ES2204974T3 - Cabezal mezclador de moldeo por inyeccion y reaccion de limpieza con disolvente. - Google Patents

Abstract

UN CABEZAL DE MEZCLA DE MOLDEADO POR INYECCION DE REACCION DE DESCARGA DE SOLVENTE TIENE UNA CAMARA DE MEZCLADO CON UN ORIFICIO DE ENTRADA DE SOLVENTE EN UN EXTREMO Y UN ORIFICIO DE SALIDA DE PRODUCTO QUIMICOS EN UN EXTREMO OPUESTO. UN PAR DE INYECTORES DE PRODUCTOS QUIMICOS HIDRAULICAMENTE ACCIONADOS ESTAN CONECTADOS A LA CAMARA DE MEZCLADO ENTRE EL ORIFICO DE ENTRADA DE SOLVENTE Y EL ORIFICO DE SALIDA DE PRODUCTO QUIMICO Y EN LUGARES DIRECTAMENTE OPUESTOS E INYECTAN PRODUCTOS QUIMICOS DE MOLDEADO POR REACCION LIQUIDA A ALTA PRESION A TRAVES DE ORIFICIOS INYECTORES DENTRO DE LA CAMARA DE MEZCLADO. LOS PRODUCTOS QUIMICOS INYECTADOS CHOCA A GRAN VELOCIDAD AL ENTRAR EN LA CAMARA DE MEZCLADO DANDO COMO RESULTADO UNA MEZCLA MINUCIOSA Y SE DISTRIBUYEN A TRAVES DEL ORIFICIO DE SALIDA DE PRODUCTOS QUIMICOS A UNA CAÑA DE PULVERIZACION SOBRE LA CABEZA DE MEZCLADO PARA PULVERIZAR SOBRE UNA SUPERFICIE DE MOLDE O UN OBJETO QUE REQUIERE UN REVESTIMIENTO DE ESPUMA. UNA VALVULA DE DESCARGA ESTA CONECTADAPOR UNA VARILLA DE PISTON A UN PISTON HIDRAULICAMENTE ACCIONADO Y SE PUEDE DESPLAZAR DESDE UNA POSICION CERRADA QUE CIERRA EL ORIFICIO DE ENTRADA DE SOLVENTE CONTRA LA FUERZA DE LOS PRODUCTOS QUIMICOS INYECTADOS DENTRO DE LA CAMARA DE MEZCLADO A UNA POSICION ABIERTA QUE ABRE EL ORIFICIO DE ENTRADA DE SOLVENTE CONTRA LA FUERZA DE LOS PRODUCTOS QUIMICOS INYECTADOS DENTRO DE LA CAMARA DE MEZCLADO A UNA POSICION ABIERTA DONDE LA VALVULA DE DESCARGA DESCUBRE ESTE ORIFICIO. UN SOLVENTE LIQUIDO A ALTA PRESION PERO INFERIOR A UNA DE LOS PRODUCTOS QUIMICOS INYECTADOS SE SUMINISTRA A UN PASO DE ALIMENTACION DE SOLVENTE QUE SE EXTIENDE A TRAVES DE LA VARILLA DE PISTON DE VALVULA DE DESCARGA Y EL PISTON DENTRO DE LA VALVULA DE DESCARGA SE COMUNICA CON ORIFICIOS DE ALIMENTACION DE SOLVENTE EN LA VALVULA DE DESCARGA QUE ESTAN BLOQUEADOS CUANDO LA VALVULA DE DESCARGA ESTA EN SU POSICION CERRADA. EN SU POSICION ABIERTA Y SIGUIENDO UNA DISTRIBUCION DE PRODUCTOS QUIMICOS MEZCLADOS, LOS ORIFICIOS DE ALIMENTACION DE SOLVENTE EN LA VALVULA DE DESCARGA ESTAN ABIERTO A LOS ORIFICIOS DE TURBULENCIA QUE SUMINISTRAN UN FLUJO DE SOLVENTE TURBULENTO A ALTA PRESION PARA LIMPIAR Y DESCARGAR CUALQUIER RESTO DE PRODUCTO QUIMICOS MEZCLADOS DE LA VALVULA DE DESCARGA, COMPRENDIENDO LA CAMARA DE MEZCLADO LOS ORIFICIOS INYECTORES DE PRODUCTOS QUIMICOS, Y LA CAÑA DE PULVERIZACION.

Description

Cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción de limpieza con disolvente.

Campo técnico

Esta invención se refiere a cabezales mezcladores de moldeo por inyección y reacción y, más particularmente, a limpieza con disolvente de los productos químicos de moldeo y reacción de los mismos.

Antecedentes de la invención

En un sistema de suministro de moldeo por inyección y reacción, tal como los usados para mezclar y suministrar componentes químicos líquidos para crear una espuma de uretano, los componentes líquidos son normalmente mezclados por choque en un cabezal mezclador, inyectándolos en una cámara de mezcla del cabezal mezclador a través de aberturas de inyección opuestas, a una presión ya sea relativamente baja o alta. Los productos químicos mezclados son suministrados desde las mismas como una dosis mediante una cánula dispensadora que está conectada a la cámara de mezcla del cabezal mezclador. La cánula dispensadora puede ser una simple tubería o tubo de diámetro interno uniforme y diversas longitudes para suministrar el material a una cavidad de moldeo, o puede tener una punta pulverizadora para suministrar el material en un dibujo de pulverización sobre una superficie de moldeo o un objeto que requiera un revestimiento de espuma. En los sistemas del tipo de baja presión, los productos químicos son inyectados en la cámara de mezcla con presiones de alrededor de 3,5-14 kg/cm^{2} (50-200 psi), y un mezclador mecánico posterior tal como un elemento espiral se usa normalmente entre las aberturas de inyección y el extremo de salida de la cánula dispensadora, para obtener una mezcla profunda. En los sistemas del tipo de alta presión, los productos químicos se inyectan en la cámara de mezcla con presiones tan elevadas como 141 kg/cm^{2} (2.000 psi) o más, para reforzar su mezcla por choque, de modo que normalmente no se necesita un mezclador posterior.

Después de cada suministro o dosis de los productos químicos mezclados, se hace fluir normalmente un disolvente través del cabezal mezclador para eliminar cualquier producto químico mezclado retenido en los sistemas de baja presión, pero no siempre en los sistemas de alta presión, ya que los productos químicos son suministrados muy rápidamente desde el cabezal mezclador, siempre que la cánula dispensadora sea corta y no una cánula pulverizadora que tenga una punta o boquilla limitadora de flujo. En los cabezales mezcladores de alta presión, se emplea comúnmente en la cámara de mezcla una válvula de inyección/émbolo de limpieza accionada hidráulicamente, que abre las aberturas de inyección para admitir los productos químicos líquidos a alta presión en la cámara de mezcla y, después, cierra y lava estas aberturas y la cámara de mezcla en una acción, tanto de bombeo como de limpieza. Dependiendo de la cánula dispensadora particular que se esté usando con el cabezal mezclador de alta presión, el tiempo de residencia o permanencia de los productos químicos mezclados, en el cabezal mezclador, incluyendo la cánula dispensadora, puede ser tan grande que requiera una limpieza con disolvente. Por ejemplo, con cánulas dispensadoras largas, el largo tiempo resultante de permanencia del polímero de uretano de reacción rápida en la cámara de mezcla y/o la cánula dispensadora puede dar lugar a un aumento sustancial de la viscosidad del polímero pasante, de modo que no se pueda limpiar bien después de una dosis y se deba emplear entonces una limpieza con disolvente. Pero incluso entonces, algo del polímero reactivo puede quedar en la cámara de mezcla y/o la cánula dispensadora, y puede aumentar con el tiempo, con el uso repetido, hasta el punto que obstruya la cánula dispensadora y haga que se atasque la válvula de inyección/émbolo de limpieza en un cabezal mezclador de alta presión. La tendencia hacia dicha obstrucción es particularmente pronunciada en el caso de una cánula pulverizadora debido a la punta pulverizadora de su extremo, que crea una presión opuesta en la cánula y la cámara de mezcla. Cuando la cánula dispensadora llega a obstruirse, se requiere un tiempo de mantenimiento para desmontar y limpiar las piezas afectadas. Y cuando se atasca la válvula de inyección/émbolo de limpieza, el esfuerzo resultante de su movimiento forzado hidráulicamente puede ser tan elevado que origine su rotura. Hay una tendencia particular de que el polímero reactivo aumente en la válvula de inyección/émbolo de limpieza convencional haciendo que ésta se atasque porque bloquee las aberturas de inyección del disolvente y produzca un espacio muerto en la cámara de mezcla donde el disolvente no puede lavar y limpiar completamente el émbolo de productos químicos retenidos.

El documento US-A-4 204 977 describe (véase Figura 3) un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, según el preámbulo de la reivindicación 1, con una cámara de mezcla y un par de aberturas de inyección de reactivo que comunican con dicha cámara de mezcla y están opuestas ente sí con respecto dicha cámara de mezcla. Un extremo aguas abajo de la cámara de mezcla está conectado a una cánula dispensadora para los reactivos, y un extremo aguas arriba de la cámara de mezcla está provisto de una abertura de entrada de disolvente. Aguas arriba de dicha abertura de entrada de disolvente, el cabezal mezclador tiene una válvula de limpieza para suministrar una corriente de disolvente a la cámara de mezcla, a través de la abertura de entrada de disolvente, y más allá de dichas aberturas de inyección de reactivo. Cuando la válvula de limpieza está en su posición abierta, el disolvente fluye a través de un orificio axial dispuesto aguas arriba de la válvula de limpieza, pasa entre una cabeza cónica y un asiento cónico de la válvula de limpieza y, después, es inyectado en la cámara de mezcla.

El documento US-A-3 366 337 describe un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, muy similar al cabezal mezclador descrito en el documento US-A-4 204 977, pero el asiento de válvula de la válvula de limpieza no es cónico sino más bien cilíndrico, de modo que, cuando la válvula de limpieza está en su posición cerrada, queda un espacio cónico anular entre la cabeza cónica de la válvula y el asiento cilíndrico de la válvula, el cual espacio anular comunica con la cámara de mezcla de modo que los reactivos mezclados pueden obstruir la abertura de salida de disolvente.

Un objeto de la presente invención es proponer un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, con las características del preámbulo de la reivindicación 1 y que sea más fiable debido a que está adaptado para ser limpiado vigorosamente por un flujo de disolvente.

Según la parte caracterizadora de la reivindicación 1, este objeto se consigue dotando al dispositivo de válvula de limpieza con una pluralidad de aberturas creadoras de turbulencias accionables para suministrar un flujo turbulento de disolvente a través de la abertura de entrada de disolvente, la cámara de mezcla y la cánula dispensadora.

Cuando el dispositivo de válvula de limpieza del cabezal mezclador de la invención está en su posición abierta, las aberturas creadoras de turbulencias crean un flujo turbulento de disolvente aguas arriba del asiento de válvula del dispositivo de válvula de limpieza, de modo que se limpien vigorosamente el asiento de válvula, la cabeza de la válvula de limpieza, la cámara de mezcla, las aberturas de inyección de reactivos, las cabezas de las válvulas de inyección, la abertura de salida de productos químicos y la cánula dispensadora de productos químicos; cuando el dispositivo de válvula de limpieza está en su posición cerrada, la cara de la cabeza de válvula y el asiento de válvula del dispositivo de válvula de limpieza permanecen sellados entre sí, de modo que los productos químicos inyectados en la cámara de mezcla no se pueden acumular en el dispositivo de válvula de limpieza.

Otras mejoras del cabezal mezclador de la invención están definidas por las reivindicaciones 2 a 15.

La presente invención proporciona un cabezal mezclador de alta presión más fiable, que utiliza limpieza turbulenta con disolvente a alta presión sin requerir ninguna limpieza o enjuague por una válvula de inyección/émbolo de limpieza en la cámara de mezcla. En el cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, de la presente invención, está provista una cámara de mezcla que tiene una abertura de entrada de disolvente en un extremo, y una abertura de salida de productos químicos en un extremo opuesto al cual está conectada la cánula dispensadora o similar. La cánula dispensadora puede ser una simple tubería o tubo abierto, o uno con una punta pulverizadora y sin necesidad de un mezclador posterior en ninguna parte debido a la alta presión forzada y alta velocidad de mezcla por choque en la cámara de mezcla. Un par de inyectores de productos químicos accionados hidráulicamente están conectados a la cámara de mezcla entre la abertura de entrada de disolvente y la abertura de salida de productos químicos, y en posiciones directamente opuestas. Los inyectores de productos químicos, a través de aberturas de inyección opuestas, inyectan los productos químicos reactivos líquidos a alta presión en la cámara de mezcla, donde chocan entre sí a alta velocidad al entrar y, por tanto, se mezclan profundamente. Los inyectores incluyen una válvula accionada hidráulicamente que está adaptada para cerrar y abrir su abertura de inyección de la cámara de mezcla, como para no dejar ninguna cavidad en esas aberturas de la cámara de mezcla donde podrían acumularse los productos químicos reactivos. Los inyectores de productos químicos también proporcionan la recirculación de los respectivos productos químicos cuando no están inyectando los mismos.

Una válvula de limpieza accionada hidráulicamente está recibida en el cabezal mezclador y es accionada por un pistón hidráulico mediante un vástago de pistón, para moverse entre una posición cerrada donde la válvula de limpieza cierra la abertura de entrada de disolvente contra la alta presión de los productos químicos inyectados en la cámara de mezcla, y una posición abierta donde la válvula de limpieza destapa esta abertura. Un conducto de alimentación de disolvente se extiende a través del vástago del pistón y en la válvula de limpieza, y está adaptado en un extremo del vástago del pistón para recibir un disolvente líquido a una presión elevada pero menor que las presiones de inyección de los productos químicos. En la válvula de limpieza está dispuesta una pluralidad de aberturas de alimentación de disolvente que comunican con el conducto de alimentación de disolvente y se extienden radialmente hacia fuera del mismo en relación espaciada angularmente.

Un orificio de válvula en el cabezal mezclador aloja la válvula de limpieza y está adaptado para bloquear estas aberturas de alimentación de disolvente de la válvula de limpieza cuando está en su posición cerrada. El orificio de la válvula tiene una cavidad anular que coopera con la válvula de limpieza para definir una cámara anular que se extiende alrededor de la misma, que desemboca por las aberturas de alimentación de disolvente de la válvula de limpieza cuando está en su posición abierta. Este orificio de válvula también está provisto de otra cavidad anular que coopera con la válvula de limpieza para definir otra cámara anular que se extiende alrededor de la misma, que desemboca por el lado de la cara de esta válvula y la abertura de entrada de disolvente cuando la válvula de limpieza se mueve a su posición abierta, y está bloqueada por la válvula de limpieza de la abertura de entrada de disolvente cuando la válvula de limpieza se mueve a su posición cerrada asentando en la abertura de entrada de disolvente. En el cabezal mezclador está dispuesto otro conjunto de aberturas de suministro de disolvente, en forma de aberturas creadoras de turbulencias, que conectan continuamente las anteriores cámaras anulares y se extienden longitudinalmente respecto a la válvula de limpieza.

Las aberturas creadoras de turbulencias están adaptadas para suministrar un flujo turbulento de disolvente en la posición abierta de la válvula de limpieza, después de un suministro de productos químicos mezclados, para lavar y limpiar vigorosamente cualquier producto químico mezclado que quede en la válvula de limpieza y la cámara de mezcla, incluyendo las aberturas de inyección de productos químicos y la abertura de salida de productos químicos, y la cánula dispensadora. Y, por tanto, a diferencia de la válvula de inyección/émbolo de limpieza convencional que bloquea las aberturas de inyección de productos químicos durante la limpieza con disolvente y presenta un espacio muerto, la presente invención fuerza un flujo turbulento de disolvente contra las aberturas de inyección de productos químicos y no existe espacio muerto para que se acumulen los productos químicos mezclados y atasquen una parte móvil, ya que la válvula de limpieza no entra en la cámara de mezcla ni se requiere limpiar las aberturas de inyección.

Las características de la presente invención serán más evidentes con la siguiente descripción y dibujos adjuntos, en los cuales:

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista esquemática de un sistema de moldeo por inyección y reacción, que incluye un cabezal mezclador de moldeo por inyección de limpieza con disolvente, según la presente invención;

la Figura 2 es una vista fragmentaria ampliada tomada a lo largo de la línea 2-2 de la Figura 1, cuando se ve en la dirección de las flechas y con la válvula de limpieza y los inyectores de productos químicos en su posición cerrada;

la Figura 3 es una vista ampliada tomada a lo largo de la línea 3-3 de la Figura 2, cuando se ve en la dirección de las flechas;

la Figura 4 es una vista parcial ampliada de la Figura 2, pero mostrando los inyectores de productos químicos en su posición abierta;

la Figura 5 es una vista parcial ampliada de la Figura 2, pero mostrando la válvula de limpieza en su posición abierta.

Descripción detallada de los dibujos

Con referencia a la Figura 1, se ilustra un sistema de moldeo por inyección y reacción designado generalmente por 10, para mezclar y suministrar productos químicos reactivos que producen espuma de uretano en una cavidad de moldeo cerrada o sobre una superficie de moldeo abierta o un objeto que requiera un revestimiento de espuma de uretano. El sistema incluye un cabezal mezclador 12 según la presente invención, depósitos agitados 14 y 16 que contienen los productos químicos líquidos que forman espuma, poliol e isocianato, respectivamente, bombas de dosificación 18 y 20 de alta presión para suministrar los respectivos productos químicos al cabezal mezclador 12 en una proporción de alrededor de 1:1 por tuberías de alimentación 22 y 24, a través de cambiadores de calor 26 y 28 respectivamente, y tuberías de retorno 30 y 32, respectivamente, para retornar los productos químicos no usados desde el cabezal mezclador a los respectivos depósitos para su recirculación. El cabezal mezclador 12 es una unidad compacta que se puede sostener manualmente para suministrar los productos químicos mezclados a un molde o a una superficie de una matriz de moldeo, o estar instalado en una posición fija o montado en un dispositivo móvil, tal como un brazo de robot, para suministrar los productos químicos mezclados de una cierta manera tal como una pulverización uniforme sobre una superficie de una matriz de moldeo.

El sistema es del tipo de alta presión con las bombas 18 y 20 capaces de desarrollar una presión de 141 kg/cm^{2} (2.000 psi) o más, y no incluiría normalmente una limpieza con disolvente. Sin embargo, el cabezal mezclador 12 de la presente invención puede usar muy eficazmente una limpieza con disolvente y, con ese propósito, también está incluido en el sistema un depósito 34 que contiene un disolvente tal como cloruro de metileno, que es suministrado a alta presión al cabezal mezclador por una bomba 35 a través de una tubería de alimentación 36. La bomba 35 de disolvente desarrolla una alta presión de alimentación de disolvente de alrededor de 70 kg/cm^{2} (1.000 psi) para efectuar una acción turbulenta de lavado y limpieza con disolvente como se describirá detalladamente más adelante; siendo elevada esta presión de alimentación de disolvente pero sustancialmente menor que la presión de inyección de los productos químicos de alrededor de 141 kg/cm^{2} (2.000 psi). El sistema incluye también un sistema de control hidráulico 38 para accionar el cabezal mezclador e inyectar los productos químicos reactivos en su cámara de mezcla, y suministrar los mismos como una dosis y, después, accionar el cabezal mezclador para suministrar el disolvente para lavar y limpiar internamente el cabezal mezclador después de cada dosis de suministro.

El sistema de control hidráulico 38 incluye un depósito 40 que contiene un fluido hidráulico tal como aceite, una bomba 42 de alta presión que incluye un regulador de presión y suministra el aceite a alta presión (por ejemplo, alrededor de 141 kg/cm^{2} (2.000 psi)), por una tubería 44 de alta presión, a una válvula 46 de control de inyección de productos químicos y una válvula 48 de control de limpieza, y a una tubería de expulsión 50 que vuelve a conectar estas válvulas al depósito 40. La válvula 46 de control de inyección es accionable para moverse a una posición "ON" (abierta) a fin de efectuar la inyección de los productos químicos a la cámara de mezcla para el cabezal mezclador como se describirá más adelante. En la posición "ON" (abierta), la válvula de control 46 comunica la tubería 44 de aceite a alta presión con una tubería 52 de control de inyección que está conectada a dos inyectores idénticos 54 y 56 de productos químicos, accionados hidráulicamente, en el cabezal mezclador 12, y también comunica la tubería de expulsión 50 con otra tubería 57 de control de inyección que conduce a los inyectores 54 y 56 de productos químicos. La válvula 46 de control de inyección es accionable para moverse a una posición "OFF" (cerrada) a fin de parar la inyección de productos químicos y efectuar la recirculación de los productos químicos invirtiendo estas conexiones, de modo que la tubería 44 de aceite a alta presión esté comunicada con la tubería 57 de control de inyección y la tubería de expulsión 50 esté comunicada con la otra tubería 52 de control de inyección.

La válvula 48 de control de limpieza es accionable para moverse a una posición "ON" (abierta) a fin de efectuar el suministro del disolvente para lavar y limpiar el cabezal mezclador comunicando la tubería 44 de aceite a alta presión con una tubería 58 de control de limpieza conectada a un dispositivo 60 de válvula de limpieza accionado hidráulicamente en el cabezal mezclador 12, mientras que comunica la tubería de expulsión 50 con otra tubería 62 de control de limpieza conectada al dispositivo 60 de válvula de limpieza. La válvula 48 de control de limpieza es accionable para moverse a una posición "OFF" (cerrada) a fin de parar la limpieza con disolvente invirtiendo estas conexiones al dispositivo 60 de válvula de limpieza, de modo que la tubería 44 de aceite a alta presión esté comunicada entonces con la tubería 62 de control de limpieza y la tubería de expulsión 50 esté comunicada con la otra tubería 58 de control de limpieza.

Tanto la válvula 46 de control de inyección, como la válvula 48 de control de limpieza, se ilustran como del tipo de giro manual. Sin embargo, se comprenderá que pueden ser de cualquier tipo adecuado para proporcionar la anterior acción de válvula y pueden ser accionadas de la manera apropiada que se describirá más tarde, ya sea manualmente o mediante un circuito de control adecuado. El último puede ser, por ejemplo, del tipo neumático, hidráulico o eléctrico, y puede incluir un controlador lógico programable para programar horariamente y temporizar la deseada acción de suministro y limpieza del cabezal mezclador para diferentes aplicaciones de suministro. Además, la válvula de control de inyección y limpieza podría estar combinada como una sola válvula de control que esté controlada entonces con un solo elemento de accionamiento manual o un circuito adecuado de control del sistema.

Con referencia a las Figuras 2-5, el cabezal mezclador 12 comprende un cuerpo 66 que tiene una cámara de mezcla 68 en forma de un orificio cilíndrico recto con una abertura 70 de salida de productos químicos en un extremo, y una abertura 72 de entrada de disolvente en el extremo opuesto, y dos aberturas idénticas 74 y 76 de acomodación de inyectores de productos químicos, que están situadas diametralmente opuestas entre sí y a medio camino entre la abertura 70 de salida de productos químicos y la abertura 72 de entrada de disolvente. La abertura 72 de entrada de disolvente tiene un asiento coniforme 77 que puede estar formado directamente en el cuerpo del cabezal mezclador o en una pieza insertada 78 de acero de herramienta como la ilustrada, que está insertada en la parte inferior de un orificio ensanchado 80 formado en el cuerpo del cabezal mezclador, concéntrico con el orificio de la cámara de mezcla. Una cánula dispensadora 82, para suministrar los productos químicos mezclados, está conectada a la abertura 70 de salida de productos químicos con una tuerca de prensaestopas 84 que está atornillada en el cuerpo del cabezal mezclador. La cánula dispensadora puede ser de varias longitudes y adoptar varias formas tales como una simple tubería o tubo de diámetro interno uniforme para el suministro a una cavidad de moldeo, o puede ser una cánula pulverizadora como la ilustrada, con una boquilla pulverizadora 90 en su extremo distante, como la ilustrada, para pulverizar los productos químicos mezclados sobre una superficie de moldeo o directamente sobre un objeto tal como un panel de guarnición interior de vehículo que requiera un apoyo de espuma. También se comprenderá que la cánula dispensadora es preferiblemente tan corta como sea posible para una aplicación de suministro particular, a fin de minimizar el tiempo de permanencia de los productos químicos mezclados en la cámara de mezcla y en la cánula.

Los inyectores 54 y 56 de productos químicos, accionados hidráulicamente, son idénticos y están asociados con las respectivas aberturas 74 y 76 de entrada de inyección. Los inyectores de productos químicos son accionables para (1) inyectar los productos químicos líquidos de moldeo por reacción a través de las respectivas aberturas 74 y 76 de entrada de inyección a la cámara de mezcla, donde chocan entre sí a gran velocidad al entrar y, por ello, son mezclados profundamente; y (2) bloquear dicha inyección al final de una dosis de suministro y proporcionar después una recirculación separada de los respectivos productos químicos volviéndolos a encaminar a sus respectivos depósitos para un uso futuro. Cada uno de los inyectores de productos químicos incluye un cuerpo cilíndrico escalonado 92 de válvula, que está montado herméticamente con juntas anulares en un orificio ensanchado 94, correspondientemente escalonado, del cuerpo 66 del cabezal mezclador, concéntrico con las respectivas aberturas de acomodación de inyectores del cuerpo del cabezal mezclador.

El cuerpo 92 de la válvula de inyección tiene un extremo de boquilla coniforme que encaja herméticamente en una parte posterior correspondientemente formada de la abertura 74 y 76 de acomodación de inyector asociada, para llenar así la última donde el orificio ensanchado 94 se cruza con la cámara de mezcla. El extremo de boquilla tiene una abertura central 96 de inyección de productos químicos que se abre y cierra mediante una válvula 97 del tipo de carrete, accionada hidráulicamente, que tiene salientes A y B de igual diámetro y un pistón 98 de mayor diámetro, que está recibido y contenido en un correspondiente orificio escalonado 100 de cada cuerpo de válvula. La válvula de inyección 97 está formada en un extremo con una cara coniforme 102 de válvula que asienta en un asiento de válvula correspondientemente formado de una abertura 96 de inyección, para cerrar la misma. Las válvulas 97 están formadas también en este extremo con una cabeza plana 105, cuya superficie en esta posición cerrada se alinea a ras con la superficie de la cámara de mezcla 68, como se ilustra en las Figuras 2 y 5, para no dejar ninguna cavidad en la cámara de mezcla de los inyectores de productos químicos, donde los respectivos productos químicos se podrían acumular posiblemente después de un suministro y también durante la limpieza con disolvente.

Cuando la válvula de inyección 97 está en una posición de inyección cerrada/recirculación abierta, mostrada en las Figuras 2 y 5, proporcionan la recirculación de los productos químicos cuando no se están suministrando, formando una conexión entre sus salientes A y B en su orificio escalonado de válvula, entre una abertura de alimentación 108 y una abertura de retorno 110 del cuerpo de válvula, que están conectadas a sus respectivas tuberías de alimentación y retorno de productos químicos; estando conectadas la abertura de alimentación 108 y la abertura de retorno 110 del inyector 54 de productos químicos a una tubería 22 de alimentación y una tubería 30 de retorno de productos químicos, respectivamente, para el poliol, y estando conectadas la abertura de alimentación 108 y la abertura de retorno 110 del otro inyector 56 de productos químicos, a la otra tubería 24 de alimentación y la otra tubería 32 de retorno de productos químicos, respectivamente, para el isocianato. Las válvulas de inyección 97 se pueden mover de su posición de inyección cerrada/recirculación abierta a una posición retraída de inyección abierta mostrada en la Figura 4, donde su saliente A bloquea la abertura de retorno 110 en el orificio 100 de válvula, mientras que comunica su abertura de alimentación 108 con la abertura de inyección 96 para inyectar en la cámara de mezcla 68 el producto químico que se está suministrando a esta abertura de alimentación.

Las válvulas de inyección se mueven y retienen hidráulicamente en sus dos posiciones diferentes mediante su pistón 98 que coopera en lados opuestos del mismo con el cuerpo de válvula del orificio 100, para definir cámaras 114 y 116 en estos lados opuestos del pistón. Las cámaras 114 y 116 están comunicadas con aberturas 118 y 120 del cuerpo 92 de válvula, que están conectadas por conductos del cuerpo 66 del cabezal mezclador a las respectivas tuberías 52 y 57 de control hidráulico de la válvula 46 de control de inyección. Cuando la válvula 46 de control de inyección es movida a su posición "OFF" (cerrada), el fluido hidráulico a presión es suministrado a la cámara 114 del pistón de ambos inyectores 54 y 56, mientras que su otra cámara 116 del pistón es vaciada a través de la válvula de control de inyección, y esta presión hidráulica que actúa sobre su pistón 98 mueve su válvula de inyección 97 desde su posición de inyección o abierta, mostrada en la Figura 4, hasta su posición de inyección cerrada/recirculación abierta mostrada en las Figuras 2 y 5. Esta presión hidráulica mantiene entonces estas posiciones de la válvula de inyección con una gran cantidad de fuerza para mantener su abertura de inyección 96 cerrada contra la fuerza de la acción turbulenta de limpieza con disolvente a alta presión que se describe más tarde, y sus aberturas de alimentación y retorno 108 y 110 se comunican entre sí para el retorno de los productos químicos a sus respectivos depósitos. Cuando la válvula 46 de control de inyección es movida a su posición "ON" (abierta), esta presión hidráulica es aplicada al pistón 98 en la dirección opuesta en ambos inyectores 54 y 56, y, por tanto, sus válvulas 97 se mueven a su posición de inyección abierta mostrada en la Figura 4. En esta posición, las válvulas de inyección 92 abren su abertura de inyección 96 mientras bloquean su abertura de retorno 110 y dejan su abertura de alimentación 108 comunicada con su entonces abierta abertura de inyección 96, a fin de inyectar los respectivos productos químicos a alta velocidad con las altas presiones de inyección para que choquen entre sí en la cámara de mezcla 68 y, por tanto, proporcionen su mezcla a fondo antes de alcanzar la abertura 70 de salida de productos químicos y la cánula dispensadora 82 conectada.

Con referencia a la Figura 2, el dispositivo 60 de válvula de limpieza incluye un cilindro hidráulico 130 que está montado en la parte superior del cuerpo 66 del cabezal mezclador y tiene un pistón 132 con una junta anular 133 que está recibida en el mismo y coopera con el mismo para definir cámaras 134 y 136 en lados opuestos del pistón. Las cámaras 134 y 136 están conectadas a las tuberías 58 y 62 de control hidráulico, respectivamente, para efectuar el movimiento del pistón bajo el control de la válvula 48 de control de limpieza. Cuando la última está en su posición "OFF" (cerrada), se suministra fluido hidráulico a presión a la cámara 134, mientras que la otra cámara 136 se vacía para forzar así al pistón hacia abajo. Cuando la válvula de control de limpieza es movida a su posición "ON" (abierta), el fluido hidráulico se suministra entonces a la cámara 136, mientras que la otra cámara 134 se vacía para forzar así al pistón hacia arriba.

Un vástago cilíndrico 138 está conectado al centro del pistón 132 y está deslizable y herméticamente montado en, y sobresale de, extremos opuestos del cilindro 130. El vástago 138 de pistón puede estar formado de una pieza con el pistón o como una pieza separada que esté rígidamente unida al pistón por medios adecuados. El extremo inferior del vástago 138 de pistón define una válvula de limpieza 140 de forma cilíndrica que está recibida en un cuerpo 142 de válvula montado en el orificio ensanchado 80 del cuerpo 66 del cabezal mezclador. La válvula de limpieza 140 tiene una cara coniforme 144 de válvula, que está situada por el movimiento descendente del pistón 132 para asentarse en el asiento 77 de válvula de la abertura de entrada de disolvente a fin de cerrar la abertura 72 de entrada de disolvente, como se ilustra en las Figuras 2 y 4, cuando la válvula 48 de control de limpieza se pasa a la posición "OFF" (cerrada); y está situada por el movimiento ascendente del pistón para abrir o destapar la abertura de entrada de disolvente, como se ilustra en la Figura 5, cuando la válvula de control de limpieza se pasa a la posición "ON" (abierta). En la posición anterior, la presión hidráulica sobre el pistón mantiene la válvula de limpieza cerrada con una fuerza suficiente para soportar las presiones más altas previstas de los productos químicos que se están inyectando y mezclando en la cámara de mezcla. Y la forma cónica de la válvula de limpieza y su asiento proporciona una gran superficie de asiento de válvula, mientras expone solamente una superficie pequeña de esta válvula a las presiones opuestas de la cámara de mezcla, para maximizar así la eficacia del cierre de la válvula de limpieza forzado hidráulicamente, a fin de impedir que los productos químicos a alta presión entren en el sistema del disolvente.

Un conducto 150 de suministro o alimentación de disolvente, en forma de un orificio ciego recto, se extiende centralmente a través del vástago 138 de pistón y el pistón 132, desde el extremo superior del vástago de pistón, donde se conecta a la tubería 36 de alimentación de disolvente, descendiendo hasta la válvula de limpieza 140, donde termina en un punto detrás de su cara 144 de válvula. Una pluralidad de aberturas 152 de suministro o alimentación de disolvente están dispuestas en la válvula de limpieza 140, las cuales comunican con el conducto 150 de suministro de disolvente y se extienden radialmente hacia fuera del mismo en relación espaciada angularmente cerca de su extremo inferior cerrado. En la realización preferida, hay cuatro de estas aberturas de igual diámetro que, como se ilustra en la Figura 3, están igualmente espaciadas angularmente y situadas en un plano radial común para proporcionar corrientes de flujo de disolvente distribuidas uniformemente, que contribuyen a la eficacia de la acción de limpieza.

El cuerpo 142 de la válvula de limpieza tiene un orificio 154 que recibe la superficie cilíndrica de la válvula de limpieza 140 y bloquea estas aberturas de alimentación de disolvente de la válvula de limpieza cuando está en su posición cerrada, para proteger inicialmente contra el disolvente a alta presión que alcanza la cámara de mezcla durante la inyección de productos químicos. El orificio del cuerpo de válvula tiene una cavidad anular que coopera con la válvula de limpieza para definir una cámara anular 156 que se extiende alrededor de la misma y comunica con las aberturas de alimentación de disolvente cuando la válvula de limpieza es movida a su posición abierta. El cuerpo 142 de válvula está provisto de otra cavidad anular en su orificio 154, que coopera con la válvula de limpieza para definir otra cámara anular 158 que se extiende alrededor de la misma, que es adyacente a la abertura de entrada de disolvente y comunica con el lado de asiento de esta válvula y con la abertura de entrada de disolvente cuando la válvula de limpieza es movida a su posición abierta, y es cerrada por la válvula de limpieza de la abertura de entrada de disolvente cuando la válvula de limpieza es movida a su posición cerrada. En el cuerpo 142 de válvula de limpieza está dispuesto otro conjunto de aberturas 160 de suministro de disolvente en forma de aberturas creadoras de turbulencias, que conectan continuamente las cámaras anulares 156 y 158 y se extienden longitudinalmente respecto a la válvula de limpieza, paralelas a su línea central. Preferiblemente, hay cuatro de tales aberturas 160 creadoras de turbulencias de igual diámetro, que están igualmente espaciadas angular y radialmente alrededor de la cabeza de la válvula de limpieza, como se ilustra en la Figura 3, para proporcionar corrientes de flujos turbulentos uniformemente distribuidas para contribuir a la eficacia de la limpieza. Las dimensiones de las aberturas creadoras de turbulencias están en relación con el caudal disponible de disolvente para suministrar un flujo turbulento de disolvente en la posición abierta de la válvula de limpieza; ocurriendo dicho flujo turbulento en un número de Reynolds de alrededor de 500 y mayor. Para proteger contra el escape del disolvente en el cabezal mezclador, está dispuesta una junta 162 en el cuerpo de válvula de limpieza, entre la cámara 156 y la válvula de limpieza, una junta 164 entre el cuerpo de válvula de limpieza y la pieza insertada 78 de asiento de válvula, y una junta 166 entre esta pieza insertada y la parte inferior del orificio ensanchado 80 del cuerpo del cabezal mezclador que recibe a la misma.

La limpieza se efectúa por actuación de la válvula 48 de control de limpieza para condicionar la válvula de limpieza 140 como se ilustra en la Figura 5, después de un suministro de productos químicos mezclados, con la válvula 46 de control de inyección, al cerrarse los inyectores 54 y 56 de productos químicos. La acción disolvente turbulenta proporcionada por las aberturas 160 creadoras de turbulencias lava y limpia vigorosamente cualquier producto químico mezclado que quede en la cara 144 de la válvula de limpieza y en la cámara de mezcla 68, incluyendo la abertura 72 de entrada de disolvente y el asiento 77, y las aberturas 96 de inyección de productos químicos y las cabezas 105 de las válvulas de inyección y la abertura 70 de salida de productos químicos, y la cánula dispensadora 82. Los múltiples caminos de flujo de disolvente que incluyen la acción turbulenta del disolvente que sale de las aberturas 160 creadoras de turbulencias están representados por las flechas de la Figura 5. Y así, a diferencia de la válvula de inyección/émbolo de lavado convencional, que actúa en la cámara de mezcla y bloquea las aberturas de inyección de productos químicos durante la limpieza con disolvente y presenta un espacio muerto, la presente invención tiene una válvula de limpieza situada fuera de la cámara de mezcla y fuerza un flujo turbulento de disolvente contra y a través de estas aberturas, y no hay espacio muerto que se forme y atasque una parte móvil del cabezal mezclador.

La invención se ha descrito de una manera ilustrativa con respecto a realizaciones actualmente preferidas, y se debe entender que la terminología que se ha usado está destinada a ser términos de naturaleza descriptiva y no términos de naturaleza limitativa. Obviamente, se pueden efectuar muchas modificaciones y variaciones de la presente invención a la luz de las anteriores enseñanzas. Por lo tanto, se debe entender que, dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas, la invención se puede llevar a la práctica de manera diferente a la mostrada y descrita específicamente.

Claims (15)

1. Un cabezal mezclador (12) de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, que comprende un cuerpo (66) de cabezal mezclador que tiene una cámara de mezcla (68) con una abertura (72) de entrada de disolvente y una abertura (70) de salida de productos químicos; un par de inyectores opuestos (54, 56) de productos químicos, incorporados en dicho cuerpo de cabezal mezclador, accionables para inyectar a presión productos químicos reactivos de moldeo por inyección, y de manera que choquen en dicha cámara de mezcla entre dicha abertura de entrada de disolvente y dicha abertura de salida de productos químicos; una cánula dispensadora (82) conectada a dicha abertura de salida de productos químicos para suministrar los productos químicos mezclados desde dicha cámara de mezcla; y un dispositivo (60) de válvula de limpieza incorporado en dicho cuerpo de cabezal mezclador aguas arriba de la abertura (72) de entrada de disolvente, accionable para suministrar un flujo de disolvente a dicha cámara de mezcla, a través de dicha abertura de entrada de disolvente, y más allá de dichos inyectores de productos químicos y fuera de dicha cánula dispensadora, cuando dichos inyectores de productos químicos no están inyectando productos químicos en dicha cámara de mezcla; estando adaptado el dispositivo (60) de válvula de limpieza para bloquear dicha abertura (72) de entrada de disolvente cuando se están inyectando productos químicos en dicha cámara de mezcla mediante dichos inyectores de productos químicos; caracterizado porque el dispositivo (60) de válvula de limpieza incluye una pluralidad de aberturas (160) creadoras de turbulencias accionables para suministrar un flujo turbulento de disolvente a través de dicha abertura de entrada de disolvente, dicha cámara de mezcla y dicha cánula dispensadora.

2. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 1, en el que un dispositivo (130) actuado por presión hidráulica está conectado para accionar dicho dispositivo (60) de válvula de limpieza.

3. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dispositivos (98) actuados por presión hidráulica están conectados para accionar dichos inyectores (54, 56) de productos químicos.

4. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 1, en el que dicha abertura (72) de entrada de disolvente está situada en un extremo de dicha cámara de mezcla (68), y dicha abertura (70) de salida de productos químicos está situada en un extremo opuesto de dicha cámara de mezcla.

5. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 4, en el que dicha cámara de mezcla (68) está definida por un conducto recto, dicha abertura (72) de entrada de disolvente está situada en un extremo de dicho conducto recto, y dicha abertura (70) de salida de productos químicos está situada en un extremo opuesto de dicho conducto recto.

6. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo (66) de cabezal mezclador tiene una superficie que define dicha cámara de mezcla (68), cada uno de dichos inyectores (54, 56) de productos químicos incluye una abertura de inyección (96) conectada a dicha cámara de mezcla y un miembro (97) de válvula accionable para abrir y cerrar dicha abertura de inyección, teniendo dichos miembros de válvula una cabeza (A) con una superficie (105) que está a ras con la superficie de dicha cámara de mezcla cuando dichos miembros de válvula cierran las respectivas aberturas de inyección.

7. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 1, en el que dicha abertura (72) de entrada de disolvente tiene un asiento troncocónico (77) de válvula, y dicho dispositivo (60) de válvula de limpieza tiene un miembro movible (140) de válvula con una cara troncocónica (144) de válvula que asienta en dicho asiento de válvula para cerrar dicha abertura de entrada de disolvente.

8. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo (60) de válvula de limpieza incluye un miembro movible (140) de válvula; un orificio (154) de válvula en dicho cuerpo (66) de cabezal mezclador que recibe dicho miembro de válvula; teniendo dicho miembro de válvula una cara (144) de válvula que es accionable para abrir y cerrar dicha abertura (72) de entrada de disolvente con respecto a dichas aberturas (160) creadoras de turbulencias al moverse dicho miembro de válvula; teniendo dicho miembro de válvula un conducto (150) de alimentación de disolvente, que está adaptado para conectarse a una fuente (34) de disolvente líquido a presión, y desemboca mediante una pluralidad de aberturas (152) de alimentación de disolvente que se extienden fuera de dicho orificio (154) de válvula, estando adaptado dicho orificio de válvula para bloquear dichas aberturas de alimentación de disolvente mientras dicha cara de válvula cierra dicha abertura de entrada de disolvente; y una cámara (156) que desemboca por dichas aberturas creadoras de turbulencias de disolvente y asociada con dicho orificio de válvula para comunicar dichas aberturas de alimentación de disolvente con dichas aberturas creadoras de turbulencias mientras dicha cara de válvula comunica dicha abertura de entrada de disolvente con dichas aberturas creadoras de turbulencias.

9. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo (60) de válvula de limpieza está accionado mediante un dispositivo hidráulico (130) que incluye un pistón (132) y un vástago (138); dicho dispositivo de válvula de limpieza incluye un miembro (140) de válvula unido con dicho vástago, un orificio (154) de válvula en dicho cuerpo (66) de cabezal mezclador que recibe dicho miembro de válvula; teniendo dicho miembro de válvula una cara (144) de válvula que es accionable para abrir y cerrar dicha abertura (72) de entrada de disolvente con respecto a dichas aberturas (160) creadoras de turbulencias al moverse dicho miembro de válvula; teniendo dicho miembro de válvula un conducto (150) de alimentación de disolvente que se extiende a través de dicho vástago y pistón, y está adaptado para conectarse a una fuente (34) de disolvente líquido a presión; teniendo dicho miembro de válvula una pluralidad de aberturas (152) de alimentación de disolvente que se extienden desde dicho conducto de alimentación de disolvente hacia fuera de dicho orificio de válvula, estando adaptado dicho orificio de válvula para bloquear dichas aberturas de alimentación de disolvente mientras dicha cara de válvula cierra dicha abertura de entrada de disolvente; y una cámara (156) que desemboca por dichas aberturas creadoras de turbulencias de disolvente y asociada con dicho orificio de válvula y dicho miembro de válvula, para comunicar dichas aberturas de alimentación de disolvente con dichas aberturas creadoras de turbulencias mientras dicha cara de válvula comunica dicha abertura de entrada de disolvente con dichas aberturas creadoras de turbulencias.

10. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 9, en el que dicho dispositivo (60) de válvula de limpieza incluye una cámara (158) que desemboca por dichas aberturas (160) creadoras de turbulencias y adyacente a dicha abertura (72) de entrada de disolvente y asociada con dicho miembro (140) de válvula, para comunicar dichas aberturas creadoras de turbulencias con dicha cara (144) de válvula y dicha abertura de entrada de disolvente, cuando dicho miembro de válvula es movido para abrir dicha abertura de entrada de disolvente.

11. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 9, en el que dichas aberturas (152) de alimentación de disolvente se extienden radialmente respecto a dicho miembro (140) de válvula, y dichas aberturas (160) creadoras de turbulencias se extienden longitudinalmente respecto al mismo.

12. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 9, en el que dichas aberturas (160) creadoras de turbulencias están, en esencia, equiangular y radialmente espaciadas con respecto a dicho miembro (140) de válvula.

13. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 9, en el que dichas aberturas (152) de alimentación de disolvente se extienden radialmente hacia fuera desde dicho conducto (150) de alimentación de disolvente en un plano común transversal a dicho miembro (140) de válvula y están, en esencia, equiangularmente espaciadas.

14. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 10, en el que ambas cámaras citadas (156, 158) se extienden anularmente alrededor de dicho miembro (140) de válvula, dichas aberturas (152) de alimentación de disolvente se extienden radialmente respecto a dicho miembro de válvula, y dichas aberturas (160) creadoras de turbulencias se extienden longitudinalmente respecto a dicho orifico (154) de válvula y están situadas radialmente hacia fuera de dicho orificio de válvula.

15. Un cabezal mezclador de moldeo por inyección y reacción, de limpieza con disolvente, como el definido en la reivindicación 14, en el que dichas aberturas (152) de alimentación de disolvente están, en esencia, equiespaciadas angularmente en un plano común transversal a dicho miembro (140) de válvula, y dichas aberturas (160) creadoras de turbulencias están, en esencia, equiangular y radialmente espaciadas entre sí.