EP0150716A2 - Dosing and mixing apparatus for high viscosity multiple component materials - Google Patents

Dosing and mixing apparatus for high viscosity multiple component materials Download PDF

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EP0150716A2
EP0150716A2 EP85100095A EP85100095A EP0150716A2 EP 0150716 A2 EP0150716 A2 EP 0150716A2 EP 85100095 A EP85100095 A EP 85100095A EP 85100095 A EP85100095 A EP 85100095A EP 0150716 A2 EP0150716 A2 EP 0150716A2
Authority
EP
European Patent Office
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mixing
tube
static
tubes
empty
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP85100095A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0150716A3 (en
Inventor
Peter Lückhoff
Klaus Peter Fischer
Holger Adolf
Bernd Johannisknecht
Hans-Joachim Rohde
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reinhardt Technik GmbH and Co
Original Assignee
Reinhardt Technik GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reinhardt Technik GmbH and Co filed Critical Reinhardt Technik GmbH and Co
Publication of EP0150716A2 publication Critical patent/EP0150716A2/en
Publication of EP0150716A3 publication Critical patent/EP0150716A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4314—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles
    • B01F25/43141—Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor with helical baffles composed of consecutive sections of helical formed elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
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    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
    • B01F25/4331—Mixers with bended, curved, coiled, wounded mixing tubes or comprising elements for bending the flow

Definitions

  • the invention relates to a metering and mixing device for highly viscous multi-component materials according to the preamble of claim 1.
  • Dosing and mixing devices are used for example for conveying, dosing, mixing and extruding highly viscous two-component materials for insulating glass sealing or for PU foam processing.
  • the parent component and the hardener are combined in one Mixing chamber attached to the base of the device.
  • the merged material is first mixed in a static mixing tube and then conveyed to the extrusion unit with a hose with a length of approx. 2.5 m.
  • the premixed material is mixed again with a static mixing tube and then discharged with a spray gun.
  • the hose with a length of 2.5 m or more is required so that, for example, an insulating glass pane that is not moved can be sealed all around in one operation.
  • the invention has for its object to develop a metering and mixing device for highly viscous two-component materials according to the preamble of claim 1 such that a homogeneous mixed material is obtained with a small volume to be rinsed before a longer service life.
  • longitudinal mixing is forced into empty tubes which are arranged between static mixing tubes of the mixing and extruding device.
  • the empty pipes are connected at both ends to a static mixer via mixing heads, in which the material flow is deflected by 180 °; in other words, the material runs alternately through static mixing tubes and empty tubes in a "meandering" way. Due to the turbulence caused by the deflection, longitudinal mixing, which compensates for the fluctuations in the mixing ratio due to the dead centers of the piston pumps, is already achieved in a comparatively short way in the empty pipes. This means that the volume that has to be flushed after finishing the work is small.
  • the additional "S" -shaped deflection provided in accordance with claim 8 when entering or exiting the mixing heads increases the longitudinal turbulence and thus further improves the longitudinal mixing.
  • the small volume of the parts to be cleaned after completion of the work predestines the mixing and extruding unit designed according to the invention to be rinsed with the parent component instead of with a solvent (for example in the case of a two-component mixture).
  • This flushing process which has already been proposed per se, has so far not been widely used due to the high material losses and the associated high costs.
  • the small volume to be flushed due to which the material losses reach the order of magnitude of two 400 g at most, allows the device to be flushed with the parent component in an environmentally friendly manner instead of with a solvent at a reasonable cost.
  • the multi-component metering and mixing device according to the invention for highly viscous multi-component materials has the advantage that the mixing and extruding unit according to one of claims 1 to 9 easily to existing devices in which previously the mixing chamber and a first static mixer before Working hose are arranged and the flushing was carried out with a solvent, can be retrofitted so that existing devices can be operated in an environmentally friendly manner.
  • mixing and extruding unit designed according to the invention in a multicomponent metering and mixing device for highly viscous multicomponent materials, in which rinsing with the base component and the "rinsing material" is returned to an intermediate container or the storage container for the base component .
  • Figure 1 shows the basic structure of a two-component dosing and mixing device for highly viscous two-component ten materials according to an embodiment of the invention.
  • a piston pump 1 conveys the base component from a storage container 2 via a hose line 3 and a piston pump 4 the hardener from a storage container 5 via a hose line 6 to a mixing and extrusion unit 7, which can be connected, for example, to a spray gun .
  • the piston pumps 1 and 4 for conveying and metering the base component and the hardener can be designed in the known manner as double-acting piston pumps.
  • the pumps are arranged in a metering frame and mechanically interlocked with one another via a lever beam which is infinitely adjustable within the metering range of the pumps to adjust the mixing ratio. This construction of the pumps is known, so that there is no need to go into this in the following.
  • FIG. 2 shows part of a mixing and extruding unit designed according to the invention.
  • the mixing and extruding unit 7 has a first mixing head 8, a first static mixing tube 9, a second mixing head 10, an empty tube 11 and a second static mixing tube 12.
  • the parent component and the hardener which have been brought together from the hose lines 3 and 6 in a mixing chamber (not shown), enter the first mixing head 8, where they are redirected twice in a double knee 13 of the inlet channel with small radii of curvature by 90 ° without them the direction of flow changes, flow through the first static mixing tube 9 and then enter the second mixing head 10.
  • the mixture is in the second mixing head 10 through 180 ° in a channel without mixing with a
  • the radius of curvature is redirected and flows through the empty tube 11.
  • the mixture is redirected again in the first mixing head in a channel with a small radius of curvature and without a mixing insert by 180 ° and flows through the second mixing tube 12.
  • the mixture After flowing through the "double knee" 14 in the second Mixing head 12, which forces an “S” deflection of the mixture, the mixture emerges and can be fed, for example, to a spray gun or another extrusion unit.
  • the material brought together in the mixing chamber is initially mixed essentially only transversely, while longitudinal mixing takes place in the empty tube 11.
  • This longitudinal mixing is strongly supported by the turbulent flow, which is caused by the two 180 ° deflections in the mixing heads and the "S" deflection.
  • Another factor in the good mixing is the two 90 ° deflections in the double knees of the mixing heads after the combined material enters and before the material mixture exits.
  • the static mixing tubes can be constructed in a manner known per se, so that their construction need not be discussed in more detail.
  • the length of the individual tubes is preferably between 25 and about 50 cm in the exemplary embodiment shown, so that only a small volume has to be rinsed in the rinsing process described below, and thus the rinsing losses are low.
  • a 2-way valve 15 is switched over, so that the hardener no longer enters the hose line 6 into the mixing chamber in which the two materials are brought together, but is guided back into the storage container 5 via a hose line 16 .
  • the hardener therefore circulates during the rinsing phase.
  • the parent component continues to enter from the hose line 3 into the mixing chamber (not shown in detail) and displaces the mixing chamber 8, the mixing head 8, the static mixing tube 9, the second mixing head 10, the empty tube 11, the 180.degree. Pipe bend of the first mixing head 8, the second stasch mixing tube 12 and the spray gun and after the entire mixture of materials in the mixing and extrusion unit has emerged from the spray gun and the unit 7 contains only the base component, the rinsing process is ended When the work is started, the "pure" parent component in the mixing and extruding unit 7 has to be displaced by a material mixture with a correct mixing ratio before the sealing of insulating glass panes can be started.
  • restart process is low and is approximately in the order of magnitude of 400 g at the start and end of work. This makes it possible to rinse with the parent component in an environmentally friendly manner at about the same cost as in known devices which are rinsed with solvents.
  • the mixing and extruding unit according to the invention can advantageously be used in a two-component metering and mixing device for highly viscous two-component materials with recycling of the base component used for rinsing.
  • a two-component metering and mixing device for highly viscous two-component materials with recycling of the base component used for rinsing.
  • Such a device is manufactured, for example, by Reinhardt-Technik and is described in the older German patent application P 33 177 34.1.
  • the use of the mixing and extruding unit according to the invention makes it possible to significantly reduce the size of the intermediate container which is used for the intermediate storage of the materials expelled at the end of work and at the start of work,
  • mixing and extruding unit constructed according to the invention can of course also be used in a device in which rinsing is carried out with a detergent such as methylene chloride.
  • the dosing and mixing device constructed according to the invention can of course not only be used for mixing, dosing and extruding two-component materials for insulating glass sealing, but also of any highly viscous two- and multi-component materials, such as PU foam materials.

Abstract

The apparatus has piston pumps (1, 4) for the pumping and dosing of the individual components and a mixing and extruding unit (7) with a static mixing tube, immediately upstream of which the components are brought together in a premixing chamber. The apparatus is distinguished by the fact that the mixing and extruding unit (7) has at least two parallel-running static mixing tubes (9, 11), between which at least one empty tube (11) is arranged, and by the fact that mixing heads (8, 10), which are fitted onto the ends and in which channels (15, 16) deflect the mixture in each case by about 180 DEG , respectively connect a static mixing tube (9, 11) to an empty tube (11) and vice versa and connect the first upstream static mixing tube to the premixing chamber, via an inlet channel (13), and the last downstream static mixing tube to a discharging nozzle, via an outlet channel (18).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dosier- und Mischvorrichtung für hochviskose Mehrkomponenten-Materialien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a metering and mixing device for highly viscous multi-component materials according to the preamble of claim 1.

Dosier- und Mischvorrichtungen werden beispielsweise zum Fördern, Dosieren, Mischen und Extrudieren von hochviskosen Zweikomponenten-Materialien für die Isolierglasversiegelung oder für die PU-Schaumverarbeitung eingesetzt.Dosing and mixing devices are used for example for conveying, dosing, mixing and extruding highly viscous two-component materials for insulating glass sealing or for PU foam processing.

Bei einer bekannten Dosier- und Mischvorrichtung erfolgt das Zusammenführen der Stammkomponente und des Härters in einer Mischkammer, die an dem Grundteil der Vorrichtung befestigt ist. Das zusammengeführte Material wird zunächst in einem statischem Mischrohr gemischt, und anschließend mit einem Schlauch mit einer Länge von ca. 2,5 m zu der Extrudiereinheit gefördert. In der Extrudiereinheit wird das vorgemischte Material nochmals mit einem statischem Mischrohr nachgemischt und anschließend mit einer Spritzpistole ausgetragen. Der Schlauch mit einer Länge von 2,5 m oder mehr ist erforderlich, damit beispielsweise eine Isolierglasscheibe, die nicht bewegt wird, in einem Arbeitsgang rundumversiegelt werden kann.In a known metering and mixing device, the parent component and the hardener are combined in one Mixing chamber attached to the base of the device. The merged material is first mixed in a static mixing tube and then conveyed to the extrusion unit with a hose with a length of approx. 2.5 m. In the extrusion unit, the premixed material is mixed again with a static mixing tube and then discharged with a spray gun. The hose with a length of 2.5 m or more is required so that, for example, an insulating glass pane that is not moved can be sealed all around in one operation.

Zur Reinigung der Vorrichtung nach Beendigung des Austragens des gemischten Materials ist es erforderlich, die Mischkammer, das erste statische Mischrohr, den Schlauch, das zweite statische Mischrohr und die Spritzpistole zu spülen. Dieses Spülen erfolgt zumeist mit einem Lösungsmittel, beispielsweise Methylenchlorid. Ein Spülen mit der Stammkomponente, das aus Umweltschutzgründen einem Spülen mit einem Lösungsmittel vorzuziehen wäre, wird praktisch nie angewandt, da der Materialverlust beim Spülvorgang auf Grund des großen zu spülenden Schlauchvolumen groß und die Stammkomponente zumeist wesentlich teurer als ein Lösungsmittel ist.To clean the device after the discharge of the mixed material has ended, it is necessary to rinse the mixing chamber, the first static mixing tube, the hose, the second static mixing tube and the spray gun. This rinsing is usually carried out with a solvent, for example methylene chloride. Flushing with the base component, which would be preferable to flushing with a solvent for environmental reasons, is practically never used, since the material loss during the flushing process is large due to the large hose volume to be flushed, and the base component is usually much more expensive than a solvent.

Es ist deshalb in der US-PS 36 23 704 eine Dosier- und Mischvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen worden, bei der die Mischkammer nach dem Schlauch angeordnet ist, und der eigentliche Mischvorgang lediglich in einem Mischrohr erfolgt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß - wenn zur Mischung nur ein statisches Mischrohr verwendet wird - dieses Mischrohr eine außerordentlich große Länge haben muß. Bei Mischrohrlängen, wie sie für tragbare Extrudiereinheiten verwendet werden, ist das Mischerergebnis nicht zufriedenstellend.It has therefore been proposed in US-PS 36 23 704 a metering and mixing device according to the preamble of claim 1, in which the mixing chamber is arranged after the hose, and the actual mixing process takes place only in a mixing tube. However, it has been found that - if only a static mixing tube is used for mixing - this mixing tube must have an extremely long length. The mixer result is not satisfactory for mixing tube lengths such as are used for portable extrusion units.

Es ist deshalb in der DE-OS 22 02 635 eine Misch- und Extrudiereinheit vorgeschlagen worden, bei der das Mischrohr mehrfach abgewinkelt ist, um die tragbare Einheit einigermaßen kurz halten zu können.It is therefore proposed in DE-OS 22 02 635 a mixing and extruding unit in which the mixing tube is angled several times in order to be able to keep the portable unit reasonably short.

Überraschender Weise zeigt sich jedoch, daß auch bei dieser bekannten Dosier- und Mischvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 kein so homogen gemischtes Material erhalten wird, wie bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung, bei der zwei über den Arbeitsschlauch verbundene Mischkammern vorgesehen sind.Surprisingly, however, it turns out that even with this known metering and mixing device according to the preamble of claim 1, material is not mixed as homogeneously as in the device described in the introduction, in which two mixing chambers connected via the working hose are provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosier- und Mischvorrichtung für hochviskose Zweikomponenten-Materialien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß bei kleinem vor einer längeren Standzeit zu spülendem Volumen ein homogen gemischtes Material erhalten wird.The invention has for its object to develop a metering and mixing device for highly viscous two-component materials according to the preamble of claim 1 such that a homogeneous mixed material is obtained with a small volume to be rinsed before a longer service life.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß bei Dosier- und Mischvorrichtungenmit Kolbenpumpen für die Förderung der einzelnen Komponenten eines Mehrkomponnentengemischs, beispielsweise eines Zweikomponentengemischs mit Stammkomponente und Härter, ein partielle Quervermischung, wie sie mit statischen Mischrohren erzielt wird, für ein homogen gemischtes Material nicht ausreichend ist. An den Totpunkten der Kolbenpumpen, werden von der korrekten Dosierung abweichende Mengen gefördert. Deshalb ist es, um eine homogene Materialmischung zu erzielen, erforderlich, zusätzlich eine Längsvermischung des Materialstroms herbeizuführen. Eine derartige Längsvermischung erfolgt bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung in dem ca. 2,5 m langem Schlauchstück, sie erfolgt jedoch nicht bei der bekannten Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, da bei dieser Vorrichtung die Stammkomponente und der Härter erst nach dem Schlauch zusammengeführt werden.According to the invention, it has been recognized that in metering and mixing devices with piston pumps for the conveyance of the individual components of a multi-component mixture, for example a two-component mixture with base component and hardener, a partial cross-mixing, as is achieved with static mixing tubes, is not sufficient for a homogeneously mixed material. At the dead centers of the piston pumps, quantities deviating from the correct dosing are conveyed. Therefore, in order to achieve a homogeneous material mixture, it is also necessary to mix the material flow lengthways. Such longitudinal mixing takes place at the beginning described device in the approximately 2.5 m long piece of hose, but it does not take place in the known device according to the preamble of claim 1, since in this device the parent component and the hardener are only brought together after the hose.

Erfindungsgemäß wird deshalb bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Längsvermischung in Leerrohren erzwungen, die zwischen statischen Mischrohren der Misch- und Extrudiervorrichtung angeordnet sind. Die Leerrohre sind beidendig mit jeweils einem statischen Mischer über Mischköpfe verbunden, in denen der Materialstrom um 180° umgelenkt wird; anders ausgedrückt durchläuft das Material auf einem "mäanderförmigen" Weg abwechselnd statische Mischrohre und Leerrohre. Aufgrund der durch die Umlenkung hervorgerufenen Verwirbelungen wird eine Längsvermischung, die die Schwankungen des Mischungsverhältnisses aufgrund der Totpunkte der Kolbenpumpen kompensiert, bereits auf einem vergleichsweise kurzen Weg in den Leerrohren erreicht. Damit ist das Volumen, das nach der Beendigung der Arbeit gespült werden muß, klein.According to the invention, therefore, in a device according to the preamble of claim 1, longitudinal mixing is forced into empty tubes which are arranged between static mixing tubes of the mixing and extruding device. The empty pipes are connected at both ends to a static mixer via mixing heads, in which the material flow is deflected by 180 °; in other words, the material runs alternately through static mixing tubes and empty tubes in a "meandering" way. Due to the turbulence caused by the deflection, longitudinal mixing, which compensates for the fluctuations in the mixing ratio due to the dead centers of the piston pumps, is already achieved in a comparatively short way in the empty pipes. This means that the volume that has to be flushed after finishing the work is small.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben:

  • Gemäß Anspruch 2 bestehen die Umlenkkanäle in den Mischköpfen, die eine 180°-Umlenkung des Gemisches bewirken, aus zwei 90°-Knieen. Durch diese Gestaltungen der Mischköpfe wird eine starke zusätzliche Längsverwirbelung hervorgerufen. Durch diese Strömungsverhältnisse wird die Längsvermischung wesentlich verbessert, so daß eine weitere Reduzierung der Länge des Leerrohres möglich ist.
Further developments of the invention are specified in the subclaims:
  • According to claim 2, the deflection channels in the mixing heads, which bring about a 180 ° deflection of the mixture, consist of two 90 ° knees. This design of the mixing heads creates a strong additional longitudinal swirl. The longitudinal mixing is significantly improved by these flow conditions, so that a further reduction in the length of the empty tube is possible.

Diese Längsverwirbelung, die mit einer Rollbewegung des Gemisches vergleichbar ist,wird weiter erhöht, wenn die Kanäle in den Mischköpfen "Leer-Kanäle", d. h. Kanäle ohne statischen Mischeinsatz sind (Anspruch 4).This longitudinal swirl, which is comparable to a rolling movement of the mixture, is further increased when the channels in the mixing heads "empty channels", ie channels without a static mixing insert (claim 4).

Da die in den Ansprüchen 1 bis 5 gekennzeichneten Maßnahmen zu einer hervorragenden Längsvermischuna führen, die - wie erfindungsgemäß erkannt worden ist - für ein homogen gemischtes Material erforderlich ist, ist es möglich, die Länge der Mischrohre sowie des Leerrohrs auf etwa 10 bis 50 cm zu reduzieren. Hierdurch wird die Misch- und Extrudiereinheit mit Mischkammer, Mischrohren, Mischköpfen, Leerrohr und Spritzpistole sehr handlich und hat nur ein kleines Spülvolumen.Since the measures characterized in claims 1 to 5 lead to an excellent longitudinal mixing, which - as has been recognized according to the invention - is required for a homogeneously mixed material, it is possible to increase the length of the mixing tubes and the empty tube to about 10 to 50 cm to reduce. This makes the mixing and extrusion unit with mixing chamber, mixing tubes, mixing heads, empty tube and spray gun very handy and has only a small flush volume.

Die gemäß Anspruch 8 vorgesehene zusätzliche "S"-förmige Umlenkung beim Eintritt in den bzw. beim Austritt aus den Mischköpfen erhöht die Längsverwirbelung und verbessert damit die Längsvermischung weiter.The additional "S" -shaped deflection provided in accordance with claim 8 when entering or exiting the mixing heads increases the longitudinal turbulence and thus further improves the longitudinal mixing.

Das kleine Volumen der nach Beendigung der Arbeit zu reinigenden Teile prädestiniert die erfindungsgemäß ausgebildete Misch- und Extrudiereinheit dazu, statt mit einem Lösungsmittel (bei einem Zweikomponentengemisch beispielsweise) mit der Stammkompente gespült zu werden. Dieses an sich bereits vorgeschlagene Spülverfahren hat bislang aufgrund der hohen Materialverluste und der damit verbundenen großen Kosten keine weite Verbreitung gefunden. Das kleine zu spülende Volumen, aufgrund dessen die Materialverluste höchstens die Größenordnung von zweimal 400 g erreichen, erlaubt es jedoch, bei vertretbaren Kosten die Vorrichtung umweltfreundlich anstelle mit einem Lösungsmittel mit der Stammkomponente zu spülen. Insbesondere dann, wenn der Arbeitsschlauch sehr lang ist, können die Kosten für das verlorene Material bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung sogar wesentlich geringer sein als bei einer herkömmlichen Vorrichtung, die mit einem Lösungsmittel gespült wird. In jedem Falle hat die erfindungsgemäße Mehrkomponenten-Dosier- und Mischvorrichtung für hochviskose Mehrkomponenten-Materialien den Vorteil, daß die Misch- und Extrudiereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 leicht an bestehende Vorrichtungen, bei denen bislang die Mischkammer und ein erster statischer Mischer vor dem Arbeitsschlauch angeordnet sind und die Spülung mit einem Lösungsmittel erfolgte, nachgerüstet werden kann, so daß auch bereits vorhandene Vorrichtungn umweltfreundlich betrieben werden können.The small volume of the parts to be cleaned after completion of the work predestines the mixing and extruding unit designed according to the invention to be rinsed with the parent component instead of with a solvent (for example in the case of a two-component mixture). This flushing process, which has already been proposed per se, has so far not been widely used due to the high material losses and the associated high costs. However, the small volume to be flushed, due to which the material losses reach the order of magnitude of two 400 g at most, allows the device to be flushed with the parent component in an environmentally friendly manner instead of with a solvent at a reasonable cost. In particular, if the working hose is very long, the cost of the lost material in the device designed according to the invention can even be considerably lower than in the case of a conventional device which is flushed with a solvent. In any case, the multi-component metering and mixing device according to the invention for highly viscous multi-component materials has the advantage that the mixing and extruding unit according to one of claims 1 to 9 easily to existing devices in which previously the mixing chamber and a first static mixer before Working hose are arranged and the flushing was carried out with a solvent, can be retrofitted so that existing devices can be operated in an environmentally friendly manner.

Daneben ist es natürlich auch möglich, die erfindungsgemäß ausgebildete Misch-und Extrudiereinheit bei einer Mehrkomponenten-Dosier- und Mischvorrichtung für hochviskose Mehrkomponenten Materialien einzusetzen, bei der mit der Stammkomponente gespült und das "Spülmaterial" in einen Zwischenbehälter oder den Vorratsbehälter für die Stammkomponente rückgeführt wird.In addition, it is of course also possible to use the mixing and extruding unit designed according to the invention in a multicomponent metering and mixing device for highly viscous multicomponent materials, in which rinsing with the base component and the "rinsing material" is returned to an intermediate container or the storage container for the base component .

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in der zeigen:

  • Figur 1 den Prinzipaufbau einer erfindungsgemäß aufgebauten Zweikomponenten-Dosier und Mischvorrichtung,
  • Figur 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Misch- und Extrudiereinheit, und
  • Figur 3, 4 und 5 Querschnitte durch die in Figur 2 dargestellte Misch- und Extrudiereinheit.
The invention is described below using an exemplary embodiment with reference to the drawing, in which:
  • FIG. 1 shows the basic structure of a two-component metering and mixing device constructed according to the invention,
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a mixing and extruding unit designed according to the invention, and
  • Figures 3, 4 and 5 cross sections through the mixing and extruding unit shown in Figure 2.

Figur 1 zeigt den Prinzipaufbau einer Zweikomponenten-Dosier und Mischvorrichtung für hochviskose Zweikomponenten-Materialien gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.Figure 1 shows the basic structure of a two-component dosing and mixing device for highly viscous two-component ten materials according to an embodiment of the invention.

Während der Misch- und Austragphase fördern eine Kolbenpumpe 1 die Stammkomponente aus einem Vorratsbehälter 2 über eine Schlauchleitung 3 und eine Kolbenpumpe 4 den Härter aus einem Vorratsbehälter 5 über eine Schlauchleitung 6 zu einer Misch- und Extrudiereinheit 7, an die sich beispielsweise eine Spritzpistole anschließen kann.During the mixing and discharge phase, a piston pump 1 conveys the base component from a storage container 2 via a hose line 3 and a piston pump 4 the hardener from a storage container 5 via a hose line 6 to a mixing and extrusion unit 7, which can be connected, for example, to a spray gun .

Die Kolbenpumpen 1 und 4 zur Förderung und Dosierung der Stammkomponente und des Härters können im bekannter Weise als doppelt wirkende Kolbenpumpen ausgebildet sein. Die Pumpen sind dabei in einem Dosierrahmen angeordnet und über einem Hebelbalken mechanisch miteinander verriegelt, der innerhalb des Dosierbereichs der Pumpen zur Einstellung des Mischungsverhältnisses stufenlos verstellbar ist. Dieser Aufbau der Pumpen ist bekannt, so daß im Folgendem hierauf nicht näher eingegangen werden muß.The piston pumps 1 and 4 for conveying and metering the base component and the hardener can be designed in the known manner as double-acting piston pumps. The pumps are arranged in a metering frame and mechanically interlocked with one another via a lever beam which is infinitely adjustable within the metering range of the pumps to adjust the mixing ratio. This construction of the pumps is known, so that there is no need to go into this in the following.

In Figur 2 ist ein Teil einer erfindungsgemäß ausgebildeten Misch- und Extrudiereinheit dargestellt. Die Misch- und Extrudiereinheit 7 weist einen ersten Mischkopf 8, ein erstes statisches Mischrohr 9, einen zweiten Mischkopf 10, ein Leerrohr 11 und ein zweites statisches Mischrohr 12 auf.FIG. 2 shows part of a mixing and extruding unit designed according to the invention. The mixing and extruding unit 7 has a first mixing head 8, a first static mixing tube 9, a second mixing head 10, an empty tube 11 and a second static mixing tube 12.

Die Stammkomponente und der Härter, die in einer nicht dargestellten Mischkammer aus den Schlauchleitungen 3 und 6 zusammengeführt worden sind, treten in den ersten Mischkopf 8 ein, werden dort in einem Doppelknie 13 des Eintrittskanals zweimal mit kleinen Krümmungsradien um 90° umgelenkt, ohne daß sich die Strömungsrichtung ändert, durchströmen das erste statische Mischrohr 9 und treten dann in den zweiten Mischkopf 10 ein. Das Gemisch wird in den zweiten Mischkopf 10 um 180° in einem Kanal ohne Mischeinsatz mit einem Krümmungsradius umgelenkt und durchströmt-danri das Leerröhr 11. Anschließend wird das Gemisch erneut in dem ersten Mischkopf in einem Kanal mit einem kleinem Krümmungsradius und ohne Mischeinsatz um 180° umgelenkt und durchströmt das zweite Mischrohr 12. Nach Durchströmen des "Doppelknies" 14 in dem zweiten Mischkopf 12, das eine "S"-Umlenkung des Gemisches erzwingt, tritt das Gemisch aus und kann beispielsweise einer Spritzpistole oder einer sonstigen Extrudiereinheit zugeführt werden.The parent component and the hardener, which have been brought together from the hose lines 3 and 6 in a mixing chamber (not shown), enter the first mixing head 8, where they are redirected twice in a double knee 13 of the inlet channel with small radii of curvature by 90 ° without them the direction of flow changes, flow through the first static mixing tube 9 and then enter the second mixing head 10. The mixture is in the second mixing head 10 through 180 ° in a channel without mixing with a The radius of curvature is redirected and flows through the empty tube 11. Then the mixture is redirected again in the first mixing head in a channel with a small radius of curvature and without a mixing insert by 180 ° and flows through the second mixing tube 12. After flowing through the "double knee" 14 in the second Mixing head 12, which forces an “S” deflection of the mixture, the mixture emerges and can be fed, for example, to a spray gun or another extrusion unit.

In dem statischem Mischrohr 9 wird das in der Mischkammer zusammengeführte Material zunächst im wesentlichen nur quer vermischt, während in dem Leerrohr 11 eine Längsvermischung stattfindet. Diese Längsvermischung wird durch die turbulente Strömung stark unterstützt, die durch die zweimalige 180° Umlenkung in den Mischköpfen sowie die "S"-Umlenkung hervorgerufen wird.In the static mixing tube 9, the material brought together in the mixing chamber is initially mixed essentially only transversely, while longitudinal mixing takes place in the empty tube 11. This longitudinal mixing is strongly supported by the turbulent flow, which is caused by the two 180 ° deflections in the mixing heads and the "S" deflection.

Untersuchungen haben gezeigt, daß das Gemisch aus hochviskosen Materialien nicht im eigentlichen Sinne strömt, sondern in dem Leerrohr eine Art "Rollbewegung" ausführt. Dabei ist die Geschwindigkeit in der "Rollbewegung"-Phase in unterschiedlichen Schichten unterschiedlich groß. Hierdurch wird auf geringer Weglänge eine hervorragende Längsvermischung erreicht. Durch diese Längsvermischung in Verbindung mit der anschließend in dem zweiten Mischrohr erzielten Quervermischung werden Material-Inhomogenitäten aufgrund der ungleichmäßigen Förderleistungen der Kolbenpumpen an den Totpunkten ausgeglichen.Studies have shown that the mixture of highly viscous materials does not flow in the actual sense, but executes a kind of "rolling movement" in the empty pipe. The speed in the "rolling movement" phase is different in different layers. As a result, excellent longitudinal mixing is achieved over a short path length. This longitudinal mixing in conjunction with the transverse mixing subsequently achieved in the second mixing tube compensates for material inhomogeneities due to the uneven delivery rates of the piston pumps at the dead centers.

Einen weiteren Anteil an der guten Vermischung haben die jeweils zweimaligen 90°-Umlenkungen in den Doppelknieen der Mischköpfe nach dem Eintritt des zusammengeführten Materials und vor dem Austritt des Materialgemisches.Another factor in the good mixing is the two 90 ° deflections in the double knees of the mixing heads after the combined material enters and before the material mixture exits.

Die statischen Mischrohre können in an sich bekannter Weise aufgebaut sein, so daß auf ihren Aufbau nicht näher eingegangen werden muß. Die Länge der einzelnen Rohre beträgt bevorzugter Weise bei den gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen 25 und ca 50 cm, so daß bei dem im Folgendem beschriebenen Spülvorgang nur ein kleines Volumen gespült werden muß und damit die Spülverluste gering sind.The static mixing tubes can be constructed in a manner known per se, so that their construction need not be discussed in more detail. The length of the individual tubes is preferably between 25 and about 50 cm in the exemplary embodiment shown, so that only a small volume has to be rinsed in the rinsing process described below, and thus the rinsing losses are low.

Zur Durchführung des Spülvorgangs wird ein 2-Wege-Ventil 15 umgeschaltet, so daß der Härter aus der Schlauchleitung 6 nicht mehr in die Mischkammer, in der die beiden Materialien zusammengeführt werden, eintritt, sondern über eine Schlauchleitung 16 zurück in den Vorratsbehälter 5 geleitet wird. Der Härter zirkuliert also während der Spülphase.To carry out the rinsing process, a 2-way valve 15 is switched over, so that the hardener no longer enters the hose line 6 into the mixing chamber in which the two materials are brought together, but is guided back into the storage container 5 via a hose line 16 . The hardener therefore circulates during the rinsing phase.

Die Stammkomponente tritt während der Spülphase weiterhin aus der Schlauchleitung 3 in die (nicht im eninzelnen dargestellte Mischkammer ein, und verdrängt die in der Mischkammer, dem Mischkopf 8, dem statischem Mischrohr 9, dem zweiten Mischkopf 10, dem Leerrohr 11, dem 180°-Rohrbogen des ersten Mischkopfs 8, dem zweiten staschem Mischrohr 12 und der Spritzpistole befindliche Materialmischung. Nachdem die gesamte in der Misch- und Extrudiereinheit befindliche Materialmischung aus der Spritzpistole ausgetreten ist, und sich in der Einheit 7 nur noch die Stammkomponente befindet, wird der Spülvorgang beendet und die Vorrichtung stillgelegt. Bei der Arbeitsaufnahme muß entsprechend nach dem Umlegen des Ventils 15 die in der Misch- und Extrudiereinheit 7 befindliche "reine" Stammkomponente durch eine Materialmischung mit einem richtigem Mischungsverhältnis verdrängt werden, bevor beispielsweise mit dem Versiegeln von Isolierglasscheiben begonnen werden kann.During the rinsing phase, the parent component continues to enter from the hose line 3 into the mixing chamber (not shown in detail) and displaces the mixing chamber 8, the mixing head 8, the static mixing tube 9, the second mixing head 10, the empty tube 11, the 180.degree. Pipe bend of the first mixing head 8, the second stasch mixing tube 12 and the spray gun and after the entire mixture of materials in the mixing and extrusion unit has emerged from the spray gun and the unit 7 contains only the base component, the rinsing process is ended When the work is started, the "pure" parent component in the mixing and extruding unit 7 has to be displaced by a material mixture with a correct mixing ratio before the sealing of insulating glass panes can be started.

Die gesamten Materialverluste beim Spülvorgang und beim "Wiederanfahr-Vorgang" sind aufgrund der kompakten Bauweise der Misch-und Extrudiereinheit gering und liegen etwa in der Größenordnung von je 400g bei Arbeitsbeginn und Arbeitsende. Dies erlaubt es, bei etwa gleichen Kosten wie bei bekannten Vorrichtungn, die mit Lösungsmitteln gespült werden, in umweltfreundlicher Weise mit der Stammkomponente zu spülen.The total material losses during the rinsing process and during Due to the compact design of the mixing and extrusion unit, “restart process” is low and is approximately in the order of magnitude of 400 g at the start and end of work. This makes it possible to rinse with the parent component in an environmentally friendly manner at about the same cost as in known devices which are rinsed with solvents.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Misch- und Extrudiereinheit in vorteilhafter Weise bei einer Zweikomponenten-Dosier- und Mischvorrichtung für hochviskose Zweikomponenten-Materialen mit Recycling der zum Spülen verwendeten Stammkomponente Verwendung finden. Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise von der Firma Reinhardt-Technik hergestellt und ist in der älteren deutschen Patentanmeldung P 33 177 34.1 beschrieben. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Misch- und Extrudiereinheit erlaubt es, den Zwischenbehälter, der zum Zwischenlagern der bei Arbeitsende und bei Arbeitsanfang ausgetriebenen Materialien verwendet wird, wesentlich zu verkleinern,Furthermore, the mixing and extruding unit according to the invention can advantageously be used in a two-component metering and mixing device for highly viscous two-component materials with recycling of the base component used for rinsing. Such a device is manufactured, for example, by Reinhardt-Technik and is described in the older German patent application P 33 177 34.1. The use of the mixing and extruding unit according to the invention makes it possible to significantly reduce the size of the intermediate container which is used for the intermediate storage of the materials expelled at the end of work and at the start of work,

Ferner kann die erfindungsgemäß aufgebaute Misch- und Extrudiereinheit natürlich auch bei einer Vorrichtung Verwendung finden, bei der mit einem Spülmittel wie Methylenchlorid gespült wird.Furthermore, the mixing and extruding unit constructed according to the invention can of course also be used in a device in which rinsing is carried out with a detergent such as methylene chloride.

Die erfindungsgemäß aufgebaute Dosier- und Mischvorrichtung kann natürlich nicht nur zum Mischen, Dosieren und Extrudieren von Zweikomponentenmaterialien für die Isolierglasversiegelung, sondern auch von beliebigen hochviskosen Zwei-und Mehrkomponentenmaterialien, wie PU-Schaummaterialien eingesetzt werden.The dosing and mixing device constructed according to the invention can of course not only be used for mixing, dosing and extruding two-component materials for insulating glass sealing, but also of any highly viscous two- and multi-component materials, such as PU foam materials.

Ferner ist es auch möglich, mehr als zwei statische Mischrohre und mehr als ein Leerrohr zu verwenden, und die einzelnen Rohre abwechselnd vom Gemisch durchströmen zu lassen; das Gemisch durchströmt dann auf einem "mäanderförmigen" Weg abwechselnd Misch- und Leerrohre.Furthermore, it is also possible to use more than two static mixing tubes and more than one empty tube, and the one allow individual pipes to flow through the mixture alternately; the mixture then flows alternately through mixing and empty tubes on a "meandering" path.

Claims (10)

1. Dosier- und Mischvorrichtung für hochviskose Mehrkomponenten-Materialien mit Kolbenpumpen (1,4) für die Förderung und Dosierung der einzelnen Komponenten und mit einer Misch- und Extrudiereinheit (7) mit einem statischen Mischrohr, unmittelbar vor dem die Zusammenführung der Komponenten in einer Vormischkammer erfolgt,
dadurch gekennzeichnet , daß die Misch- und Extrudiereinheit (7) mindestens zwei parallel verlaufende statische Mischrohre (9,11) aufweist, zwischen denen mindestens ein Leerrohr (11) angeordnet ist, und daß stirnseitig aufgesetzte Mischköpfe (8,10), in denen Kanäle (15,16) das Gemisch jeweils um etwa 180° umlenken, jeweils ein statisches Mischrohr (9,11) mit einem Leerrohr (11) und umgekehrt sowie das stromaufwärts erste statische über einen Eintrittskanal (13) mit der Vormischkammer und das stromabwärts letzte statische Mischrohr über einen Austrittskanal (18)'mit einer Abgabedüse verbinden.1. Dosing and mixing device for highly viscous multi-component materials with piston pumps (1.4) for conveying and dosing the individual components and with a mixing and extruding unit (7) with a static mixing tube, immediately before the components are brought together in one Premixing chamber takes place,
characterized in that the mixing and extruding unit (7) has at least two parallel static mixing tubes (9, 11), between which at least one empty tube (11) is arranged, and in that front-mounted mixing heads (8, 10) in which channels (15, 16) divert the mixture by approximately 180 °, one static mixing tube (9, 11) each with an empty tube (11) and vice versa, as well as the first static upstream via an inlet channel (13) with the premixing chamber and the downstream static one Connect the mixing tube to an outlet nozzle via an outlet channel (18) '. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Kanäle in den Mischköpfen, die das Gemisch um 180° umlenken, einen kleinen Krümmungsradius haben.2. Device according to claim 1,
characterized in that the channels in the mixing heads, which deflect the mixture through 180 °, have a small radius of curvature. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet , daß die Kanäle in den Mischköpfen zur 180°-Umlenkung zwei 90°-Kniee aufweisen.3. Device according to claim 2,
characterized in that the channels in the mixing heads for the 180 ° deflection have two 90 ° knees. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
daduch gekennzeichnet , daß die Kanäle in den Mischköpfen keine statischen Mischeinsätze aufweisen.4. Device according to one of claims 1 to 3,
daduch characterized in that the channels in the mixing heads have no static mixing inserts. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4,
dadurch gekennzeichnet , daß die Länge der Mischrohre (9,11) und der Leerrohre (10) in etwa gleich ist.5. The device according to claim 1 or 4,
characterized in that the length of the mixing tubes (9, 11) and the empty tubes (10) is approximately the same. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet , daß die Mischrohre (9,11) und die Leerrohre (10) eine Länge von jeweils etwa 10 bis 50 cm haben.6. Device according to one of claims 1 to 5,
characterized in that the mixing tubes (9, 11) and the empty tubes (10) each have a length of approximately 10 to 50 cm. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet , daß die Gesamtlänge der Leerrohre (10) kleiner als 50 cm ist.7. Device according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the total length of the empty tubes (10) is less than 50 cm. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet , daß der Eintrittskanal des Eintritts-Mischkopfs (8) und/oder der Austrittskanal des Austritts-Mischkopfs (10) zwei 90°-Kniee aufweisen, die das Gemisch "S"-förmig umlenken.8. Device according to one of claims 1 to 7,
characterized in that the inlet channel of the inlet mixing head (8) and / or the outlet channel of the outlet mixing head (10) have two 90 ° knees which deflect the mixture in an "S" shape. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet , daß nur zwei statische Mischrohre vorgesehen sind, zwischen denen sich ein Leerrohr im Strömungsweg des Gemischs befindet.9. Device according to one of claims 1 to 8,
characterized in that only two static mixing tubes are provided, between which there is an empty tube in the flow path of the mixture. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet , daß bei Verwendung als Zweikomponenten-Mischvorrichtung die Misch- und Extrudiereinheit (7) mit der Stammkomponente spülbar ist.10. The device according to one of claims 1 to 9,
characterized in that when used as a two-component mixing device, the mixing and extruding unit (7) can be rinsed with the parent component.
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Inventor name: ADOLF, HOLGER

Inventor name: FISCHER, KLAUS PETER

Inventor name: ROHDE, HANS-JOACHIM

Inventor name: LUECKHOFF, PETER