JPS6367524A - 混合ヘッドへ液体を供給するための計量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の概要］ 液体、特に高圧混合ヘッドにてポリウレタン混合物を製
造するための化学成分を供給する計量装置につき開示す
る。この装置は、円筒室を有する種類の少なくとも第１
および第２計量装置を備え、円筒全肉ではプランジせが
駆動して、その行程の間に所定量の液体を移動させると
共に、これを混合ヘッドへ供給する。プランジャをワー
ムスクリュー制御装置に接続し、計量装置のワームスク
リュー制御装置を駆動・Ｅ−夕により作動される機械的
駆動部にＪ：って相互接続する。１個もしくはそれ以上
の回転変動機を機械的相互接続トランスミッションに配
置して各プランジャの速度間の比を変化させ、したがっ
て混合すべき液体間の化学量論比に関し計量される量を
変化させる。

［発明の属する技術分野］ 本発明は、混合すべき液体を計量しかつ供給するための
、特に正確な化学量論比にしたがって反応しうる化学成
分を計量しかつ供給して、金型中へ供給すべきポリウレ
タン混合物を形成するための計量装置に関するものであ
る。

［従来技術とその問題点］ たとえば、化学的に互いにポリオールとイソシアネート
とを反応させる化学量論比の液量を高圧混合ヘッドへ供
給して、ここで化学成分のジェットを混合室内で互いに
衝突させ、これらを混合しかつ次いで金型中へ供給する
ことが周知されている。さらに、正確な化学【υ論比で
混合しうるよう１種もしくはそれ以上の成分の供給を変
化させかつ制御するための手段を設けることも知られて
いる。“ 現在知られている各種の供給システムのうち、ここには
１°絶対的」ポンプ装置を利用するシステムを参照し、
すなわらプランジｐもしくはピストンをチャンバ内で往
復させて、その行程により正確な所定量の液体を移動さ
けるシリンダ型を挙げることができる。この種の供給お
よび計量装置は、たとえば本出願人によるイタリア特許
出願第２３１１９Ａ　／８５号、ドイツ特許出願第３３
０９９６４号、米国特許第３，９１２．２３／１号また
は米国特許第３．６４２，１７５号公報に示されている
。これら全ての公知の装置においては、計量装置を加圧
下の流体源によって液圧作動させると共に、複雑な液圧
もしくは電気装置により制御してこれらの成分を必要な
化学♀論■にて供給しかつ）捏合するよう確保する。し
かしながら、液体の供給量を制御するための液圧もしく
は電気装置の使用は、たとえば計量装置に、Ｂ【プるグ
ランジャの前進速度、流量などの常に検知される物理看
に関して操作されるので、使用する制御装隋に応じて計
量の際に相当な誤差をもたらすと共に、いずれの場合に
も所望の化学量論比にて流速を達成しかつ保持り°るに
はその後の操作および調節を必要とする。

米田特ｆｆ第２，８９０，８３５号および米国特許第３
、６４２．１７５号公報からも混合装置が知られてあり
、これらの装置は機械的に相互接続された容量ポンプま
たは積極的ポンプ装置を使用する。米国特許第３，６４
２，１７５号公報は、これら成分間の化学量論的反応比
の制御が厳密に制御されねばならない特性を有する機械
的部品を成形する場合よりも重要でないような保護カバ
ーの作成装置を記載している。したがって、絶対的でな
い相対的効率を有する容量ポンプの使用は、機械的に補
正しても、ポンプの効率が互いに異なりかつ使用の際に
変化しうるという事実により化学量論的混合比を厳密に
制御するという問題を解決しない。

米国特許第３，６４２，１７５号においては、２個の供
給シリングを揺動ロッドによって互いに対向して操作す
るこにより、−成分を１度に低圧力下でインペラを備え
た混合空中へ供給する。提案された解決策を用いて数種
の成分を高圧混合ヘッド中へ同時に供給ゴる場合には、
極めＣ複雑な構造を必要とすると共に、一般に２００バ
ールに等しいまたはそれ以上の圧力で供給される化学成
分から発生する相当な応力に耐えるため特殊な手段を用
いる必要がある。

その結果、高価かつ極めて面倒な装置となる。

さらに、全ゆる公知の装置に共通な問題、特に液圧作動
型ピストンポンプを利用する装置に共通の問題は、各種
の成分を混合するための化学量論比を制御することであ
り、これは極めて容易に設定しうる手段を用いて行なわ
ねばならず、他の調節を必要とせずかつ円滑な運転およ
び信頼性を持たねばならない。

これら公知の装置で生ずる他の問題は、全供給装置にお
けるプランジャの常に相関した変位を達成することかで
き、この方式のパラメータによりマイナスの影響を受け
ず、かつ１種もしくはそれ以上の成分を供給するための
化学量論比を極めて簡単かつ、（！めで確実な手段によ
り他の誤差の原因を生せしめないように変化さぜうるよ
うな、プランジャ型の供給計倦装置を制御する手段を用
いることでおる。

［発明が解決しようとする問題点］ したがって本発明の目的は、上記問題を解決すると共に
構造が極めて簡単かつ信頼性が高く、しかも供給量およ
び混合すべき化学成分間の化学量論比を瞬間的に一定制
御しうるような液体の計量供給装置を提供することであ
る。

ざらに本発明の目的は、エネルギー消費と必要動力とが
極めて低い駆動モータによって作動することができ、同
時に優秀な性能並びに混合すべき各種成分を供給するの
に必要な圧力を確保しうるような上記種類の装置を提供
するにある。

本発明のざらに他の目的は、構造上簡単かつ安価であり
、従来使用されている装置と同等な性能を与えるような
、高圧混合ヘッドで混合すぺぎ反応化学成分を計量かつ
供給するための装置を提供するにある。

Ｕ問題点を解決するための手段］ 互いに機械的に直接相互接続した本発明による機懺的制
御手段を用いて、絶対的投入量の化学成分を供給しうる
ピストンもしくはプランジャ型の計ｆｆ１Ｈ置を制御し
、１ランジＶの前進運動に際しこの１ランジセにより移
動される液量を常に正確な供給液Ｍに対応、させること
により、成分間の比を正確かつ一定に制御しうると共に
、装置の操作パラメータとは無関係に一定となる正確な
化学量論比で成分の混合物を得ることができる。

本発明の第１具体例によれば、液体成分を高圧混合ヘッ
ドに供給しかつ計重するための装置に計量装置を設け、
この計量装置は円筒壁部により画成されかつ成分を流動
させるための少なくとも１個の開孔部を有するチャンバ
を備えた計量装置と；前記計量室内で移動自在なプラン
ジＶおよびこのプランジＶを案内しかつ前記訂催苗と軸
方向に整列する案内手段と；前記計量室内で案内部材を
介してプランジ（）を往復運動させるリードスクリュー
制御装置とニブランジャの１８動運動に際し前記リード
スクリコーが回転するのを防止する手段との組合せから
なることを特徴とする。

本発明の他の具体例によれば、混合すぺぎ化学生物を高
圧混合ヘッドに供給しかつ計量するための装置を設け、
この装置は混合すべき個々の成分を供給するための少な
くとも第１および第２計量装置を備え、各供給装置はチ
ャンバと、成分用のタンクおよびそれぞれ混合ヘッドに
おける成分用の入口導管に接続された前記チレンバ内で
移動するプランジャと、計量装置のプランジャを同時に
運動させる制御手段とを備え、各供給装置のプランジャ
を各リードスクリュー型の制御装置に接続すると共に、
これらスクリュー制御装置をさらに駆動モータにより作
動される機械的歯車系によって相互接続して構成される
。

ワームスクリュー装置を相互接続する機械的歯車系は必
要に応じ前記ワームスクリュー装置の少なくとも１つに
対する伝達比を変化させかつしたかって混合すべき成分
の供給量の間の比を変化させるための調整手段を備える
。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明を実施例につぎ一層詳
細に説明する。

第１図において、高圧型の混合ヘッド１０には金型中へ
供給する前の混合すべき２種の化学成分を供給する。混
合すべきこれらの成分は各タンク１１および１２に収容
され、そのそれぞれを導管１３．１４．２１．２２．２
３および２４の配管系を介して混合ヘッド１０並びに各
供給計量装置１５．１６に接続し、これら装置の実施例
を第２図に詳細に示す。参照符号１７．１８は成分を循
環させるためのポンプ装置を示す一方、参照符号１９．
１９′および２０．２０’　はタンク１１．１２から計
量装置１５．１６および混合ヘッド１０に至る図示した
配管系を介する成分の流れを制御するための１群の弁を
示している。

第１図の略図に示した各８１型装置１５および１６はし
たがって導管２１．２２により成分を混合ヘッド１０に
供給するための入口導管に接続され、かつそれぞれ導管
２３．２４に接続して各成分をその各タンクへ循環させ
る。

ｊ捏合すべき成分を供給するための各計量装置１５．１
６はプランジャ型であって、チせシバ２６内で軸方向に
摺動するプランジャもしくはピストン２５を備え、この
チャンバ２６は消費する液量が常に同じプランジＶの行
程、すなわら移動する液量に近似した、いわゆる「絶対
ポンプ」をプランジャ２５とチャンバ２６とで構成する
ような周壁部を備えた大きい直径を有する。

第２図に詳細に示したように、各計量装＠１５および１
６のプランジャ２５はリードスクリュー型の機械的制御
装置２７に直接接続され、この場合機械的制御装置自身
（たとえばワームスクリューの軸）を機械的歯車系２８
によって互いに相互接続もしくは相互固定し、この歯車
系を動力装置に接続し、動力装置はこの特定例において
単一の電動モータ２９として示されている。この特定例
において、灘械的＠車系２８とワーム制御型装置２７と
の絹合せは種々の異なる相関機能を有し、正確には運動
を−し一層２９から２個の計量装置のプランジせ２５ま
で伝達する駆動機能と、化学成分のための化学量論比を
決定する機能と、一方の耐量装置を他方の計量装置に相
互固定してプランジｔ・の前３ｇ速度間の比を絶えず維
持する機能とを備え、これはプランジャ型の計’１’ｔ
Ａ置と組合せて装置１５と１６との間の瞬間的かつ一定
の往復自在な相互固定を可能にし、したがってこの装置
の伯の構造上または機能上のパラメータにより変化せず
かつ影響を受けないような機械的パラメータに関連して
化学量論比を確実に維持する。この機械的歯車系２８は
一定の伝達比型とすることができ、この場合化学量論的
混合比すなわら計量される母を変化させることが要求さ
れた際、１個もしくはそれ以上の歯車部材を交換して歯
車系自身を改変する必要が曲り、或いは図示したように
歯車系２８を調整自在な型式として、たとえば計量装置
１５の一方にあけるワームスクリューの歯車３１に接続
された：Ａ整自在な回転変動）幾と必要に応じこの第１
のらのと同様に他方の計量装置１６におけるワームスク
リューの軸に直接もしくは間接に接続された第２の調整
自在な回転変動機３２とを設けることにより行なわれる
。

供給計量装置とその相対的ワームスクリュー制ａｒｔ１
装置との集成体の特定実施例を第２図の断面図で示す。

この解決策は、全体的な寸法および動力損失を最小限ま
で減少させるのに特に適することが判明した。ざらに、
プランジャは好適に案内され、かつその全体的行程にわ
たってセンタリングが好適にだもれる。図示したように
、第２図に示した供給計量装置は外壁部３３により画成
された円筒室３３ａを備え、その先端に開孔部３４を有
する。円筒室３３ａの内部でプランジャ３５が摺動し、
このプランジャは中空円筒体よりなり、その先端が閉鎖
されて円筒室３３ａの内径よりも僅かに小さい外径を有
する。このプランジャ３５は計弔室３３ａが固定された
（たとえば溶接された）案内ブロックもしくは本体３６
における開通穴部３６ａと軸方向に整列しかつその内部
で摺動Ｊる。

本体３（５には訓ω室３３ａの後端部に連通する開孔部
３７を設け、ざらにそれぞれ封止液を循環させるための
一連のカスケラト３９およびダクトを設ｃ）る。１ラン
ジセ３５を中空円筒体４１内で摺動する接続部（第４０
に固定しくたとえば螺ｚ１シ）、この円筒体を１０ツク
３６に固定すると共に計量室３３ａにその反対側で同軸
配置する。部材４０に（ま貫通穴部４０ａ＠設ける。案
内シリンダ４１の内部にはワームスクリュー制御装置を
設け、この装置はシリンダ４１に対し回転自在に同軸支
持されかつ部材４０の穴部４０ａを貫通するワームスク
リュー４２を備える。このワームスクリュー４２の延長
部４３をスラストベアリング４４によって回転自在に支
承すると共に、端板４５によって前記シリンダ４１を閉
鎖し、前記延長部の１部４３ａを端板４５から突出させ
てここに突出部４３ａを固定し、機械的歯車系２８の歯
車３１をｆｋｅする。スクリュー４２をその他端部にて
たとえばブシュ４６のような回転摺動部材により支持Ｊ
ると共にセンタリングし、このブシコを［１−ラベアリ
ング４８によってスクリ１４２の延長※♀８１Ｓ４７て
・回転自在に支持する。ブシコ４６は本体３６における
穴部３６ａに対応位置するので、スクリュー４２のため
の支持センタリング部側として作用し、かつ同時に上記
δ１量装置の１ランジＶ３５を案内しかつセンタリング
するという他のは能をも果す。

プランジャ３５の往復運動はリードスクリュー４５によ
って得られ、このリードスクリュー４９をプランジャ３
５の反対側における接続部材４０の端部に固定し、たと
えば螺着する。リードスクリュー４つは好ましくはボー
ルベアリング型であって、ボールを循環されるのに適し
た溝部を備える。プランジャ３５と部材４０とリードス
クリュー４９とがその長手方向運動の際に回転するのを
防止するため保持手段が設けられ、この保持手段はたと
えば部材４０の１側部から突出しかつシリンダ４１の壁
部にあける横溝部５２に沿って摺動するビンもしくはね
じ５１からなっている。しかしながら、本発明の前記特
徴に拘束されることなく、他の解決策ら可能であること
が了解されよう。

上記装置は次のように操作される：ヘッド１０の混合室
を先ず最初に閉鎖し、２つの計量装置１５．１６のプラ
ンジャ２５をその対応する計量室２６内で全て前進させ
ると共に、各成分をこの装置における弁あにびタクト１
３．１９．２１．２０．２３および１４．１９’　、２
２．２０’、２４の系を介して循環させる。モータ２９
と歯車系２８とにより両計量装置］５および１６のスク
リュー４２を運動させて、プランジャ２５を同時に後方
向へ移動させると共に計量学２６にそれぞれ混合すべき
成分を充填させる。プランジャがその行程の末端に到達
した際、この状態を特殊なセ〉′す（図示せず）によっ
て検知する。かくして２つの計量装置が充填されかつ成
分の混合を開始することができる。その結果、循環供給
ダクト１３．１４．２３６よび２４における弁１９．２
０゜１９’　、２０’　が適当に作動して成分の逆流を
防止しかつ計量室内の成分を最初に所要圧力まで達せし
めた後、δ１量装置に（ｒ３けるプランジャ２５の制御
を逆転させることによりヘッド１０の混合室を開放し、
かつプランジャを同時に所留速度にで計量室の全行程ま
たはその１部に対応する大きさだけ移動させ、これによ
り各成分を同時にヘッド１０中へ調節だけ供給し、この
量は全混合時間につき一定に保たれかつ正確な化学量論
比となる。

混合操作を完了した後、プランジャを停止させ、かつ運
動を逆転させて計量学が完全に空になった時は何時でも
前記したと同様に計１’５を充填し、或いは再び前進運
動させて混合室１６がまだ充分量の混合すべき成分を含
有している際に次の混合操作を行なう。

［発明の効果］ 各供給もしくは混合サイクルの間、上記装置の構造上お
よび操作上の特徴により、すなわちワーム−リードスク
リュー制御部材で機械的に作動される機械固定されたプ
ランジャ型の絶対計ｕ装置の組合せにより、最高の精度
にて供給量と正確な化学量論吊的混含比との両者を制御
部ることかでき、公知の装置でｊｑられるものと対比し
てその八′Ｆ容度を極めて低くしかつ無視することさえ
てさる。

化学研論母的混合比のこの制御および信頼性は全混合操
作にわたって一定に得られる。ざらに、伝達比並びにワ
ームスクリューおよび接続歯車系のピッチを適当に選択
覆れば、供給成分の僅かな差が極めて容易に欠陥製品の
形成をもたらしうるように場合でも、極めて少量の１確
な投入が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高圧混合ヘッドへ２種の化学成分を計量かつ供
給するための本発明による装置の略図、第２図は本発明
の１部を構成する供給計量装置の好適実施例の縦断面図
である。 １０・・・混合ヘッド　　１１．１２・・・タンク１３
．１４・・・導管　　１５．１６・・・計量装置１７．
１８・・・ポンプ装置　１９．２０・・・弁２１．２２
．２３．２４・・・導管 ２５・・・ピストン、プランジｐ　　２６・・・チャン
バ２７・・・制御装置　　　２８・・・歯巾系２９・・
・モータ　　　　３１・・・歯車３２・・・回転変動機
　　３３・・・円筒至３４・・・開孔部　　　　こ３５
・・・プランジ！・３６・・・本体　　　　　３７・・
・開孔部３９・・・ガスケット　　４ｏ・・・結合部側
４１・・・中空円筒体　　４２・・・ワームスクリュー
４３・・・延長部　　　　４４・・・ベアリング４５・
・・端板　　　　　４６・・・ブシュ４７・・・幹部　
　　　　４８・・・歯車４９・・・リードスクリュー　
５１・・・ねじＦｉｇ、　１

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒壁部により画成されかつ成分を流動させるた
   めの少なくとも１個の開口部を有するチャンバを備えた
   計量装置と；前記計量室内で軸方向に移動自在なプラン
   ジャおよびこのプランジャを案内しかつ前記計量室と軸
   方向に整列してこれに連通する貫通穴部を備えた案内手
   段と；前記計量室内でプランジャを交互に運動させるワ
   ームリードスクリュー制御装置と；プランジャの摺動運
   動に際し前記リードスクリューが回転するのを防止する
   手段との組合せからなることを特徴とする、高圧混合装
   置で混合すべき化学成分を供給しかつ計量するための計
   量装置。
2. （２）ワームリドスクリュー制御装置を円筒ケーシング
   内に収容すると共に、この制御装置を前記円筒ケーシン
   グとリードスクリュー部材とにより回転自在に支持され
   たスクリュー部材で構成し、前記リードスクリュー部材
   を中空計量プランジャおよび補足案内手段に対し軸方向
   に接続し、前記補足案内手段をプランジャ内で摺動する
   ブシュで構成すると共に、このブシュを計量プランジャ
   中に突入するワームスクリューの延長部によって回転自
   在に支持してなる特許請求の範囲第１項記載の計量装置
   。
3. （３）リードスクリューがボールベアリング型である特
   許請求の範囲第２項記載の計量装置。
4. （４）混合すべき個々の成分のための少なくとも第１お
   よび第２計量装置を備え、各供給装置は成分用のタンク
   およびそれぞれ混合ヘッドにおける成分用の入口に接続
   されたチャンバの内部で移動するプランジャと、供給装
   置のプランジャを同時に運動させる制御手段とを備え、
   各供給装置のプランジャをワーム−リードスクリュー型
   の制御装置に接続すると共に、これら供給装置のワーム
   制御装置をさらに駆動モータにより作動される機械的歯
   車系によって相互接続してなることを特徴とする高圧混
   合ヘッドにて混合すべき化学成分を供給するための計量
   装置。
5. （５）ワームリードスクリュー制御装置を相互接続する
   機械的歯車系が、ワーム制御装置の少なくとも１つの伝
   達比を変化させる手段を備えてなる特許請求の範囲第４
   項記載の計量装置。
6. （６）伝達比を変化させる手段が調整自在な回転変動機
   を備えてなる特許請求の範囲第５項記載の計量装置。