispielsweise Glasfasern, um eine turbulente Strömung der Flüssigkeit durch die Düse zu bewirken und hierdurch sogenannte tote Orte innerhalb der DUse 10 zu reduzieren oder zu verhindern-(d. h. Orte mit wenig oder keinem Flüssigkeitsstrom innerhalb der Düse zu reduzieren oder zu verhindern), was seinerseits das Absetzen oder die Separation von Füllmaterial aus der durch die Düse strömenden gefüllten Flüssigkeit reduziert oder verhindert. Der langgestreckte zylindrische Körper 21 der Düse 10 weist eine Längsachse auf, einen Hohlraum 22, der sich entlang dieser Achse erstreckt, sowie offnungen 23, 24 und 25, und er endet mit einem kurzen, kegelstumpffUrm;-gen konischen Ende mit der Uffnung 25. Die Uffnungen 23 und 25 sind mit der Längsachse des Körpers 21 koaxial und am weiten bzw. engen Ende des Körpers 21 angeordnet. An der Innenseite des Körpers 21 ist an seinem weiten Ende ein langgestrecktes, hohles, zylindrisches strömungsrichtendes Glied 27 mit einer Uffnung 28 an seinem unteren Ende und mit einer mit der Uffnung 23 konzentrischen Uffnung an seinem oberen Ende beispielsweise durch Schweißen befestigt. Das strömungsrichtende Glied 27 weist einen Flansch 29 auf, welcher sich in enger Passung in der Bohrung 31 des Körpers 21 an dessen oberen Ende befindet, sowie einen langgestreckten rohrförmigen Abschnitt 30, der sich in den Hohlraum 22 des Körpers 21 erstreckt und der in einem kurzen, kegelstumpfförmigen, konischen Abschnitt mit einer Uffnung 28 nahe der Uffnung 25 des Körpers 21 endet. Die Uffnung 23 der Düse wird von der oberen Uffnung des strömungsrichtenden Gliedes 27 gebildet Der kegelstumpfförmige, konische Abschnitt des Körpers 21 endet mit einer flachen Fläche mit einer einen O-Ring aufnehmenden, kreisförmigen Nut oder Kanal 26, in die ein O-Ring eingesetzt ist, um die Düse gegenüber dem Mischkopfeinsatz abzudichten. Im Betrieb definiert die DUse 10 in der erfindungsgemäßen Mischkopfvorrichtung zwei Flüssigkeitsströmungsbahnen, die durch den Betriebsmodus des Mischkopfes definiert sind. Der Mischkopf gemäß der Erfindung weist einen Rezirkulationsmodus und einen Reinigungsmodus auf.
  • Beim Rezirkulationsmodus wird dem Kopf vom Vorratstank mittels einer Pumpe Flüssigkeit zugeführt und dem Vorratstank in einer kontinuier- lichen Umlaufbahn zurückgeführt. Während dieses Betriebsmodus schließt der Kolben des Mischkopfes die ffnungen des Mischkopfeinsatzes, um so zu verhindern, daß Flüssigkeit in den Mischkopf gelangt. Beim Gießmodus jedoch ist der Kolben zurückgezogen, wodurch er die oeffnungen des Mischkopfeinsatzes freigibt, woraufhin die dem Mischkopf zugeführte Flüssigkeit zur Mischkammer des Mischkopfeinsatzes gerichtet wird und mit anderen Flüssigkeiten vermischt wird und die hieraus resultierende Mischung in üblicher Weise von der Mischkammer in die Form entladen wird. Beim Rezirkulationsmodus wird eine Flüssigkeitsströmung durch die Uffnung 25 der Düse 10 durch Abschließen der mit der Uffnung 25 zusammenwirkenden Einsatzöffnung vermieden und die Flüssigkeit betritt die Düse 10 bei der Uffnung 23, wandert innerhalb des strömungsrichtenden Gliedes 27 zur Uffnung 28 und durch diese Uffnung hindurch, fließt nach oben durch den Raum zwischen dem Glied 27 und der Innenseite des Körpers 21 und verläßt die Düse 10 bei der Uffnung 24. Diese Strömungsbahn bewirkt eine turbulente Strömung der Flüssigkeit durch die Düse, wobei die Flüssigkeit innerhalb des Raumes zwischen den Uffnungen 28 und 25 ständig erneuert wird, wodurch das Absetzen von Füllmaterialien, wie beispielsweise Glasfasern, vermieden wird, wie dies auftreten würde, wenn das strömungsrichtende Glied 27 nicht in der Düse 10 enthalten wäre. In Abwesenheit des strömungsrichtenden Gliedes 27 würde sich während des Rezirkulationsmodus eine dricke, stillstehende Flüssigkeitsschicht nahe der Uffnung 25 aufbauen. Diese stillstehende Schicht aus gefüllter Flüssigkeit würde zur Folge haben, daß sich das Füllmaterial von der Flüssigkeit separiert und daß die Uffnung 25 verstopft wird. Ein solches Verstopfen wird durch die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Düsenvorrichtung reduziert oder verhindert.
  • Ein bevorzugts Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Düsenvorrichtung ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Düse 30 weist an ihrem oberen Ende zwei nebeneinanderliegende, nicht mit Bezugsziffern versehene oeffnungen auf, welche durch das Anbringen (beispielsweise Anschweißen) des blattartigen, strömungsrichtenden Gliedes 46 an den Körper 41 gebildet werden. Im Betrieb innerhalb der Mischkopfvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese nebeneinanderliegenden Uffnungen ohne Bezugs- ziffern vom Gehäuse des Mischkopfes geschlossen. In aternativer Weise können diese oeffnungen ohne Bezugsziffern mittels einer Platte geschlossen werden, die die Uffnungen abdecken, und die am Körper 41 (beispielsweise mittels Schweißen) befestigt ist.
  • Um die Betriebsweise der Düse 30 in der öffnungsgemäßen Mischkopfvorrichtung zu veranschaulichen, muß in Betracht gezogen werden, daß die benachbarten Uffnungen ohne Bezugszeichen am Oberende des Körpers 41, die zwischen dem Körper 41 und dem strömungsrichtenden Glied 46 ausgebildet sind, in einer der beiden vorbeschriebenen Weisen verschlossen sind. Die Düse 30 umfaßt daher einen langgestreckten, zylindrischen Körper 41 mit einer Längsachse, einen Hohlraum 42, der sich entlang dieser Achse erstreckt und vom Körper 41 definiert ist, ffnungen 43, 44 und 45 im Körper 41, wobei die Uffnung 44 koaxial mit der Längsachse des Körpers 41 ausgerichtet ist, ein plattenähnliches, strömungsrichtendes Glied 46, welches (beispielsweise mittels Schweissung) am Körper 41 über den Durchmesser des Hohlraums 42 befestigt ist sowie eine ringförmige Nut bzw. Kanal 47 zur Aufnahme eines 0-Rings, um die Düse 30 gegenüber dem Mischkopfeinsatz der erfindungsgemäßen Mischkopfvorrichtung abzudichten. Der Körper 41 weist ein weites oberes Ende und ein kurzes, kegelstumpfartiges, konisches, enges unteres Ende auf, welches in einer flachen Oberfläche endet, die die Uffnung 44 und die O-Ring-aufnehmende, ringförmige Nut oder Kanal 47 aufweist. Eine der oeffnungen 43 oder 45 dient als Einlaß und die andere als Auslaß für Flüssigkeit. Bei dem weiter oben beschriebenen Rezirkulationsmodus wird eine Flüssigkeitsströmung durch die Uffnung 44 dadurch verhindert, daß die Einlaßöffnung, die mit der Uffnung 44 in Verbindung steht, geschlossen wird, und daß die Uffnúngen 43 und 45 offen sind. Im Rezirkulationsmodus betritt daher die Flüssigkeit die Düse 30 beispielsweise durch die Uffnung 45, fließt an der Seite des strömungsrichtenden Gliedes 46, die der Uffnung 45 gegenüberliegt, hinunter in den Hohlraum 42, kehrt ihre Strömungsrichtung um 1800 um und fließt an derjenigen Seite des strömungsrichtenden Gliedes nach oben, die der Uffnung 43 gegenüberliegt und fließt aus der Uffnung 43 hinaus. Diese Flüssigkeitsströmungsbahn überstreicht die Flüssigkeit im Bereich nahe der Uffnung 44 kontinuierlich, wodurch die Ausbildung einer ruhenden Flüssigkeitsschicht bei der Uffnung 44 reduziert oder verhindert wird.
  • Wenn die Flüssigkeit ein Füllmaterial enthält (beispielsweise Siliziumteilchen oder Glasfasern), erzeugt diese Strömungsbahn Turbulenzen im Flüssigkeitsstrom und reduziert bzw. verhindert hierdurch das Absetzen von die Uffnung 44 möglicherweise verstopfendem Füllmaterial aus der Flüssigkeit. Während des weiter oben beschriebenen Gießzyklusses ist die Uffnung 44 geöffnet und die Uffnung 43 wird mittels einer geeigneten, nicht dargestellten Ventileinrichtung, die außerhalb der Düse 30 angeordnet ist, geschlossen, wodurch die Flüssigkeit, die durch die Uffnung 45 eintritt, gezwungen wird, bei der Uffnung 44 auszutreten, ohne einer gefalteten Bahn gefolgt zu sein.
  • In den Fig. 5, 6 und 7 ist eine erfindungsgemäße Mischkopfvorrichtung 50 dargestellt. Das Gehäuse 51 der Mischkopfvorrichtung 50 weist im allgemeinen zylindrische Gestalt mit einer flanschähnlichen Konfiguration am unteren Ende auf. Ein Düsenblock 52 ist am Gehäuse befestigt (beispielsweise angebolzt), um die Düse 30 zu tragen und in das Gehäuse 51 einzufügen, um die Uffnung 44 der Düse 30 mit der Eingangsversorgungsöffnung 61 des Mischkopfeinsatzes 60 auszurichten.
  • Die Düse 30 ist im Block 52 beispielsweise eingeschweißt, um die Uffnung 45 mit dem Einlaß 64 auszurichten, und sie ist mit dem Dichtkopfeinsatz 60 mittels eines O-Rings 75 in dichtendem Eingriff. Anschlüsse 55 und 56 stehen mit den Uffnungen 43 und 45 der Düse 30 in Verbindung und verbinden die Mischkopfvorrichtung mit einem konventionellen Flüssigkeitsspeichertank (nicht dargestellt) mittels konventioneller Schläuche (nicht dargestellt) zum Transport von Flüssigkeit zu der und von der Mischkopfvorrichtung 50. Das Gehäuse 51 weist Wandungen auf, die einen Hohlraum 66 definieren, der einen hin- und herbewegbaren Kolben 70 enthält, an welchem über einen Kopf 67 ein Plunger 63 befestigt ist. Ein Verschlußteil 65 mit einem Einlaß 71 schließt den Hohlraum 66 ab, um einen hydraulischen Zylinder zu bilden, an dem eine konventionelle Hydraulikölversorgung und ein Auslaßsystem (nicht dargestellt) über den Einlaß 7f und Hydraulikölanschlüsse 69 verbunden sind. Die Stange 68 des Plungers 63 erstreckt sich nach unten in die Kammer 62 des Mischkopfeinsatzes 60 über eine hydraulischen Sitz, um hin- und hergehend nach oben und nach unten in der Kammer 62 gleiten zu können, wodurch die Uffnung 72 geöffnet und verschlossen wird und restliche Flüssigkeit aus der Kammer 62 ausgebracht wird. Wenn sich der Plunger 63 nach oben bewegt, so wird die Uffnung 72 geöffnet, um Flüssigkeit in die Kammer 62 eintreten zu lassen. Wenn der Plunger 63 nach unten bewegt wird, so wird die Uffnung 72 verschlossen und restliche Flüssigkeit aus der Kammer 62 ausgebracht. Der Mischkopfeinsatz 60 ist im Gehäuse 51 mittels eines Halterings rings 53 gehalten, der am Gehäuse 51 mittels nicht dargestellter Bolzen befestigt ist. Im Rezirkulationsmodus der vorstehend beschriebenen Mischkopfvorrichtung wird hydraulisches U1 dem Hohlraum 66 durch den Einlaß 71 zugeführt, um den Kolben 70 in die vollständig nach unten bewegte Position zu bewegen, wodurch bewirkt wird, daß der Plunger 63 vollständig nach unten bewegt wird und die Stange 68 den Hohlraum 72 schließt und die Kammer 62 vollständig besetzt.
  • Flüssigkeit, die eine der zu mischenden Komponenten darstellt, betritt von einer Pumpe und einem Flüssigkeitsversorgungstank (nicht dargestellt) kommend die Zuführöffnung 64 des Blocks 52, und gelangt durch die Uffnung 45 der Düse 30 in den Hohlraum 42 (Fig. 4), fließt entlang dem strömungsrichtenden Glied 46 zur Uffnung 44 hin, kehrt am Ende des Gliedes 46 ihre Strömungsrichtung um 1800 um, um entlang der entgegengesetzten Seite des Gliedes 46 an der Uffnung 43 (in Fig. 4 dargestellt) in der Düse 30 auszutreten und über einen (nicht dargestellten) Rückführschlauch zum Flüssigkeitsversorgungstank (nicht dargestellt) zurückzufließen. Im Gießzyklus wird der Kolben 70 angehoben, indem dem unteren Ende des Hohlraums 66 über einen Hydraulikölanschluß 69 Hydrauliköl zugeführt wird, wodurch der Plunger 63 angehoben wird, so daß die Stange 68 die Kammer 62 freigibt und die Uffnung 72 öffnet, wodurch Flüssigkeit in die Kammer 62 zwecks Prallmischung einströmen kann. Das Prallmischen wird durch gleichzeitiges Freigeben einer Mehrzahl von Uffnungen 72 erreicht, um es einer Mehrzahl von Flüssigkeitsströmen zu ermöglichen, die Kammer 62 unter hohem Druck und unter hoher Geschwindigkeit zu betreten, so daß sich die Flüssigkeitsströme in der Kammer 62 treffen bzw. schneiden. Die in der Kammer 62 gebildete Flüssigkeitsmischung fließt kontinuierlich von der Kammer 62 unter der Kraft der die Kammer 62 betretenden Flüssigkeitströme und mit Unterstützung der Schwerkraft aus der Kammer heraus. Jedweder geringer Anteil an nach dem Mischen in der Kammer 62 verbleibender gemischter Flüssigkeit wird aus der Kammer 62 aufgrund der Kraft des die Kammer herunterfahrenden Plungers 63 ausgestoßen, welcher die Uffnung 72 verschließt und den Gießzyklus beendet. Während des Gießzyklusses ist die Uffnung 43 der Düse 30 mittels einer nicht dargestellten äußeren Ventileinrichtung verschlossen und die die Zuführöffnung 64 betretende Flüssigkeit gelangt durch die Uffnung 45 in den Hohlraum 42 (Fig. 4) und fließt entlang des strömungsrichtenden Gliedes 46, um die Düse 30 bei der Uffnung 44 zu verlassen und durch die Einsatzversorgungsöffnung 61 und die Uffnung 72 des Mischkopfeinsatzes 60 in die Mischkammer 62 zu gelangen. Die flache Endfläche 78 der Düse 30 ist mit einer 0-Ring-aufnehmenden Nut 47 (s. Fig. 4) und mit einem O-Ring 75 versehen, um die Düse 30 gegenüber der flachen Oberfläche 77 des Mischkopfeinsatzes 60 abzudichten.
  • Nachdem üblicherweise beim Herstellen eines Kunststofformteils das Mischen einer Mehrzahl von Flüssigkeiten gewünscht wird, von denen zumindest zwei reaktive Flüssigkeiten sind, wird die erfindungsgemäße Mischkopfvorrichtung üblicherweise zwei oder mehrere erfindungsgemäße Düsenvorrichtungen beinhalten. Im Falle der Fig. 6 und 7 weist die erfindungsgemäße Mischkopfvorrichtung zwei Düsenvorrichtungen 30 auf, die in gegenüberliegenden Positionen im Kontakt mit dem Mischkopfeinsatz 60 angeordnet sind. Es ist jedoch auch eine Anordnung möglich, bei der die Düsen im Mischkopf nicht gegenüberliegend angeordnet sind.
  • Die Fig. 8 und 9 zeigen den Mischkopfeinsatz 60 der erfindungsgemäßen Mischkopfvorrichtung gemäß Fig. 5, 6 und 7 in größerem Detail.
  • Der Einsatz 60 weist einen rechteckförmigen Körperabschnitt 90 auf, mit abgeschrägten Kanten, der an einem Ende in einem kreisförmigen Flanschabschnitt 91 mit einem zylindrischen Glied 92, welches sich von der flachen Fläche hiervon erstreckt, endet. Eine zentrale Bohrung, welche sich durch den Einsatz 60 mit ihrer Längsachse im rechten Winkel zum Durchmesser des Flanschabschnitts erstreckt, bildet die Mischkammer 62. Eine jede Fläche des rechtwinkeligen Körperabschnitts 90, welche parallel zur Längsachse der Kammer 62 ist, weist eine längliche Zuführöffnung 61 auf, welche mit der Uffnung 72, die sich in die Kammer 62 öffnet, in Verbindung steht.
  • Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf unterschiedliche Ausführungsbeispiele beschrieben. Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung liegen aufgrund der vorstehenden Beschreibung für den Fachmann auf der Hand und können realisiert werden, ohne vom Grundgedanken der Erfindung, wie er in der Beschreibung beschrieben und in den Ansprüchen beansprucht ist, abzuweichen.
  • - Leerselte -- L e ers eite -

Claims (11)

  1. PATENTANSPROCHE l. Düsenvorrichtung zum Erzeugen einer turbulenten Strömung in einer Flüssigkeit mit: a) Einem langgestreckten, hohlen, zylindrischen Körper mit einer Längsachse und einer Wandung, welche einen Hohlraum entlang der Achse definieren, b) drei voneinander beabstandeten oeffnungen im Körper, welche mit dem Hohlraum zwecks Einlaß und Auslaß einer Flüssigkeit in den und aus dem Hohlraum in Verbindung stehen, wobei zumindest eine, jedoch nicht alle flffnungen koaxial mit der Längsachse sind, und c) einem strömungsrichtenden Glied, welches stationär im Hohiraum befestigt ist und sich in den Hohlraum in Richtung der Längsachse erstreckt, um eine um 1800 gefaltete Flüssigkeitströmungsbahn zwischen zwei der Uffnungen zu definieren.
  2. 2. Düsenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Flache Fläche mit einer kreisförmigen, einen 0-Ring aufnehmenden Nut aufweist.
  3. 3. Düsenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das strömungsrichtende Glied ein festes, rechteckförmiges Glied ist, welches sich über den Durchmesser des Hohlraums erstreckt.
  4. 4. Düsenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Uffnungen mit der Längsachse koaxial sind.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das strömungsrichtende Glied ein hohles zylindrisches Element ist, welches an jedem Ende eine mit der Längsachse koaxiale Uffnung aufweist.
  6. 6. Mischkopfvorrichtung zum Prallmischen von zumindest zwei Flüssigkeiten mit: a) Einem Aufnahmegehäuse, b) einem Mischkopfeinsatz mit einer Wandung, welche eine zentrale zylindrische Kammer definiert, die an beiden Enden offen ist, und wobei eine Mehrzahl von oeffnungen in der Wandung vorgesehen sind, die mit der Kammer zum Mischen der Flüssigkeiten in Verbindung stehen, c) einem zylindrischen Kolben, der mit der Wandung der Kammer einen hydraulischen Sitz aufweist und der in Längsrichtung der Kammer hin- und herbewegbar ist, um die oeffnungen zu öffnen und zu schließen und verbleibende Flüssigkeit aus der Kammer auszustossen, d) einer Antriebseinrichtung zum Hin- und Herbewegen des Kolbens in Längsrichtung, und e) einer Einrichtung zum Zuführen von Flüssigkeit zu der Mischkammer durch die oeffnungen hindurch, da dur c h g e k e n n z e i c h ne t , daß die Einrichtung zum Zuführen von Flüssigkeit im wesentlichen aus einer Düse besteht, welche mit dem Mischkopfeinsatz in dichtendem Eingriff steht und welche eine turbulente Strömung der Flüssigkeit erzeugt, wobei die Düse folgendes umfaßt: f) Einen langgestreckten, hohlen, zylindrischen Körper mit einer Längsachse und einer Wandung, die einen Hohlraum:entland der Achee definiert, g) drei voneinander beabstandete Uffnungen im Körper, welche mit dem Hohlraum in Verbindung stehen zwecks Einlaß und Auslaß in den bzw.
    aus dem Hohlraum, wobei zumindest eine, jedoch nicht alle der oeffnungen koaxial mit der Längsachse sind, und h) ein strömungsrichtendes Glied, welches im Hohlraum stationär befestigt ist und sich in den Hohlraum in Richtung der Längsachse erstreckt, um eine um 1800 gefaltete Flüssigkeitsströmungsbahn zwischen zwei oeffnungen zu definieren.
  7. 7. Mischkopfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine flache Oberfläche aufweist, welche eine Uffnung umgibt, sowie einen O-Ring, welcher hieran befestigt ist und in dichtendem Eingriff mit dem Mischkopfeinsatz steht.
  8. 8. Mischkopfvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse ein festes, rechteckförmiges, strömungsrichtendes Glied aufweist.
  9. 9. Mischkopfvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine mit der Längsachse des Körpers koaxiale Uffnung aufweist.
  10. 10. Mischkopfvorrichtung nach einem.der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkopfeinsatz eine flache Oberfläche auf- weist, welche in dichtendem Eingriff mit der Düse steht.
  11. 11. Mischkopfvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest zwei Düsen aufweist.
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