ES2276135T3 - Metodo y aparato de mezclado por co-inyeccion. - Google Patents
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Abstract
Un método para mezclar componentes reactivos químicos líquidos (A, B) en un dispositivo (10) en el que cantidades medidas de unos componentes reactivos químicos primero (A) y de al menos un segundo (B) son alimentados a presión en una primera cámara (15) y son hechos fluir a una segunda cámara (24) a través de al menos un orificio de inyección (31), caracterizado por los pasos de: - alimentar cantidades medidas de los componentes químicos (A, B) en una cámara de presión y de alimentación común a los componentes químicos (A, B), proporcionados por dicha cámara primera (15) del dispositivo de mezclado (10); - mantener los componentes químicos (A, B) dentro de la cámara (15) de alimentación en un estado no mezclado y en el mismo estado de presión mientras que fluyen hacia el orificio de inyección (31); - inyectar conjuntamente los componentes químicos no mezclados (A, B) en una cámara de mezclado proporcionada por dicha segunda cámara (24) a través de dicho al menos un orificio de inyección (31); - originar un primer mezclado de los componentes químicos (A, B), inyectados conjuntamente, por la turbulencia del chorro, durante la inyección conjunta, y un segundo mezclado íntimo por choque y turbulencia en la cámara (24) de mezclado del dispositivo (16) de mezclado.
Description
Método y aparato de mezclado por
co-inyección.
Este invento se refiere a un método y a un
aparato para mezclar componentes químicos líquidos, en particular
para la producción de espumas de poliuretano, en el que se hace uso
positivo de la acción de turbulencia y remolinos originada por la
inyección de chorros a presión de componentes químicos con el fin de
proporcionar una metodología tendente a mejorar los procesos de
mezclado por choque y por la turbulencia producida por una caída de
presión en aparatos de autolimpieza convencionales.
En la producción de espumas de poliuretano o de
piezas moldeadas de material de poliuretano rígido o flexible se
mezclan en aparatos especiales dos o más componentes reactivos
químicos, con un agente de baja ebullición y/o aditivos de acuerdo
con métodos conocidos; la mezcla reactiva resultante es inyectada en
un molde o vertida sobre un sustrato, donde reacciona rápidamente
para formar unas planchas o piezas moldeadas de espuma de
poliuretano.
Existen básicamente dos tecnologías de mezclado,
a saber: un primer método de mezclado a baja presión, en la gama de
unas pocas docenas de bares o menor, que consiste en alimentar los
componentes químicos en una cámara de mezclado en la que son
completamente mezclados por la acción mecánica de un agitador. De
acuerdo con otro método de mezclado, denominado por "choque",
los componentes químicos son alimentados a altas presiones,
equivalentes o mayores de 100-150 bares
(10-15 MPa) y son inyectados separadamente en una
cámara de mezclado a velocidad y energía cinética altas para hacer
que se mezclen por choque y turbulencia de los flujos resultantes,
después de haberse cruzado los chorros de los componentes
individuales en una zona de colisión.
Este invento tiende a mejorar este segundo tipo
de tecnología. Durante algunos años se han usado aparatos de mezcla
del tipo autolimpiante, también denominados como aparatos de mezcla
a alta presión o cabezas de mezclado, y están descritos en varios
documentos anteriores, por ejemplo en
US-A-4.332.335,
US-A-4.477.191,
US-A-4.608.233 y
US-A-4.802.770. El
DE-A-3.213.153 se refiere a un
dispositivo convencional de mezclado a alta presión que comprende
una primera cámara de mezclado en comunicación, a través de
orificios de inyección, con una cámara de posmezclado de un
conducto de descarga.
Los aparatos conocidos de mezclado a alta
presión requieren inyección separada de los componentes simples en
una cámara de mezclado a través de las respectivas toberas de
inyección, que alimentan los componentes individuales a diferentes
presiones altas, que van, por ejemplo, de 100 a 300 bares (10 a 30
MPa), con el fin de convertir la energía de alta presión con la que
es alimentado cada componente simple en una posible energía
cinética alta de los chorros que se mezclan por choque y por la
turbulencia provocada por colisión entre sí y contra las paredes
interiores de la cámara de mezclado.
Incluso aunque los aparatos convencionales de
mezclado a alta presión son estructuralmente simples y apreciados
para varias aplicaciones, gracias a sus buenas características de
mezclado y de autolimpieza, no obstante tienen varias limitaciones
e inconvenientes debido a la dificultad de mejorar su eficiencia, en
particular en la realización de una mezcla íntima de los
componentes químicos y de mantener una relación estequiométrica al
comienzo de la fase de inyección.
En el pasado se hicieron intentos de obviar
tales limitaciones adoptando dispositivos particulares para
desequilibrar las presiones, o haciendo uso de elementos para el
estrangulamiento de la abertura de salida de la cámara de mezclado,
de cámaras y/o de dispositivos de posmezclado, todo lo cual tendió a
complicar funcional y estructuralmente el aparato.
En particular, la eficiencia de mezclado y el
mantenimiento de la correcta relación estequiométrica en estos
aparatos dependen de la fijación y del control de la presión a la
que cada componente simple es alimentado; por lo que su relación
química es particularmente crítica especialmente durante las fases
inicial y final de mezclado. De hecho, las operaciones de fijación
de la presión por medio de las toberas de inyección son críticas
también cuando son realizadas por un operario experto, requieren
buenas habilidades manuales, llevan mucho tiempo para realizarse, y
normalmente requieren ensayos preliminares para poner en marcha toda
la instalación. Además, cuando es necesario mezclar componentes
químicos que son altamente viscosos, o incompatibles entre sí desde
el punto de vista de solubilidad y miscibilidad, tal como por
ejemplo un componente lipofílico y un componente hidrofílico, en
general se deben usar presiones de alimentación muy altas con el fin
de obtener la mezcla requerida; por tanto se requiere un mayor
consumo de energía y unas complicaciones estructurales y
funcionales mayores para todo el sistema de alimentación de los
componentes en el aparato de mezclado.
Finalmente, incluso aunque las condiciones de
mezclado pueden ser mejoradas reduciendo, por ejemplo, las
dimensiones de la sección recta de la cámara de mezclado, debido a
la necesidad de proporcionar la necesaria separación y juntas
herméticas entre las toberas de inyección individuales, y para
limitar sus dimensiones totales, en los aparatos de alta presión
convencionales no es posible caer por debajo de ciertos límites
dimensionales de las secciones rectas de las cámaras de mezclado, y
por tanto mejorar la eficacia del mezclado.
En general, por lo tanto, en aparatos del tipo
anteriormente mencionado es difícil y complicado mantener unas
condiciones de mezclado suficientemente satisfactorias en cuanto a
establecimiento de proporciones, presión y de mezclado óptimo de
los componentes, especialmente por la variación de las tasas de
flujo, y durante los fenómenos pasajeros, para producir un proceso
de reacción deseado y completo, un estado adecuado de capacidad de
flujo laminar de la mezcla, y una velocidad de polimerización
adecuada una vez que los componentes han sido mezclados e
inyectados en la cavidad de un molde o distribuidos sobre un
sustrato.
El objeto principal de este invento es
proporcionar un método de mezclado de componentes reactivos químicos
en la producción de espumas de poliuretano y de artículos moldeados
de material de poliuretano, que usan, de una forma nueva y
original, la tecnología de mezclado por turbulencia y choque, por
medio de un aparato de mezclado modificado adecuadamente para
proporcionar un control mejorado y más fácil de las condiciones de
medida y mezclado usando una caída de presión comparativamente menor
que en los aparatos de mezclado convencionales, ahorrando así una
sustancial cantidad de energía y consiguiendo un mejor grado de
mezclado.
Un posterior objeto del invento es proporcionar
un método de mezclado como el definido anteriormente, por el que es
posible usar la misma caída de presión para inyectar los diversos
componentes en una cámara de choque y de turbulencia; esto hace
posible mezclar líquidos que tienen mucha dificultad, o propiedades
de miscibilidad diferentes uno de otro, para obtener un mezclado
íntimo y un grado de mezclado mejorado.
El método de mezclado de acuerdo con este
invento puede usarse con cualquier formulación de poliuretano que
también contenga partículas suspendidas y/o disueltas de gases
nucleados; ventajosamente puede ser usado para mezclar componentes
líquidos altamente viscosos o mutuamente incompatibles, ya que
permite que el mezclado sea optimizado por operar con valores de
presión de alimentación bajos, por ejemplo, 40-50%
más bajos que los requeridos por los aparatos de mezclado a alta
presión convencionales.
Todo esto da lugar a una mayor fiabilidad
operativa, a un ahorro considerable en cuanto a energía y gestión,
y a una mayor simplificación del aparato, de todo el sistema de
alimentación y de medición de los componentes y establecimiento de
las condiciones de mezclado.
Un objeto adicional es proporcionar un aparato
de mezclado particularmente apropiado para realizar el método
indicado anteriormente, que constituye una alternativa a los
aparatos de mezclado a alta presión.
Otro objeto adicional del invento es
proporcionar un aparato de mezclado a alta o media presión por medio
del cual es posible realizar una medida y un mezclado controlados
de los diversos componentes, especialmente al comienzo y al final
de cada fase de mezclado, gracias a la posibilidad de alimentar
todos los componentes en la cámara de mezclado simultáneamente y de
una forma rápida y repetitiva sin requerir presiones excesivamente
altas, eliminando las condiciones denominadas de flujo previo que se
producen en los aparatos convencionales.
Todos esto da lugar a una mayor simplicidad
funcional y estructural del aparato de mezclado, y una mayor
simplicidad en el establecimiento de la presión de inyección, ya
que el mezclado es eficaz incluso con altos porcentajes de pérdidas
de presión a lo largo de las tuberías de alimentación de los
componentes simples; también se consigue una mayor eficacia debido
a la posibilidad de usar cámaras de mezclado que tengan dimensiones
altamente reducidas en cuanto a promover condiciones de mezclado
mejoradas.
Otro objeto adicional del invento es
proporcionar un método y un aparato de mezclado del tipo definido
anteriormente, por medio del cual es posible ajustar las
condiciones de inyección de los componentes en una cámara de
mezclado, simultánea y conjuntamente de todos los componentes, y en
el que los diversos chorros que se cruzan y colisionan o chocan
entre sí y/o contra las paredes de la cámara de mezclado, comparten
en común y tienen la misma energía cinética y turbulencia, estando
sometidos durante la inyección a la misma caída de presión.
Otro objeto adicional es proporcionar una cabeza
o aparato de mezclado autolimpiador de alta y/o media presión por
medio del cual es posible usar aberturas de salida de flujo de los
chorros hacia la cámara de mezclado, de tal forma que se consiga la
conversión de la energía de presión en energía cinética y alta
turbulencia para el mezclado, usando de este modo positivamente la
energía en los chorros individuales para mezclado durante la fase
de inyección.
Lo que básicamente distingue este invento es la
posibilidad de flujo efectivo de los componentes químicos en un
estado de desorden con un mismo valor de la presión y mezclando
parcialmente los diversos componentes por medio de los movimientos
turbulentos y de remolino de los componentes químicos cuando son
inyectados en la cámara de mezclado, y realizando posteriormente el
mezclado por choque.
Otro objeto más del invento es proporcionar un
aparato de mezclado del tipo descrito anteriormente con el que es
posible simultánea y también automáticamente ajustar y fijar
mediante una operación sencilla la caída de presión de inyección de
los componentes en la cámara de mezclado, y cambiar el flujo total
mientras se mantienen fácilmente las condiciones de mezclado
adecuadas de todos los componentes.
Todo lo anterior se puede conseguir por medio de
un método de mezclado de componentes químicos en la producción de
espumas de poliuretano o de piezas moldeadas de acuerdo con la
reivindicación 1, así como con un dispositivo de mezclado de
acuerdo con la reivindicación 6.
Los componentes químicos son introducidos o
alimentados en la cámara por lumbreras separadas y fluyen en común
y a una presión igual o mayor de 30 bares (3 MPa), preferiblemente
entre 40 y 160 bares (4 a 16 MPa), ajustando adecuadamente las
áreas de las secciones rectas de la reducción o reducciones del
orificio u orificios de inyección en relación con las tasas de
flujo y características de los componentes químicos que se van a
mezclar. Ajustando adecuadamente el área de las secciones rectas de
las reducciones u orificios se puede ajustar por tanto la presión
común en la cámara común de presión y de alimentación. La presión en
la cámara de presión común y de alimentación en la que los
componentes químicos son alimentados y que fluyen llevados
conjuntamente en un estado desordenado es más baja que las
presiones requeridas para alimentar cada componente simple a los
inyectores de un aparato de mezclado convencional, cuyos inyectores
deben ser específica y consecuentemente ajustados para cada
componente simple; esto da lugar a un funcionamiento más sencillo y
posiblemente a un mejor ajuste de la relación de
mezclado.
mezclado.
Para el alcance del presente invento "cámara
común de presión y de alimentación" significa que los componentes
químicos se introducen separadamente en la cámara de alimentación
en la que fluyen no todavía mezclados en un estado desordenado o
revuelto hacia una o más reducciones u orificios donde obtienen en
común una completa y muy fina turbulencia para ser mezclados.
De acuerdo con el invento, se dispone un miembro
de estrangulamiento para reducir el área del orificio de inyección
que tiene un extremo anterior embutido que se extiende parcialmente
en una abertura de entrada de la cámara de mezclado, estando el
extremo anterior del elemento de estrangulamiento de flujo y la
abertura de entrada de la cámara de mezclado conformados y
dispuestos para formar uno o más orificios estrechos de
inyección.
El elemento de estrangulamiento de flujo está
hecho de forma que se puede mover axialmente y puede ser posicionado
por ajuste con el fin de cambiar el área de la sección recta del
paso de flujo del orificio u orificios de reducción de inyección y
para ajustar la presión dentro de la cámara común de presión y de
alimentación, así como para cambiar la caída de presión causada por
el chorro o chorros de los componentes químicos desordenados, y por
tanto para ajustar la energía cinética y la forma de las
turbulencias de los chorros propiamente dichos; de esta forma es
posible cambiar y ajustar la eficiencia de mezclado del aparato.
Un miembro de limpieza para limpiar la cámara
común de presión y de alimentación y para permitir una recirculación
independiente de los componentes químicos, en forma de una bobina
con un ánima longitudinal, desliza coaxialmente hacia y guía el
elemento de estrangulamiento de flujo. El miembro de limpieza de la
cámara común de presión y de alimentación se puede mover entre una
posición retrasada, en la que abre las aberturas de entrada de los
componentes, y una posición adelantada, en la que cierra dichas
aberturas de entrada y expulsa el residuo de los componentes
químicos que permanecen en la cámara común de presión y de
alimentación al final de cada fase de mezclado, mientras que
simultáneamente cada componente simple está recirculando en un
estado separado.
A este respecto, el fondo de la cámara común de
presión y de alimentación y el extremo anterior del miembro de
limpieza presentan medios superficiales con forma apropiada para
conformarse entre sí para expulsar completamente el material
químico residual cuando es llevado a hacer contacto.
La disposición y conformación de la cámara común
de presión y de alimentación, de la cámara de mezclado, del extremo
anterior del elemento de estrangulamiento, de una cámara de
posmezclado donde sea necesaria, y de un conducto de salida de la
mezcla, pueden ser de cualquier tipo, siempre que sean adecuados
para el fin que se pretende.
Por ejemplo, de acuerdo con una realización
preferida, la cámara común de presión y de alimentación y la cámara
de mezclado están axialmente alineadas; en este caso el elemento de
estrangulamiento de flujo puede ajustarse y moverse entre una
posición retrasada, para ajustar el área de la sección recta del
orificio u orificios de inyección, y una posición adelantada para
cierre y limpieza de la cámara de mezclado.
La disposición axialmente alineada de la cámara
común de presión y de alimentación, de la cámara de mezclado, y de
los elementos longitudinales de limpieza móviles hace posible
obtener una cámara de entremezclamiento de forma anular y de gran
tamaño, con un diámetro considerablemente reducido, por ejemplo con
una dimensión del área de la sección recta de un orden menor que la
de una cámara de tipo convencional; esto ayuda a mejorar
considerablemente el mezclado que así puede producirse en un estado
de alta turbulencia.
Como en la cámara común de presión y de
alimentación los componentes químicos llegan a estar en contacto
entre sí solamente de forma parcial, y por tanto están menos
sujetos a iniciar la reacción química, la limpieza de la cámara
común de presión y de alimentación es por tanto menos crítica.
No obstante, es ventajoso considerar el uso de
un miembro de limpieza deslizante en la cámara común de presión y
de alimentación, el cual simultáneamente realiza el exprimido de los
componentes residuales y el cierre de las aberturas para los
componentes; el miembro de limpieza está preferiblemente conectado a
un cilindro hidráulico de control que puede ser operado
selectivamente con respecto a un cilindro hidráulico de control del
elemento de estrangulamiento y de limpieza de la cámara de
mezclado.
Además de realizar tal función, el miembro de
limpieza de la cámara común de presión y de alimentación puede
también realizar funciones de trabajo suplementarias; por ejemplo,
puede estar provisto de ranuras longitudinales o circunferenciales
apropiadas, o de agujeros a través de los cuales los componentes
simples pueden fluir hacia las aberturas o conductos de
recirculación que tienen válvulas de control de la presión.
También puede estar dispuesta una cámara de
posmezclado aguas abajo de la cámara de mezclado, en la que se usa
la energía cinética residual de la mezcla resultante para mejorar el
mezclado.
Además, la cámara de mezclado puede estar
dispuesta en un ángulo recto para formar un ángulo diferente con el
eje de la cámara de posmezclado y/o con el eje del conducto de
salida, por ejemplo de 30º a 150º.
El eje de la cámara de mezclado puede estar
dispuesto en el mismo plano u oblicuamente con respecto al eje de
la cámara de posmezclado y/o del conducto de salida.
De acuerdo con otra característica del invento,
el miembro de limpieza para limpiar la cámara de mezclado tiene
preferiblemente la forma de una terminación de pasador cilíndrico
que termina en su extremo delantero en una superficie con frente
plano, o en superficies planas inclinadas o de forma diferente, que
también pueden ser curvas; a su vez, en el extremo trasero de la
cámara de mezclado se pueden disponer algunas paredes laterales
para conducir el flujo de componentes, dispuesto de acuerdo con una
o más superficies inclinadas planas; por ejemplo, dichas
superficies inclinadas estar dispuestas en el extremo trasero de un
miembro de casquillo que tiene la cámara de mezclado, que coincide
perfectamente con las superficies inclinadas planas en el extremo
delantero del miembro de limpieza móvil de la cámara común de
presión y de alimentación.
De acuerdo con varias realizaciones preferidas
el extremo delantero del miembro de limpieza móvil de la cámara
común de presión y de alimentación y el extremo trasero del elemento
de casquillo, que se corresponde con el extremo delantero de la
cámara de presión y de alimentación, puede presentar una o más
superficies de coincidencia opuestas situadas de forma variada
entre sí, e inclinadas entre sí y con respecto al eje longitudinal
de las dos cámaras.
Por ejemplo, pueden descansar sobre planos
inclinados y orientados radialmente, espaciados angularmente entre
sí; de esta forma, cuando el elemento de estrangulamiento de flujo
está en su posición retrasada, en el lado de entrada de la cámara
de mezclado están dispuestos uno o más orificios estrechos de
inyección conjunta de los componentes, en relación con el número de
superficies inclinadas en el fondo de la cámara común de presión y
de alimentación. Por ejemplo, los extremos opuestos de la cámara
común de presión y de alimentación y del elemento de varilla de
limpieza correspondiente pueden tener solamente una superficie
inclinada, que descansa en un plano transversal, o dos superficies
en forma de V inclinadas, o cuatro o más superficies inclinadas, en
pares opuestos, inclinadas en direcciones opuestas, como se describe
más adelante. La inclinación de cada superficie con respecto al eje
longitudinal de la cámara común de presión y de alimentación puede
estar dentro de una amplia gama de valores, preferiblemente de 15º
a 75º, mayor o menor, de acuerdo con las necesidades.
Como sustitución de las superficies planas
también se puede usar superficies cóncavas y/o convexas y/o de
forma diferente.
De acuerdo con una realización adicional, el
miembro de limpieza de la cámara de mezclado tiene la forma de un
pasador móvil, cuyo extremo delantero puede estar provisto de una
superficie frontal plana dispuesta en ángulo recto con el eje
longitudinal de la cámara de mezclado, o de una superficie cóncava o
de forma diferente, dependiendo de la disposición axial o lateral
de la cámara de mezclado con respecto al conducto de salida. La
posición retrasada del pasador móvil puede ser realizada axialmente
ajustable de forma que cambie el área de la sección recta del
orificio u orificios de inyección, y por lo tanto la presión que
existe en la cámara común de presión y de alimentación.
De acuerdo con una característica adicional del
invento, el ajuste de la posición del miembro de pasador de
estrangulamiento y de limpieza de la cámara de mezclado, y por lo
tanto el ajuste del área de la sección recta de las reducciones u
orificios de inyección, de los que depende la eficiencia del
mezclado, puede realizarse bien manualmente o de una forma
controlada por medio de actuadores electromecánicos o
electrohidráulicos apropiadamente controlados por una unidad de
proceso; de esta forma es posible optimizar la caída de presión y,
por tanto, la eficiencia del mezclado por cambios en la tasa de
flujo, de las condiciones físicas y del número de componentes que
han de mezclarse.
El aparato de acuerdo con el invento, además de
permitir un mezclado eficiente de varios componentes líquidos,
alimentados en relaciones estequiométricas por medio de un preciso
sistema de medida, también es adecuado para uso con el control a
distancia de los parámetros de un proceso de mezclado; esto es
particularmente ventajoso cada vez que la producción del material
de poliuretano requiere cambios y modificaciones en las cantidades
medidas, o la adición o eliminación de uno o más componentes entre
una fase de mezclado y la siguiente, con el fin de dar al producto
final características diferentes, o cada vez que sea necesario
modificar las condiciones de presión de la cámara común de presión
y de alimentación, o para compensar cambios en la viscosidad de los
componentes líquidos que van a ser mezclados.
Para el objeto del presente invento el término
"común" cuando se refiere a la cámara de presión y de
alimentación y al orificio u orificios de inyección del aparato,
significa que todos los componentes son solamente alimentados e
introducidos en una misma cámara, y conjuntamente alimentados e
inyectados a través del mismo orificio común.
El invento también hace posible obtener un flujo
de salida de la mezcla final en un estado laminar deseado con el
fin de evitar la formación de salpicaduras o de remolinos en la
salida del conducto de entrega.
Éstas y otras características del método y del
aparato de acuerdo con el invento serán más claramente evidentes a
partir de la siguiente descripción que hace referencia a los dibujos
anejos, en los que:
la figura 1 muestra una vista de una sección
recta longitudinal de un aparato de mezclado de acuerdo con una
primera realización preferida del invento;
la figura 2 muestra una vista de una sección
recta a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1;
la figura 3 muestra un detalle ampliado de la
figura 1, vista en perspectiva;
la figura 4 muestra una vista de una sección
recta con el fin de ilustrar el estado cerrado del aparato;
la figura 5 muestra un detalle ampliado de la
figura 4;
la figura 6 muestra una vista de una sección
recta similar a la de la figura 4, del estado abierto del
aparato;
la figura 7 muestra un detalle ampliado de la
figura 6;
la figura 8 muestra una vista de una sección
recta similar a la de las figuras 4 y 6, en el estado de
alimentación;
la figura 9 muestra un detalle ampliado de la
figura 8;
las figuras 10, 11 y 12 muestran detalles
ampliados similares a los de las figuras 5, 7 y 9 de una segunda
realización preferida;
las figuras 13, 14 y 15 muestran detalles
ampliados similares a los de las figuras previas, de una tercera
realización;
la figura 16 muestra una vista en perspectiva
del extremo delantero del miembro de limpieza de la cámara común de
presión y de alimentación del aparato, de acuerdo con las figuras
previas de la 13 a la 15;
las figuras 17, 18 y 19 muestran detalles
ampliados similares a los de las figuras 5, 7 y 9 con el fin de
ilustrar una característica adicional del aparato de acuerdo con el
invento.
Las características generales del método y del
aparato de acuerdo con el invento se describirán a continuación
haciendo referencia a las figuras 1 a 9, que representan una primera
realización preferida.
Como se ve en las figuras 1 a 3, el aparato
comprende un cuerpo 10 formado por una o varias piezas, que tiene
un agujero 11 a través del cual puede tener un movimiento
alternativo un miembro de bobina 12; este último con la forma de un
miembro de varilla hueca conectado con el miembro de pistón 13 de un
primer cilindro hidráulico 13', para moverse entre una posición
adelantada mostrada en la figura 4, y una posición retrasada
mostrada en la figura 8.
El agujero 11 del extremo delantero está
provisto de un casquillo 14 que tiene un extremo trasero conformado,
el cual conjuntamente con el extremo delantero del miembro de
bobina hueco 12, en el estado de las figuras 1, 2, 3 y 9, forma una
primera cámara 15, también referida como cámara común de presión y
de alimentación de componentes químicos, en la que las aberturas de
entrada 16 y 17 para la introducción de dos componentes químicos A
y B se abren en los extremos de los respectivos conductos de
alimentación. Los componentes A y B son entregados y alimentados en
una relación estequiométricamente proporcionada por las respectivas
bombas de desplazamiento positivo capaces de suministrar la
cantidad requerida a una presión determinada por su flujo a través
de los orificios estrechos de inyección conjunta desde la cámara
común 15 de presión y de alimentación, abiertos a una pequeña
cámara de 24 de mezclado. Los componentes A y B son introducidos en
la cámara común de presión y de alimentación, en la que permanecen
en un estado sustancialmente no mezclado o desordenado, a la misma
presión, y desde donde son hechos fluir hacia uno o más orificios de
inyección conjunta que se abren a la cámara 24 de mezclado.
Como se ha mencionado previamente, un casquillo
fijo 14 estacionario está dispuesto en el extremo delantero del
agujero 11; el casquillo 14 define una cámara 24 de mezclado que
tiene un área de la sección recta considerablemente menor que la de
la cámara común 15 de presión y de alimentación, así como también
menor que la de una cámara de mezclado de tipo convencional; por
ejemplo, las dimensiones de la sección recta pueden ser diez veces
menores en comparación con las dimensiones de la cámara de mezclado
de los aparatos convencionales.
En el ejemplo mostrado, la cámara 24 de
mezclado, a su vez se abre a una tercera cámara 25A de diámetro
mayor, también referida como cámara de posmezclado, que se extiende
en un conducto de salida 25B para entregar la mezcla reactiva
resultante. Como se muestra en la figura 1, la cámara 25A y el
conducto de salida 25B están dispuestos en un ángulo de 90º con
respecto a la cámara 24 de mezclado; como alternativa pueden estar
dispuestos en el mismo plano o inclinados con respecto al eje
longitudinal de la cámara 24 de mezclado.
Un miembro de limpieza 26 desliza
longitudinalmente en la cámara 25A y a lo largo del conducto de
salida 25B; el miembro de limpieza 26 está conectado al miembro 27
de pistón de un conjunto 28 de pistón-cilindro para
ser movido entre una posición retrasada en la que abre la salida de
la cámara de mezclado hacia la cámara de posmezclado y el conducto
de salida, y una posición adelantada en la que expulsa la mezcla
residual que permanece en la cámara 25A y en el conducto 25B al
final de cada fase de mezclado y entrega.
El aparato también comprende un miembro de
limpieza de la cámara 24 de mezclado; este miembro de limpieza
consiste en un miembro de pasador 29 conectado al miembro de pistón
30 de un conjunto 28 de pistón-cilindro de un
respectivo cilindro hidráulico 30' de control para ser movido entre
una posición adelantada para limpieza de la cámara 24 de mezclado,
figuras 4 y 5, y una posición retrasada para la comunicación de la
cámara 15 de entremezclamiento con la cámara 24 de mezclado,
figuras 6, 7, 8 y 9, en el que el extremo anterior conformado del
pasador 29 y el extremo posterior conformado correspondientemente
del casquillo 14 definen una o más reducciones u orificios
estrechos para la inyección conjunta en la cámara 24 de mezclado de
los componentes químicos A y B que fluyen a presión, en un estado
sustancialmente no mezclado, desde lumbreras de alimentación
separadas a los orificios en toda la cámara común 15 de presión y
de alimentación, como se explica más adelante.
Los dos cilindros de control del miembro de
bobina 12 y del pasador de limpieza 29 pueden estar separados o
combinados entre sí en una unidad operativa simple en la que el
pistón de control del conjunto pistón-cilindro del
pasador de limpieza 29 desliza dentro de una cámara de pistón
realizada en el miembro de pistón del cilindro de control de la
bobina 12. En ambos casos las dos cámaras de pistón pueden ser
conectadas de forma selectiva a través de pasos adecuados hacia una
fuente de fluido común para ser controlada en secuencia, como se ve
en las diversas figuras de los dibujos anejos.
La posición retrasada del pasador de limpieza 29
es ajustable y puede ser variada actuando sobre un dispositivo de
detención 32 del pistón 30, cuya fijación puede realizarse
manualmente o por medio de un dispositivo electromecánico o
electrohidráulico controlado a distancia por un sistema automático
controlado por un ordenador o por un controlador lógico programable
(PLC).
La figura 3 de los dibujos anejos muestra más
claramente la característica principal del aparato de la figura 1,
en un estado de funcionamiento para permitir la alimentación y la
introducción de los componentes químicos A y B en la cámara común
15 de presión y de alimentación que es común a los diversos
componentes, y para las siguientes fases posteriores de mezclado.
En particular realiza una primera fase de alimentación para la
introducción de los diversos componentes en la cámara común 15 de
presión y de alimentación, desde donde los componentes resultantes
entremezclados fluyen en un estado sustancialmente no mezclado o
desordenado, a la misma presión común, por ejemplo a una presión
equivalente a o mayor de 30 bares (3 MPa), hacia la cámara 24 de
mezclado a través de uno o más orificios estrechos de inyección
conjunta, capaces de formar chorros respectivos.
La fase de inicio para la introducción de los
componentes en la cámara común 15 de presión y de alimentación es
seguida por un primer mezclado parcial que tiene lugar en el chorro
o chorros durante la inyección conjunta de los componentes a través
de cada orificio 31, en el que la energía de la presión existente en
la cámara común 15 de presión y de alimentación se convierte en una
energía cinética que ocasiona un aumento de un mezclado parcial
turbulento por turbulencia a lo largo de los chorros propiamente
dichos.
Esto es seguido por una segunda fase de mezclado
por colisión o choque entre chorros turbulentos opuestos y/o
colisión contra las paredes de la cámara 24 de mezclado, en la que
los componentes ya parcialmente mezclados experimentan un mezclado
íntimo debido a la intensa turbulencia producida por la elevada
energía cinética de los chorros generada por la fuerte caída de
presión, en pared delgada, del orificio u orificios de inyección
dispuestos en los bordes agudos opuestos del casquillo 14 y del
extremo del pasador 29.
Como se ha especificado previamente, los
componentes químicos que van a ser introducidos en una cámara común
de presión y de alimentación en la que los componentes son
simplemente alimentados a una misma presión para posteriormente
fluir conjuntamente hacia reducciones u orificios donde son
inyectados conjuntamente en una cámara de mezclado, en la que
experimentan un mezclado íntimo completo, con gran eficiencia
hidráulica, debido a la energía cinética suficientemente elevada de
los chorros, para generar una fuerte turbulencia, que mejora el
grado de mezclado.
Las fases, características y disposiciones de la
cámara común de presión y de alimentación, la cámara de mezclado,
con respecto a los miembros de limpieza y de ajuste del flujo
respectivo, pueden variar con respecto a los mostrados, siempre que
permanezcan dentro del alcance general del invento.
De acuerdo con una realización particular
mostrada en las figuras 1 a 3, la cámara común 15 de presión y de
alimentación de los componentes está formada dentro del agujero
longitudinal 11 del cuerpo 10 del aparato, o pieza asociada de él,
y está delimitada por los extremos opuestos conformados de la bobina
12 y del casquillo 14 que definen el fondo de la cámara común 15 de
presión y de alimentación, como se ha mostrado; en particular el
pasador 29 para estrangular el flujo y para limpiar la cámara 24 de
mezclado, que se extiende axialmente en el agujero 11, contribuye a
formar una cámara común 15 de presión y de alimentación entre las
superficies laterales opuestas.
Más particularmente, como se ha mostrado en los
detalles ampliados de la figura 3 y la figura 9, los extremos
opuestos del miembro de bobina 12, y del casquillo 14 tienen una
forma similar en V con el fin de proporcionar dos superficies 12A,
12B inclinadas a 45º, con respecto a un plano que atraviesa el eje
longitudinal, y respectivamente dos superficies 14A, 14B igualmente
inclinadas que recíprocamente coinciden una con otra. En los
ejemplos mostrados, las superficies 14A, 14B convergen hacia la
cámara de mezclado, ambas con el fin de formar, con las superficies
frontales del pasador 29, los orificios estrechos 31 para la
inyección conjunta de los componentes A y B, y para facilitar la
limpieza por la expulsión de los residuos del material químico que
permanece en la cámara 15 al final de cada fase operativa. Esto
puede conseguirse llevando el miembro de bobina 12 móvil cerca de,
y forzando al mismo contra, el extremo del casquillo 14; sin
embargo, no se excluye una disposición opuesta o invertida de las
superficies anteriormente mencionadas, con respecto a las
mostradas.
También en la figura 3 se puede ver que el
pasador 29 en su posición retrasada se extiende dentro de la cámara
común 15 de presión y de alimentación, con el extremo anterior de
dicho pasador 29 penetrando parcialmente una longitud muy pequeña
en el extremo trasero de la cámara 24 de mezclado; en particular, el
extremo anterior del pasador 29 se sitúa en descanso en una
posición ligeramente retrasada con respecto a la esquina formada
por las superficies en V en el extremo trasero del casquillo 14, que
corresponden a la línea de intersección de las dos superficies
inclinadas 14A y 14B para formar dos rendijas triangulares estrechas
31 diametralmente opuestas, solamente una de las cuales se muestra
en la figura 3, delimitadas por bordes afilados opuestos. Por lo
tanto, los componentes químicos en la cámara común 15 de presión y
de alimentación son inyectados conjuntamente de forma simultánea en
la cámara de mezclado 24 a través de los orificios 311 que ocasionan
una fuerte caída de presión que, a su vez, genera una fuerte
turbulencia en los chorros, en los cuales se produce un mezclado
parcial, seguido por un segundo mezclado íntimo por choque y la
turbulencia relacionada, entre los chorros y/o colisión contra las
paredes de la cámara de mezclado propiamente dicha. La mezcla
reactiva resultante fluye entonces desde la cámara de mezclado 24
hacia la cámara de posmezclado 25A y/o al conducto de salida
25B.
A partir de los ensayos realizados la solución
de la figura 3 se muestra como altamente eficiente porque los dos
componentes químicos A y B simplemente introducidos en un estado de
no mezclado en la cámara común 15 de presión y de alimentación
fluyeron a presión hacia los orificios 31 a través de los cuales
fueron parcialmente mezclados en los chorros cuando fueron
inyectados conjuntamente en la cámara 24. Cambiando la apertura de
los orificios 31, por ejemplo ajustando la posición del pasador 29,
actuando sobre un miembro ajustable de detención 32 del pistón 30
del cilindro hidráulico de control fue posible cambiar la presión
dentro de la cámara común 15 de presión y de alimentación y la
caída de presión en los orificios 31; por lo tanto, la caída de
presión y la energía cinética de los chorros pueden cambiarse con el
fin de obtener, de una forma extremadamente sencilla, un estado de
inyección conjunta perfectamente equilibrado para un mezclado mejor,
más eficiente y libre de fenómenos pasajeros.
Los componentes químicos A y B pueden ser hechos
fluir desde tanques de almacenamiento, a lo largo de las
respectivas tuberías de alimentación, hacia la cámara común 15 de
presión y de alimentación, a la misma presión, o a valores de
presión diferentes, de acuerdo con las cantidades y características
requeridas de los componentes propiamente dichos; en cualquier
caso, los diversos componentes fluirán a la cámara común 15 de
alimentación a la misma presión resultante de la caída de presión
causada por los orificios de inyección 31, y por lo tanto será
inyectada conjuntamente a la misma presión, con chorros de igual
tasa de flujo y velocidad.
Las figuras de la 4 a la 9 muestran
esquemáticamente los pasos básicos del método de mezclado por
inyección conjunta de acuerdo con el invento, y los principales
estados operativos del aparato previamente descrito con referencia
a las figuras de la 1 a la 3.
En particular, las figuras 4 y 5 muestran el
miembro móvil 12 limpiador o de bobina de la cámara común 15 de
presión y de alimentación y el pasador de limpieza 29 de la cámara
24 de mezclado en su estado totalmente adelantado, en el cual
cierran las lumbreras de entrada 16 y 17, y limpian la cámara común
15 de presión y de alimentación y la cámara 24 de mezclado.
En este estado, las superficies inclinadas 12A y
12B en el extremo anterior del miembro móvil 12 de bobina están
forzadas contra las correspondientes superficies inclinadas 14A y
14B en el extremo posterior del casquillo 14 de la cámara de
mezclado, mientras que el pasador de limpieza 29 se extiende
totalmente en el agujero de la cámara 24 de mezclado.
Con el fin de iniciar un ciclo operativo, a
partir del estado de las figuras 4 y 5, es primeramente necesario
mover hacia atrás el pasador 29 deteniéndolo en la posición mostrada
en las figuras 3, 6 y 7, en las que abre los orificios 31 hacia la
cámara 24 de mezclado.
En este estado, el miembro 12 de bobina está
todavía totalmente adelantado contra el casquillo 14 que mantiene
cerradas las lumbreras 16 y 17 a la entrada de los componentes A y
B, que pueden por tanto ser hechos recircular con un valor de
presión preestablecido, por medio de válvulas exteriores apropiadas,
no mostradas, o por cualquier otro medio conocido en sí, hacia sus
tanques de almacenamiento.
A la terminación de la fase de reciclado del
componente, la fase siguiente considera el movimiento hacia atrás
de la bobina 12 y la apertura de las lumbreras o aberturas de
entrada 16 y 17 hacia la cámara común 15 de presión y de
alimentación que está así formada entre el extremo opuesto de la
bobina móvil 12 y el casquillo 14.
Ahora se presentan los dos componentes A y B, en
cantidades medidas adecuadamente, en la cámara común 15 de presión
y de alimentación desde donde fluyen juntamente, en un estado no
mezclado y a presión, hacia y a través de los orificios estrechos
31 para ser inyectados conjuntamente en la cámara 24 de mezclado;
debido a la gran turbulencia intrínseca de los chorros, y debido a
la energía generada por los mismos chorros que chocan entre sí en
la cámara 24 de mezclado, los componentes A y B se mezclan
completamente y después fluyen a la cámara 25A de posmezclado y al
conducto de salida 25B.
A la terminación de las fases de mezclado y
entrega, es necesario primeramente mover la bobina 12 hacia adelante
para expulsar y exprimir el residuo del material componente que
permanece en la cámara 15 (figuras 6 y 7), y después mover hacia
adelante el pasador 29 de limpieza que, a su vez, expulsa la mezcla
residual de la cámara 24 de mezclado hacia la cámara 25A (figura
5), desde donde a su vez, será expulsada por la varilla 26 para
limpiar el conducto 25B de limpieza.
Las figuras 10, 11 y 12 representan estados
idénticos a los de las anteriores figuras 5, 7 y 9 de una
realización diferente; en este caso la bobina móvil 12 y el
casquillo fijo 14 están cortados en un único plano inclinado 33 con
respecto a sus ejes longitudinales. Por lo tanto, en este caso, la
cámara común 15 de presión y de alimentación estará definida por
las superficies inclinadas 33A, 33B que se extienden paralelas entre
sí, formando un ángulo de 45º, o un ángulo que va de 15º a 75º con
respecto al eje longitudinal de la cámara 15. En este caso, los
mismos números de referencia de las figuras previas han sido usados
para indicar piezas similares o equivalentes.
El método operativo del aparato de las figuras
10-12 es totalmente idéntico al del aparato de las
figuras anteriores, a las que por tanto se refiere.
Las figuras 13, 14, 15 y 16 muestran una tercera
realización sustancialmente similar a la de las figuras anteriores,
que ha sido modificada en la forma de los extremos opuestos del
miembro 12 de bobina y del casquillo fijo 14 que define la cámara
de mezclado, para formar cuatro chorros.
En este caso, la cámara común 15 de presión y de
alimentación puede estar provista de cuatro lumbreras de entrada
para cuatro componentes; consecuentemente, tanto en la punta el
miembro 12 de bobina y el extremo trasero del casquillo fijo 14
estarán provistos de cortes transversales en forma de V, o con
superficies inclinadas 12', 12'' en forma de V angularmente
inclinadas y circunferencialmente separadas entre sí, como por
ejemplo, son mostradas en el extremo anterior del miembro 12 de
bobina en la vista en perspectiva de la figura 16.
También aquí la solución de las figuras
13-16 funcionará de una forma completamente idéntica
a la descrita en los ejemplos previos, con la única diferencia de
que ahora están formados cuatro orificios estrechos de inyección
conjunta, en pares opuestos, juntamente con la correspondiente
formación de cuatro chorros que serán inyectados en la cámara 24 de
mezclado.
En las figuras 13, 14, 15 y 16 se han usado los
mismos números de referencia para indicar piezas similares o
equivalentes a las de los ejemplos previos.
Las figuras 17, 18 y 19 muestran una cuarta
realización similar a la de las figuras 5, 7 y 9 que ha sido
modificada para obtener una recirculación interna de los
componentes; en los casos previos la recirculación de los
componentes podría realizarse fuera del aparato de mezclado por
medio de un conjunto de válvula apropiado en una forma conocida en
sí.
Por el contrario, en el caso de las figuras 17,
18 y 19, la recirculación se realiza dentro del aparato, por
ejemplo disponiendo de una forma conocida en sí una lumbrera de
reciclado 34 y 35 en correspondencia con cada lumbrera de entrada
16 y 17, y proveyendo a la bobina móvil 12 de ranuras longitudinales
36 y 37 para que cada componente fluya entre las lumbreras de
entrada 16, 17 y las lumbreras de recirculación 34, 35.
Con la excepción de la fase de recirculación, el
aparato del ejemplo mostrado en las figuras 17, 18 y 19, nuevamente
funciona de forma idéntica a la de los ejemplos anteriores. Por lo
tanto, los mismos números de referencia han sido usados de nuevo
para indicar piezas similares o equivalentes.
Las figuras 1 a 9 muestran algunas de las
numerosas realizaciones posibles de aparatos de mezcla apropiados
para realizar el método de inyección conjunta de acuerdo con el
invento; sin embargo, es obvio que otras soluciones son posibles
dentro del alcance del invento.
Por ejemplo, la cámara 25A de posmezclado y el
conducto de entrega 25B de la figura 1 podrían también ser
omitidos, en cuyo caso sería necesario ampliar apropiadamente la
longitud de la cámara 24 de mezclado para impedir la salida de un
chorro turbulento.
También sería posible considerar una disposición
diferente de la cámara 24 de mezclado con respecto a la cámara 25A
y al conducto de salida 25B. En el caso de la figura 1, el eje
longitudinal de la cámara 24 de mezclado está en ángulo recto con y
en el mismo plano que el eje longitudinal de la cámara 25A; sin
embargo, son posibles otras disposiciones en las que el eje de la
cámara 24 de mezclado está dispuesto en un plano diferente, o a un
lado del eje de la cámara 25A, o en una disposición de inclinación
angular de la cámara 24 con respecto a la cámara 25, hacia el
pasador 29 de limpieza, de forma que la corriente de la mezcla que
fluye hacia afuera de la cámara de mezclado está en
contracorriente, o en la dirección opuesta al flujo de la mezcla en
el conducto de salida 25B.
En este caso, el extremo de la punta del pasador
29 estará cortado con una desviación con respecto a su eje
longitudinal y el extremo del fondo de la cámara común de presión y
de alimentación será plano o en forma de V.
De lo que ha sido descrito y mostrado quedará
claro que lo que se ha provisto es un procedimiento y un aparato
nuevo autolimpiante para mezclar componentes químicos reactivos en
la producción de espumas de poliuretano rígidas o flexibles, o de
piezas moldeadas en material de poliuretano, que hacen uso de una
nueva y original forma del principio de mezclado por turbulencia y
colisión o choque; de hecho, al contrario que los aparatos
convencionales, en los que los componentes son inyectados
separadamente con una energía cinética alta en la cámara de
mezclado y en los que su mezclado puede comenzar solamente después
de que los chorros individuales de los componentes se hayan cruzado
y chocado entre sí, de acuerdo con este invento, gracias al uso de
una cámara común de presión y de alimentación compartida por los
diversos componentes químicos que van a ser mezclados, comienza el
mezclado durante la misma inyección conjunta de los componentes
procedentes de los orificios estrechos que se abren a la cámara de
mezclado, debido al movimiento en remolino de los chorros, y por
choques sucesivos, se consigue un mezclado final efectivo.
Además, la presión de los diversos chorros puede
ser controlada simultáneamente operando un único miembro de ajuste
que consiste en el mismo pasador 29 de limpieza de la cámara de
mezclado. Por último, la cámara de mezclado puede tener un área de
la sección recta considerablemente menor que la de un aparato
convencional de la misma capacidad, por lo que aumenta aún más la
eficacia del mezclado.
Se entiende, sin embargo, que lo que se ha
descrito y mostrado en las diversas figuras ha sido dado solamente
a modo de ejemplo con el fin de ilustrar el invento, y que se pueden
hacer modificaciones y variaciones sin por ello salirse del alcance
de lo que se reivindica en él.
Claims (28)
1. Un método para mezclar componentes reactivos
químicos líquidos (A, B) en un dispositivo (10) en el que
cantidades medidas de unos componentes reactivos químicos primero
(A) y de al menos un segundo (B) son alimentados a presión en una
primera cámara (15) y son hechos fluir a una segunda cámara (24) a
través de al menos un orificio de inyección (31),
caracterizado por los pasos de:
- -
- alimentar cantidades medidas de los componentes químicos (A, B) en una cámara de presión y de alimentación común a los componentes químicos (A, B), proporcionados por dicha cámara primera (15) del dispositivo de mezclado (10);
- -
- mantener los componentes químicos (A, B) dentro de la cámara (15) de alimentación en un estado no mezclado y en el mismo estado de presión mientras que fluyen hacia el orificio de inyección (31);
- -
- inyectar conjuntamente los componentes químicos no mezclados (A, B) en una cámara de mezclado proporcionada por dicha segunda cámara (24) a través de dicho al menos un orificio de inyección (31);
- -
- originar un primer mezclado de los componentes químicos (A, B), inyectados conjuntamente, por la turbulencia del chorro, durante la inyección conjunta, y un segundo mezclado íntimo por choque y turbulencia en la cámara (24) de mezclado del dispositivo (16) de mezclado.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que los componentes químicos (A, B) no mezclados son
inyectados conjuntamente en la cámara (24) de mezclado, mientras que
se mantienen en la cámara común (15) de presión y de alimentación a
una presión igual a o mayor de 30 bares (3,0 MPa).
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2,
en el que la presión en la cámara común (15) de presión y de
alimentación está comprendida entre 40 y 160 bares (4 a 16 MPa).
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que la cámara (24) de presión está provista de un extremo
trasero abierto, y de un miembro (29) de estrangulamiento de flujo
que tiene un extremo conformado que sobresale axialmente en la
abertura trasera de la cámara (24) de mezclado para proporcionar
dicho al menos un orificio de inyección (31), en el que la presión
de los componentes químicos (A, B) alimentados conjuntamente en la
cámara común (15) de presión y de alimentación se cambia por ajuste
de la posición axial del extremo conformado del miembro de
estrangulamiento (15) con respecto a la abertura trasera de la
cámara (24) de
mezclado.
mezclado.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
que comprende el paso de posmezclado de la mezcla que procede de la
cámara (24) de mezclado.
6. Un dispositivo (10) de mezclado para mezclar
componentes reactivos químicos (A, B) que incluye:
- -
- una primera cámara (15) que tiene aberturas de entrada (16, 17) para los componentes químicos (A, B);
- -
- una segunda cámara (24), en comunicación con la primera cámara (15) a través de al menos un orificio de inyección (31);
caracterizado porque comprende:
- -
- una cámara de presión y de alimentación común a los componentes químicos (A, B) proporcionados por dicha primera cámara (15), estando dicha cámara común de alimentación en comunicación con una cámara de mezclado proporcionada por la segunda cámara (24) del dispositivo de mezclado, teniendo dicha cámara (24) de mezclado un extremo trasero conformado;
- -
- un miembro (29) de estrangulamiento del flujo dispuesto coaxialmente dentro de la cámara (15) de alimentación, teniendo dicho miembro de estrangulamiento (29) un extremo anterior que sobresale parcialmente en el extremo trasero conformado de la cámara (24) de mezclado;
- -
- el extremo trasero conformado de la cámara (24) de mezclado y el extremo anterior del miembro de estrangulamiento (29) están configurados para proporcionar dicho al menos un orificio de inyección (21) entre los bordes opuestos.
7. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque las caras opuestas
enfrentadas del extremo trasero conformado de la cámara (24) de
mezclado en el fondo de la cámara (15) de alimentación y del
extremo anterior del miembro de estrangulamiento (29) están
provistas de superficies conformadas que definen dicho al menos un
orificio de inyección (31).
8. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizado porque el miembro de
estrangulamiento (29) es axialmente ajustable con respecto al
extremo conformado de la cámara (24) de mezclado.
9. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 7, que comprende un miembro de limpieza (29) de la
cámara (24) de mezclado, que se extiende axialmente en la cámara
(15) de alimenta-
ción.
ción.
10. Un aparato de mezclado de acuerdo con las
reivindicaciones 6 y 9, caracterizado porque el miembro de
estrangulamiento (29) consiste en el miembro de limpieza de la
cámara (24) de mezcla-
do.
do.
11. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque comprende medios
(33) de control actuados por presión para mover el miembro de
estrangulamiento (29) entre una posición avanzada y una retrasada
con respecto a la cámara (24) de mezclado, y medios (32) para
ajustar la posición axial del miembro de estrangulamiento (29) y
cambiar el área de la sección del orificio (31) de inyección en la
posición retraída del miembro de estrangulamiento (29).
12. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque la cámara común (15)
de presión y de alimentación y la cámara (24) de mezclado están
alineadas axialmente.
13. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque la cámara (24) de
mezclado tiene un área de la sección recta menor que el de la cámara
común (15) de presión y de alimentación.
14. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque la cámara (24) de
mezclado se abre hacia afuera a una cámara (25A) de posmezclado.
15. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 14, caracterizado porque la cámara (25A) de
posmezclado está orientada angularmente con respecto a la cámara
(24) de mezclado.
16. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 15, caracterizado porque la cámara (25A) de
posmezclado está dispuesta en un plano diferente.
17. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 14, caracterizado porque la cámara (25) de
posmezclado tiene un área de la sección recta mayor que el de la
cámara (24) de mezclado.
18. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque la cámara común (15)
de presión y de alimentación tiene una forma anular.
19. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con
las reivindicaciones 6 y 10, caracterizado porque comprende
un miembro de limpieza (12), móvil axialmente dentro de la cámara
común (15) de presión y de alimentación, estando dicho miembro de
limpieza (12) dispuesto axialmente y móvil con respecto al miembro
de estrangulamiento (29) del orificio de inyección (31).
20. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 19, caracterizado porque la cámara común (15)
de presión y de alimentación, está provista de aberturas de entrada
y de salida (16, 34; 17, 35), separadas axialmente, para alimentar
y reciclar los componentes químicos (A, B), comprendiendo el miembro
de limpieza (12) de la cámara común (15) de presión y de
alimentación un miembro de bobina conformado para abrir dichas
aberturas de entrada (16, 17) respectivamente para conectar dichas
aberturas de entrada (16, 17) a las aberturas de salida (34, 35)
para la recirculación de los componentes químicos (A, B).
21. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 20, caracterizado porque dicho miembro de
bobina (12) comprende ranuras de recirculación (36, 37).
22. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 19, caracterizado porque dicho miembro de
limpieza (12) de la cámara común (15) de presión y de alimentación
consta de un miembro de bobina hueco (12) que tiene un ánima
longitudinal, y porque el miembro de estrangulamiento (29) comprende
un miembro de pasador alargado móvil axialmente dentro del ánima de
dicha bobina (12).
23. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 22, caracterizado porque el miembro de bobina
(12) para limpiar la cámara común (15) de presión y de alimentación
y el miembro de limpieza (29) de la cámara (24) de mezclado están
conectados para operar de forma selectiva actuadores hidráulicos de
control (13, 30).
24. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 6, caracterizado porque comprende:
- -
- un cuerpo (10) que tiene un agujero alargado y una cámara común (15) de presión y de alimentación para los componentes químicos (A, B) en dicho agujero alargado, teniendo dicha cámara común (15) de presión y de alimentación aberturas de entrada (16, 17) para los componentes químicos (A, B);
- -
- un miembro de casquillo (14) en el extremo anterior de dicho agujero alargado, definiendo dicho miembro de casquillo (14) la cámara (24) de mezclado del dispositivo; y
- -
- un miembro de bobina (12) que desliza axialmente en dicha cámara (15) de alimentación, conectada operativamente a un primer cilindro hidráulico (13) de control;
- -
- teniendo las caras extremas opuestas del miembro de casquillo (14) y del miembro de bobina (12) superficies que coinciden (12A, 12B; 14A, 14B; 33A, 33B).
25. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 24, caracterizado porque las caras extremas
opuestas del miembro de casquillo (14) y del miembro de bobina (12)
tienen al menos una superficie de la cara (12A, 12B; 14A, 14B; 33A,
33B) dispuesta paralela a un mismo plano inclinado.
26. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 25, caracterizado porque dicho plano inclinado
forma un ángulo que está comprendido entre 15º y 75º con respecto
al eje longitudinal de la cámara (15) de alimentación.
27. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 24, caracterizado porque las caras extremas
opuestas del miembro de bobina (12) y del miembro de casquillo (14)
comprenden superficies coincidentes en forma de V (12A, 12B, 14A,
14B).
28. Un dispositivo de mezclado de acuerdo con la
reivindicación 14, caracterizado porque el eje de la cámara
de posmezclado (25A) forma un ángulo comprendido entre 45º y 150º
con el eje de la cámara (24) de mezclado.
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| DE3210978A1 (de) * | 1982-03-25 | 1983-09-29 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Mischvorrichtung fuer mehrkomponentenkunststoffe, insbesondere polyurethan |
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| DE3216647A1 (de) * | 1982-05-04 | 1983-11-10 | Elastogran Maschinenbau GmbH, 2844 Lemförde | Mischvorrichtung fuer mehrkomponentenkunststoffe |
| DE3217016A1 (de) * | 1982-05-06 | 1983-11-10 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Mischkopf zum vermischen mindestens zweier fliessfaehiger, bei ihrer reaktion vorzugsweise schaumstoff bildender komponenten |
| DE3239551A1 (de) * | 1982-10-26 | 1984-04-26 | Krauss-Maffei AG, 8000 München | Vorrichtung zum zuleiten eines insbesondere chemisch reaktionsfaehigen kunststoffgemisches zu einer form (mischkopf) |
| DE3340889C2 (de) * | 1983-11-11 | 1989-06-08 | Herbert Dipl.-Ing. 3559 Allendorf Günther | Verfahren und Vorrichtung zum Vermischen wenigstens zweier fließfähiger Reaktions-Komponenten |
| JPS60183108A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-09-18 | シンシナテイ・ミラクロン・インコーポレーテツド | 液体の乱流を生じるノズル装置 |
| DE3612125A1 (de) * | 1986-04-10 | 1987-10-15 | Rolf Hansen | Verfahren und mischkopf zur herstellung von polyurethan-schaumteilen |
| IT1214531B (it) * | 1986-09-25 | 1990-01-18 | Afros Spa | Apparecchiatura di miscelazione ad alta pressione. |
| DE3820810A1 (de) * | 1988-06-20 | 1989-12-21 | Krauss Maffei Ag | Vorrichtung zum mischen von wenigstens zwei reaktiven kunststoffkomponenten |
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