DE4235850A1 - Mischkopf mit Rührer zur Verarbeitung von Mehrkomponenten-Kunststoffgemischen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Mischkopf mit Rührer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Mischköpfe mit eingebauten Rührern sind in vielfältigen Ausführungs­ formen bekannt geworden. Bei allen Ausführungsformen ist in einem Mischkopf ein Rührer drehend angetrieben gelagert, dessen Rührelement in die Mischkammer greift und die dort einfließende Kunststoffkomponentenmischung verrühren soll. Man muß stets für einen Verschluß der Mischkammer sorgen, um eine Rührphase in der gefüllten Mischkammer zu bewirken, um dann nach erfolgter Rührphase das fertiggestellte Mehrkomponentengemisch über eine entsprechende Auslaufdüse in eine Form oder ein Teil auslaufen zu lassen.

Bisher waren in der Gegend der Auslaufdüse entweder keine Ver­ schlußelemente vorhanden, so daß mit dieser Ausführungsform die Gefahr bestand, daß das Gemisch unkontrolliert ausfließen konnte.

Es ist ferner eine Ausführungsform bekannt geworden, bei der am Auslauf an der Mischkammer der Auslaufdüse ein gummielastischer Schlauch angebracht ist, der durch Deformation von pneumatisch angesteuerten Kolben-Zylindereinheiten abgequetscht werden kann, um so durch gesteuertes Abquetschen dieses Gummischlauches einen gesteuerten Auslauf aus der Mischkammer zu erreichen. Nachteil dieser Anordnung ist, daß die Absperrung nur unge­ nügend erfolgt und vor allem ungenau ist.

Das gummielastische Material des Schlauches muß sich auch bei zähflüssigem Kunststoffmaterial zurückverformen, um über­ haupt einen erneuten Auslauf zu gestatten, was nicht in allen Fällen gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Misch­ kopf mit Rührer der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ein gesteuerter Auslauf des Kunststoffgemisches und ein nachfolgender Verschluß der Mischkammer gewährleistet ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß der Rührer heb- und senkbar in der Mischkammer angeordnet ist und mit seiner Spitze in der Art einer Düsennadel die Auslaufdüse an ihrer Öffnung in der Mischkammer verschließt und gesteuert öffnet.

Mit der gegebenen technischen Lehre wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß dem Rührelement eine Doppelfunktion zugeordnet wird, nämlich einmal die Rührfunktion selbst und zum anderen wird dieses Rührelement gleichzeitig als Ventil­ element verwendet.

Hierzu ist es vorgesehen, daß die Unterseite des Rührelements entsprechend einem Verschlußglied ausgestaltet ist, welches an seiner Unterseite eine Spitze aufweist, die der Mündung der Auslaufdüse aus der Mischkammer angepaßt ist. Beim Absenken des Rührelements greift diese Spitze abdichtend in die Mündung der Auslaufdüse ein und verschließt diese präzise, so daß ein weiterer Auslauf verhindert wird. Umgekehrt gibt die Spitze beim Anheben des Rührelements die Spitze die Auslaufdüse frei, so daß ein freier Auslauf aus der Mischkammer gewährleistet ist.

Hierbei ist der Rührer bei einer bevorzugten Ausgestaltung so ausgebildet, daß dieser im wesentlichen die ganze Mischkammer ein­ nimmt. Um einen Auslauf aus der Mischkammer zu erleichtern, ist es dabei vorgesehen, daß die Rührerkontur, die sich an die Spitze anschließt, welche die Dichtungsfunktion ausübt, konkav, d. h. in Form einer Bogenkurve ausgebildet ist, um einen größeren Querschnitt im Unterteil (unteren Bereich) der Mischkammer zu schaffen. Auf diese Weise wird ein relativ großer Auslaufquer­ schnitt im unteren Bereich der Mischkammer vorgesehen.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Düsengehäuse mit der darin angebrachten Auslaufdüse leicht auswechselbar an der Unterseite der Mischkammer gehalten ist. Will man größere Auslaufquerschnitte erhalten, verwendet man eine Auslaufdüse mit entsprechend größerem Querschnitt. Hier kommt dann die beschriebene Bogenform an der Unterseite des Rührelements zum Einsatz, weil diese Bogenform auch bei größeren, abzudichtenden Ringquerschnitten der Auslaufdüse immer eine ringsumlaufende Linienberührung zwischen der Auslaufdüsen­ öffnung und der Kontur der Rührerspitze für den Verschluß gewähr­ leisten. Ebenfalls wird auch der Hub des Rührelements entsprechend verändert, um mit einem größeren Ringspalt eine größere Ausklink­ menge zu erzielen.

In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird der Rührer mit Umdrehungszahlen von z. B. maximal 7600 Umdrehungen pro Minute angetrieben. Um nun diesen Rührer als Ventilelement verwenden zu können, ist er heb- und senkbar über eine ent­ sprechende Kolbenzylindereinheit in dem Mischkopfgehäuse angeord­ net. Hierzu ist die Rührerwelle über ein Lager mit einem fest­ stehenden Kolben verbunden, welcher Kolben in einer Zylinder­ kammer mit Hilfe von Steuerluft heb- und senkbar ausgebildet ist. Das Anheben erfolgt hierbei über die Steuerluft, und das Absenken des Kolbens - um den Rührer in die Verschlußstellung zu bringen - erfolgt hierbei unter Einwirkung einer Feder, wobei der Verschiebungsweg einstellbar ist.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentan­ sprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Pa­ tentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen, ein­ schließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Er­ findung hervor.

Die Abbildung zeigt einen Mischkopf nach der Erfindung im Schnitt.

Der Mischkopf 1 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 2, welches in seinem oberen Teil einen Einlaß 3 für die Steuerluft aufweist. Dieser Einlaß mündet in eine Zylinderkammer 6, in der ein Kolben 5 verschiebbar über entsprechende Abdichtungen in axialer Richtung gelagert ist. In dem Kolben 5 wiederum ist über ein in axialer Richtung festgelegtes Kugellager 7 die sich drehende Antriebswelle 10 eines Rührers 25 gelagert und kann zusammen mit dem Kolben 5 in axialer Richtung 4 verschoben werden.

Zum Drehantrieb der Antriebswelle 10 sind oben mehrere Klauen 11 angeordnet, die in nicht näher dargestellter Weise mit einem Antriebsmotor gekoppelt werden.

Der Kolben 5 ist in seiner oberen Hubstellung gezeigt, d. h. er wurde unter Einwirkung von Steuerluft bereits schon in Pfeilrichtung 4 nach oben verschoben. Er stützt sich hierbei an einem Distanzstück 9 ab, dessen Länge den Kolbenhub in axialer Richtung bestimmt.

In einer anderen Ausführungsform kann das Distanzstück 9 durch andere Distanzstücke ersetzt werden, um so eine Einstellung der Hubbewegung der Antriebswelle 10 zu erreichen.

Das Distanzstück 9 stützt sich an einer Feder 8 ab, die sich mit ihrem anderen Ende am gehäusefesten Teil des Gehäuses 2 abstützt.

Auf diese Weise wird die Antriebswelle 10 unter Wirkung der Steuerluft über den Einlaß 3 in ihrer angehobenen Stellung gehalten, wobei die Feder 8 zusammengedrückt ist.

Die Antriebswelle 10 ist im unteren Teil des Gehäuses 2 in einem weiteren Lager 12 gefaßt und durchgreift mehrere Dichtungen 14, 15, denen Dichtringe 16 zugeordnet sind.

Im Bereich des Lagers 12, welches als Festlager ausgebildet ist, ist ein Gleitstück 13 drehfest mit der Antriebswelle 10 verbunden. Die Antriebswelle 10 ist in diesem Bereich axial verschiebbar durch das Lager 12 hindurchgeführt.

Im unteren Bereich des Gehäuses 2 münden mehrere, am Umfang verteilt angeordnete, Spülventile 17 in die Mischkammer 24 ein. Jedes Spülventil besteht hierbei aus einer Ventilnadel 23, die heb- und senkbar in dem Gehäuse des Spülventils 17 eingebracht ist.

Alle Spülventile 17 stehen über eine Ringnut 21, die mit Wasser versorgt ist, in Verbindung. Von der Ringnut 21 münden Spülkanäle 22 ab, die mit dem Spülventil 17 in Verbindung stehen.

In entsprechend angehobener Stellung der Ventilnadel 23 des Spülventils wird somit über den Spülkanal 22 Wasser in die Spülkammer 24 eingespritzt.

In der Mischkammer 24 ist der Rührer 25 drehend angetrieben und ist der Formgebung der Mischkammer angepaßt. Hierbei ist es wesentlich, daß das Oberteil 26 der Mischkammer mit einer Schräge ausgestattet ist, der eine gleichartige Schräge 27 im Rührer 25 gegenüberliegt.

An den Seitenwänden der Mischkammer weist der Rührer 25 vertikale Wände auf und ist parallel zu den Seitenwänden der Mischkammer 24 geführt, wobei sich ein Ringspalt geringer Dimension ergibt. Damit soll der Rührer einen gewissen Schäleffekt an der Innen­ wandung der Mischkammer 24 bewirken, um das sich dort ablagernde Kunststoffmaterial mitzunehmen.

Es ist lediglich angedeutet, daß der Rührer mehrere schrägver­ laufende Nuten 28 aufweist, welche den Mischeffekt erbringen und den Spüleffekt des Spülwassers in der Mischkammer unterstützen.

An der Unterseite 31 der Mischkammer 24 ist leicht lösbar ein Düsengehäuse 34 mit einer darin eingebrachten Auslaufdüse 33 angeordnet. Wichtig ist, daß das Düsengehäuse an seinem oberen Teil einen Kunststoffring 32 aufweist, der aus einem PTFE-Material (Teflon) besteht, d. h. er ist reibungsarm, so daß auch eine drehende Aktion des Rührers 25 beim Aufsetzen auf diesen Kunst­ stoffring 32 keinen Verschleiß bewirkt.

Der Rührer ist in seiner Durchflußstellung gezeigt, d. h. die Antriebswelle ist in Pfeilrichtung 4 angehoben. Wird die Steuer­ luft aus dem Einlaß 3 entfernt, dann drückt die Kraft der Feder 8 die Antriebswelle 10 nach unten und der Rührer 25 dringt mit seiner Spitze 35 in die Mündung 36 der Auslaufdüse 33 ein und verschließt diese zuverlässig. Es wird hiermit eine Linienberüh­ rung am Umfang der Auslaufdüse 33 erreicht, was zu einem sicheren, reproduzierbaren Verschluß führt.

Wichtig ist ferner, daß die Unterseite des Rührers als Bogen­ kurve 30 ausgebildet ist, d. h. leicht konkav gewölbt ist, während die Kammerwandung eine Schräge 37 aufweist, die sich in eine gleichartige Schräge des Kunststoffrings 32 fortsetzt. Auf diese Weise wird ein konischer Mischraum am unteren Bereich der Mischkammer 27 erzielt.

Oberhalb des Mischkammergehäuses 29 münden andere Ventile in das Gehäuse 2 des Mischkopfes 1 ein. Es ist lediglich ein Einspritzventil 18 angedeutet, welches über einen Einlaß 19 mit Hilfe einer lediglich angedeuteten Nadel 20 eine Kunst­ stoffkomponente in den Halsbereich 38 der Mischkammer 24 ein­ speist.

Es sind hierbei mehrere Einspritzventile 18 am Umfang verteilt angeordnet, um mehrere Kunststoffkomponenten in die Mischkammer 24 einzuführen.

In der Praxis lagern sich die über den Einlaß 19 eingebrachten Kunststoffkomponenten am Schaft 39 des Rührers 25 ab, und fließen schwerkraftbedingt durch den Halsbereich 38 der Mischkammer 24 nach unten, wo sie dann auf den Rührer 25 treffen und mit Fliehkraft gegen die Wandung der Mischkammer 24 geschleudert werden. Dort kommt es zu dem erwähnten Mischeffekt und die fertig gemischten Komponenten verlassen dann über die bogen­ förmigen Unterseiten der Mischkammer (Zwischenraum zwischen der Unterseite des Rührers 25 und der Schräge 37 der Mischkammer 24) die Mischkammer über die ggf. geöffnete Auslaufdüse 33.

Wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt also darin, daß ein zuverlässig arbeitendes Verschlußelement in dem Mischkopf unter geringstem Raumbedarf integriert ist, weil dem Rührer 25 eine Doppelfunktion zugeordnet ist. Damit kann die Ausflußmenge leicht reproduzierbar genau gleich gehalten werden, und das Anpassen an verschiedene Auslaufmengen ist durch Auswechselbarkeit des Auslaufdüsengehäuses 34 gewähr­ leistet.

Zeichnungs-Legende

 1 Mischkopf
 2 Gehäuse
 3 Einlaß (Steuerluft)
 4 Pfeilrichtung
 5 Kolben
 6 Zylinderkammer
 7 Kugellager
 8 Feder
 9 Distanzstück
10 Antriebswelle
11 Klaue
12 Lager
13 Gleisstück
14 Dichtung
15 Dichtung
16 Dichtring
17 Spülventil
18 Einspritzventil
19 Einlaß
20 Nadel
21 Ringnut (Wasser)
22 Spülkanal
23 Ventilnadel
24 Mischkammer
25 Rührer
26 Oberteil (Mischkammer)
27 Schräge
28 Nut
29 Mischkammer-Gehäuse
30 Bogenkurve
31 Unterteil (Mischkammer)
32 Kunststoff-Ring
33 Auslaufdüse
34 Düsengehäuse
35 Spitze
36 Mündung
37 Schräge
38 Halsbereich
39 Schaft

Claims (11)

1. Mischkopf mit Rührer zur Verarbeitung von Mehrkomponenten- Kunststoffgemischen, welcher eine Mischkammer mit mindestens einem Zulauf für ein Kunststoffkomponenten- und einem ver­ schließbaren Auslauf für das Kunststoffgemisch ausbildet, in welche die Kunststoffkomponenten mittels Zuführeinrichtungen eingespeist werden, und mit einem drehend antreibbaren Rührer, dessen Rührelement in die Mischkammer ragt, um die Kunststoff- Komponenten zu vermischen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührer (25) heb- und senkbar in der Mischkammer (24) angeordnet ist, um den Auslauf wahlweise zu öffnen oder zu verschließen.

2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rührer (25) ein Ver­ schlußelement ausgebildet ist, welches an die Mündung des als Auslaufdüse (33) ausgebildeten Auslaufs angepaßt und zumindest teilweise in die Mündungsöffnung der Auslaufsdüse (33) hinein­ ragt, ohne diese zu verschließen.

3. Mischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement auf der Unterseite des Rührers (25) in Form einer Spitze (35) ausgebildet ist, deren Außenkontur beim Absenken des Rührers (25) die Mündungsöffnungen der Auslaufdüse (33) verschließt.

4. Mischer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Rührers (25) kegelförmig oder pyramidenförmig spitz zulaufend ausgebildet ist.

5. Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement als um seine Längsachse rotationssymmetrische Spitze (35) ausgebildet ist, wobei die Außenkontur der spitzen Mantelfläche durch Rotation einer konkaven Bogenkurve (30) um die Längsachse definiert ist.

6. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Mischkammer (24) ragende Teil des Rührers (25) in Form und Größe im wesentlichen gleich der Mischkammer (24) ausgebildet ist.

7. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufdüse (33) lösbar mit dem Mischer an der Unterseite der Mischkammer (24) vorge­ sehen ist.

8. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührer (25) pneumatisch oder hydraulisch heb- und senkbar ausgebildet ist.

9. Mischer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer eine Kolben-Zylinder- Einheit (5, 6) umfaßt, wobei der Rührer (25) drehbar - jedoch in axialer Verschieberichtung (4) fest mit dem Kolben (5) verbun­ den ist.

10. Mischer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheit (5, 6) als eine Einwegezylindereinheit mit Federrückstellung (8) ausgebildet ist.

11. Mischer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Kolbens (5) und damit auch der Hub des Rührers (25) einstellbar ist.