JPH091594A - 溶剤洗浄式の反応射出成形用混合ヘッド - Google Patents

溶剤洗浄式の反応射出成形用混合ヘッド

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JPH091594A
JPH091594A JP8132580A JP13258096A JPH091594A JP H091594 A JPH091594 A JP H091594A JP 8132580 A JP8132580 A JP 8132580A JP 13258096 A JP13258096 A JP 13258096A JP H091594 A JPH091594 A JP H091594A
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solvent
valve
port
mixing head
injection molding
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JP8132580A
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Wayne G Salisbury
ウェイン・ジー・ソールズベリー
James R Pritchard
ジェイムズ・アール・プリチャード
William M Humphrey
ウイリアム・エム・ハンフリー
Michael J Provencher
マイケル・ジェイ・プロベンチャー
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Davidson Textron Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学物質射出ポートと混合チャンバーとの乱
流溶剤によるフラッシングを、反応化学物質の残留デッ
ドスペースを形成せず且つ可動部材を故障させることな
く実施出来る反応射出成形用混合ヘッドを提供するこ
と。 【解決手段】 弁胴部９２の化学物質射出ポート９６が
流体圧作動スプール形式の射出弁９７により開閉され
る。射出弁９７の直径の等しいランドＡ及びＢの一端部
に形成したテーパー付きの弁フェース１０２が射出ポー
ト９６に於ける相当形状の弁座に座着しこの射出ポート
９６を閉じる。射出弁９７の他端のヘッド１０５の表面
が、射出弁９７が閉じた状態で混合チャンバー６８の表
面と同高整列する。これにより混合チャンバ内の化学物
質インジェクター位置になんらのキャビティも形成され
ず、分与後や、溶剤フラッシング中でもそこに化学物質
が残留する恐れは無くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は反応射出成形用混合
ヘッドに関し、詳しくは、反応射出成形用混合ヘッドか
らの反応成形用化学薬品の溶剤洗浄に関する。
【０００２】
【従来の技術】液体の化学成分を混合し且つ分与してウ
レタンフォームを製造するために使用するような反応射
出成形（ＲＩＭ）分与システムに於ては液体成分は通
常、比較的低圧或は高圧の何れかの状態で、相対する射
出ポートを通しこの混合ヘッド内の混合チャンバー内に
射出し、混合ヘッド内で衝突混合させる。混合された化
学物質は、混合ヘッド位置で混合チャンバーに連結され
た分与ワンドからのショットとしてこの分与ワンドから
分与される。分与ワンドは単なるパイプか或は内径が一
様な管であり、材料を成形キャビティに分与するための
色々の長さのものであり、あるいはまた材料を成形表面
或はフォームコーティングを必要とする物品上に噴霧パ
ターンとして分与するスプレーチップを有するものであ
る。低圧型のシステムでは、化学物質は約５０〜２００
ｐｓｉ（約３．５〜１４．１ｋｇ／ｍ2 ）の圧力で混合
チャンバー内に射出され、また、旋回要素のような機械
的アフターミキサーを射出ポートと分与ワンドの出口端
との間に使用することにより完全混合を得ている。高圧
型のシステムでは、化学物質は２０００ｐｓｉ（約１４
０．１ｋｇ／ｍ2 ）或はそれ以上もの高圧で混合チャン
バー内に射出され、従って衝突混合が助成されることか
らアフターミキサーは通常使用しない。
【０００３】混合された化学物質を分与或はショットす
る毎に溶剤が混合ヘッドを通して洗浄される。低圧型の
システムでは混合された化学物質は残留しないが、高圧
型のシステムではそうした化学物質は必ずしも洗浄され
るとは限らない。それは、高圧型のシステムでは分与ワ
ンドが、短くしかも流れを拘束するスプレーチップ或は
スプレーノズルではない場合、混合された化学物質は混
合ヘッドから極めて急速に分与されるからである。高圧
型の混合ヘッドでは通常、その混合チャンバー内には流
体圧力作動式の射出弁／浄化プランジャーを使用する。
この射出弁／浄化プランジャーは、射出ポートを開放さ
せて高圧の液体化学物質を混合チャンバーに入れ、次い
で射出ポートを閉じ、これらの射出ポート及び混合チャ
ンバーを弁作動及び洗浄作動の両方により清浄化する。
高圧型の混合ヘッドと共に使用する特定の分与ワンドに
基き、この分与ワンドを含む混合ヘッド内での混合され
た化学物質の滞留時間或は停滞時間は、溶剤洗浄を要す
るほどの長さとなる。例えば、分与ワンドを長くすると
反応の早いウレタンポリマーは混合チャンバー内での停
滞時間が長くなり及び或は、分与ワンドを通過するポリ
マーの実質粘度が増大する。従って、そうした長い分与
ワンドはショット後に十分に洗浄されず、溶剤洗浄を行
わざるを得ないことになる。しかし溶剤洗浄を行ったと
しても反応ポリマーの幾分かは混合チャンバー内及び或
は分与ワンド内に残留し、何度も反復使用することに伴
い分与ワンドを詰まらせる程に堆積し、結局は高圧型の
混合ヘッド内の射出弁／浄化プランジャーを故障させる
のである。
【０００４】分与ワンドの詰まる傾向は特にスプレーワ
ンドに於て著しい。なぜなら、スプレーワンドではその
端部のスプレーチップが分与ワンドと混合チャンバーと
に背圧を加えるからである。分与ワンドが詰まると、関
連部品を分解し洗浄するための保守に時間を取られるこ
とになる。そして射出弁／浄化プランジャーが故障する
と、この射出弁／浄化プランジャーを押す流体により発
生する応力が大きくなり、結局これを破壊する。反応ポ
リマーは特に従来の射出弁／浄化プランジャー内で堆積
する傾向がある。こうした堆積は射出ポートを溶剤に対
して閉塞し、残留する化学物質を溶剤によっては完全に
洗浄及びフラシングすることの出来ないデッドスペース
を混合チャンバー内に作り出し、射出弁／浄化プランジ
ャーを故障させる原因となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】新規で且つ改良された
溶剤洗浄式の反応射出成形用混合ヘッドを提供すること
であり、化学物質のための射出ポートと混合チャンバー
との、乱流溶剤によるフラッシングを、反応化学物質の
残留するデッドスペースを形成せず、従って可動部材を
故障させることなく実施出来る反応射出成形用混合ヘッ
ドを提供することであり、高圧での衝突混合及び溶剤乱
流フラッシングを使用する、高信頼性の高圧型の射出成
形用混合ヘッドを提供することであり、化学物質の射出
ポートを有する混合チャンバーを清浄化する、混合チャ
ンバー内での高圧衝突混合と乱流溶剤フラッシングとを
使用する混合ヘッドを提供することであり、混合チャン
バー内に於ける高圧下での衝突混合を提供する化学物質
インジェクターと、化学物質混合チャンバーを、化学物
質のための射出ポートやこれに接続する分与ワンドを含
めて洗浄する乱流溶剤流れを送達する溶剤送達路と、混
合チャンバーと直接関連する洗浄弁にして、開放すると
溶剤を流動させ、閉鎖すると溶剤流れを、射出される化
学物質の高い圧力に抗して阻止する洗浄弁とを有する高
圧型の反応射出成形用混合ヘッドを提供することであ
り、化学物質のインジェクターを使用しての高圧での衝
突混合を混合チャンバー内で実施し、洗浄弁を使用して
の溶剤洗浄を実施し、溶剤乱流ポートが乱流溶剤流れを
送達し、射出ポート、混合チャンバー、混合チャンバー
に接続され混合された化学物質を分与する分与ワンドを
夫々洗浄する高圧型の反応射出成形用混合ヘッドを提供
することであり、流体圧力作動式のインジェクターと、
流体圧力作動式の洗浄弁とを有し、前記インジェクター
が化学物質を混合チャンバーの射出ポートを通して高速
で且つ衝突態様にて混合チャンバー内に射出され、混合
チャンバー内に射出された混合された化学物質が分与ワ
ンドに送達され、この分与ワンドから混合された化学物
質がショットされ、このショットに引き続き前記洗浄弁
を開くことにより溶剤が洗浄弁を通して乱流溶剤流れと
され、この乱流溶剤流れが前記射出ポート、混合チャン
バ、そして分与ワンドを洗浄し、次いで前記洗浄弁を閉
じると混合チャンバー内の混合された化学物質が、前記
混合された化学物質の高い圧力に抗して溶剤に対して閉
塞される高圧型の反応射出成形用混合ヘッドを提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、高圧の
乱流溶剤洗浄を使用する高信頼性の高圧型の混合ヘッド
が提供される。本発明の混合ヘッドは、混合チャンバー
内での射出弁／浄化プランジャーによる浄化或はワイピ
ングを要しない。本発明の溶剤洗浄式の反応射出成形用
混合ヘッドに於ては混合チャンバーが、溶剤入口ポート
を一端に有し、他端には、そこに分与ワンド或は分与チ
ョイスを接続するところの化学物質出口ポートを有す
る。分与ワンドは単純な開放パイプ或は開放管であり或
は、スプレーチップを有する開放パイプ或は開放管であ
り、何れの場合でも、高圧により混合チャンバー内に高
速での衝突混合が生じることからアフターミキサーは不
要である。流体圧作動式の化学物質インジェクターが、
溶剤入口ポートと化学物質出口ポートとの間で且つ直接
向き合う位置で混合チャンバーに結合される。化学物質
インジェクターが、相対する射出ポートを通して反応性
の液体の化学物質を高圧下で混合チャンバー内に射出す
る。射出された化学物質は、混合チャンバーに入る際に
相互に高速で衝突し合い完全に混合される。各インジェ
クターは、混合チャンバー位置での射出ポートを開閉す
るべく流体圧作動される弁を有する。この弁は、混合チ
ャンバー内の前記射出ポート位置に、反応性の化学物質
が収集される空洞が残らないようにする。化学物質イン
ジェクターは、化学物質が射出されない時にこれら化学
物質を再循環させるようにも作用する。
【０００７】流体圧作動される洗浄弁が混合ヘッド内に
受容され、ピストンロッドを介しての流体ピストン作用
により開閉の夫々の位置間を移動する。洗浄弁は、閉鎖
位置では混合チャンバー中に射出される化学物質の高い
圧力に抗して溶剤入口ポートを閉鎖し、開放位置ではこ
の溶剤入口ポートを開放させる。溶剤送給路がピストン
ロッドを貫いて伸延し、この洗浄弁に対して開放され
る。洗浄弁内ではこの溶剤送給路はピストンロッドの一
端位置に於て高圧の、しかし化学物質のための射出圧力
よりも小さい圧力下での液体溶剤を受けるようになって
いる。洗浄弁には、溶剤送給路に対して開放する複数の
溶剤送給ポートが設けられ、これら溶剤送給ポートは洗
浄弁から或る角度で離間する状態で半径方向外側に伸延
される。
【０００８】混合ヘッド内の内腔部が洗浄弁を受ける。
内腔部は閉じた位置ではこの洗浄弁の前記溶剤送給ポー
トを閉じるようになっている。この内腔部は環状キャビ
ティを有し、この環状キャビティが洗浄弁と協働し、洗
浄弁の周囲を伸延する環状チャンバーを画定する。環状
チャンバーは洗浄弁が開放状態にある時には溶剤送給ポ
ートに対して開放される。内腔部には、洗浄弁と協働し
て、この洗浄弁の周囲を伸延する別の環状チャンバーを
画定する別の環状キャビティも設けられる。この別の環
状チャンバーは、洗浄弁が開放状態になると洗浄弁のフ
ェース側と溶剤入口ポートとに対して開放され、洗浄弁
が閉じて溶剤入口ポート上に座着すると、この洗浄弁に
より溶剤入口ポートに対して閉塞される。別の一組の溶
剤送達ポートが混合ヘッドに設けられる。これらの溶剤
送達ポートは乱流ポートの形態を有し、前述の各環状チ
ャンバーを連結して連続環状チャンバーにすると共に、
洗浄弁の長手方向に伸延する。
【０００９】洗浄弁が開放位置にある時、混合された化
学物質の分与に引き続いて溶剤送達ポートから乱流溶剤
流れが送達され、洗浄弁、化学物質射出ポートや化学物
質出口ポートそして分与ワンドを含む混合チャンバーか
ら、それらに残留する混合された化学物質が勢い良く洗
浄され且つフラッシングされるようになっている。かく
して、従来の射出弁／洗浄プランジャーが、溶剤フラッ
シング中に化学物質射出ポートを閉塞しそれによりデッ
ドスペースが出現するのとは異なり、本発明では乱流溶
剤流れが化学物質射出ポートに当てられることから、化
学物質射出ポートには混合された化学物質の残留するデ
ッドスペースが形成されず、また洗浄弁が混合チャンバ
ー内に入らずまた射出ポートをパイピングする必要も無
いことから、可動部材が故障することも無い。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１を参照するに、ウレタンフォ
ームを形成するための反応性の化学物質を混合しこれ
を、閉じた型キャビティ内に或は開放型の表面或は、ウ
レタンフォームコーティングの必要な物品に分与するた
めの反応射出成形（ＲＩＭ）システムが全体を番号１０
で示されている。本システムには、本発明に従う混合ヘ
ッド１２と、液体フォーム形成用の化学物質のポリオー
ル及びイソシアネートを夫々収納した攪拌タンク１４及
び１６と、夫々の化学物質を約１：１の比率で、送給ラ
イン２２及び２４から熱交換器２６及び２８を夫々経由
して混合ヘッド１２に送達するための高圧式の計量ポン
プ１８及び２０と、未使用の化学物質を混合ヘッドから
夫々のタンクに戻し、再循環させるための戻りライン３
０及び３２とを有している。混合ヘッド１２は小型ユニ
ットであって、手持ち状態で型内部或はダイ表面上に混
合された化学物質を分与することが出来、或は可動装
置、例えばロボットアームに固定し或は取り付けること
により、混合された化学物質を、例えばダイ表面上に一
様に噴霧する等の分与を行うことが出来る。
【００１１】本システムは高圧型のものであり、計量ポ
ンプ１８及び２０を使用して２０００ｐｓｉ（約１４
０．１ｋｇ／ｍ2 ）或はそれ以上の圧力を発生させるこ
とが可能であり、通常は溶剤洗浄は含まない。しかしな
がら本発明の混合ヘッド１２は溶剤洗浄を極めて効果的
に使用するものであり、そのための溶剤、例えばメチレ
ンクロリドを収納するタンク３４をも有する。こうした
溶剤は溶剤ポンプ３５により高圧下で、送給ライン３６
を通して混合ヘッドに送達される。溶剤ポンプ３５は今
後詳しく説明する、乱流溶剤による浄化及びフラッシン
グを実施するための約１０００ｐｓｉ（約７０．３ｋｇ
／ｍ2 ）の溶剤送給圧力を発生する。この溶剤送給圧力
は高いがしかし約２０００ｐｓｉ（約１４０．１ｋｇ／
ｍ2 ）である化学物質射出圧力よりは小さい。本システ
ムは更に、混合ヘッドを作動させて反応性化学物質を混
合ヘッドの混合チャンバーに射出させ、次いでショット
として分与させた後、混合ヘッドを作動させて溶剤を送
達させ、そうした分与によるショット毎に混合ヘッド内
部を浄化し洗浄させるための流体制御システム３８を有
する。
【００１２】流体制御システム３８は、オイルのような
作動液を含むタンク４０と、圧力調節器と、高圧ポンプ
４２と、これらの弁をタンク４０に戻すように連結する
廃棄ライン５０とを有する。化学物質射出制御弁４６は
高圧下（例えば約２０００ｐｓｉ即ち約１４０．１ｋｇ
／ｍ2 ）でオイルを、高圧オイルライン４４を通して化
学物質射出制御弁４６及び洗浄制御弁４８に送達し、ま
た“ＯＮ”の位置では化学物質を混合チャンバー内を混
合ヘッドに射出させるべく作動する。この“ＯＮ”の位
置では化学物質射出制御弁４６は高圧オイルライン４４
をインジェクター制御ライン５２に対して開放させる。
インジェクター制御ライン５２は、混合ヘッド１２内で
流体圧作動される同一の２つの化学物質インジェクター
５４及び５６に接続され、また、これらの化学物質イン
ジェクター５４及び５６にに対して開放する別のインジ
ェクター制御ライン５７に対して廃棄ライン５０を開放
させる。インジェクター制御弁４６は“ＯＦＦ”の位置
では化学物質の射出を停止させ、またこれらの接続を逆
にして高圧オイルライン４４をインジェクター制御ライ
ン５７にに対して開放させ、廃棄ライン５０をインジェ
クター制御ライン５２にに対して開放させて化学物質を
再循環させるように作動する。
【００１３】洗浄制御弁４８は“ＯＮ”の位置では、混
合ヘッド１２位置の流体圧作動される洗浄弁装置６０に
結合された洗浄制御ライン５８に対して高圧オイルライ
ン４４をに対して開放させて溶剤を送達し、混合ヘッド
を浄化及びフラッシングさせる一方、廃棄ライン５０
を、洗浄弁装置６０に結合された別の洗浄制御ライン６
２に対して開放する。洗浄制御弁４８は“ＯＦＦ”の位
置では洗浄弁装置６０に対する接続関係を逆転させ、高
圧オイルライン４４を洗浄制御ライン６２にに対して開
放させて溶剤による洗浄を停止させ、廃棄ライン５０を
洗浄制御ライン５８にに対して開放させる。
【００１４】インジェクター制御弁４６と洗浄制御弁４
８とは手動回転式のものとして例示されているが、前述
の弁作動を提供し且つ今後説明する適切な態様に於て手
動で或は好適な制御回路を使用して作動され得る任意の
好適な形式のものとすることが出来る。例えば制御回路
を使用するものである場合、これらの弁は空気圧、流体
或は電気作動式のものとし且つ混合ヘッドの、別の分与
用途のために望ましい分与及び洗浄動作を計画し且つ調
時するべくプログラム可能なロジックコントローラーを
有するものとすることが出来る。更に、インジェクター
及び洗浄制御弁を組み合わせて単一の制御弁とし、これ
を単一の手動アクチュエーター或は好適なシステム制御
回路を使用して制御する。
【００１５】図２乃至５を参照するに、混合ヘッド１２
が混合ヘッド胴部６６を有し、混合ヘッド胴部６６が真
直ぐな円筒状の内腔の形態の混合チャンバー６８を有し
ている。混合チャンバー６８の一端には化学物質出口ポ
ート７０が、そして他端には溶剤入口ポート７２が形成
され、更に、これらの化学物質出口ポート７０と溶剤入
口ポート７２との間の中間の、相互に直径方向に相対す
る位置には、化学物質インジェクターを収受する同一の
２つのインジェクター収受ポート７４及び７６が位置付
けられる。溶剤入口ポート７２はテーパー付の座面７７
を有し、混合ヘッド胴部に直接形成し或は工具鋼インサ
ート７８内に形成することが出来る。図４では工具鋼イ
ンサート７８は、混合ヘッド胴部に混合チャンバーの内
腔と同心に形成した座ぐり穴８０の底部に送入されてい
る。混合された化学物質を分与するための分与ワンド８
２が、グランドナット８４を混合ヘッド胴部にねじ込む
ことにより化学物質出口ポート７０に結合される。分与
ワンドは種々の長さのもので良く、その形態も、型キャ
ビティ内への分与のための内径の一様な単純なパイプ或
は管の如きものであり、或は、噴霧ノズル９０をその遠
方端に有し、この噴霧ノズルから混合された化学物質
を、型表面上に或はフォーム裏当てを要する自動車の内
部トリムパネルのような物品上に直接噴霧する図示の如
きの如きものである。混合された化学物質の混合チャン
バー及びワンド内での停滞時間を最少化するために、分
与ワンドを特定の分与用途のために出来るだけ短くする
ことも好ましい。
【００１６】流体圧作動式の化学物質インジェクター５
４及び５６は夫々同一であり、また各インジェクター収
受ポート７４及び７６と関連している。前記化学物質イ
ンジェクターは、（１）インジェクター収受ポート７４
及び７６の夫々を通して混合チャンバーに液体反応成形
用化学物質を射出し、この混合チャンバーに入る際に相
互に高速で衝突させることにより完全に混合させるべく
作動自在であり、また、（２）分与ショット終了時に於
てそうした射出を阻止し、液体反応成形用化学物質を夫
々のタンクに再循環させて戻し、将来の使用に備えさせ
るように作動自在である。化学物質インジェクターは各
々、段付円筒形状の弁胴部９２を有し、これらの弁胴部
９２は、前記混合ヘッド胴部６６のインジェクターを収
受する各ポートと同心状態で、混合ヘッド胴部６６の相
当する段付の座ぐり穴９４内にＯ−リングを介してシー
ル状態で取り付けられる。
【００１７】弁胴部９２はテーパー付のノズル端部を有
し、このノズル端部は関連するインジェクター収受ポー
ト７４及び７６の裏側の、相当形状部分にシール状態で
密着し、座ぐり穴９４と混合チャンバーとの交差部分を
充填する。前記ノズル端部はその中央に化学物質射出ポ
ート９６を有する。この化学物質射出ポート９６は流体
圧作動式のスプール形式の射出弁９７により開閉され
る。射出弁９７は直径の等しいランドＡ及びＢを有し、
直径のもっと大きなピストン９８が各弁胴部内の、相当
する段を設けた内腔１００内に受容及び収納される。射
出弁９７の一端部にはテーパー付きの弁フェース１０２
が形成される。この弁フェース１０２は射出ポート９６
に於ける相当形状の弁座に座着し、この射出ポート９６
を閉じる。射出弁９７の他端には平坦なヘッド１０５が
形成される。このヘッド１０５の表面は、射出弁９７が
閉じた状態で混合チャンバー６８の表面と同じ高さに於
て整列する。この状態は図２及び５に示されるが、この
状態では混合チャンバ内の化学物質インジェクター位置
になんらのキャビティも形成されず、従って分与後や溶
剤フラッシング中でもそこに化学物質が残留する恐れは
無くなる。
【００１８】射出弁９７は、図２及び５に示す射出オフ
／再循環オンの位置では、化学物質を分与しない場合に
は、弁胴部内の、化学物質送給ライン及び化学物質戻り
ラインに夫々連結された送給ポート１０８と戻りポート
１１０との間の、段付の内腔内のランドＡとＢとを連結
させることにより、これら化学物質を再循環させる。送
給ポート１０８と戻りポート１１０とは、化学物質イン
ジェクター５４内ではポリオール用の送給ライン２２及
び戻りライン３０の各１つと接続され、また化学物質イ
ンジェクター５６内では、イソシアネート用の化学物質
送給ライン２４及び戻りライン３２の各１つと連結され
る。射出弁９７は射出オフ／再循環オンの位置から引き
込まれることにより、図４に示す射出位置に移動する。
この射出位置ではランドＡが弁の内腔１００の位置で戻
りポート１１０を閉塞し、また送給ポート１０８を射出
ポート９６に対して開放させ、この送給ポートに送達さ
れた化学物質を混合チャンバー６８に射出させる。
【００１９】各射出弁はピストン９８により２つの異な
る位置に流体圧力下に移動され且つそれらの位置に保持
される。ピストン９８はその各側に於て、内腔１００内
での弁胴部９２と協働してチャンバー１１４及び１１６
を画定する。これらのチャンバー１１４、１１６は弁胴
部９２内でポート１１８及び１２０に対して開放され
る。ポート１１８及び１２０は混合ヘッド胴部６６の通
路を介し、射出制御弁４６からの流体制御ライン５２及
び５７の夫々と接続される。射出制御弁４６がその“Ｏ
ＦＦ”位置に移動すると、作動液は加圧下に化学物質イ
ンジェクター５４及び５６のチャンバー１１４に送達さ
れ、一方、チャンバー１１６からは射出制御弁を通して
作動液が排斥される。排斥された作動液はピストン９８
に作用し、関連する射出弁９７を図４の射出位置、即ち
開放位置から図２及び５の射出オフ／再循環オン位置に
移動させる。ピストン９８に作用した作動液は次いで、
強い力でこれらの射出弁位置を維持し、今後説明する乱
流溶剤を使用しての洗浄時の高圧に基く力に抗して射出
ポート９６を閉鎖し続け、一方、送給ポート１０８と戻
りポート１１０とを相互に連通させて化学物質を夫々の
タンクに戻るようにする。射出制御弁４６をその“Ｏ
Ｎ”位置に移動すると、化学物質インジェクター５４及
び５６内で前記流体が逆方向からピストン９８に加わ
り、従って関連する射出弁９７は図４に示す射出オン位
置に移動する。この位置では射出弁９２は関連する射出
ポート９６を開放させ、一方、戻りポート１１０を閉塞
し、また送給ポート１０８はこの開放された射出ポート
９６に対して開放したままの状態とされる。これにより
夫々のポート内の化学物質は高い射出圧力に基づく高速
で射出され、混合チャンバー６８内で相互に衝突し、化
学物質出口ポート７０やこの化学物質出口ポート７０に
接続される分与ワンド８２に到達する以前に完全に混合
される。
【００２０】図２を参照するに、洗浄弁装置６０が流体
シリンダー１３０を有している。流体シリンダー１３０
は混合ヘッド胴部６６の頂部に取り付けられ、ピストン
１３２を有し、このピストン１３２がその内部にシール
リング１３３を有している。シールリング１３３はピス
トン１３２と協働してピストンの各側にピストンチャン
バー１３４及び１３６を画定する。ピストンチャンバー
１３４及び１３６は夫々流体制御ライン５８及び６２に
連結され、洗浄制御弁４８の制御下にピストンを移動さ
せる。洗浄制御弁４８がその“ＯＦＦ”位置にある時、
作動液は加圧下にピストンチャンバー１３４へと送達さ
れ、一方、他方のピストンチャンバー１３６から排斥さ
れ、斯くしてピストンは下降する。洗浄制御弁を“Ｏ
Ｎ”位置に移動すると作動液はピストンチャンバー１３
６に送達され、ピストンチャンバー１３４から排斥され
斯くしてピストンは上昇する。
【００２１】円筒形状のピストンロッド１３８がピスト
ン１３２の中心に結合される。ピストンロッド１３８は
流体シリンダー１３０の各端部に摺動自在のシール状態
で取り付けられ且つそこから突出する。ピストンロッド
１３８はピストンと一体的に形成しても良く、或は好適
な手段によってピストンに剛着される別部材としても良
い。ピストンロッド１３８の下端が円筒形状の洗浄弁１
４０を画定する。この洗浄弁１４０は混合ヘッド胴部６
６の座ぐり穴８０に取り付けた弁胴部１４２内に受容さ
れる。洗浄弁１４０はテーパ付きの弁フェース１４４を
有する。ピストン１３２を降下させると洗浄弁１４０の
弁フェース１４４が洗浄制御弁の溶剤入口ポート７２の
テーパ付き座面７７に座着し、洗浄制御弁４８がその
“ＯＦＦ”位置にある時には図２に例示するように溶剤
入口ポート７２を閉じる。またピストン１３２を上昇さ
せ、洗浄制御弁をその“ＯＮ”位置に移動すると、弁フ
ェース１４４は図５に例示するような溶剤入口ポートを
開放或は覆わない位置に位置決めされる。テーパ付き座
面７７に座着した位置では洗浄弁１４０は、ピストンに
加わる流体によって洗浄弁は、射出され且つ混合チャン
バー内で混合された化学物質により加えられると予想さ
れる最大圧力にも耐えるに十分な力で、閉じた状態に保
持される。洗浄弁１４０がテーパ形状を有することと、
このテーパ形状部分が座着することとにより弁の座着面
積が大きくなり、その一方で弁の、混合チャンバー内の
背圧に対して露呈される面積は僅かとなることから、流
体による洗浄弁閉鎖作用が最大化され、従って、高圧の
化学物質が溶剤システムに入り込むのが防止される。
【００２２】真直ぐで不貫通の内腔の形態の溶剤送達通
路或は溶剤送給路１５０が、ピストンロッドの上端から
ピストンロッド１３８とピストン１３２との中心を貫い
て伸延し、溶剤送給ライン３６に接続して洗浄弁１４０
に入り、この洗浄弁の弁フェース１４４の背後位置で終
端する。洗浄弁１４０には複数の溶剤送給ポート１５２
が設けられる。これらの溶剤送給ポートは溶剤送給路１
５０に対して開放され、この溶剤送給路１５０の下端に
近い位置で、溶剤送給路１５０から或る角度で離間した
状態で半径方向外側に伸延する。好ましい具体例では図
３に示すように直径の等しい４つの溶剤送給ポートを等
間隔で且つ共通の半径方向平面内に設け、溶剤流れを均
等に分配させる。これがフラッシングの効果を助成させ
る。
【００２３】洗浄弁胴部１４２は内腔１５４を有する。
この内腔１５４は洗浄弁１４０の円筒形状の表面を受容
し、前記洗浄弁１４０が閉じた位置にある場合には前述
の溶剤送給ポートを閉塞し、化学物質射出の初期に於て
混合チャンバーに到達する高圧の溶剤に対する安全性を
保証する。弁胴部内腔は洗浄弁と協働して環状チャンバ
ー１５６を画定する環状キャビティを有する。環状チャ
ンバー１５６は洗浄弁の周囲を伸延し、洗浄弁を開放位
置に移動させると溶剤送給ポートに対して開放される。
弁胴部１４２の内腔１５４には別の環状キャビティが設
けられ、この環状キャビティが洗浄弁と協働して別の環
状チャンバー１５８を画定する。環状チャンバー１５８
は洗浄弁の周囲を溶剤入口ポートに隣り合って伸延し、
洗浄弁を開放位置に移動すると、洗浄弁の座着側に対し
て開放され且つ溶剤入口ポートに対しても開放され、ま
た洗浄弁を閉鎖位置に移動するとこの洗浄弁によって溶
剤入口ポートに対して閉鎖される。乱流ポート形態の別
の１組の溶剤送給ポート１６０が洗浄弁胴部１４２に設
けられる。この溶剤送給ポート１６０は環状チャンバー
１５６と１５８とを連続的に連結し、洗浄弁の長手方向
に洗浄弁と平行に伸延する。
【００２４】直径の等しい４つの溶剤送給ポート１６０
を、図３に示すように洗浄弁のヘッドの周囲等角度間隔
で半径方向に離間して形成し、これらの溶剤送給ポート
から乱流状態の溶剤を一様に分与させることでフラッシ
ングの効果を助成させるのが好ましい。乱流ポート形態
の溶剤送給ポートは洗浄弁開放位置に於て、レイノルズ
数が約５００以上の場合に生じるような乱流を送達する
ために利用出来る溶剤流量に関し寸法付けされる。混合
ヘッド内の溶剤が逃出しないことを保証するために、洗
浄弁胴部のチャンバー１５６と洗浄弁との間にシール１
６２が設けられ、洗浄弁胴部と弁座インサート７８との
間にシール１６４が設けられ、このインサートと、混合
ヘッド胴部内の、インサートを受ける座ぐり穴８０の底
部との間にはシール１６６を設ける。
【００２５】混合された化学物質の分与後、射出制御弁
４６を使用して化学物質インジェクター５４及び５６を
閉じ、洗浄制御弁４８を操作して洗浄弁１４０を図５に
示す状態とし、フラッシングを実施する。乱流形態の溶
剤送給ポート１６０からの溶剤の乱流が、洗浄弁フェー
ス１４４や混合チャンバー６８の溶剤入口ポート７２及
びテーパー付の座面７７、化学物質射出ポート９６、射
出弁ヘッド１０５、化学物質出口ポート７０、そして分
与ワンド８０から、それらに残留する混合された化学物
質を強力に取り除きフラッシングする。溶剤送給ポート
１６０からの乱流溶剤作用を含む多数回での溶剤の通過
状況が図５に矢印で示される。かくして、混合チャンバ
ー内で作動して溶剤フラッシング中に化学物質射出ポー
トを閉塞し、結局そこにデッドスペースを形成する従来
の射出弁／洗浄プランジャーとは異なり、本発明では洗
浄弁が混合チャンバーの外側に位置付けられ、乱流溶剤
の流れをそれらの化学物質射出ポートに押し当て且つ横
断する状態で流すようにしたことから、そうしたデッド
スペースが生じずしかも混合ヘッド内の可動部材が故障
することも無い。以上本発明を具体例を参照して説明し
たが、本発明の内で多くの変更を成し得ることを理解さ
れたい。
【００２６】
【発明の効果】新規で且つ改良された溶剤洗浄式の反応
射出成形用混合ヘッドが提供され、化学物質のための射
出ポートと混合チャンバーとの、乱流溶剤によるフラッ
シングを、反応化学物質の残留するデッドスペースを形
成せず、従って可動部材を故障させることなく実施出来
る反応射出成形用混合ヘッドが提供され、高圧での衝突
混合及び溶剤乱流フラッシングを使用する、高信頼性の
高圧型の射出成形用混合ヘッドが提供され、化学物質の
射出ポートを有する混合チャンバーを清浄化する、混合
チャンバー内での高圧による衝突混合と乱流溶剤フラッ
シングとを使用する混合ヘッドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う溶剤洗浄式の射出成形用混合ヘッ
ドを有する反応射出成形システムの概略斜視図である。
【図２】図１を線２−２に沿って切断し矢印方向から見
た、洗浄弁と化学物質インジェクターとを閉じた状態で
の部分破除した断面図である。
【図３】図２を線３−３で切断して矢印方向から見た断
面図である。
【図４】化学物質インジェクターを開放した状態での図
２の部分拡大断面図である。
【図５】洗浄弁を開放した状態での図２の部分拡大断面
図である。
【符号の説明】
１２ 混合ヘッド １４、１６ 攪拌タンク １８、２０ 計量ポンプ ２２、２４ 送給ライン ２６、２８ 熱交換器 ３０、３２ 戻りライン ３４ タンク ３５ 溶剤ポンプ ３６ 送給ライン ３８ 流体制御システム ４０ タンク ４４ 高圧オイルライン ４６ 化学物質射出制御弁 ４８ 洗浄制御弁 ４２ 高圧ポンプ ５０ 廃棄ライン ５２ インジェクター制御ライン ５４、５６ 化学物質インジェクター ５８、６２ 洗浄制御ライン ６０ 洗浄弁装置 ６６ 混合ヘッド胴部 ６８ 混合チャンバー ７０ 化学物質出口ポート ７２ 溶剤入口ポート ７４、７６ インジェクター収受ポート ７７ テーパー付の座面 ７８ 工具鋼インサート ８０ 座ぐり穴 ８２ 分与ワンド ８４ グランドナット ９０ 噴霧ノズル ９２ 弁胴部 ９４ 座ぐり穴 ９８ ピストン ９６ 化学物質射出ポート １００ 内腔 １０５ ヘッド １０８ 送給ポート １１０ 戻りポート １１４、１１６ チャンバー １１８、１２０ ポート １３０ 流体シリンダー １３２ ピストン １３３ シールリング １３４、１３６ ピストンチャンバー １３８ ピストンロッド １４０ 洗浄弁 １４２ 弁胴部 １４４ 弁フェース １５０ 溶剤送給路 １５４ 内腔 １５６、１５８ 環状チャンバー １６０ 溶剤送給ポート １６２ シール １６４ シール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ・アール・プリチャード アメリカ合衆国ニューハンプシャー州サマ ーズワース、フラーンコウア・ドライブ22 (72)発明者 ウイリアム・エム・ハンフリー アメリカ合衆国ニューハンプシャー州ドー バー、タトル・レイン61 (72)発明者 マイケル・ジェイ・プロベンチャー アメリカ合衆国ニューハンプシャー州バリ ントン、フォーガティー・ロード11

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 溶剤洗浄式の反応射出成形用混合ヘッド
    であって、 溶剤入口ポートと化学物質出口ポートとを有する混合チ
    ャンバーを有する混合ヘッド胴部と、 該混合ヘッド胴部内に組み込まれ、加圧下に且つ衝突態
    様に於て、前記溶剤入口ポートと化学物質出口ポートと
    の間部分から反応射出成形用の化学物質を前記混合チャ
    ンバー内に射出するべく作動自在である対向状態の一対
    の化学物質インジェクターと、 前記化学物質出口ポートに連結され前記混合チャンバー
    から混合された化学物質を分与するための分与ワンド
    と、 洗浄弁装置にして、前記混合ヘッド胴部内に組み込まれ
    た複数の乱流ポートを含み、乱流状態の溶剤流れを前記
    溶剤入口ポートを通して前記混合チャンバー内に送達
    し、前記化学物質インジェクターを通過させ、該化学物
    質インジェクターが前記混合チャンバー内に化学物質を
    射出していない時には前記乱流状態の溶剤流れを前記分
    与ワンドから分与させ、また前記化学物質インジェクタ
    ーから化学物質が射出されている時には前記溶剤入口ポ
    ートを閉塞する洗浄弁装置と、 により構成される反応射出成形用混合ヘッド。
  2. 【請求項２】 洗浄弁装置を作動させるための流体圧作
    動装置が連結される請求項１の反応射出成形用混合ヘッ
    ド。
  3. 【請求項３】 化学物質インジェクターを作動させるた
    めの流体圧作動装置が連結される請求項１の反応射出成
    形用混合ヘッド。
  4. 【請求項４】 洗浄弁装置と化学物質インジェクターと
    は流体圧作動装置を使用して作動される請求項１の反応
    射出成形用混合ヘッド。
  5. 【請求項５】 溶剤入口ポートが混合チャンバーの一端
    部に位置付けられ、化学物質出口ポートが混合チャンバ
    ーの他端部に位置付けられる請求項１の反応射出成形用
    混合ヘッド。
  6. 【請求項６】 混合チャンバーが直線通路によって画定
    され、溶剤入口ポートが該直線通路の一端に位置付けら
    れ、化学物質出口ポートが前記直線通路の他端部に位置
    付けられる請求項１の反応射出成形用混合ヘッド。
  7. 【請求項７】 混合ヘッド胴部が混合チャンバーを画定
    する表面を有し、化学物質インジェクターが前記混合チ
    ャンバーに連結された射出ポートと、該射出ポートを開
    閉するべく作動自在の弁部材とを各々有し、該弁部材
    が、該弁部材が各射出ポートを閉鎖したときに前記混合
    チャンバーの前記表面と同一高さとなる表面を有するヘ
    ッドを有する請求項１の反応射出成形用混合ヘッド。
  8. 【請求項８】 溶剤入口ポートが切頭円錐形状の弁座を
    有し、洗浄弁装置が、前記切頭円錐形状の弁座上に座着
    して前記溶剤入口ポートを閉鎖するフェースを有する可
    動の弁部材を有する請求項１の反応射出成形用混合ヘッ
    ド。
  9. 【請求項９】 洗浄弁装置が、可動の弁部材と、混合ヘ
    ッド胴部に於ける、前記弁部材を受ける弁内腔とを有
    し、前記弁部材が、該弁部材が移動するに伴い溶剤入口
    ポートを溶剤乱流ポートに関して開閉させるべく作動自
    在の弁フェースを有し、前記弁部材が溶剤送給通路を有
    し、該溶剤送給通路が、加圧下の液体溶剤供給源に結合
    されるようになっており且つ前記弁内腔へと外側に伸延
    する複数の溶剤送給ポートに対して開放され、前記弁内
    腔が、前記弁フェースが前記溶剤入口ポートを閉じてい
    る間に前記溶剤送給ポートを閉塞するようになってお
    り、溶剤乱流ポートに対して開放されたチャンバーが、
    前記弁フェースが前記溶剤入口ポートを溶剤乱流ポート
    に対して開放させる間に前記溶剤送給ポートを溶剤乱流
    ポートに対して開放させるべく前記弁内腔と関連される
    請求項１の反応射出成形用混合ヘッド。
  10. 【請求項１０】 洗浄弁装置が、ピストン及びロッドを
    含む流体装置と共に作動され、洗浄弁装置が前記ロッド
    と連結された弁部材を有し、混合ヘッド胴部に於ける弁
    内腔が前記弁部材を受容し、該弁部材が、該弁部材が移
    動することにより溶剤入口ポートを溶剤乱流ポートに関
    し開閉させるべく作動自在の弁フェースを有し、前記弁
    部材が、前記ピストン及びロッドを貫いて伸延する溶剤
    送給通路にして、加圧下の液体溶剤の供給源に連結され
    るようになっている溶剤送給通路を有し、前記弁部材
    が、前記溶剤送給通路から外側に伸延して弁内腔に達す
    る複数の溶剤送給ポートを有し、前記弁内腔が、前記弁
    フェースが前記溶剤入口ポートを閉じている間に前記溶
    剤送給ポートを閉鎖するようになっており、溶剤乱流ポ
    ートに対して開放されたチャンバーが、前記弁フェース
    が前記溶剤入口ポートを前記溶剤乱流ポートに対して開
    放させる間に前記溶剤送給ポートを前記溶剤乱流ポート
    に対して開放させるべく前記弁内腔と関連されてなる請
    求項１の反応射出成形用混合ヘッド。
  11. 【請求項１１】 洗浄弁装置が、溶剤乱流ポートに対し
    て開放されたチャンバーを有し、該チャンバーが、溶剤
    入口ポートに隣り合い且つ、弁部材を移動させて溶剤入
    口ポートを開放させた場合に前記溶剤乱流ポートを弁フ
    ェースに対して開放させるべく弁部材と関連されている
    請求項１０の反応射出成形用混合ヘッド。
  12. 【請求項１２】 溶剤送給ポートが弁部材の半径方向に
    伸延し、溶剤乱流ポートが弁部材の長手方向に伸延して
    いる請求項１０の反応射出成形用混合ヘッド。
  13. 【請求項１３】 溶剤乱流ポートが弁部材に関して実質
    的に等角度間隔で半径方向に離間している請求項１０の
    反応射出成形用混合ヘッド。
  14. 【請求項１４】 溶剤送給ポートが、弁部材を横断する
    共通平面内を溶剤送給通路から半径方向外側に、相互に
    実質的に等角度間隔で伸延している請求項１０の反応射
    出成形用混合ヘッド。
  15. 【請求項１５】 チャンバーが弁部材に沿って環状方向
    に伸延し、溶剤送給ポートが弁部材の半径方向に伸延
    し、溶剤乱流ポートが弁内腔の長手方向に伸延し且つ弁
    内腔の半径方向外側に位置付けられる請求項１１の反応
    射出成形用混合ヘッド。
  16. 【請求項１６】 溶剤送給ポートが、弁部材を横断する
    共通平面内を実質的に等角度間隔で配置され、溶剤乱流
    ポートが相互に実質的に等角度関係で半径方向に離間し
    ている請求項１５の反応射出成形用混合ヘッド。
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