DE7609272U1 - Mischkopf zum vermischen mindestens zweier bei ihrer reaktion schaumstoff bildender komponenten - Google Patents

Description

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BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk

Zentralbereich Mr/lz-c 10.8.1979

Patente, Marken und Lizenzen _{G 76 Qg 2}72.3

Mischkopf zum Vermischen mindestens zweier bei ihrer Reaktion Schaumstoff bildender Komponenten

Die Neuerung richtet sich auf einen Mischkopf zum Vermischen mindestens zweier bei ihrer Reaktion Schaumstoff bildender Komponenten/ bestehend aus einem Gehäuse, in dem eine Führungsbohrung für einen Ausstoßkolben angeordnet ist, wobei ein Abschnitt dieser Führungsbohrung als Mischkammer ausgebildet ist, in welche Eintrittsöffnungen für die Komponenten münden und die in der zurückgefahrenen Stellung des Ausstoßkolbens durch dessen Stirnseite begrenzt ist, während auf der gegenüberliegenden Seite die

1GT Austrittsöffnung vorgesehen ist, wobei anschließend an die Mischkammer ein Drosselorgan in einer sich quer zur Führungsbohrung des Ausstoßkolbens erstreckenden Führungsbohrung bewegbar angeordnet ist.

Mischköpfe der genannten Art arbeiten in der Regel nach dem Gegenstrominjektionsprinzip; d.h., die als Düsen oder Lochblenden gestalteten Einspritzöffnungen sind einander gegenüberliegend angeordnet.

Um eine gute Vermischung zu erzielen, ist innerhalb der Mischkammer ein bestimmter Druck einzuhalten. Er läßt sich

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wegen des geringen Volumens der Mischkammer nur schlecht messen. Deshalb nimmt man als Maß dafür die theoretische Geschv/indigkeit des die Mischkammer verlassenden Reaktionsgemisches. Zum Beispiel hat sich gezeigt, daß für die Herstellung von Integralschaumstoffen auf Basis Polyurethan bei einer Austrittsgeschwindigkeit von 20 bis 40 Metern/ Sekunde eine gute VermischungsintcnsitUt gewährleistet 1st. Der Mischkammerdruck wird bei den bekannten Mischköpfen * durch Drallstücke oder Lochblenden im Auslaufstück hinter ^

der Mischkammer erzielt. [

Da diese Mischköpfe in der Regel zum Füllen von Formwerk- ti zeugen mit dem Reaktionsgemisch Anwendung finden, muß da- _? für gesorgt sein, daß das Gemisch unter beruhigter Strö- *i mung die Mischkammer verläßt, um mit laminarer Strömung _; in den Formhohlraum einzutreten. Diese Forderung erfüllt J. den Zweck, daß eine geschlossene Fließfront entsteht und keine Luftblasen in das Gemisch eingeschlagen werden, die Defekte im fertigen Formteil verursachen Könnten. Erreicht. i= wird diese Laminarströmung auren ümiens- oder öcruiii^uf^ö· kegel im Auslaufstück.

Bei diesen mit Einbauten im Auslaufstück versehenen Hischköpfen ist jedoch ein Spülen mittels Lösungsmittel oder |_t Preßluft notwendig. Die dabei als Verlust anfallenden % Reaktionsgemischreste verunreinigen die Umgebung.

Es ist bereits bekannt, ein Drosselorgan durch die Austrittsöffnung der Mischkammer in diese einzuführen, uns die Durchraischung zu verbessern und durch weitgehende Verdrängung der in der Mischkammer vorhandenen Luft das Einschlagen von Luft in das Genisch zu verhindern. Wegen des geringen Ausströinquerschnittes tritt jedoch eine hohe Ausströmgeschwindigkeit auf, so daS die angestrebte

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geschlossene Fließfront beim Eintritt in das Formwerkzeug nicht gewährleistet ist.

Neuartige zwangsgesteuerte Mischköpfe arbeiten in vorteilhafter Weise ohne Spülmittel, indem mittels eines Ausstoßkolbens das in der Mischkammer verbleibende Reaktionsgemisch gegen Ende des Formfüllvorganges ausgestoßen wird. Eine Anpassung des Mischkammerdruckes an die Erfordernisse ist ebensowenig möglich wie die Gewährleistung einer Laminarströmung von der Mischkammer in den Formhohlraum.

Da die Vermischungsintensität nicht ausreichend ist, hat man auch schon Nachvermischer zwischen Mischkammer und Formhohlraum angeordnet. Sie verbessern die Vermischung und beruhigen den aus der Mischkammer turbulent austretenden Gemischstrom. Solche Nachvermischer werden, wie auch der AnguBkanal, in die Formtrennebene gelegt. Nach erfolgter Aushärtung ntuS das int Är.gu&kanal und Nachvermiscner verblitrbcac GcmliCiv vcrr, "crnricil ~lr: ^bf=ll entfernt werden. Die am Formteil verbleibende Angußmarke ist störend und muß nachbearbeitet werden.

Eine andere Ausführungsform des Mischkopfes besitzt einen Ausstoßkolben, der gegen Ende des Formfüllvorganges bis an die Austrittsöffnung der Mischkammer vorschiebbar ist, an die sich unmittelbar der Formhohlraum anschließt. Damit lassen sich angußfreie Formteile herstellen. Wegen der schlechten Vermischung zeigen die Formteile jedoch Defekte in Form von Schlieren und Blasen.

Schließlich ist es auch bekannt, bei Mischköpfen mit Ausstoßkolben zwischen dem Bereich der 2intritfcsöffnungen und der Austrittsöffnung einen in die Mischkammer quer

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vorschiebbaren Staukörper vorzusehen, um die Vermischungsqualität über den Staudruck beeinflussen zu können. Dieser Staukörper ist aber nicht geeignet, dem aus der Mischkammer austretenden Gemischstrom ein ausreichend laminares, ruhiges Strömungsverhalten aufzuerlegen, um beim Einlaufen in das Formwerkzeug eine geschlossene Fließfront zu erhalten.

Aufgabe der Neuerung ist, einen Mischkopf zu schaffen, der gleichzeitig eine gute Vermischungsintensität durch Einstcllbarkeit des Mischkammerdruckes gewährleistet, ! spülmittelfrei arbeitet, ein laminares Eintreten des Gemischstromes in den Formhohlraum ermöglicht und eine Produktion ohne wesentlichen Materialverlust sicherstellt.

Die Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß. das Drosselorgan einen Durchlaß aufweist, dessen Durchlaßquerschnitt mindestens dem Querschnitt des Ausstoßkolbens entspricht; und durch dessen Durchlaß der Ausstoßkolben

Dabei mird die Einstellbarkeit des Mischkammerdruckes vorzugsweise durch Einstellung des Hubes des Drosselorgans ermöglicht, indem dieser derart einstellbar ist, daß die Austrittsöffnung der Mischkammer, d.h. der Durchströmquerschnitt zwischen Durchlaß des Drosselorgans und umgebender Wandung der Führungsbohrung des Drosselorgans, variierbar ist.

Mittels des Durchlasses wird gleichzeitig eine gute Nachvermischung erzielt, denn in den zur Mischkammer seitlich versetzten Durchlaß spritzt das Material mit hoher Strömungsgeschwindigkeit ein, die eine starke Verwirbelung verursacht, wobei aber wegen der Querschnittserweiterung die

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Strömungsgeschwindigkeit sogleich vermindert wird. Im Auslaufstück wird die Strömungsgeschwindigkeit schließlich so stark - auf etwa 1 bis 2 Meter/Sekunde - herabgesetzt, daß die gewünschte laminare Strömung entsteht.

Das spülmittolfreie Arbeiten ohne Materialverlust gestattet der Ausstoßkolben, der gegen Ende des Formfüllvorganges die Mischkammer entleert und nach entsprechender Stellung des Drosselorgans durch dessen Durchlaß bis an die Austrittsöffnung des AuslaufStückes geschoben wird. Der Durchlaß des Drosselorgans wirkt auf die Strömung
gleichzeitig beruhigend, und das Auslaufstück sichert
den laminaren Eintritt der Strömung des Gemisches in den Formhohlraum. Das zeitliche Zusammenwirken von Drosselorgan und Ausstoßkolben wird mittels einer Steuereinrichtung, die elektrisch, hydraulisch, mechanisch und/oder
pneumatisch arbeitet, erreicht.

Nach einer besonderen Ausführungsform ist der Ausströmguerschnitt des Durchlasses in jeder Drosselstellung
größer als sein Eintrittsquerschnitt.

Diese Maßnahme trägt zur Strömungsberuhigung bei.

Ist das Drosselorgan als Hubschieber ausgebildet, so
weist es vorzugsweise, auf seiner zum Auslauf stück v/eisenden Seite, eine Längsnut auf, die nach außen durch eine bis zur Bohrung des AuslaufStückes reichende Feder abgedichtet ist und andererseits bis zum Durchlaß reicht.

Auf diese Weise läßt sich die vorgenannte Bedingung aus konstruktiver Sicht besonders günstig ausführen.

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In einer Zeichnung ist der neuerungsgemäße Mischkopf rein schematisch dargestellt und nachstehend näher er-1äutert. Es zeigen:

Figur 1 den Mischkopf im Längsschnitt in Mischstellung des Ausstoßkolbens und des Drosselorgans;

Figur 2 einen Schnitt durch den Mischkopf gemäß Linie A-A in Figur 1;

Figur 3 einen Schnitt durch den Mischkopf gemäß Linie 3-B in Figur 1;

Figur 4 den Mischkopf im Längsschnitt mit dem Drosselorgans in Durchlaßstellung für den bis zur Austrittsöffnung des AuslaufStückes vorgeschobenen Ausstoßkolben, und

Figur 5 den Mischkopf mit Steuereinrichtung für den Ausstoßkolben und das Drosselorgan.

Im Gehäuse 1 ist ein Ausstoßkolben 2 in einer Führungsbohrung 3 verschiebbar geführt, wobei ein Teil der Führungsbohrung 3 bei zurückgefahrenem Ausstoßkolben 2 eine Mischkammer 4 darstellt, und wobei die Stirnseite 5 des Ausstoßkolbens 2 die Mischkammer 4 begrenzt, während gegenüber die Austrittsöffnung 6 liegt. Von Komponentenzuleitungen 9, 10 nünden Einlaßöffnungen 7, 8 in die xMischkammer 4. Rücklaufleitungen sind mit 11, 12 bezeichnet. Der Ausstößkolben 2 ist an seinem anderen Ende als beidseitig beaufschlagbarer Hydraulikkolben 13 ausgebildet, der in einem Hydraulikzylinder 14 geführt ist,, der Leitungsanschlüsse 15, 16 aufweist.

In einer unmittelbar an die Austrittsöffnung 6 der Misch- \ kammer 4 quer dazu anschließenden Führüngsbohrung 17 ist jp

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ein Drosselorgan 18 verschiebbar geführt, das einen Durchlaß 19 aufweist, dessen Querschnitt mindestens demjenigen des Ausstoßkolbens 2 entspricht. Der Durchlaß 19 und die Führungsbohrung 3 des Ausstoßkolbens 2 sind achsparallel angeordnet. Das Drosselorgan 18 besitzt ebenfalls an einem Ende einen beidseitig beaufschlagbaren Hydraulikkolben 20, der in einem mit Leitungsanschlüssen 21, 22 versehenen Hydraulikzylinder 23 geführt ist. Mittels einer Stellschraube 24 läßt sich der Hub des Drosselorgans 18 variieren. Je nach Drosselorganstellung ist der Eintrittsund Austrittsquerschnitt des Durchlasses 19 größer oder kleiner. Das Drosselorgan 18 weist an der der Mischkammer abgewandten Seite eine Längsnut 25 auf, die bis zum Durchlaß 19 reicht. Nach außen ist die Längsnut 25 durch eine Feder 26 abgedichtet. An die Auslaßseite des Durchlasses 19 schließt sich ein Auslaufstück 27 an, dessen Bohrung 28 mit der Führungsbohrung 3 des Ausstoßkolbens 2 koaxial angeordnet ist. Das Auslaufstück 27 öffnet unmittelbar in den Formhohlraum 29 eines Formwerkzeuges 30.

Anhand des Steuerschemas nach Figur 5 sei die Funktionsweise des Mischkopfes erläutert:

Bei Ablauf der Injektionszeit, auf die ein Zeitgeber 31 eingestellt ist, schaltet dieser Zeitgeber 31 Wegeventile 32, 33 auf Rücklaufleitungen 11, 12 um, so daß die mittels der Dosierpumpen 34, 35 von den Vorratsbehältern 36, 37 über die Zuleitungen 9, 10 geförderten Komponenten im Kreislauf geführt werden.

Der Zeitgeber 31 steuert bei Ablauf seines Zeitintervalls einen Zeitgeber 38 an, der auf ein Wartezeitintervall von 3 Sekunden eingestellt ist. Dann schaltet er ein Wegeventil 39 der hydraulischen Steuereinrichtung 40 ium. Dadurch

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wird der Hydraulikkolben 20 des Drosselorgans 18 derart beaufschlagt, daß das Drosselorgan 18 die Reinigungsstellung einnimmt. Dabei schließt das Drosselorgan 18 einen Endschalter 41, der das Wegeventil 42 der hydraulischen Steuereinrichtung 40 umschaltet, so daß der Hydraulikkolben 13 des Ausstoßkolbens 2 im Sinne der Reinigungsbewegung des Ausstoßkolbens 2 beaufschlagt wird. Der Endschalter 41 steuert gleichzeitig einen weiteren, auf ein Zeitintervall von 3 Sekunden eingestellten Zeitgeber 43 an, der nach Ablauf des Zeitintervalls das Wegeventil wieder umsteuert, so daß der Ausstoßkolben 2 in die Mischstellung zurückgefahren wird. Dabei löst der Ausstoßkolben 2 einen Endschalter 44 aus, der das Wegeventil 39 umschaltet, so daß da-s Drosselorgan 18 wieder seine mittels der Stellschraube 24 vorgegebene Drosselstellung einnimmt. Nun ist der Mischkopf für den nächsten Mischvorgang bereit. Er wird ausgelöst durch Betätigung des Einschalters 45, der den Zeitgeber 31 auslöst, welcher die Wegeventile 32, 33 sofort auf Vorlauf umschaltet, so daß die Komponenten in die Mischkammer 4 gelangen.

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Claims (3)

• . ..* I * 1 1 I • · · ■ t*■ «ft ·• * a · > ■ » * e Schutzansprüche

1. Mischkopf zum Vermischen mindestens zweier bei ihrer Reaktion Schaumstoff bildender Komponenten, bestehend aus einem Gehäuse, in dem eine Führungsbohrung für einen Ausstoßkolben angeordnet ist, wobei ein Abschnitt dieser jpührungsbohrung als Mischkammer ausgebildet ist, in welche Eintrittsöffnungen für die Komponenten münden und die in der zurückgefahrenen Stellung des Ausstoßkolbens durch dessen Stirnseite begrenzt ist, während auf der gegenüberliegenden Seite die Austrittsöffnung vorgesehen ist, wobei anschließend an die Mischkammer ein Drosselorgan in einer sich quer zur Führungsbohrung des Ausstoßkolbens erstrek-.Tcenden Führungsbohrung bewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (18) einen Durchlaß

(19) aufweist, dessen Durchlaß querschnitt mindestens dem Querschnitt des Ausstoßkolbens (2) entspricht, und durch dessen Durchlaß (19) der Ausstoßkolben (2) in seine Ausstoßstellung bewegbar ist.

2. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausströmquerschnitt des Durchlasses (19) an jeder Drosselstellung größer ist als sein Eintrittsquerschnitt.

3. Mischkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselschieber (18) auf seiner zum Auslaufstück (27) weisenden Seite eine Längsnut (25) aufweist, die nach außen durch eine bis zur Bohrung (28) des AuslaufStückes

(27) reichende Feder (26) abgedichtet ist und andererseits bis zum Durchlaß (19) reicht.

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