【発明の詳細な説明】
混和性の成分を混合する装置
本発明は請求項１の上位概念に記載の形式の装置に関する。
このような装置はＤＥ２５１５５７９またはＤＥ２０６５０５７に基づき公知
である。
このような公知の装置の場合、スケール形成性（vercrackend）の成分に基づ
き清浄化の問題が生じる。この清浄化は付加的な清浄化ピストンによって行われ
る。
しかしながらこのような清浄化ピストンは構造的に大きな手間がかかる。それ
というのはこれらの清浄化ピストンは正確に直線的に案内されればよいだけでは
なく、さらに、走入・走出するスプールと一緒に運動させられなければならない
からである。
さらに、このような清浄化ピストンは、清浄化ピストンとスプールとの間の嵌
め合いギャップに、スケール形成された混合成分が固着するのを阻止するために
、極めて小さな製造誤差で案内されていなければならない。
さらに、このようなスプールの清浄化は、特に供給量がわずかな場合に大きな
意味を有する。それというのは、僅かな供給流入量に基づき、高温の場合にはス
ケール形成が生じるおそれが大きいからである。
このためにＤＥ４３１７０８６に基づき公知のスプールには、このスプールの
外側で、ケーシングのシール面によりシールされなければならないような混合室
と通路とが設けられている。
このことは、平形のスプールの外壁と対応配置されたケーシングスロット壁と
の間の高いシール性を必要とするだけでなく、さらに、所要のスムーズな運動性
をも必要とする。
つまりこのような構造においては、相矛盾する要件が生じるので、このような
解決手段には常に妥協の必要が残される。
このような解決手段は、通路が静止位置において、溶剤を含有する圧縮空気に
よって清浄化できるように露出しているという利点を有してはいる。
しかしながら、相矛盾する要件、つまり、いかなる摩耗をも減じるためにケー
シング内のスプールのスムーズな運動性を得るとともに、スプールおよびケーシ
ングのガイド面相互間の高いシール力をも得ようという相矛盾する要件の欠点の
方が前記利点よりも大きい。
従って考慮しようとするスプール速度が特に小さい場合には、このような調量
装置においても、平形のスプールとケーシングのシール面とが付着するおそれが
生じる。
このような装置においては、ケーシングとスプール
との間のシール面を弾性的に支持することにより、嵌合遊びを排除し、ひいては
スプールとケーシングとの付着を阻止することが提案される。しかしながら上に
述べたように、スプールとケーシングとの嵌め合いに対する相矛盾する要件は結
局妥協の余地を残してしまうので、このような提案は理論的な考察に過ぎない。
従って本発明の課題は、スプールの混合室で混和性の成分を混合する装置を改
良して、スプールのシール性を保証しつつ、しかもスプールが、前記ガイド面相
互間における所要のスムーズな運動下で、正確にケーシングに沿って案内される
ような装置を提供することである。
このような課題は請求項１に記載の特徴を有する本発明により解決される。
本発明の利点は、スプールのために、混合位置と遮断位置との間のいずれの可
能な位置においても、成分と、ケーシング内のスプールのガイドギャップとの間
の接触は必要とならないことである。これにより、本発明によればガイド力はシ
ール力とは無関係になる。
このような利点は、成分の混合のために必要な全ての通路は専らスプールの内
部にのみ延びていることにより達成される。従って混合位置においてさえ、成分
とケーシングとの接触が排除される。このことは、混合位置において、各成分供
給管路が所属の流入凹部と事実上ほぼ完全に重なり合うように合致することによ
り行われる。
従って、ケーシング内のスプールのガイド壁への成分の沈積が信頼性良く阻止
される。成分がケーシングのガイド壁にもはや沈着するおそれがないと、ガイド
スロットにおけるスケール形成のおそれももはやなくなる。
本発明は、混合通路において両側の成分の高い速度が達成されることを利用し
ている。これにより生じる乱流によって、成分の良好な混合が高い排出速度で行
われる。この高い排出速度は沈積と流れにおける死水域とを回避するために役立
つ。こうして、流入凹部と混合通路との間の領域全体は供給された成分により永
続的に洗い流され、ひいては空いた状態に保たれる。
混合通路に続いて、後置された拡大部が設けられていてよい。この拡大部にお
いては、既に混合された成分を、これらが次いで出口ノズルから周辺環境に案内
される前に、先ず流れに基づいて安定化することができる。
いずれの場合にも、この拡大部は技術的にも比較的簡単に製造することができ
る。それというのは、この拡大部はスプール材料全体を貫通せずに済むからであ
る。すなわち原理的には、拡大部をスプールのポケットとして形成し、このポケ
ットの底部がスプール材料によって形成されれば十分である。この場合ポケット
は、それが有意義である場合に限り、その開いた側か
ら、スプールのガイドスロットの一方の壁によってケーシング内で困難なく仕切
ることができる。拡大部においては成分の混合は既に終わっており、しかも拡大
部は高い流速を有する流れをさらに安定化するのに役立つにすぎないので、この
拡大部においては成分混合物は既に高い均質性を有している。従ってスケール形
成が局所的に生じるおそれはもはやない。
必要な場合には、さらに拡大部を適当な栓によって閉鎖してもよい。この拡大
部は、スプールの片面に加工成形された材料凹部であるので、この材料凹部を適
当に配置すると、拡大部の清浄化（それ自体は必要ない）を行うことさえできる
。特に平形スプールにとってはこのような発明が有利であることが判っている。
円形の横断面を有するスプールの場合、この拡大部は、一方の端面から円形スプ
ール内に加工成形されていてもよい。このことは、スプールの両構成のために、
例えばアンダカット用の侵食加工装置によって行われてよい。
平形スプールの場合、拡大部は出口ノズルに向かって見て下流側で、先ずアン
ダカットされたポケットに開口していてよい。このようなアンダカットされたポ
ケットはスプール走出時に、出口ノズルが配置されかつ拡大部の前部領域が既に
出ているようなスプール前部領域が、既にケーシングの外方に位置しているとき
にも、圧力維持のために役立つ。従ってこのような構
成は、円形横断面を有するスプールの場合にも有利である。
この種のスプールをできる限り扁平に形成して、移動質量に関連して利点を得
るためには、流入凹部が直接的には対向しないようにこれらの流入凹部をスプー
ルに配置することが望ましい。このようにすると、この種の混合装置において最
大２００ｂａｒの高い圧力を受け止めるためにスプールの残余壁厚を相応に残し
ておくことができる。
さらに、スプールの、流入する成分に接触する領域、特に流入凹部を、好適な
流れを得るように丸くする、特に流入凹部の底部を凹面状に形成することが望ま
しい。これによりこの場所でも死水域の発生を回避することができる。
以下に本発明を実施例につき詳しく説明する。
第１図は２つの成分のための混合装置を示す縦断面図である。
第２図は第１図のスプールを示す詳細図である。
第３図は第２図のスプールの前部領域を示す拡大図である。
第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ線に沿って示すスプールの縦断面図である。
第５図は第１図のＶ−Ｖ線に沿って示すスプールの横断面図である。
第６図は円形のスプールを備えた混合装置を示す図
である。
以下では特に言及しない限り、以下の説明は常に全ての図面に当てはまる。
図面は、混和性の２つの成分を混合するための混合装置１を示している。この
ような成分は例えば、ポリウレタンのための出発材料であってよい。公知のよう
にこれはポリオールおよびイソシアネートである。
このような装置は、ケーシング２内に収納されている。このようなケーシング
２は、ケーシングスロット（第１図参照）もしくはケーシング孔（第６図参照）
に位置するスプール３を有している。このスプール３は、第１図に示す実施例に
おいては平形のスプールとして形成されている。第６図に示す実施例においては
、スプールは円形横断面を有しており、ケーシング２の対応孔に密に嵌め込まれ
ている。これら２つの場合、スプール３はケーシング２に対して相対運動可能に
駆動される。このために平形のスプールの、ケーシング内に位置する端部は駆動
用端部１３を有している。この駆動用端部１３はスプールの駆動装置８に結合さ
れている。この駆動装置８によって、スプールは混合位置４と遮断位置５との間
を運動させられる。混合位置４においては、スプール３に位置する流入凹部１４
，１５が対応する成分供給管路６，７と合致している。スプール３が図示の位置
から矢印１６で示した方向に走出すると、流入凹部１４，１５は成分供給管路６
，７の開口を通過する。こうして成分供給管路６，７の開口が平形のスプールに
対して遮断される。このような可能な各位置は、混合区域１６が成分供給管路６
，７に対して閉鎖されているので、以下では遮断位置と呼ぶ。
混合装置の駆動装置８は、ケーシングの内部で案内されたピストン・シリンダ
ユニット９から成っている。このユニットは、ピストンロッド１２を介してスプ
ール３の駆動用端部１３に結合された、両側で負荷可能なピストンである。この
ピストンは走入ピストン面１０ならびに走出ピストン面１１を有している。形成
された各ピストン室には対応する管路を介して圧力Ｐが供給されるので、スプー
ル３は相応の方向に運動させられる。
重要なのはスプール３の構造である。この構造は第２図から第６図について説
明するのが最も好適である。
特に第２図および第６図に示したように、各成分のために、スプールに位置す
る流入凹部１４；１５が設けられている。第１図もしくは第６図から判るように
、混合位置４において、各流入凹部１４，１５は所属の成分供給管路６，７とほ
ぼ完全に重なり合うように合致している。これにより、突然の横断面拡大による
死水域の形成と同様に、流れを阻む横断面減小部の形成も回避される。
従って成分供給管路の端部においては、対応する成分供給管路の開口に正確に
重なり合って対向し、かつスプールの底部１７によって仕切られるような、スプ
ールの中空室が形成される。各中空室の深さはスプールの厚さもしくは直径の半
分よりも小さいと有利である。このことの利点は変向通路を回避することである
。
各流入凹部１４，１５の底部を起点として横方向通路１８，１９が延びている
。この横方向通路は円管状の混合通路内に開口している。このような横方向通路
はそれぞれ専らスプールの材料によって全ての側で仕切られている。
横方向通路は混合通路と同様に、円管状の横断面を有している。こうして、高
い流速が得られるようなノズルが形成される。混合通路２０への横方向通路の開
口は互いにほぼ重なるように向けられているので、高い流速に基づき、衝突する
成分の極めて良好な混合が可能である。ノズル直径は、その都度の流れ特性や、
異なる粘度や、異なる質量流量に適合させることができ、しかもこの場合ハイド
ロリック横断面の基本的な長所を失うことがないようにすると有利である。
こうして各流入凹部１４，１５と共通の混合通路２０との間で、専らスプール
３の内部に延びる通路の配置が得られるので、噴射された成分はスプール３の混
合位置４以外では、混合装置１のケーシング２の壁に
もはや接触することはない。
このために、混合通路２０もやはり専らスプール内部に延びている。第２図か
ら第４図から判るように、混合通路２０は拡大部２１に連続している。しかしな
がらこのような領域においては、両側の成分の混合が既に終わっていることが前
提とされている。従って、この拡大部は、互いに混合された成分が拡大部２１に
後置された出口ノズル２２から周辺環境に流出するまえのこれらの成分の流れ安
定化だけのために、もしくは主に流れ安定化のために役立つ。
しかしながら原則的には本発明においては、拡大部２１が出口ノズル２２と同
様に必ずしも必要ではないことが前提とされている。両成分の混合はいずれの場
合にも、相応に高い流速を有する成分が互いに衝突するような混合通路の領域に
おいて行われる。
特に混合通路内の速度が通路横断面に基づき、横方向通路内の速度よりも小さ
いので、衝突時に混合が行われることが前提とされている。混合過程においては
、混合過程における滞留時間を高めるような、成分のある程度の滞留を生ぜしめ
ることができる。このような速度特性を実現するためには、混合通路２０の自由
な流過横断面を、横方向通路１８，１９の両横断面の和よりも大きくすることが
望ましい。
これに補足して述べるならば、混合通路に拡大部が続いており、この拡大部に
出口ノズルが続いているよ
うな組み合わせも可能である。
しかしながら出口ノズルが設けられていない場合、このような装置は特に成分
を注出するのに適しており、これに対して出口ノズルが設けられている場合は、
この出口ノズルはむしろ、互いに混合された成分を噴霧するのに適している。
さらに、第２図および第６図に示したように、スプール３には互いに平行な再
循環通路２５，２６が設けられている。これらの再循環通路は規定されたスプー
ル位置においてケーシングの成分供給管路６，７と整合するので、スプールが走
出すると成分供給管路における成分の停滞が回避される。このために、成分供給
管路６；７からの各成分が再循環通路２５；２６内に流入し、この再循環通路を
貫流して、対応する戻し孔２７を介して再循環通路の他方の端部から流出する。
成分供給管路６，７および戻し孔２７とそれぞれの再循環通路２５，２６との
整合状態はやはり図示されている。
この場合、成分供給管路と再循環通路との間隔は、再循環通路の長手方向寸法
よりも小さいので、スプールのある程度の運動性が保証される一方、同時に再循
環も保証される。
第４図から判るように、平形のスプールの場合、拡大部２１はスプール３の片
面に加工成形されたポケットである。このポケットは残された壁２３を介して少
なくともスプールの片側で、ケーシング２の壁から隔離されている。こうして図
示のように配置された通路全体を遮断位置５において、片側で外方からアクセス
可能に容易に清浄化することができる一方、同時に混合室を拡大することにより
、混合された成分の減圧が行われる。しかしながら拡大部２１によってもたらさ
れた減圧によって、ケーシング２内部でスプール３がスムーズに運動可能に案内
されると同時に、良好なシール作用がもたらされる。それというのはスプールの
案内のために必要な案内力が、高いシール力によって付加的に影響を受けること
はないからである。
従ってこのような実施例においては、スプールを案内するケーシングスロット
に対する、互いに既に混合された成分のシール力の軽減のために役立つような、
拡大部２１における減圧も重要である。
これを目的として、拡大部２１は、スプール３の片面に加工成形された材料凹
部によって形成されている。さらに、拡大部２１の領域における圧力低下は極め
て僅かな残余壁厚２３を可能にする。それというのは、残された壁厚の、圧力に
帰因した変形をもはや危惧する必要はないからである。
さらに、出口ノズル２２の狭い横断面は、この場所においても高い速度を保証
するので、出口ノズル２２の目詰まりが信頼性良く回避される。出口ノズル２２
の長さは、その横断面とほぼ同じ大きさであるのが好
ましく、その大きさは有利には約０．４〜１ｍｍである。
拡大部において安定化した流れを周辺環境への流出の前に纏めるために、拡大
部が出口ノズル２２の方向にアンダカット部２４を形成しているので、この場所
においても、混合された成分とケーシング２のガイド壁とがもはや接触すること
はない。
さらに、第５図はスプール３の横断面の構造を示している。これはいわゆる平
形のスプールである。しかしながらこのような構造の場合、流入凹部１４，１５
が直接的に対向するような配置を回避するように平形のスプールに加工成形され
、これにより比較的扁平な構造であるにもかかわらず、なおも十分な残余材料厚
を維持することが望ましい。
さらに第５図に示したように、流入凹部が少なくとも部分的に凹面状の底部を
有しており、横方向通路１８，１９が凹面状の底部の領域を起点として延びてい
る。
このことの利点は流入凹部１４，１５における自由な洗い流し作用（Freispue
leffekt）が得られることである。それというのはやはりこの場所にも死水域が
形成されることはないからである。
この実施例では、円形の孔によって形成された混合通路２０に対して、横方向
通路１８，１９が直径方向に対向して位置している。円形横断面を備えた混合通
路２０の構成はやはり死水域を回避することを保証する。このことは、方形の横
断面の場合、常に角隅に、流れに関与しない領域が形成されるという認識に基づ
いている。これに対して円形横断面を有する混合室の構成の利点は、ハイドロリ
ック的に有効な横断面を提供するだけで済み、これにより混合装置のコンパクト
な構造が得られることである。
上に述べたことは、第６図に示した円形横断面を有するスプールにも意味の上
では当てはまる。しかしながらこのようなスプールは特に簡単に製造することが
できる。スプール周壁と孔壁との間のシール面対を簡単な旋削加工によって、互
いに研削・ラップ加工することができる。
横方向孔の分岐個所を、これらが混合通路に対して接線方向に対向するように
形成すると、混合通路内に成分がスワール状に形成されて流入して良好な混合が
もたらされるという利点が得られる。
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フロントページの続き
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ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ