KR100426755B1

KR100426755B1 - 용제세척식반응사출성형혼합헤드

Info

Publication number: KR100426755B1
Application number: KR1019960014592A
Authority: KR
Inventors: 지. 살리스베리 웨인; 알. 프릿챠드 제임스; 엠. 험프리 윌리암; 제이. 프로벤처 마이클
Original assignee: 데이빗슨 텍스트론 인크.
Priority date: 1995-05-05
Filing date: 1996-05-04
Publication date: 2006-03-27
Also published as: EP0740987B1; KR960040614A; US5562883A; EP0740987A2; EP0740987A3; ES2204974T3; DE69629515T2; CA2174042A1; DE69629515D1; JPH091594A

Abstract

본 발명은 한쪽 단부에 용제 흡입구와 반대편 단부에 성형제 토출구를 갖춘 혼합 챔버를 갖는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드에 관한 것이다. 한쌍의 유압 작동 성형제 인젝터는 용제 흡입구와 정반대 위치의 성형제 토출구 사이의 혼합 챔버에 접속되고 고압에서 액체 반응 성형제를 인젝터 포트를 통해 혼합 챔버안으로 주입시킨다. 주입된 성형제는 혼합 챔버 안으로 들어갈 때 고속으로 충돌하여 완전하게 혼합되고 성형면 상으로 또는 발포 피복을 필요로 하는 물체 상으로 분무하기 위해 혼합 헤드 상에서 성형제 토출구를 거쳐 분무 봉으로 운반된다. 세척 밸브는 피스톤 로드에 의해 유압 작동 피스톤에 접속되어 혼합 챔버 안으로 주입된 성형제의 힘에 대해 용제 흡입구를 폐쇄시키는 폐쇄 위치로부터 세척 밸브가 포트를 개방시키는 개방 위치로 이동 가능하다. 주입된 성형제의 압력보다는 작지만 고압 상태의 액체 용제는 세척 밸브 피스톤 로드와 피스톤을 거쳐 세척 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 차단되는 세척 밸브 내의 용제 공급 포트에 연통되는 세척 밸브 안으로 연장되는 용제 공급 통로에 공급된다. 개방 위치 및 다음의 혼합된 성형제의 분배시에, 세척 밸브 내의 용제 공급 포트는 잔류하는 혼합 성형제를 세척밸브로부터 세척하기 위해 고압하의 난류의 용제를 운반하는 난류기 포트에 개방되고, 혼합 챔버는 성형제 인젝터 포트와 분무 봉을 포함한다.

Description

용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드{SOLVENT FLUSH REACTION INFECTION MOLDING MIXHEAD}

본 발명은 반응 사출 성형 혼합 헤드에 관한 것이고 특히 그로부터의 반응 성형제의 용제 세척에 관한 것이다.

우레탄 폼을 생성하는 액체의 성형제를 혼합 및 분배하는 데 사용되는 반응 사출 성형(RIM; Reaction Injection Molding) 분배 장치에서, 액체 성분은 상대적으로 낮거나 높은 압력에서 양쪽의 인젝터 포트를 통해 혼합 헤드 내의 혼합 챔버안으로 주입됨으로써 혼합 헤드 내에서 정상적으로 충돌 혼합된다. 혼합된 주형제는 혼합 헤드에서 혼합 챔버에 접속되는 분배봉(dispensing wand)에 의한 쇼트(shot)로서 분배된다. 분배봉은 재료를 주형 공동 안으로 분배하기 위해 균일한 내경 및 다양한 길이의 간단한 파이프 또는 관으로 형성되거나 또는 재료를 분무 형태로 주형 표면 또는 발포 피복을 필요로 하는 물체에 분배하기 위한 분무 팁을 갖는다. 저압 형태의 장치에서, 성형제는 약 3.52 - 14.06 kg중/㎠의 압력으로 혼합 챔버 안으로 주입되고 나선형 요소와 같은 기계적 후교반기(aftermixer)는 완전한 혼합을 얻기 위해 인젝터 포트와 분배봉의 토출 단부 사이에 일반적으로 사용된다. 고압 형태의 장치에서, 성형제는 140.6 kg중/㎠ 이상의 고압으로 혼합 챔버안으로 주입되고 충돌 혼합을 향상시켜서 후교반기가 통상적으로 필요하지 않게 한다.

혼합된 성형제의 각각의 분배 또는 쇼트에 이어서, 용제는 분배봉이 짧고 흐름 제한 분무 팁 또는 노즐을 갖는 분무 봉이 아니라면 혼합된 성형제가 혼합 헤드로부터 매우 신속히 분배되기 때문에 저압 장치에서 보유된 혼합 성형제를 세척하기 위해 혼합 헤드를 통해 정상적으로 세척되지만 고압 장치에서는 항상 그러한 것은 아니다. 고압 혼합 헤드에서, 일반적으로 고압축 액체 성형제를 혼합 챔버안으로 받아들이는 인젝터 포트를 개방시킨 후 폐쇄시키고 밸브 작용 및 세척 작용 모두에서 이 포트와 혼합 챔버를 닦아 내는 혼합 챔버 내의 유압 작동 인젝터 밸브 및 세척 플런저가 사용된다. 고압의 혼합 헤드에 사용되는 특별한 분배봉에 따라, 분배봉을 포함하는 혼합 헤드 내의 혼합된 성형제의 잔류 시간은 너무 길어져 용제 세척을 필요로 하는 일이 있다. 일예로 긴 분배봉으로 인해, 혼합 챔버 및/또는 분배봉내의 신속 반응하는 우레탄 폴리머의 긴 잔류 시간은 쇼트 후에 양호하게 세척될 수 없도록 관통 폴리머의 점성을 상당히 증가시켜 그후 용제 세척을 해야 한다. 그러나 그후에도, 반응 폴리머의 일부가 혼합 챔버 및/또는 분배봉 내에 남아 있을 수 있고 분배봉을 막는 곳에서 반복된 사용으로 사용 시간에 걸쳐 생성되어 고압 혼합 헤드 내의 인젝터 밸브 및 세척 플런저가 들러붙게 한다. 이렇게 들러 붙는 경향은 봉 및 혼합 챔버의 압축을 지원하는 그 단부에서의 분무 팁으로 인해 분무 봉의 경우에 특히 심각하다. 분배봉이 막히게 되면, 유지 시간을 변경해야 하고 영향이 미친 부분을 세척해야 한다. 인젝터 및 세척 플런저가 달라 붙으면, 유압 운동으로부터 생긴 합성 응력은 너무 높아 파손을 일으킬 수 있다. 이렇게 되면 인젝터 포트를 용제로부터 차단하고 용제가 보유 성형제의 플런저를 완전히 세척 및 씻어내릴 수 없는 혼합 챔버 내에서 무효 공간(dead space)을 만들어 내기 때문에 통상의 인젝터 밸브 및 세척 플런저에 반응 폴리머가 달라붙는 경향이 있다.

본 발명은 혼합 챔버 내의 인젝터 밸브 및 세척 플런저에 의해 세척하거나 닦아낼 필요 없이 고압의 난류 용제 세척을 사용하는 보다 신뢰성 있는 고압의 혼합 헤드를 제공한다. 본 발명의 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드에서, 한쪽 단부에 용제 흡입구를 가지고 분배봉 또는 다른 봉이 접속되는 반대편 단부에 성형제 토출구를 갖는 혼합 챔버가 제공된다. 분배봉은 단순한 개방 파이프 형태이거나 관 형태, 또는 혼합 챔버 내부로 고압 인가된 고속의 충돌 혼합으로 인하여 애프터믹서의 필요없이 분무 팁을 갖춘 형태이다. 한 쌍의 유압 작동 성형제 인젝터는 용제 흡입구와 정반대 위치의 성형제 토출구 사이의 혼합 챔버에 접속된다. 성형제 인젝터는 고압하에서 반응 액체 성형제를 양쪽의 주입 포트를 통해 혼합 챔버안으로 주입하는데, 들어을 때 상기 성형제는 서로 고속으로 충돌하여 완전히 혼합된다. 인젝터는 반응 성형제를 수집할 수 있는 혼합 챔버 내의 이 포트에 공동이 생기지 않도록 혼합 챔버에서 그 인젝터 포트를 폐쇄 및 개방시키는 유압 작동 밸브를 포함한다. 성형제 인젝터는 또한 성형제를 주입하지 않을 때 각 성형제를 재순환시킨다.

유압 작동 세척 밸브는 혼합 헤드 내에 수용되고 피스톤 로드를 통해 세척 밸브가 혼합 챔버 안으로 주입된 성형제의 고압에 대해 용제 흡입구를 폐쇄시키는 폐쇄 위치와 세척 밸브가 이 흡입구를 개방시키는 개방 위치 사이에서 이동하도록 유압 피스톤에 의해 작동된다. 용제 공급 통로는 피스톤 로드를 통해 세척 밸브 안으로 연장되고 피스톤 로드의 한쪽 단부에서 성형제 주입압보다는 낮은 고압하에서 액체 용제를 수용하도록 된다. 다수의 용제 공급 포트는 용제 공급 통로에 개방된 세척 밸브 내에 제공되고 각을 형성하도록 이격되어 그로부터 방사상 외향으로 연장된다.

혼합 헤드 내의 밸브 보어는 세척 밸브를 수용하고 폐쇄 위치에 있을 때 세척 밸브 내의 용제 공급 포트를 차단한다. 밸브 보어는 개방 위치에 있을 때 세척 밸브 내의 용제 공급 포트에 개방되고 그 주위로 연장하는 환상의 챔버를 형성하기 위해 세척 밸브와 협력하는 환상의 공동을 갖는다. 이 밸브 보어는 또한 세척 밸브가 그 개방 위치로 이동될 때 이 밸브의 대향 측면과 용제 흡입구에 개방되고 그 주위로 연장하는 또 다른 환상의 챔버를 형성하기 위해 세척 밸브와 협력하는 또 다른 환상의 공동을 갖추고 있고, 세척 밸브가 용제 흡입구 상에 고정된 그 폐쇄 위치로 이동될 때 용제 흡입구로부터 세척 밸브에 의해 차단된다. 난류기(turbulator) 포트 형태의 또다른 세트의 용제 운반 포트는 상기 환상의 챔버에 연속 접속되고 세척 밸브의 종방향으로 연장되는 혼합 헤드 내에 제공된다.

난류기 포트는 세척 밸브와, 성형제 인젝터 포트와 성형제 토출구를 포함하는 혼합 챔버, 및 분배봉으로부터 어떠한 잔류 혼합 성형제를 활발하게 세척하기 위해 혼합 성형제의 분배 다음에 세척 밸브 개방 위치로 난류의 용제를 운반한다. 따라서 용제 세척 중에 성형제 인젝터 포트를 차단하고 무효 공간을 제공하는 통상의 인젝터 밸브 및 세척 플런저와는 달리, 본 발명은 성형제 인젝터 포트에 대해 난류의 용제 유동을 가압하고 세척 밸브가 혼합 챔버 안으로 들어가지 않거나 인젝터 포트를 닦아낼 필요가 없을 때 혼합된 성형제가 가동 부품을 형성 및 부착하기 위한 무효 공간이 존재하지 않게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 새롭고 개선된 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 성형제 인젝터 포트의 난류의 용제 세척 및 성형제 혼합 챔버는 반응 성형제가 가동 부품을 형성 및 부착하기 위한 무효 공간 없이 수행되는 반응 사출 성형 혼합 헤드를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 고압의 충돌 혼합 및 난류의 용제 세척을 갖춘 매우 신뢰성 있는 고압의 사출 성형 혼합 헤드를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 혼합 챔버 내에서 고압의 충돌 혼합을 이용한 혼합 헤드와 성형제 인젝터 포트를 포함하는 혼합 챔버를 세척하는 난류의 용제 세척을 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 혼합 챔버 내에서 고압의 충돌 혼합을 제공하는 성형제 인젝터를 갖는 고압 반응 사출 성형 혼합 헤드와, 성형제 인젝터 포트와 접속된 분배봉을 포함하는 성형제 혼합 챔버를 세척하기 위해 난류의 용제를 운반하는 용제 운반 통로 및 용제 흐름을 받아들이기 위해 개방되고 주입된 성형제의 고압에 대해 용제 흐름을 차단하기 위해 폐쇄되는 혼합 챔버에 직접 결합된 세척 밸브를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 성형제 인젝터를 사용하여 혼합 챔버 내에서 고압의 충돌 혼합을 제공하는 고압 반응 사출 성형 혼합 헤드와, 인젝터 포트와 혼합 챔버 및 혼합된 성형제를 분배하기 위해 혼합 챔버에 접속된 분배봉을 세척하기 위해 난류의 용제를 운반하는 용제 난류기 포트를 갖춘 세척 밸브를 이용한 용제 세척을 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 고압의 성형제를 고속의 충돌 방식으로 인젝터 포트를 통해 혼합된 성형제가 분배봉에 의해 운반되는 혼합 챔버 안으로 주입하는 유압 작동 인젝터를 갖는 고압 반응 사출 성형 혼합 헤드와, 세척 밸브가 혼합된 성형제의 분배 쇼트 이후에 개방되고 이러한 성형제의 고압에 대해 혼합 챔버 내의 혼합된 성형제를 용제로부터 차단하기 위해 폐쇄될 때 인젝터 포트와 혼합 챔버 및 분배봉을 세척하기 위해 난류의 용제를 제공하는 용제 운반 통로를 갖춘 유압 작동 세척 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 및 다른 목적, 장점 및 특징은 이하의 설명과 첨부 도면으로부터 잘 알 수 있다.

제1도를 참조하면, 반응 우레탄 폼 생성 성형제를 폐쇄된 주형 공동이나 개방 성형면 또는 우레탄 발포 피복을 필요로 하는 물체 안으로 혼합 및 분배하기 위한 반응 사출 성형(RIM) 장치(10)가 도시된다. 그 장치는 본 발명에 따른 혼합 헤드(12)와, 액체 폼 성형제인 폴리올(polyol) 및 이소시아네이트를 각각 내장한 교반 탱크(14, 16)와, 각각의 성형제를 약 1:1의 비율로 공급관(22, 24)에 의해 각각의 열 교환기(26, 28)를 거쳐 혼합 헤드(12)로 운반하기 위한 고압의 계량 펌프(18, 20) 및 재순환을 위해 사용되지 않은 성형제를 혼합 헤드로부터 각각의 탱크로 복귀시키기 위한 각각의 복귀관(30, 32)을 포함한다. 혼합 헤드(12)는 혼합된 성형제를 주형 안으로 또는 다이 표면으로 분배시키기 위한 휴대형이거나 고정 위치에 설치되거나 또는 다이 표면 상으로의 균일한 분무와 같은 일정 방식으로 혼합된 성형제를 분배시키기 위해 로봇 아암과 같은 가동 장치 상에 장착되는 소형의 유닛이다.

그 장치는 140.6 kg중/㎠ 이상을 발생시킬 수 있는 펌프(18, 20)를 갖춘 고압 형태이고 일반적으로 용제 세척을 포함하고 있지 않다. 그러나 본 발명의 혼합헤드(12)는 매우 효율적으로 용제 세척을 사용하고 그러한 목적을 위해 그 장치 내에 펌프(35)에 의해 공급관(36)을 거쳐 혼합 헤드로 고압으로 운반되는 메틸렌 염화물과 같은 용제를 내장한 탱크(34)를 또한 포함한다. 용제 펌프(35)는 이후에 더 상세히 기재된 대로 난류 용제 세척 및 세척 작용을 실행하기 위해 약 70.3 kg중/㎠의 높은 용제 공급압을 발생시키고, 이러한 용제 공급압은 높지만 약 140.6kg중/㎠의 성형제 주입압보다는 상당히 작다. 그 장치는 반응 성형제를 그 혼합 챔버 안으로 주입시키고 그 성형제를 쇼트로서 분배시키기 위해 혼합 헤드를 작동시키고 그 후에 각각의 분배 쇼트 후에 혼합 헤드의 내부를 세척하는 용제를 운반하기 위해 혼합 헤드를 작동시키기 위한 유압 제어 장치(38)를 포함한다.

유압 제어 장치(38)는 오일과 같은 유압 유체를 내장한 탱크(40)와, 압력 조절기를 포함하고 고압(약 140.6 kg/㎠) 하에서 오일을 고압관(44)에 의해 성형제 인젝터 제어 밸브(46)와 세척 제어 밸브(48)로 운반하는 고압 펌프(42) 및 이 밸브들을 탱크(40)에 다시 접속시키는 토출관(50)을 포함한다. 유압 작동 장치인 인젝터 제어 밸브(46)는 후술하는 바와 같이 성형제를 혼합 헤드의 혼합 챔버 내부로 주입하는 "온" 위치로의 이동 조작이 가능하다. 온 위치에서, 제어 밸브(46)는 고압 오일관(44)을 혼합 헤드(12) 내의 두 개의 동일한 유압 작동 성형제 인젝터(54, 56)에 접속되는 인젝터 제어 배관(52)에 개방시키고 또한 토출관(50)을 성형제 인젝터(54, 56)로 안내되는 또 다른 인젝터 제어 배관(57)에 개방시킨다. 인젝터 제어 밸브(46)는 성형제 주입을 중지시키고 이러한 접속의 역전에 의해 고압 오일관(44)이 그후 인젝터 제어 배관(57)에 개방되고 토출관(50)이 다른 인젝터 제어 배관(52)에 개방되도록 성형제의 재순환을 실행하기 위해 "오프" 위치로의 이동 조작이 가능하다.

세척 제어 밸브(48)는 고압 오일관(44)을 혼합 헤드(12)의 유압 작동 세척 밸브 장치(60)에 접속되는 세척 제어 배관(58)에 개방시키고 토출관(50)을 세척 밸브 장치(60)에 접속되는 또 다른 세척 제어 배관(62)에 개방시킴으로써 혼합 헤드를 세척하는 용제를 운반하기 위해 "온" 위치로의 이동 조작이 가능해진다. 그 후, 세척 제어 밸브(48)는 "오프" 위치로의 이동 조작이 가능해져서 고압의 오일관(44)이 세척 제어 배관(62)에 개방되고 토출관(50)이 다른 세척 제어 배관(58)에 개방되도록 세척 밸브 장치(60)로의 이러한 접속의 역전에 의해 용제 세척을 중지시킬 수 있다.

인젝터 제어 밸브(46) 및 세척 제어 밸브(48) 모두는 수동 로터리형으로 도시된다. 그러나, 상기 밸브들은 위의 밸브 작용을 제공하기 위한 적절한 형태로 구성되고 이후에 기재된 대로 수동의 적절한 방식 또는 적절한 제어 회로에 의해 조작됨을 알 수 있다. 일예로, 제어 회로는 공기, 유압 또는 전기 형태로 구성될 수 있고 다른 분배 응용을 위해서는 원하는 혼합 헤드 분배와 세척 작용을 계획 및 조절하기 위한 프로그래머블 논리 제어기를 포함할 수 있다. 또한, 인젝터 및 세척 제어 밸브는 한 개의 수동 액츄에이터 또는 적절한 장치 제어 회로로 제어되는 한 개의 제어 밸브로 결합될 수 있다.

제2도 내지 제5도를 참조하면, 혼합 헤드(12)는 한쪽 단부에 성형제 토출구(70)와 반대편 단부에 용제 흡입구(72) 및 성형제 토출구(70)와 용제 흡입구(72) 사이의 중앙에 서로 정반대의 위치에 배치된 두 개의 동일한 성형제 인젝터 수용포트(74, 76)를 갖춘 원통형 직선 보어 형태의 혼합 챔버(68)를 갖는 본체(66)를 포함한다. 용제 흡입구(72)는 테이퍼형 시트(77)를 갖고 혼합 헤드 본체 상에 직접 또는 도시된 대로 혼합 챔버 보어와 동심원 상에 있는 혼합 헤드 본체 내에 형성된 카운터보어(80)의 기부 내에 삽입된 공구 강철 삽입체(78) 내에 형성된다. 혼합된 성형제를 분배시키기 위한 분배봉(82)은 혼합 헤드의 본체 안으로 나사 결합되는 눌림쇠 너트(84)로 성형제 토출구(70)에 접속된다. 분배봉은 주형 공동 안으로 분배시키기 위해 단순한 파이프 또는 균일한 내경의 관과 같은 다양한 길이 및 다양한 형태를 가지며 또는 그것은 도시된 대로 혼합된 성형제를 성형 표면으로 또는 폼 백킹(backing)을 필요로 하는 자동차 내부의 트림 패널과 같은 물체에 직접 분무하기 위해 말단부에 분무 노즐(90)을 갖는 분무 봉의 형태가 될 수 있다. 또한 분배봉은 혼합 챔버 및 봉 내에서 혼합된 성형제의 잔류 시간을 최소화하기 위해 특별한 분배 적용에 있어서 가능한 한 짧은 것이 바람직함을 알 수 있다.

유압 작동 성형제 인젝터(54, 56)는 동일하고 각각의 주입 입구 포트(74, 76)에 결합된다. 성형제 인젝터는 액체 반응 성형제를 각각의 주입 입구 포트(74, 76)를 통해 주입될 때 서로 고속으로 충돌하여 완전히 혼합되는 혼합 챔버 안으로 주입시키고, 주입 쇼트의 마지막에 주입을 차단한 후 후속 사용을 위해 각각의 탱크에 다시 보냄으로써 각각의 성형제의 별도의 재순환을 제공하도록 조작 가능하다. 각각의 성형제 인젝터는 혼합 헤드 본체 내의 각각의 인젝터 수용 포트와 동심원 상의 혼합 헤드 본체(66) 내의 계단식 카운터보어(94) 내의 O-링에 밀봉 장착되는 계단식 원동형 밸브 본체(92)를 포함한다.

인젝터 밸브 본체(92)는 카운터보어(94)가 혼합 챔버와 교차하는 곳에 인젝터 수용 포트를 채우기 위해 결합된 인젝터 수용 포트(74, 76)의 대응 형태의 후방에 대해 밀봉 끼워맞춤되는 테이퍼형 노즐 단부를 갖는다. 노즐 단부는 동일한 직경의 랜드(A, B)를 갖는 유압 작동 스풀형 밸브(97)에 의해 개방 및 폐쇄되는 중앙의 성형제 인젝터 포트(96)와 각각의 밸브 본체 내의 대응 계단식 보어(100) 내에 수용 및 내장되는 대경 피스톤(98)을 갖는다. 인젝터 밸브(97)의 한쪽 단부에는 인젝터 포트(96)를 폐쇄하기 위해 인젝터 포트(96) 내의 대응 형태의 밸브 시트 상에 고정되는 테이퍼형 밸브면(102)이 형성된다. 또한 밸브(97)의 단부에는 이 폐쇄 위치에서의 그 표면이 제2도와 제5도에 도시된 대로 분배 후에 또한 용제 세척중에 각각의 성형제가 모일 수 있는 성형제 인젝터에서의 혼합 챔버내에 공동이 남아 있지 않도록 혼합 챔버(68)의 표면과 동일면 상으로 정렬되는 편평한 헤드(105)가 형성된다.

제2도 및 제5도에 도시된 주입 중지/재순환 위치에 있을 때, 인젝터 밸브(97)는 각각의 성형제 공급관 및 복귀관에 접속되는 밸브 본체 내의 공급 포트(108)와 복귀 포트(110) 사이의 계단식 밸브 보어 내에서 랜드(A, B) 사이의 접속을 이룸으로써 비분배시 성형제의 재순환을 제공하고, 성형제 인젝터(54) 내의 공급 포트(108) 및 복귀 포트(100)는 폴리올용의 성형제 공급관(22) 및 복귀관(30)에, 다른 성형제 인젝터(55) 내의 공급 포트(108) 및 복귀 포트(110)는 이소시안산용의 다른 성형제 공급관(24) 및 복귀관(32)에 각각 접속된다. 인젝터 밸브(97)는 그 주입 중지 및 재순환 위치로부터 이 공급 포트에 운반된 성형제를 혼합 챔버(68) 안으로 주입시키기 위해 공급 포트(108)를 인젝터 포트(96)에 개방시킨 채 랜드(A)가 밸브 보어(100)에서 복귀 포트(110)를 차단하는 제4도에 도시된 수축된 주입 위치로 이동이 가능하다.

인젝터 밸브는 양쪽의 피스톤 측면에서 챔버(114, 116)를 형성하기 위해 보어(100) 내의 밸브 본체와 함께 양 측면 상에서 협력하는 피스톤(98)에 의해 두 개의 다른 위치 내에서 유압식으로 이동 및 유지된다. 챔버(114, 116)는 혼합 헤드 본체(66) 내의 통로에 의해 인젝터 제어 밸브(46)로부터 각각의 유압 제어 배관(52, 57)에 접속되는 밸브 본체(92) 내의 포트(118, 120)에 개방된다. 인젝터 제어 밸브(46)가 오프 위치로 이동될 때, 압력하의 유압 유체는 다른 피스톤 챔버(116)가 인젝터 제어 밸브를 통해 토출되는 동안 양쪽의 인젝터(54, 56)의 피스톤 챔버(114)에 운반되고 그 피스톤(98) 상에 작용하는 유압은 그 인젝터 밸브(97)를 제4도에 도시된 주입 또는 개방 위치로부터 제2도와 제5도에 도시된 주입 중지 및 재순환 위치로 이동시킨다. 이 때 유압은 다음에 기술될 고압의 난류의 용제 세척 작용의 힘과 그 공급에 대해 주입 포트(96)를 폐쇄된 상태로 유지하고 성형제가 각각의 탱크로 복귀되도록 복귀 포트(108, 110)는 서로 개방된 상태로 유지하기 위해 인젝터 밸브 위치를 큰 힘으로 유지시킨다. 인젝터 제어 밸브(46)가 온 위치로 이동될 때, 이러한 유압이 양쪽의 인젝터(54, 56) 내의 반대 방향으로 피스톤(98)에 인가되어 그 밸브(97)는 제4도에 도시된 주입-온 위치로 이동된다. 이 위치에서, 인젝터 밸브(92)는, 복귀 포트(110)는 차단하고 혼합 챔버(68) 내에서 서로 충돌시켜 성형제 토출구(70)와 접속된 분배봉(80)에 도달 전에 완전한 혼합을 제공하기 위해 고속의 높은 인젝터 압력으로 개방 인젝터 포트(96)에 각각의 성형제를 주입하는 공급 포트(108)를 개방시킨 상태로 주입 포트(96)를 개방시킨다.

제2도를 참조하면, 세척 밸브 장치(60)는 혼합 헤드 본체(66)의 상부 상에 장학되고 내부에 수용된 밀봉 링(133)을 갖춘 피스톤(132)을 갖고 피스톤의 양 측면 상에 챔버(134, 136)를 형성하기 위해 협력하는 유압 실린더(130)를 포함한다. 챔버(134, 136)는 세척 제어 밸브(48)의 제어하에서 피스톤의 운동을 수행하기 위해 유압 제어 배관(58, 62)에 각각 연결된다. 세척 제어 밸브가 오프 위치에 있을 때, 압력하의 유압 유체는 다른 챔버(136)가 소기되면서 챔버(134)로 운반되어 피스톤을 하방으로 압박하면서 토출된다. 세척 제어 밸브가 온 위치로 이동될 때, 유압 유체는 다른 챔버(134)가 소기되면서 챔버(136)로 운반되어 피스톤을 상방으로 압박하면서 토출된다.

원통형 로드(138)는 피스톤(132)의 중앙에 접속되고 활주 가능하게 밀봉 장착되어 실린더(130)의 양 단부로부터 돌출한다. 피스톤 로드(138)는 피스톤에 일체식으로 형성되거나 또는 적절한 수단에 의해 피스톤에 강성 결합되는 별도의 부품으로 형성된다. 피스톤 로드(138)의 하부 단부는 혼합 헤드의 본체(66) 내의 카운터보어(80) 내에 장착된 밸브 본체(142) 내에 수용되는 원통형 세척 밸브(140)를 형성한다. 세척 밸브(140)는 세척 제어 밸브(48)가 오프 위치에 있을 때 제2도와 제4도에 도시된 대로 용제 흡입구(72)를 폐쇄시키기 위해 용제 흡입구 밸브 시트(77) 상에 고정되는 피스톤(132)의 하방 운동에 의해 배치되고 세척 제어 밸브가 온의 위치에 있을 때 제5도에 도시된 대로 용제 흡입구를 개방시키기 위해 상방 피스톤 운동에 의해 배치되는 밸브의 테이퍼면(144)을 갖는다. 오프의 위치에서, 피스톤 상의 유압은 혼합 챔버 내에서 주입되어 혼합된 성형제의 최대 예상 압력을 견디기에 충분한 힘으로 폐쇄된 세척 밸브를 유지시킨다. 테이퍼 형태의 세척 밸브와 그 시트는 이 밸브의 단지 작은 구역만을 혼합 챔버 내의 후방 압력에 노출시키는 동안 큰 밸브 고정 구역을 제공하여 고압의 성형제가 용제 장치 안으로 들어가는 것을 막기 위해 유압으로 압박된 세척 밸브 폐쇄의 효율을 극대화한다.

직선 블라인드 보어 형태의 용제 운반로 또는 공급 통로(150)는 용제 공급관(36)에 접속되는 피스톤 로드의 상부 단부로부터 피스톤 로드(138)와 피스톤(132)을 거쳐 그 밸브면(144) 후방 지점에 접속되는 세척 밸브(140) 안의 하방으로 연장된다. 다수의 용제 운반로 또는 공급 포트(152)는 용제 운반 통로(150)에 개방되고 그 하부 폐쇄 단부 근방에서 각으로 이격되어 방사상 외향으로 연장된 세척 밸브(140) 내에 제공된다. 바람직한 실시예에서, 제3도에 도시된 대로 세척 작용의 효율에 기여하는 균일하게 분포된 용제 흐름을 제공하기 위해 동일한 각도로 이격되고 방사상 공유면 내에 배치되는 동일한 직경의 4개의 포트가 존재한다.

세척 밸브 본체(142)는 성형제 주입 중에 혼합 챔버에 도달하는 고압의 용제에 대해 초기에 안전을 확보하기 위해 그 폐쇄 위치에 있을 때 세척 밸브(140)의 원통면을 수용하고 세척 밸브 내의 이러한 용제 공급 포트를 차단하는 보어(154)를 갖는다. 밸브 본체의 보어는 세척 밸브가 그 개방 위치로 이동될 때 그 주위로 연장하고 용제 공급 포트에 개방되는 환상의 챔버(156)를 형성하기 위해 세척 밸브와 협력하는 환상의 공동을 갖는다. 밸브 본체(142)는 용제 흡입구에 인접하고 세척 밸브가 그 개방 위치로 이동될 때 이 밸브의 고정 측면과 용제 흡입구에 개방되고 세척 밸브가 그 폐쇄 위치로 이동될 때 세척 밸브에 의해 용제 흡입구로부터 폐쇄되는 그 주위로 연장하는 또 다른 환상 챔버(158)를 형성하기 위해 세척 밸브와 협력하는 그 보어(154) 내의 또 다른 환상의 공동을 갖추고 있다. 난류기 포트 형태의 또 다른 세트의 용제 운반 포트(160)는 환상의 챔버(156, 158)에 연속 접속되고 그 중심선에 평행으로 세척 밸브의 종방향으로 연장하는 세척 밸브 본체(142) 내에 제공된다. 바람직하게, 제3도에 도시된 대로 세척의 효율에 기여하는 균일하게 분포된 난류를 제공하기 위해 세척 밸브의 헤드 주위로 동일한 각도로 방사상 이격된 동일한 직경의 4개의 그러한 난류기 포트(160)가 존재한다. 난류기 포트는 개방 세척 밸브 위치에서 난류의 용제를 운반하기 위해 이용 가능한 용제의 유량에 관련되어 크기가 정해지며, 그러한 난류는 약 500이상의 레이놀드수에서 발생한다. 혼합 헤드 내의 용제의 누설을 막기 위해, 챔버(156)와 세척 밸브 사이의 세척 밸브 본체내의 시일(162)과, 세척 밸브 본체와 밸브 시트 삽입체(78) 사이의 시일(164) 및 이 삽입체와 용제를 수용하는 혼합 헤드 본체 내의 카운터보어(80)의 기부 사이에 시일(166)이 제공된다.

세척은 제5도에 도시된 대로 인젝터 제어 밸브(46)로 성형제 인젝터(54, 56)의 폐쇄시에 혼합된 성형제의 분배 다음에 세척 밸브(140)를 조절하는 세척 제어 밸브(48)의 조작에 의해 수행된다. 난류기 포트(160)에 의해 제공된 난류의 용제는 세척 밸브면(144)과, 용제 흡입구(72), 시트(77), 성형제 주입 포트(96), 인젝터 밸브 헤드(105), 성형제 토출구(70) 및 분배봉(80)을 포함하는 혼합 챔버(68)로부터 잔류하는 혼합 성형제를 확실히 세척한다. 난류 용제 작용을 포함하는 난류기 포트(160)로부터 유출되는 다중의 용제 흐름 경로는 제5도에 화살표로 표시하였다. 따라서 혼합 챔버 내에서 작동되고 용제 세척 중에 성형제 인젝터 포트를 차단하며 무효 공간을 제공하는 통상의 인젝터 밸브 및 세척 플런저와는 달리, 본 발명은 혼합 챔버 외부에 배치된 세척 밸브를 갖고 이러한 포트에 대하여 그리고 포트를 가로질러 난류의 용제 유동을 가압하며 혼합 헤드 내에 가동 부품을 형성 및 부착하는 무효 공간이 존재하지 않는다.

이제까지 본 발명은 본 바람직한 실시예에 대해 예를 들어 설명하였으며, 사용된 용어는 한정적인 의미보다는 서술적인 의미에서 사용된 것임을 알아야 한다. 본 발명의 정신의 견지에서 본 발명의 많은 수정 및 변형이 가능함은 명확하다. 따라서 첨부된 특허 청구 범위의 영역 내에서 본 발명이 구체적으로 도시되고 기술된 것과는 달리 실행될 수도 있음을 알 수 있다.

제1도는 본 발명에 따른 용제 세척 사출 성형 혼합 헤드를 포함하는 반응 사출 성형 장치의 선도.

제2도는 세척 밸브와 성형제 인젝터 폐쇄 위치에서의 제1도의 선2-2를 따라 취하여 화살표 방향으로 본 부분 확대도.

제3도는 제2도의 선3-3을 따라 취하여 화살표 방향으로 본 확대 단면도.

제4도는 성형제 인젝터를 개방 위치에서 도시한 제2도의 부분 확대 단면도.

제5도는 세척 밸브를 개방 위치에서 도시한 제2도의 부분 확대 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

12 : 혼합 헤드 14, 16 : 교반 탱크

22, 24 : 공급관 26, 28 : 열 교환기

35 : 용제 펌프 46 : 인젝터 제어 밸브

48 : 세척 제어 밸브 50 : 토출관

54, 56 : 성형제 인젝터 60 : 세척 밸브 장치

Claims

용제 흡입구(72)와 성형제 토출구(70)를 갖춘 혼합 챔버(68)를 갖는 혼합헤드 본체(66)와,

상기 혼합 헤드 본체(66) 내에 사용되고, 반응 사출 성형제를 압력하에서 충돌식으로 상기 용제 흡입구(72)와 상기 성형제 토출구(70) 사이의 상기 혼합 챔버(68) 안으로 주입하도록 작동 가능한 한 쌍의 대향 성형제 인젝터(54, 46)와,

혼합된 성형제를 상기 혼합 챔버(68)로부터 분배하기 위해 상기 성형제 토출구(70)에 접속되는 분배봉(82)과,

상기 혼합 헤드 본체(66) 내에 사용되고, 상기 성형제 인젝터(54, 56)가 성형제를 상기 혼합 챔버(68) 안으로 주입하지 않을 때는 난류의 용제가 상기 용제 흡입구(72)를 통해 상기 혼합 챔버(68) 안으로 들어가고 성형제 인젝터(54, 56)를 지나 상기 분배봉(82) 밖으로 운반되도록 작동 가능하고, 성형제가 상기 성형제 인젝터(54, 56)에 의해 상기 혼합 챔버(68) 안으로 주입될 때는 상기 용제 흡입구(72)를 차단하도록 작동 가능한 다수의 난류기 포트(160)를 구비한 세척 밸브 장치(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제1항에 있어서, 상기 세척 밸브 장치(60)를 작동시키기 위해 유압 작동 장치(48)가 접속되는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제1항에 있어서, 상기 성형제 인젝터(54, 56)를 작동시키기 위해 유압 작동 장치(46)가 접속되는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제1항에 있어서, 상기 세척 밸브 장치(60)와 상기 성형제 인젝터(54, 56)는 유압 작동 장치(46, 48)로 작동되는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제1항에 있어서, 상기 용제 흡입구(72)는 상기 혼합 챔버(68)의 한쪽 단부에 배치되고 상기 성형제 토출구(70)는 상기 혼합 챔버(68)의 반대편 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제1항에 있어서, 상기 혼합 챔버(68)는 직선 통로에 의해 형성되고, 상기 용제 흡입구(72)는 상기 직선 통로의 한쪽 단부에 배치되고, 상기 성형제 토출구(70)는 상기 직선 통로의 반대편 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제1항에 있어서, 상기 혼합 헤드 본체(66)는 상기 혼합 챔버(68)를 형성하는 표면을 구비하고, 상기 성형제 인젝터(54, 56)는 상기 혼합 챔버(68)에 접속되는 인젝터 포트(74, 76)와 상기 인젝터 포트(74, 76)를 개방 및 폐쇄시키도록 작동 가능한 밸브 부재(97)를 각각 구비하며, 상기 밸브 부재(97)는 상기 밸브 부재(97)가 각각의 인젝터 포트(74, 76)를 폐쇄할 때 상기 혼합 챔버(68)의 표면과 동일 높이의 표면을 갖춘 헤드(105)를 갖는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제1항에 있어서, 상기 용제 흡입구(72)는 절두 원추형 밸브 시트(77)를 갖고, 상기 세척 밸브 장치(60)는 상기 용제 흡입구(72)를 폐쇄시키기 위해 상기 밸브 시트(77) 상에 고정되는 절두 원추형 밸브면(144)을 갖춘 가동 밸브 부재(140)를 갖는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제1항에 있어서, 상기 세척 밸브 장치(60)는, 가동 밸브 부재(140)와, 상기 밸브 부재(140)를 수용하는 상기 혼합 헤드 본체(66) 내의 밸브 보어(154)와, 챔버(160)를 포함하고, 상기 밸브 부재(140)는 상기 밸브 부재(140)의 운동과 함께 상기 난류기 포트(160)에 대해 상기 용제 흡입구(72)를 개방 및 폐쇄하도록 작동 가능한 밸브면(144)과, 압력하에서 액체 용제의 공급원에 접속되도록 되고 상기 밸브 보어(154) 외부로 연장되는 다수의 용제 공급 포트(152)에 개방되는 용제 공급 통로(150)를 갖고, 상기 밸브 보어(154)는 상기 밸브면(144)이 상기 용제 흡입구(72)를 폐쇄하는 동안 상기 용제 공급 포트(152)를 차단하도록 구성되고, 상기 챔버(156)는 상기 밸브면(144)이 상기 용제 흡입구(72)를 상기 난류기 포트(160)에 개방시키는 동안 상기 용제 공급 포트(152)를 상기 난류기 포트(160)에 개방시키기 위해 상기 용제 난류기 포트(160)에 개방되고 상기 밸브 보어(154)와 결합되는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제1항에 있어서, 상기 세척 밸브 장치(60)는 피스톤(132)과 로드(138)를 구비한 유압 장치로 작동되고, 상기 로드(138)와 결합되는 밸브 부재(140)와, 상기 밸브 부재(140)를 수용하는 상기 혼합 헤드 본체(66) 내의 밸브 보어(154)와, 챔버(160)를 포함하고, 상기 밸브 부재(140)는 상기 밸브 부재(140)의 운동과 함께 상기 난류기 포트(160)에 대해 상기 용제 흡입구(72)를 개방 및 폐쇄하도록 작동 가능한 밸브면(144)과, 압력하에서 액체 용제의 공급원에 접속되도록 되고 상기 로드(138)와 피스톤(13)을 관통 연장하는 용제 공급 통로(150)와, 상기 용제 공급 통로(150)로부터 상기 밸브 보어(154) 외부로 연장되는 다수의 용제 공급 포트(152)를 갖고, 상기 밸브 보어(154)는 상기 밸브면(144)이 상기 용제 흡입구(72)를 폐쇄하는 동안 상기 용제 공급 포트(152)를 차단하도록 구성되고, 상기 챔버(156)는 상기 밸브면(144)이 상기 용제 흡입구(72)를 상기 난류기 포트(160)에 개방시키는 동안 상기 용제 공급 포트(152)를 상기 난류기 포트(160)에 개방시키기 위해 상기 용제 난류기 포트(160)에 개방되고 상기 밸브 보어(154)와 밸브 부재(140)에 결합되는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제10항에 있어서, 상기 세척 밸브 장치(60)는 상기 난류기 포트(160)에 개방되고 상기 용제 흡입구(72)에 인접하며 상기 밸브 부재(140)가 상기 용제 흡입구(72)를 개방시키기 위해 이동될 때 상기 난류기 포트(160)를 상기 밸브면(144)과 상기 용제 흡입구(72)에 개방시키도록 상기 밸브 부재(140)와 결합되는 챔버(158)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제10항에 있어서, 상기 용제 공급 포트(152)는 상기 밸브 부재(140)의 방사상으로 연장되고, 상기 난류기 포트(160)는 종방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제10항에 있어서, 상기 난류기 포트(160)는 상기 밸브 부재(140)에 대해 동일한 각도로 방사상 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제10항에 있어서, 상기 용제 공급 포트(152)는 상기 밸브 부재(140)를 가로지르는 공통 평면 내에 상기 용제 공급 통로(150)로부터 방사상 외향으로 연장되고 서로 동일한 각도로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제11항에 있어서, 양쪽의 상기 챔버(156, 158)는 상기 밸브 부재(140) 주위에 환상으로 연장되고, 상기 용제 공급 포트(152)는 상기 밸브 부재(140)의 방사상으로 연장되고, 상기 난류기 포트(160)는 상기 밸브 보어(154)의 종방향으로 연장되고 상기 밸브 보어(154)의 방사상 외향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.
제15항에 있어서, 상기 용제 공급 포트(152)는 상기 밸브 부재(140)를 가로지르는 공통 평면 내에 동일한 각도로 이격되고, 상기 난류기 포트(160)는 서로 동일한 각도로 방사상 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 용제 세척식 반응 사출 성형 혼합 헤드.