JP2003516850A6 - 粘性液の混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高粘性液を混合できる混合装置を得る。
【解決手段】 粘性液を混合する装置は、端面に向って開放された、側部壁を備えた円筒状の混合室（１００）と、前記側部壁中の排出口（１０５Ｂ）をノズル開口とする、少なくとも２つの注入ノズル（１７０）と、円形の開口を備えた混合室（１００）中において混合室（１００）の長手軸線（Ａ−Ａ）に沿って軸方向に移動可能とされたピストン（１５０）と、を備えている。該ピストンは、軸方向に移動可能なことに加えて、モータ（１３５）を介して混合室（１００）の長手軸線の回りに回転可能とされている。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、側部壁を備え、端面が開放された円筒状の混合室と、該側部壁の射出口（注入口）をノズル開口とする、少なくとも２つの注入（ないし射出注入）ノズル（Einspritzduesen）と、該混合室中において、該混合室の長手軸線に沿って軸方向に可動とされた、円形の表面を備えたピストンと、を有する形式の混合装置、並びに、この混合装置を使用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この形式の混合装置は、公知であり、２種の成分を混合し、これらの成分を次に反応させて例えば合成発泡樹脂である最終生成物を生成させるために合成樹脂産業などにおいて用いられている。基本的には、次の２つの異なった形態の装置が知られている。
【０００３】
高粘性液を混合させるため、これらの液は夫々２つのノズルからほぼ円筒状の反応室にもち来たされ、次に、攪拌工具を用いて、互いに混合させられる。可及的に均質に混合された各液は、次に、下端が開放された先端部から反応室の外部に排出される。この装置は、連続した行動にしか適さない。なぜならそれは、２種の液が非常にすみやかに反応して、処理の中断の間に攪拌機構を膠着させるからである。混合物が一旦硬化して固体状になると、反応室の清掃に多くのコストを要し、又は、清掃して再作動可能とすることが全くできなくなる。
【０００４】
大体において円筒状の反応室内に、２つの高圧ポンプによって、２種の粘性液を射出注入し、各流を向流射出（注入）法により混合させることも、既知となっている。この装置においては、多くの場合にピストンが設けられ、このピストンの軸方向の行程によって、処理の中断時に混合室内に残留する液がピストンから除去される。この構成は、不連続の作動においても使用しうる点で有利であるが、攪拌機構の欠如のため、高粘性液に対しては、もちろん使用できない。
【０００５】
【発明の概要】
前記の公知技術に基づいて、本発明の課題は、高粘性液の混合にも適し、しかも不連続に作動させうる混合装置を作り出すことにある。特に、この装置は、短い反応時間で固体の合成樹脂又は発泡合成樹脂を生成させる高粘性液を混合させるのに適合しているべきである。
【０００６】
この課題は、請求の範囲第１項記載の特徴を有する装置によって解決される。即ち、本発明によれば、側部壁を備え、端面が開放された円筒状の混合室と、該側部壁の射出口をノズル開口とする、少なくとも２つの注入ノズルと、混合室中において混合室の長手軸線に沿って軸方向に可動とされた、円形の表面を備えたピストンと、を有する粘性液の混合装置であって、該ピストンが駆動式を介して長手軸線の回りに回動可能とされたことを特徴とする混合装置が提供される。
【０００７】
この装置の本発明に従った使用は、請求の範囲第９項に従ってなされる。
【０００８】
本発明の基本思想は、前記の向流混合ヘッドを大幅に改良し、清掃の目的のために軸方向に移動可能なピストンが、円筒状の混合室内において、自己の軸線の回りに回動されうるようにして、攪拌運動を生じさせるようにすることにある。
【０００９】
特に有利な構成は、請求の範囲第３項の装置であり、この場合、攪拌ロッドを使用して自動清掃が行われる。
【００１０】
請求の範囲第１０項によれば、混合の改善のために、ピストンの軸方向の自由度が利用される。
【００１１】
本発明のその他の有利な実施態様は、各従属項に示されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による装置を示す横断面図である。混合室ハウジング１０５は、円筒形の混合室１００を有し、この混合室中にはピストン１５０が軸方向に移動可能に支承されている。ピストン１５０の軸方向の変位は、液圧シリンダ１２０中に支承された液圧ピストン１６０を介してなされる。液圧ピストン１６０は、ピストンロッド１６５に固着してあり、ピストンロッド１６５の下方端は、ボールベアリング１６８を支持している。ボールベアリング１６８の内レースにはスプライン付き軸１５５が保持されており、ピストンロッド１６５とスプライン付き軸１５５とは、軸方向には結合されるが、軸線Ａ−Ａの回りの回転については無結合とされる。スプライン付き軸１５５は、結合エレメント１４０とスプライン付き軸１５５とが、回転運動について結合されるよう、結合エレメント１４０に貫挿されている。スプライン付き軸１５５の一端には、混合室１００中に配されたピストン１５０が固定されている。
【００１３】
結合エレメント１４０の前記上端は、第２のボールベアリング１４５を介して、軸受フランジ１１０に結合されており、軸受フランジ１１０は、混合室ハウジング１０５に強固にフランジ結合されている。基本的に軸線Ａ−Ａに対称に構成された結合エレメント１４０は、その外面側に、リングギア１４２を備える。リングギア１４２は、結合エレメント１４０と共に、駆動機（Motor、以下「モータ」という）１３５によって駆動されうる。この目的のために、モータ１３５の出力軸には、ギア１３６が取付けてあり、このギア１３６は、歯付きベルト１３７を介してリングギア１４２に結合されている。モータ１３５は、コンソール１３０を介して、（ランタン状）径大部１１５又は軸受フランジ１１０にフランジ結合されている。
【００１４】
結合エレメント１４０には、攪拌ロッド１５２が配設してあり、この攪拌ロッド１５２は、軸線Ａ−Ａと平行に、混合室１００中に進入すると共に、ピストン１５０に貫挿されている。
【００１５】
混合室ハウジング１０５中には、２つのノズル１７０が配設してあり、これらのノズル１７０を介して、混合しようとする２種の粘性液が、混合室１００中に圧入される。２つのノズル１７０は、図１、２では単に概略的に図示されている。
【００１６】
図３には、どのようにノズル１７０を構成しうるかの態様が図示されている。混合室ハウジング１０５には、２つの切欠（凹所）１０５Ａが形成してあり、これらの切欠には、各々ノズル本体１７１が挿通されている（図には１個のみ示す）。ノズル本体１７１の内部には、高圧が存在し、この高圧は、（図示の装置の）外部において形成され、注入（射出）ピストン１７２によって制御され、ノズル体開口１７３を介してノズル本体１７１から液を押出す。この構成は、当該技術では既知であり、ここでは詳述する必要がないだろう。ノズル開口自体は、ここでは、混合室ハウジング１０５中の硬化処理したノズル端１０５Ｃの射出口（注入口）１０５Ｂである。ノズル体を混合室のところまで導く（よう構成する）ことによりノズル本体の前方端を混合室の側部壁の一部分とすることも考えられよう。その場合は、ノズル本体開口とノズル端の射出口（注入口）とは同一となる。
【００１７】
混合装置の基本的な作用について次に説明する。
【００１８】
図１には、混合装置の第１の作動状態が示されている。ピストン１５０は、ノズル１７０のノズル開口の上部に配されている。この位置では、混合しようとする液は、ノズル１７０を介して混合室１００に射出注入（eingespritzt）される。この射出注入は、通常は、高圧下に、即ち１００バールより高い射出（注入）圧力の下になされる。射出注入工程の間、結合エレメント１４０は、モータ１３５によって回動され、それによってピストン１５０及び攪拌ロッド１５２も回動される。ピストン１５０及び攪拌ロッド１５２の回動によって、高粘性の液も混合される。混合された液は、混合室１００の下端から外方に取出（排出）される。
【００１９】
混合工程の終了後に、２種の液のノズル（複数）１７０を介した供給は中断される。次に、液圧ピストン１６０の押動によって、ピストン１５０が混合室１００中において軸方向下方に押込まれる（図２参照）。それにより、残量の液は、混合室１００から押出され、混合室１００が清浄にされる。それと同時に、攪拌ロッド１５２が払拭され、清浄にされる。次に工程を再度実施するには、ピストン１５０は、再び図１に示した位置に復動させ、工程サイクルを再開することが可能となる。
【００２０】
次に本発明による装置のいくつかの変形例について説明する。
【００２１】
図４Ａ、４Ｂを参照すると、混合室１００の開放上端（完成した混合物が混合室から排出される部分）に、可撓性の漏斗状の部材１８０を取付けることができる。漏斗状部材１８０は無負荷の状態では、下方に向って縮径され、特に長目の開口スリットを形成するように構成されている。この構成の利点は、混合された生成物が制御された仕方で放出されることに存する。この場合は、ピストン１５０の軸方向の行程は、漏斗状部材１８０をその軸方向の手長に亘って通過できる値とする必要がある。漏斗状部材１８０の可撓性のため、ピストン１５０が移動する間、漏斗状部材１８０は、ピストン１５０の形状に適合されるので、漏斗状部材１８０の内部空所も、ピストン１５０の軸方向行程によって清浄することができる。
【００２２】
図５を参照して、ノズル端の射出口（注入口）１０５Ｂを混合室の長手方向軸線Ａ−Ａに対して傾斜して配設し、ピストン１５０が「混合」作動位置（状態）にある際にノズル端の射出口の長手方向軸線Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃを大体においてピストン１５０の表面（端面）のところで互いに交差させるようにすることも考えられる。この構成は、ピストン１５０が構成化（特別の輪郭構造に形成、strukuriert）された端面、特に溝ないし凹所を備えた端面を有する場合に、より良好な混合を結果させることができる。特にこの場合は、撹拌ロッドなしに作業を行うことも考えられる。ノズルの位置を傾斜させることと、図１、２に示した攪拌ロッドを用いることとを組合せることももちろん考えられる。
【００２３】
混合室とピストンとの間並びにピストンと攪拌ロッドとの間には、可及的に少ない摩擦と共に、可及的に密な接触が存在していなければならないので、互いに対向する表面の少なくとも一方を、ダイアモンド状のグラファイト面（層）で被覆することが提案される。その他の表面形態を考えられるがその場合、可及的に摩擦ないし磨耗の少ない素材の組合せがより好ましいことは言うまでもない。切欠例えば外周溝をピストン１５０に形成し、これらの切欠に潤滑材を埋設（充填）することももちろん考えられる。
【００２４】
さらに複数の攪拌ロッドを使用することも考えられる。その際、これらの攪拌ロッドは、常に軸線Ａ−Ａと平行に配設されるものとする。
【００２５】
前述した作動形態の変形として、ピストン１５０が混合工程の間にも短い軸方向行程（ストローク）を行うことにより、混合室１００中にある被混合物に振動状の圧力パルスが及ぼされるようにすることも考えられる。このような軸方向の振動は、一例として、前述した液圧ピストン１６０を介して生じさせてもよいが、行程長の短い他の空圧ないし液圧エレメントをピストンロッド１６５と平行に配設することも考えられる。
【００２６】
混合室ハウジング１０５中に２個以上のノズルを配設するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の装置を第１の作動位置（状態）において示す縦断面図である。
【図２】
図１の装置を第２の作動位置（状態）において示す。
【図３】
混合室を示す横断面図である。
【図４】
本発明の別の実施の態様を示す。
【図５】
本発明の変形例を示す。

【０００５】
【発明の概要】
前記の公知技術に基づいて、本発明の課題は、高粘性液の混合にも適し、その際長い待ち時間（Standzeiten）及び良好な作動の確実性を達成しうるよう前述の形式の液混合装置を改良することにある。特に、この装置は、短い反応時間で固体の合成樹脂又は発泡合成樹脂を生成させる高粘性液を混合させるのに適合しているべきである。

【０００５】
【発明の概要】
前記の公知技術に基づいて、本発明の課題は、高粘性液の混合にも適し、その際長い耐久時間（Standzeiten）及び良好な作動の確実性を達成しうるよう前述の形式の液混合装置を改良することにある。特に、この装置は、短い反応時間で固体の合成樹脂又は発泡合成樹脂を生成させる高粘性液を混合させるのに適合しているべきである。

【０００６】
この課題は、請求の範囲第１項記載の特徴を有する装置によって解決される。即ち、本発明によれば、側部壁を備え、端面が開放された円筒状の混合室と、該側部壁の射出口をノズル開口とする、少なくとも２つの注入ノズルと、混合室中において混合室の長手軸線に沿って軸方向に可動とされた、円形の表面、及びこ の円形の表面に続いて前記側部壁に接するマントル面、を備え、該円形の表面が 、駆動機を介して、長手方向軸線の回りに回転可能とされた、ピストンと、を有する粘性液の混合装置であって、該ピストン全体が混合室の長手軸線の回りに回動可能とされたことを特徴とする混合装置が提供される。（態様１）

【０００７】
この装置の本発明に従った使用は、請求の範囲第９項（態様９）に従ってなされる。

【０００９】
特に有利な構成は、請求の範囲第３項（態様３）の装置であり、この場合、攪拌ロッドを使用して自動清掃が行われる。

【００１０】
請求の範囲第１０項（態様１０）によれば、混合の改善のために、ピストンの軸方向の自由度が利用される。

【００１１】
本発明のその他の有利な実施態様は、各従属項に示されている。以下に各実施 態様を示す。
（態様２） ピストンが少なくとも１つの通し孔を備え、この通し孔に攪拌 ロッドが通され該ピストン及び攪拌ロッドは軸方向に脱結合されているか又は脱 結合可能とされたことを特徴とする。
（態様３） 射出口の軸線（Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ）が混合室の長手方向軸線（Ａ −Ａ）との間に、開放された端面に対して開いた角をそれぞれ成すことを特徴と する。
（態様４） ピストンの表面が少なくとも１つの溝を備えたことを特徴とす る。
（態様５） ピストンがアンダーカットを備えたことを特徴とする。
（態様６） 前記アンダーカットに少なくとも部分的に潤滑剤を埋設したこ とを特徴とする。
（態様７） ピストンがノズル開口に接触しない第１位置を備えたことを特 徴とする。
（態様８） ピストンがノズル開口と接触しない別の位置を、ピストンがも つことを特徴とする。
（態様９） ピストン１５０が前記第１位置または第２位置にある時に射 出口の軸線（Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ）がほぼ前記上面上において互いに交差することを 特徴とする。
（態様１０） 駆動手段が設けられ、該駆動手段によってピストンの前記２ つの位置の間の振動を該ピストンを同時に回転させつつ生起させうることを特徴 とする。
（態様１１） 攪拌ロッドが軸方向に少なくとも間接的に前記側部壁に結合 されたことを特徴とする。
（態様１２） 可撓性材料からなる漏斗状部材の一端が混合室の開口部に配 されたことを特徴とする。
（態様１３） 漏斗状部材をその第２端に向ってフラットになるように形成 したことを特徴とする。
（態様１４） ピストン及び／又は側部壁が少なくとも部分的に炭素被覆を 有することを特徴とする。
（態様１５） 上記混合装置を用いて、少なくとも２種の粘性液を混合する 方法において、次の各々の工程即ち
ａ）前記ピストンが前記ノズル開口を塞止しない第１位置に、該ピストンを位置 させる工程と、
ｂ）該ピストン回転させつつ前記粘性液を注入する工程と、
ｃ）該注入工程を終了させる工程と、
ｄ）前記混合室中に尚残留する物質を放出させるために前記ピストンを軸方向に 移動させる工程と
を有することを特徴とする混合方法。
（態様１６） 前記円形の表面が前記混合室を去るまで前記ピストンを工程 ｄ）において移動させることを特徴とする。
（態様１７） 前記第１位置と、前記ピストンが同様に前記ノズル開口を塞 止しない第２位置との間において前記工程ｂ）の間に該ピストンを振動させるこ とを特徴とする混合方法。
（態様１８） 前記粘性液が１００バールよりも高い圧力において射出され ることを特徴とする混合方法。

【００１１】
本発明のその他の有利な実施態様は、各従属項に示されている。以下に各実施態様を示す。
（態様２） ピストンが少なくとも１つの通し孔を備え、この通し孔に攪拌ロッドが通され該ピストン及び攪拌ロッドは軸方向に脱結合されているか又は脱結合可能とされたことを特徴とする。
（態様３） 射出口の軸線（Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ）が混合室の長手方向軸線（Ａ−Ａ）との間に、開放された端面に対して開いた角をそれぞれ成すことを特徴とする。
（態様４） ピストンの表面が少なくとも１つの溝を備えたことを特徴とする。
（態様５） ピストンがアンダーカットを備えたことを特徴とする。
（態様６） 前記アンダーカットに少なくとも部分的に潤滑剤を埋設したことを特徴とする。
（態様７） ピストンがノズル開口に接触しない第１位置を備えたことを特徴とする。
（態様８） ピストンがノズル開口と接触しない別の位置を、ピストンがもつことを特徴とする。
（態様９） ピストン１５０が前記第１位置または第２位置にある時に射出口の軸線（Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ）がほぼ前記上面上において互いに交差することを特徴とする。
（態様１０） 駆動手段が設けられ、該駆動手段によってピストンの前記２つの位置の間の振動を該ピストンを同時に回転させつつ生起させうることを特徴とする。
（態様１１） 攪拌ロッドが軸方向に少なくとも間接的に前記側部壁に結合されたことを特徴とする。
（態様１２） 可撓性材料からなる漏斗状部材の一端が混合室の開口部に配されたことを特徴とする。
（態様１３） 漏斗状部材をその第２端に向ってフラットになるように形成したことを特徴とする。
（態様１４） ピストン及び／又は側部壁が少なくとも部分的に炭素被覆を有することを特徴とする。
（態様１５） 側部壁を備え、端面が開放された円筒状の混合室と、
該側部壁の射出口をノズル開口とする、少なくとも２つの注入ノズルと、
円形の表面と、この円形の表面に続いて前記側部壁に接するマントル面とを備 えると共に、混合室中において混合室の長手軸線（Ａ-Ａ）に沿って軸方向に可 動とされ、かつ駆動機を介して、該長手軸線（Ａ−Ａ）の回りに回転可能とされ た、ピストンと、を有する装置を用いて、少なくとも２種の粘性液を混合する方法において、次の各々の工程即ち
ａ）前記ピストンが前記ノズル開口を塞止しない第１位置に、該ピストンを位置させる工程と、
ｂ）該ピストン回転させつつ前記粘性液を注入する工程と、
ｃ）該注入工程を終了させる工程と、
ｄ）前記混合室中に尚残留する物質を放出させるために前記ピストンを軸方向に移動させる工程と
を有することを特徴とする混合方法。
（態様１６） 前記円形の表面が前記混合室を去るまで前記ピストンを工程ｄ）において移動させることを特徴とする。
（態様１７） 前記第１位置と、前記ピストンが同様に前記ノズル開口を塞止しない第２位置との間において前記工程ｂ）の間に該ピストンを振動させることを特徴とする混合方法。
（態様１８） 前記粘性液が１００バールよりも高い圧力において射出されることを特徴とする混合方法。

Claims (18)

1. 側部壁を備え、端面が開放された円筒状の混合室（１００）と、
   該側部壁の射出口（１０５Ｂ）をノズル開口とする、少なくとも２つの注入ノズル（１７０）と、
   混合室（１００）中において混合室（１００）の長手軸線（Ａ-Ａ）に沿って軸方向に可動とされた、円形の表面を備えたピストン（１５０）と、
   を有する粘性液の混合装置であって、
   該ピストンが駆動機（１３５）を介して長手軸線（Ａ−Ａ）の回りに回動可能とされたことを特徴とする混合装置。
2. ピストン（１５０）が少なくとも１つの通し孔を備え、この通し孔に攪拌ロッド（１５２）が通され該ピストン（１５０）及び攪拌ロッド（１５２）は軸方向に脱結合されているか又は脱結合可能とされたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の混合装置。
3. 射出口（１０５Ｂ）の軸線（Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ）が混合室（１００）の長手方向軸線（Ａ−Ａ）との間に、開放された端面に対して開いた角をそれぞれ成すことを特徴とする請求の範囲第２項記載の混合装置。
4. ピストン（１５０）の表面が少なくとも１つの溝を備えたことを特徴とする前記各項の一に記載の混合装置。
5. ピストン（１５０）がアンダーカットを備えたことを特徴とする前記各項の一に記載の混合装置。
6. 前記アンダーカットに少なくとも部分的に潤滑剤を埋設したことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の混合装置。
7. ピストン（１５０）がノズル開口に接触しない第１位置を備えたことを特徴とする前記各項の一に記載の混合装置。
8. ピストン（１５０）がノズル開口と接触しない別の位置を、ピストン（１５０）がもつことを特徴とする前記各項の一に記載の装置。
9. ピストン（１５０）が前記第１位置または第２位置にある時に射出口（１０５Ｂ）の軸線（Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ）がほぼ前記表面上において互いに交差することを特徴とする請求の範囲第３項及び第７項又は第８項記載の混合装置。
10. 駆動手段が設けられ、該駆動手段によってピストン（１５０）の前記２つの位置の間の振動を該ピストンを同時に回転させつつ生起させうることを特徴とする請求の範囲第８項記載の混合装置。
11. 攪拌ロッド（１５２）が軸方向に少なくとも間接的に前記側部壁に結合されたことを特徴とする請求の範囲第２項記載の混合装置。
12. 可撓性材料からなる漏斗状部材（１８０）の一端が混合室（１００）の開口部に配されたことを特徴とする前記各項の一に記載の混合装置。
13. 漏斗状部材（１８０）をその第２端に向ってフラットになるように形成したことを特徴とする請求の範囲第１１項記載の混合装置。
14. ピストン及び／又は側部壁が少なくとも部分的に炭素被覆を有することを特徴とする前記各項の一に記載の装置。
15. 請求項第１項記載の混合装置を用いて、少なくとも２種の粘性液を混合する方法において、次の各々の工程即ち
    ａ）前記ピストンが前記ノズル開口を塞止しない第１位置に、該ピストンを位置させる工程と、
    ｂ）該ピストン回転させつつ前記粘性液を注入する工程と、
    ｃ）該注入工程を終了させる工程と、
    ｄ）前記混合室中に尚残留する物質を放出させるために前記ピストンを軸方向に移動させる工程と
    を有することを特徴とする混合方法。
16. 前記円形の表面が前記混合室を去るまで前記ピストンを工程ｄ）において移動させることを特徴とする請求の範囲第１５項記載の混合方法。
17. 前記第１位置と、前記ピストンが同様に前記ノズル開口を塞止しない第２位置との間において前記工程ｂ）の間に該ピストンを振動させることを特徴とする請求の範囲第１５項、又は第１６項記載の混合方法。
18. 前記粘性液が１００バールよりも高い圧力において射出注入されることを特徴とする請求の範囲第１５項ないし第１７項のいずれか一に記載の混合方法。

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