DE3811642C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen für das Reaktionsgießen von festen Kunststoffkörpern gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise zur Erzeugung von fließfähigen Polyurethanmischungen aus den Komponenten Polyol und Isocyanat sowie gegebenenfalls weiteren Komponenten wie Farbstoffen oder Härtern angewendet, wobei die erzeugten Mischungen umgehend nach Beendigung des Mischvorganges unter Anwendung von geringem oder auch höherem Druck in offene oder geschlossene Formen eingebracht werden, wo sie zunächst aufschäumen und dann zu einem porösen, mehr oder weniger elastischen festen Körper erstarren. Die Herstellung derartiger Kunststoffkörper ist wirtschaftlich jedoch nur sinvoll, wenn einerseits das Füllen und Entleeren jeder Form ein vielfach wiederholbarer Vorgang mit möglichst geringer Taktzeit und andererseits die Qualität der erzeugten Kunststoffkörper über eine Vielzahl von Füll- und Entleervorgängen weitgehend gleichbleibend ist. Voraussetzung für letzteres ist zunächst ein stets gleichbleibender Mischvorgang der vorgenannten Komponenten vor jeder Füllung in einer Mischkammer, in die die einzelnen Komponenten bei jeweils als gleichbleibend vorausgesetzter Komponentenqualität, vorgegebener Temperatur und damit auch Viskosität jeder Komponente, gleichbleibender Düsengeometrie für jede Komponente und gleichbleibendem Einspritzdruck jeder Komponente - vorzugsweise im Gegenstrom - einzuspritzen sind, nachdem der Einspritzdruck zuvor für jede Komponente in einem separaten Kreislauf aus Vor­ ratsbehälter, Speiseleitung mit zwischengeschalteter Pumpe, Rückraum der entsprechenden Düse und Rücklaufleitung zum Vor­ ratsbehälter mit zwischengeschalteter Drossel aufgebaut worden ist.

Von den vorgenannten Bedingungen lassen sich im allgemeinen die gleichbleibende Komponentenqualität sowie die vorgegebene Temperatur und damit Viskosität jeder Komponente mit verhältnismäßig geringem Aufwand über eine Vielzahl von Mischvorgängen im Rahmen zulässiger enger Fehlerbreiten aufrecht erhalten. Die Düsengeometrie ändert sich normalerweise nur langsam in Richtung zunehmender Düsenöffnung bei konstantem Öffnungs- bzw. Schließweg des Düsenkörpers durch gegenseitiges Abschleifen von Düsennadel und Düsenausgang, wobei durch geeignete Materialauswahl ein vorwiegendes Abschleifen der Düsennadel vorherbestimmt werden kann. Mit der Vergrößerung der Düsenöffnung geht dann bei sonst unveränderten Parametern ein langsamer Abfall des Einspritzdruckes einher. Darüber hinaus unterliegt der Einspritzdruck jedoch im allgemeinen - gegenüber den bisher behandelten Parametern - ständigen, teilweise sehr kurzzeitigen Fluktuationen, beispielsweise durch Schwankungen der Pumpenleistung im Komponentenkreislauf, die jede zulässige Fehlergrenze überschreiten und für unerwünschte Schwankungen des Mischdrucks in der Mischkammer ursächlich sind, die wiederum eine gleichbleibende Qualität der durch Reaktionsgießen erzeugten Kunst­ stoffkörper verhindern.

Es ist daher schon sehr früh im Verlauf der Entwicklung des Re­ aktionsgießens von Kunststoffkörpern nach Möglichkeiten gesucht worden, den Einspritzdruck der einzelnen Komponenten in die Mischkammer bei Abweichungen vom Sollwert möglichst umgehend wieder auf diesen Sollwert zurückzusteuern. Als erste Maßnahme wurde dazu jeweils an dem dem Düsenkörper abgekehrten Ende der ihn - unmittelbar - bewegenden hydraulischen Kolben-Zylinder- Anordnung ein von außen manuell betätigbarer, in den Zylinder hineinragender und in seiner Längsachse mittels eines Spindel­ triebes in oder auf der Zylinderrückwand vor- und rückstellbarer Bolzen als Endanschlag für den Kolben bei maximaler Düsenöffnung installiert. Mit dieser Anordnung konnten bereits entweder - bei nicht vorhandener Druckmessung und -registrierung - nach der jeweils ersten Feststellung einer Ausschußproduktion oder nach der ersten Registrierung einer eindeutig vom Sollwert abweichenden - über den letzten Mischvorgang gemittelten - Druckregistrierung die Düse(n) einer oder mehrerer Komponente(n) manuell nachgestellt werden - allerdings mit einem mehr oder weniger erheblichen Aufwand zum erneuten Eichen.

Eine Weiterentwicklung demgegenüber bedeutet das Ankoppeln je eines Schrittschaltmotors an jeden der vorgenannten Anschlagbolzen bzw. die zugehörige Zylinderrückwand, wobei jeder dieser Schrittschaltmotoren von einer Steuer- und Regeleinheit betätigt wird, die ihrerseits mit den Signalen eines geeigneten im Rückraum der jeweiligen Düse angeordneten Drucksensors und gegebenenfalls mit den redundanten Signalen eines mit dem Düsenkörper gekoppelten Wegaufnahmesensors bei gleichzeitiger Vorgabe entsprechender Sollwerte beaufschlagt wird - wie es in den Druckschriften DE-OS 36 37 896 und "Kunststoffberater", 3/1988, S. 30 bis 33 offenbart worden ist. Sofern hier die Einstellzeit des jeweiligen Schrittschaltmotors kurz gegenüber der Injektionszeit ist, lassen sich mit derartigen Anordnungen während einer Injektionsperiode zumindest mehrere diskontinuierlich anzufahrende Öffnungsstellungen der jeweiligen Düse zur Erzeugung eines gewünschten Mengenprofils vorgeben (DE-OS 36 37 896), bei noch kleineren Einstellzeiten des Schrittschaltmotors läßt sich auch ein stetiges Nachregeln eines vorgegebenen Druckprofils für die gesamte Injektionszeit erreichen ("Kunststoffberater", 3/1988, S. 30 bis 33), wobei im letztgenannten Fall für eine im jeweils zugehörigen Komponentenkreislauf angeordnete Drossel eine der Regelung der Düsenöffnung dieses Komponentenkreislaufs entsprechende Steuer- und Regelanordnung verwendet werden kann. Nachteilig ist bei den in Rede stehenden Anordnungen jedoch, daß sie auf jeden Fall zwischen dem Schrittschaltmotor und dem verstellbaren Anschlag innerhalb der Kolben-Zylinder-Anordnung zum Antrieb eines Düsenkörpers oder einer Drossel eine mechanische Übertragung in Form eines Spindeltriebes benötigen, was einerseits der Reduzierung der Einstellzeiten der Schrittschaltmotoren gegenüber den Injektionszeiten aufgrund der notwendigen Reibungsverluste bei der Umwandlung einer Rotations- in eine Translationsbewegung Grenzen dergestalt setzt, daß mit abnehmender Einstellzeit auch die möglichen Weglängenkorrekturen der mechanischen Anordnung sehr klein werden, womit eine solche mechanische Korrekturvorrichtung nur sehr geringe Abweichungen von einem einmal vorgegebenen Sollwert ausregeln kann und bei jeder zu erwartenden größeren Abweichung neu geeicht werden muß, und was andererseits die Gefahr birgt, daß im tatsächlichen Produktionsbetrieb nicht nur ein gegenseitiges Abschleifen von Düsennadel und Düsenausgang, sondern auch ein Ausschlagen des Spindeltriebes erfolgt, was sowohl das Steuer- und Regelverhalten der Gesamtvorrichtung beeinträchtigt als auch die Wartungskosten dieser Vorrichtung er­ höht.

Weitgehend ohne mechanische Übertragungselemente kommt eine Druckregelung für eine Mischkammer zum Erzeugen eines chemisch reaktionsfähigen Gemisches aus mindestens zwei Kunststoffkomponenten gemäß der Druckschrift EP-OS 00 84 672 aus, bei der der Mischkammerdruck mittels eines Sensors gemessen wird, dessen Meßwerte einer Steuer- und Regeleinheit aufgegeben werden, die diese mit vorgegebenen Sollwerten vergleicht und beim Auftreten von Differenzen bei diesem Vergleich zwei Regelventile, die nicht näher beschrieben werden, veranlaßt, einerseits zwei in den Ausgang der Mischkammer ragende Düsenkörper und andererseits den die Mischkammer auf ihrer ihrem Ausgang gegenüberliegenden Seite begrenzenden Ausstoßkolben mittels entsprechender Kolben-Zylinder-Anordnungen hydraulisch zu verschieben. Der Sollwert für die vorgegebenen Normalpositionen der vorgenannten Düsenkörper und des Ausstoßkolbens werden hier allerdings ebenfalls durch mechanische Anschläge festgelegt. Eine Übertragung der vorgenannten hydraulischen Regelung auf die Kolben-Zylinder- Anordnungen zum Antrieb von Düsennadeln oder Drosselkörpern der in Rede stehenden Art bei vorzugsweise gleichzeitigem Verzicht auf zusätzliche mechanische Anschläge war allerdings deshalb nicht ohne wesentliche Ergänzungen des offenbarten Prinzips möglich, weil Mischkammern der vorgenannten Art gegenüber den Rückräumen der in Rede stehenden Düsen oder Drosseln ein wesentlich größeres Volumen und einen deutlich geringeren Druck aufweisen, so daß der Mischkammerdruck als solcher auf Weglängenänderungen der Düsenkörper oder des Ausstoßkolbens sehr viel unempfindlicher reagiert als der Einspritzdruck in einer Düse oder Drossel auf entsprechende Weglängenänderungen der zugehörigen Düsennadel bzw. des zugehörigen Drosselkörpers - abgesehen davon, daß der normalerweise kegelstumpfartige Aufbau der Spitze von Düsennadeln und Drosselkörpern der in Rede stehenden Art gegenüber einem zylinderförmigen Ausstoßkolben einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen Weglängenänderung der Düsennadel und des Drosselkörpers und Änderung des Einspritzdruckes gegenüber dem linearen Zusammenhang zwischen Weglängenänderung des Ausstoßkolbens und Änderung des Mischkammerdruckes ergibt. Bei einer solchen Empfindlichkeit des Einspritzdruckes von Weglängenänderungen der Düsennadeln und Drosselkörper mußten zunächst alle voraussehbaren Störeinflüsse bezüglich des Einspritzdruckes in jedem Komponentenkreislauf, beispielsweise der Einfluß der Benutzung elastischer Schlauchverbindungen, ermittelt und ausgeschaltet werden, wobei die Gesamtvorrichtung als handhabbarer Mischkopf erhalten bleiben mußte.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine druckgesteuerte Regelung der Düsenöffnung und der Drosselstellung jeder in eine Mischkammer zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen einzuspritzenden Komponente zur Verfügung zu stellen, die auch kurzfristige Fluktuationen unterschiedlicher Amplituden des Einspritzdruckes jeder einzelnen Düse während eines Mischvorgangs ohne Verwendung rotierender Stellglie­ der so ausregelt, daß der jeweilige Einspritzdruck über den gesamten Mischvorgang innerhalb eines vorgegebenen sehr schmalen Fehlerbandes gehalten wird, wobei im Falle der Verwendung eines Staukörpers im Ausgang der Mischkammer zur willkürlichen Einstellung des Mischdruckes in der Mischkammer die vorgenannte Technik der druckgesteuerten Regelung der Düsenöffnung und der Drosselstellung in entsprechender Art und Weise auch für eine druckgesteuerte Regelung des Mischkammerausgangs und damit der Regelung des Mischdruckes angewendet werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.

Der besondere Vorteil dieser Erfindung ist dadurch gegeben, daß die hydraulischen Schließvorrichtungen für die Düse und die Drossel jedes Komponentenkreislaufs Kolben-Zylinder-Anordnungen darstellen, deren Kolben stets zwischen mindestens zwei Öffnungen im zugehörigen Zylinder angeordnet sind, die mit entsprechenden Ausgängen eines Servoventils verbunden sind, das von einem von einer zugehörigen Steuer- und Regeleinheit angesteuerten Torque-Motor betätigt wird und den Zu- und Ablauf des Hydraulikmediums zu den Teilräumen des zugehörigen Zylinders kontrolliert, weil eine solche Anordnung keine rotierenden mechanischen Stellglieder aufweist und eine so geringe Trägheit aufweist, daß sie während jedes Mischvorganges das ständige Anpassen jeder Düsenöffnung und jeder Drosselstellung an den für jede Düse vorgegebenen Druckverlauf gestattet, wobei einerseits auch größere Abweichungen von einem vorgegebenen Sollwert sofort korrigiert werden und sich auch bei merklichen Sollwertänderungen, beispielsweise beim Ersatz einer verbrauchten Düsennadel durch eine neue, eine erneute Eichung erübrigt.

Bei einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erweist es sich außerdem als vorteilhaft, daß im Ausgang der Mischkammer ein verfahrbarer Staukörper angeordnet ist, der mittels einer hydraulisch arbeitenden Schließvorrich­ tung betätigt wird, die selbst und deren Steuerung in ihrem prinzipiellen Aufbau den Schließvorrichtungen und deren Steuerungen für die Düsen und Drosseln entsprechen, weil auf diese Weise auch der Mischkammerdruck jederzeit einem vorgegebenen Druckprofil angepaßt werden kann, um so die Produktqualität weiter vergleichmäßigen zu können.

Als vorteilhaft erweist sich weiterhin, bei einer weiteren Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung jeweils an dem einem Düsenkörper, einem Drosselkörper oder einem Staukörper abgekehrten Ende der ihn bewegenden Kolben-Zylinder-Anordnung Wegaufnahmesensoren anzuordnen, die die der Bewegung des jeweiligen Düsen-, Drossel- oder Staukörpers äquivalente Bewegung einer an diesem Ende aus der jeweiligen Kolben-Zylinder-Anordnung herausgeführten zweiten Kolbenstange registrieren, weil sich so der Düsen-, Drossel- oder Mischkammeröffnung proportionale - sekundäre - Signale zur Beaufschlagung der zur Steuerung der vorgenannten Servoventile dienenden Steuer- und Regeleinheiten erzeugen lassen, ohne daß eine derartige Kontrolleinrichtung einen erheblichen unerwünschten Volumenbedarf aufweist, so daß sich insgesamt in vorteilhafter Weise für jeden einzelnen Komponentenkreislauf ein Block aus jeweiligem Antrieb des Servoventils, des Servoventils selbst, der Düse und eines Wegaufnehmers in Kompaktbauweise herstellen und installieren läßt.

Die Kontrolleinrichtung in Form eines sekundären Signales für die tatsächliche Öffnung einer Düse, einer Drossel oder des Misch­ kammerausgangs erzeugenden Wegaufnehmers weist ihrerseits die Vorteile auf, daß einerseits durch einen Vergleich dieser Signale - gegebenenfalls nach einer geeigneten Signalaufbereitung - mit einer Folge vorgegebener Werte, die absichtlich nicht exakt den entsprechenden Werten für die druckbeaufschlagte Regelung entsprechen, und der geeigneten Kopplung der entstehenden Signale mit denjenigen der druckbeaufschlagten Steuersignale in bekannter Art und Weise eine Stabilisierung der Regelung, d. h. insbesondere das Verhindern des Einsetzens von Schwingungen des jeweiligen Servoventils, erreicht wird und daß andererseits - speziell im Falle der Düsenöffnung - die zunehmende Differenz zwischen der Folge der entsprechenden vorgegebenen Werte und den Signalen des Wegaufnehmers als Indikator für das gegenseitige Abschleifen von Düsennadel und Düsenausgang und den notwendigen Austausch zumindest der Düsennadel verwendet werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es als besonderer Vorteil anzusehen, daß die hydraulisch arbeitenden Schließvorrichtungen für Düsenkörper, Drosselkörper und Staukörper sowohl im schaltungstechnischen als auch im konstruktiven Aufbau identisch sind, weil auf diese Art und Weise sowohl die Fertigung der Einzelteile für die gesamte Vorrichtung als auch deren Montage wesentlich vereinfacht wird, was andererseits sowohl die Investitions- als auch die Wartungskosten merklich dämpft.

Die Erfindung wird nachfolgend durch ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Komponentenkreislaufs mit allen mechanischen und elektrischen bzw. elektronischen Bausteinen - teilweise geschnitten;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Mischkammerausgangs mit einem darin beweglichen Staukörper mit allen mecha­ nischen und elektrischen bzw. elektronischen Baustei­ nen zur Steuerung der Ausgangsöffnung - teilweise ge­ schnitten.

Fig. 3 den Schnitt A-A in Fig. 2 - teilweise durchbrochen.

Fig. 1 zeigt zunächst andeutungsweise eine Mischkammer 1 zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen aus mindestens zwei Komponenten mit einem ebenfalls nur angedeuteten Reini­ gungsstößel 2, in deren nur teilweise dargestellte Wand 3 die Düse 4 mit ihrem Düsenausgang 5 zum Einspritzen einer der mindestens zwei erforderlichen Komponenten mündet. Die Kom­ ponente selbst befindet sich bei Atmosphärendruck oder diesem gegenüber geringfügig erhöhtem Druck in einem Vorratsbehäl­ ter 6, aus dem sie mittels der Pumpe 7 durch die Speiselei­ tung 10 in den Rückraum 11 der Düse 4 gefördert wird, wobei sie im dargestellten Fall an der von der Vorderkante der Düsennadel 12 und dem Gehäuse der Düse 4 gebildeten ringför­ migen Düsenöffnung 13 unter dem - bis zu mehreren 100 bar hohen - Einspritzdruck ansteht.

Dieser Einspritzdruck wird fortlaufend mittels des Drucksen­ sors 14 gemessen, dessen Ausgangssignale - gegebenenfalls nach einer Signalaufbereitung in einem hier nicht dargestellten Meßverstärker bekannter Art - einer Steuer- und Regeleinheit 15 aufgegeben werden, in denen sie mit einer vom Funktions­ generator 17 erzeugten und gelieferten Folge vorgegebener Werte, beispielsweise einer Folge identischer Werte, ver­ glichen werden und beim Auftreten von Differenzen die Abgabe von Steuersignalen an den elektrischen oder elektromagne­ tischen Antrieb 19 bekannter Art für ein Servoventil 21 mit mindestens 2 Ausgängen 23, 24 verursachen. Die Ausgänge 23, 24 schließen den Kolben 27 einer hydraulischen Kolben-Zylinder-An­ ordnung 29 ein, die aus einem Tank 31 über die Pumpe 8 und das Servoventil 21 mit Hydraulik-Flüssigkeit gespeist wird bzw. über das Servoventil 21 und die Drosseln 33, 34 oder entsprechende Einrichtungen bekannter Art druckentlastet wird, wobei das Servoventil 21 mittels des verschiebbaren Kolbens 37 entweder Ausgang 23 oder Ausgang 24 oder keinen von beiden Ausgängen 23, 24 für die Druckbeaufschlagung frei­ gibt. Die Kolbenstange 39 der Kolben-Zylinder-Anordnung 29 ist kraftschlüssig und mit fluchtenden Körperlängsachsen mit dem Düsenkörper 41 verbunden - oder bildet mit ihm einen einzigen Körper - und bewegt diesen gemäß der Steuerung durch das Servoventil 21 in Richtung auf den Düsenausgang 5 zu oder von diesem weg, so daß die zwischen Vorderkante der Düsen­ nadel 12 und Gehäuse der Düse 4 gebildete ringförmige Düsen­ öffnung 13 und damit auch der Einspritzdruck verändert wer­ den, wobei es nach einer einmaligen geeigneten Justierung der Steuer- und Regeleinheit 15 möglich ist, über lange Zei­ ten während jedes Mischvorganges einen vorgegebenen Verlauf des Einspritzdruckes aufrecht zu erhalten.

Zwischen dem Gehäuse der Kolben-Zylinder-Anordnung 29 und dem Düsenkörper 41 ist im übrigen noch eine Druckfeder 42 angeordnet, die im Falle des Ausfalls der Versorgung der Kolben-Zylinder-Anordnung 29 mit Hydraulik-Flüssigkeit aus dem Tank 31 dafür sorgt, daß in jedem Fall die Düse 4 durch Einführen der Düsennadel 12 in den Düsenausgang 5 so ver­ schlossen wird, daß keine Komponentenflüssigkeit unkontrol­ liert in die Mischkammer 1 gelangen kann. Die Kolben-Zylin­ der-Anordnung 29 weist außerdem noch eine zusätzliche Kol­ benstange 44 auf, die der Kolbenstange 39 vom Kolben 27 aus entgegengerichtet ist und deren Ende durch die dem Düsen­ körper 41 abgekehrte Wand der Kolben-Zylinder-Anordnung 29 herausgeführt und dort beweglich in einem Wegaufnehmer 46 angeordnet ist. Die Ausgangssignale dieses Wegaufnehmers 46 werden - gegebenenfalls nach einer Signalaufbereitung in einem hier nicht dargestellten Meßverstärker bekannter Art - in dieselbe Steuer- und Regeleinheit 15 eingespeist wie die Meßsignale des Drucksensors 14 und dort gleichfalls mit einer Folge vorgegebener Werte verglichen, die entweder ebenfalls von dem bereits vorhandenen Funktionsgenerator 17 oder einem weiteren, hier nicht dargestellten Funktionsgene­ rator oder einer entsprechend geeigneten Vorrichtung erzeugt und in die Steuer- und Regeleinrichtung 15 eingespeist wird. Die vorgegebenen Werte werden für diesen Fall so festgelegt, daß sie absichtlich nicht exakt mit den für eine unabhängige Festlegung eines vorgegebenen Einspritzdruckes erforderlichen Wegedaten übereinstimmen, so daß sie bei primärer Regelung des Einspritzdruckes und damit der Düsenkörperstellung durch die Druckmeßwerte stets gleichgerichtete, nicht ver­ schwindende Differenzwerte mit den Signalen des Wegaufnehmers 46 ergeben, mit denen die von den Druckmeßwerten verursach­ ten Steuersignale für den Antrieb 19 des Servoventils 21 so beeinflußt werden können, daß weder der Kolben 37 des Servo­ ventils 21 noch der Kolben 27 der Kolben-Zylinder-Anordnung 29 zu unerwünschten Schwingungen angeregt werden können. Die Differenzwerte zwischen den Signalen des Wegaufnehmers 46 und den entsprechenden vorgegebenen Werten können darüber hinaus beim Überschreiten einer vorgegebenen Absolutwert­ grenze unter Zwischenschaltung einer hier nicht dargestellten Anzeige- oder Warneinrichtung bekannter Art als Indikator für das notwendige Auswechseln des Düsenkörpers 41 wegen übermäßiger Abnutzung der Düsennadel 12 im Düsenausgang 5 be­ nutzt werden.

Dem Aufbau des erforderlichen Einspritzdruckes vor dem Star­ ten eines Mischvorganges dient im wesentlichen die ebenfalls in Fig. 1 dargestellte Drosseleinrichtung 48, die in der Rücklaufleitung 49 zwischen Rückraum 11 der Düse und dem Vor­ ratsbehälter 6 für die Komponentenflüssigkeit angeordnet ist. Sowohl ihr konstruktiver als auch ihr funktioneller Aufbau entsprechen nahezu identisch denjenigen der vorbeschriebenen Gesamtanordnung zum Öffnen und Schließen einer Einspritzdüse bzw. deren druckbeaufschlagte Regelung des Einspritzdruckes mit den Ausnahmen, daß einerseits das dem Gehäuse der Düse 4 ansonsten identische Gehäuse der Drossel 50 keine dem Düsen­ ausgang 5 entsprechende Öffnung aufweist und dementsprechend andererseits der dem Düsenkörper 41 ansonsten identische Drosselkörper 51 ohne einen der Düsennadel 12 entsprechenden Bestandteil ausgebildet ist.

Vor dem Start eines Mischvorganges in der Mischkammer 1 befinden sich sowohl der Düsenkörper 41 als auch der Drossel­ körper 51 in ihrer Ruhestellung des unbelasteten Komponenten­ kreislaufs, d.h. in der Fig. 1 an ihrem jeweils linken An­ schlagpunkt. In diesem Fall ist der Komponentenkreislauf vom Vorratsbehälter 6 durch die Speiseleitung 10 über die Pumpe 7 bis zum Rückraum 11 der Düse 4 und von dort weiter durch die Rücklaufleitung 49 über die Drossel 50 bis zurück zum Vorratsbehälter 6 durchgängig, der Düsenausgang 5 ist mittels der Düsennadel 12 verschlossen. Der Druck am Druck­ sensor 14 liegt im Bereich des Atmosphärendrucks oder ge­ ringfügig darüber. Mit dem Start eines Mischvorganges wird in Fig. 1 zunächst der Drosselkörper 51 so weit nach rechts - gegebenenfalls nach einem vorgegebenen Druckaufbaupro­ gramm - verfahren, daß die Rücklaufleitung 49 im Bereich der Drossel 50 weitgehend oder gänzlich unterbrochen ist. Gegen diesen Widerstand baut die Pumpe 7 nunmehr einen Druck auf, bis am Ort des Drucksensors 14 der gewünschte Ein­ spritzdruck nachgewiesen wird. Daraufhin wird - sofern auch alle weiteren Komponenten ihren Einspritzdruck erreicht haben - der Düsenausgang 5 durch Verfahren des Düsenkörpers 41 in der Fig. 1 nach rechts soweit geöffnet, daß einer­ seits die Düsenöffnung 13 den gewünschten Einspritzdruck am Düsenausgang 5 mittels der vorbeschriebenen druckbeauf­ schlagten Regelung erzeugt und andererseits die Verbindung zwischen Speiseleitung 10 und Rücklaufleitung 49 im Bereich der Düse 4 weitgehend oder gänzlich unterbrochen ist. Zur Beendigung des Mischvorganges wird der Düsenkörper 41 in Fig. 1 wieder soweit nach links verfahren, daß die Düsen­ nadel 12 den Düsenausgang 5 vollkommen verschließt und die Verbindung zwischen Speiseleitung 10 und Rücklaufleitung 49 im Bereich der Düse 4 wieder maximal geöffnet ist. Etwa gleichzeitig wird auch der Drosselkörper 51 in der Fig. 1 wieder nach links bis zum Anschlag - gegebenenfalls nach einem vorgegebenen Druckabfallprogramm - verfahren, um den Zustand des unbelasteten Kreislaufs bis zum nächsten Mischvorgang wieder herzustellen.

Fig. 2 zeigt zunächst einen Schnitt durch eine Mischkammer 1 mit einem nur angedeuteten Reinigungsstößel 2 und einem einzelnen Düsenausgang 5, in deren Ausgang 60 ein beweg­ licher Staukörper 61 angeordnet ist, mit dessen Bewegungen der Ausgang 60 in jeden Zustand zwischen einer vollen Öffnung und einem totalen Verschluß versetzt werden kann. Die im dargestellten Fall vorausgesetzte Bewegung ist eine line­ are Bewegung des Staukörpers 61 senkrecht zur Längsachse der Mischkammer 1, wobei der Staukörper 61 die Gestalt eines flachen Riegels mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt aufweist, aus dessen breiterer Fläche eine Öffnung 62 aus­ genommen ist, deren Querschnitt mit demjenigen des Ausgangs 60 der Mischkammer übereinstimmt. Selbstverständlich läßt sich der angestrebte Effekt einer zeitweisen definierten Änderung der Öffnung des Ausgangs 60 der Mischkammer 1 auch mit anderen Querschnitten des Staukörpers 61, bei­ spielsweise kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt senkrecht zu seiner Längsachse, und mit anderen Bewegungen des Staukörpers 61, beispielsweise einer weder parallel noch senkrecht zur Längsachse des Ausgangs 60 der Misch­ kammer 1 verlaufenden linearen Bewegung oder einer reinen Rotationsbewegung des Staukörpers 61 um seine eigene Längs­ achse, erzielen, sofern nur stets eine definierte resul­ tierende Austrittsöffnung 63 der Mischkammer 1 einstellbar ist.

Zur Steuerung der Bewegung des Staukörpers dient - entspre­ chend der Steuerung der Öffnungs- und Schließbewegungen der vorbeschriebenen Düse 4 bzw. Drossel 50 - zunächst ein an geeigneter Stelle in der Mischkammer 1 angeordneter Druck­ sensor 64, dessen Ausgangssignale - gegebenenfalls nach einer Signalaufbereitung in einem hier nicht dargestellten Meßverstärker bekannter Art - einer geeigneten Steuer- und Regeleinheit 65 bekannter Art aufgegeben werden, in der sie mit einer von einem Funktionsgenerator 66 erzeugten und gelieferten Folge vorgegebener Werte verglichen und beim Auftreten von Differenzwerten als Basis für die Abgabe von angepaßten Steuersignalen an den Antrieb 67 eines Servoven­ tils 68 mit mindestens 2 Ausgängen 69, 70 verwendet werden. Das Servoventil 68 beaufschlagt aus einem Tank 71 mittels ei­ ner Pumpe 72 in Abhängigkeit von der Stellung seines Kolbens 73 entweder über den Ausgang 69 oder den Ausgang 70 oder keinen von beiden Ausgängen eine Kolben-Zylinder-Anordnung 74 mit Hydraulik-Flüssigkeit, die andererseits über den je­ weils anderen Ausgang 70, 69 des Servoventils 68 von diesem im dargestellten Fall über Drosseln 75, 76 auch wieder in den Tank 71 zurückgeführt wird. Die Kolben-Zylinder-Anordnung 74 führt dann im vorliegenden Falle unmittelbar die gewünschte Bewegung des Staukörpers 61 herbei, kann dies in anderen Fällen aber gegebenenfalls auch auf indirekten Wegen be­ kannter Art bewirken.

Zwischen der dem Staukörper 61 zugewandten Stirnwand der Kolben-Zylinder-Anordnung 74 und dem der Kolben-Zylinder-An­ ordnung 74 zugewandten Ende des Staukörpers 61 ist eine Druck­ feder 77 angeordnet, die den Staukörper 61 bei Ausfall des Hydrauliksystems zwangsweise derart verschiebt, daß der Aus­ gang 60 der Mischkammer 1 vollkommen geöffnet und damit durchgängig für den Reinigungsstößel ist. Die Kolben-Zylinder- Anordnung 74 trägt im übrigen auf ihrem dem Staukörper 61 ab­ gewandten Ende eine zweite Kolbenstange 78, deren Ende aus der Kolben-Zylinder-Anordnung 74 herausgeführt ist und sich innerhalb eines geeigneten Wegaufnehmers 79 bewegt. Die Ausgangssignale dieses Wegaufnehmers 79 sind ein Maß für die Stellung des Staukörpers 61 im Ausgang 60 der Mischkammer 1 und damit indirekt auch des Mischdruckes in der Mischkammer 1.

Sie werden - gegebenenfalls nach einer Signalaufbereitung in einem hier nicht dargestellten Meßverstärker - ebenfalls der vorerwähnten Steuer- und Regeleinheit 65 aufgegeben, um dort mit einer entweder ebenfalls vom Funktionsgenerator 66 oder einer hier nicht dargestellten entsprechenden weiteren Einrichtung erzeugten und gelieferten Folge vorgegebener Werte verglichen zu werden, wobei die vorgegebenen Werte absichtlich nicht exakt mit den der entsprechenden druck­ beaufschlagten Regelung der Stellung des Staukörpers 61 äquivalenten Werten übereinstimmen. Die daher bei pri­ märer druckbeaufschlagter Regelung stets entstehenden - und vorzugsweise stets gleichgerichteten - Differenzwerte dienen dann als Basisgrößen für eine Korrektur der durch die druck­ beaufschlagte Regelung erzeugten Steuersignale für den An­ trieb 67 des Servoventils 68 derart, daß das Entstehen von Schwingungen des Kolbens 73 im Servoventil 68 bzw. demzu­ folge des Kolbens 80 in der Kolben-Zylinder-Anordnung 74 unterdrückt wird.

Fig. 3 zeigt den Schnitt A-A in Fig. 2. Die Bezugszeichen entsprechen denen der Fig. 2.

Zusätzlich zu Fig. 2 sind in Fig. 3 zwei Nuten 81, 82 zu erkennen, in denen der Staukörper 61 seitlich geführt wird.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen für das Reaktionsgießen von festen Kunststoffkörpern, insbesondere aus Polyurethan, aus mindestens zwei flüssigen Komponenten, mit einer Mischkammer, in die jede Komponente durch je eine intervallweise mittels einer hydraulisch arbeitenden Schließvorrichtung zu öffnende bzw. zu schließende Düse mit einem vorgegebenen Einspritzdruckprofil eingespritzt wird, und mit einem aus Vorratsbehälter, Pumpe und Düsenrückraum bestehenden separaten Komponentenkreislauf für jede Komponente, in dem jeweils eine den Einspritzdruck jeder Komponente aufbauende, mittels einer weiteren hydraulisch arbeitenden Schließvorrichtung verstellbare Drossel angeordnet ist, wobei die hydraulisch arbeitenden Schließvorrichtungen von mit Meßsignalen von in jedem Komponentenkreislauf angeordneten Drucksensoren und/oder von Weg­ aufnahmesensoren beaufschlagten Steuer- und Regeleinheiten zu betätigen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Schließvorrichtungen Kolben-Zylinder- Anordnungen (29, 30) darstellen, deren Kolben (27, 28) stets zwischen mindestens zwei Öffnungen im zugehörigen Zylinder angeordnet sind, die mit entsprechenden Ausgängen (23, 24, 25, 26) eines Servoventils (21, 22) verbunden sind, das von einem von einer zugehörigen Steuer- und Regeleinheit (15, 16) angesteuerten Torque-Motor (19, 20) betätigt wird und den Zu- und Ablauf des Hydraulikmediums zu den Teilräumen des zugehörigen Zylinders kontrolliert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgang (60) der Mischkammer (1) ein verfahrbarer Staukörper (61) angeordnet ist, der mittels einer hydraulisch arbeitenden Schließvorrichtung aus einer Kolben-Zylinder- Anordnung (74) mit vorgeschaltetem Servoventil (68), das von einem von einer zugehörigen mit Meßsignalen eines in der Mischkammer (1) angeordneten Drucksensors und/oder eines an der Kolben-Zylinder-Anordnung (74) angeordneten Wegaufnahmesensors (79) beaufschlagten Steuer- und Regeleinheit (65) angesteuerten Torque-Motor (67) zu betätigen ist, und dessen mindestens zwei Ausgänge (69, 70) mit entsprechenden Öffnungen des Zylinders der Kolben-Zylinder-Anordnung (74) verbunden sind, die ihrerseits stets den Kolben (80) dieser Kolben-Zylinder-Anordnung (74) einschließen und den Zu- und Ablauf des Hydraulikmediums zu den Teilräumen des Zylinders ermöglichen, zum Aufrechterhalten eines vorgegebenen Misch­ kammer-Druckprofils während eines Mischvorganges in jeden Zustand zwischen vollkommener Öffnung und vollständigem Verschluß der Mischkammer (1) versetzt werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegaufnahmesensoren (46, 47, 79) jeweils an dem einem Düsenkörper (41), einem Drosselkörper (51) oder einem Staukörper (61) abgekehrten Ende der ihn bewegenden Kolben- Zylinder-Anordnung (29, 30, 74) angeordnet sind und die der Bewegung des jeweiligen Düsen- (41), Drossel- (51) oder Staukörpers (61) äquivalente Bewegung einer aus diesem Ende herausgeführten zweiten Kolbenstange (44, 45, 78) der jeweiligen Kolben-Zylinder-Anordnung (29, 30, 74) registrieren.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulisch arbeitenden Schließvorrichtungen für Düsenkörper (41), Drosselkörper (51) und Staukörper (61) sowohl im schaltungstechnischen als auch im konstruktiven Aufbau identisch sind.