WO2017190944A1 - Misch- und dosiervorrichtung und verfahren für zwei flüssige bis hochviskose komponenten - Google Patents

Misch- und dosiervorrichtung und verfahren für zwei flüssige bis hochviskose komponenten Download PDF

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WO2017190944A1
WO2017190944A1 PCT/EP2017/059145 EP2017059145W WO2017190944A1 WO 2017190944 A1 WO2017190944 A1 WO 2017190944A1 EP 2017059145 W EP2017059145 W EP 2017059145W WO 2017190944 A1 WO2017190944 A1 WO 2017190944A1
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WO
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mixing
rotor
metering device
components
head
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PCT/EP2017/059145
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Siegfried Holder
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Robert Bosch Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/07—Stirrers characterised by their mounting on the shaft
    • B01F27/072—Stirrers characterised by their mounting on the shaft characterised by the disposition of the stirrers with respect to the rotating axis
    • B01F27/0724—Stirrers characterised by their mounting on the shaft characterised by the disposition of the stirrers with respect to the rotating axis directly mounted on the rotating axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/09—Stirrers characterised by the mounting of the stirrers with respect to the receptacle
    • B01F27/092—Stirrers characterised by the mounting of the stirrers with respect to the receptacle occupying substantially the whole interior space of the receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/75—Discharge mechanisms
    • B01F35/754—Discharge mechanisms characterised by the means for discharging the components from the mixer
    • B01F35/7547—Discharge mechanisms characterised by the means for discharging the components from the mixer using valves, gates, orifices or openings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/2305—Mixers of the two-component package type, i.e. where at least two components are separately stored, and are mixed in the moment of application

Definitions

  • the invention is based on a mixing and metering device for two liquid to highly viscous components according to the preamble of independent patent claim 1.
  • Mixing and metering devices for two liquid to highly viscous components are known from the prior art, which have a mixing head with high-pressure water flushing.
  • the mixing head allows a dynamic
  • the metering of the two components via metering valves depends on the media pressure, viscosity and opening time of the valves.
  • a volumetric dosage is not possible.
  • the high-pressure cleaning of the mixing head is not sufficient to completely clean a mixing chamber. In stratified operation this means that every day more elaborate disassembly and chemical or mechanical cleaning of the mixing head is carried out.
  • a very complicated material circulation technique with gear pumps and pressure sensors for ensuring the supply pressure to the metering valves is required at the mixing head.
  • This complex mechanical design has many maintenance-intensive components, such as valves without direct function control, a rotor for the mixing process, a mixing chamber, a needle seat and a cannula.
  • a high-pressure water supply and a disposal container for rinse water are required.
  • the lack of volumetric dosing technique can be compensated with temperature controlled components to keep the viscosity of the media within a narrow tolerance window. However, this requires a very expensive
  • the mixing and metering device for two liquid to highly viscous components having the features of independent claim 1 has the advantage that proven volumetric metering with high process reliability and disposable components can be used without cleaning.
  • the mixing chamber can be made, for example, from a commercial disposable syringe (3ml). The entire structure only has a mass of approx. 2 to 3 kg and can therefore be easily integrated into existing systems.
  • embodiments of the mixing and metering device according to the invention for two liquid to highly viscous components enable simple process control and monitoring.
  • dynamic mixing technology through the use of disposable components, which are sometimes available as low-priced merchandise, allows a largely maintenance-free operation for two liquid to highly viscous components, such as silicones, polyurethanes, epoxy resins, etc. for gasketing, gluing and / or potting. It can be dispensed with the time-consuming high-pressure flushing and the use of chemical cleaners.
  • the process control is already much easier with already introduced volumetric dosing technology as a pressure-time-controlled process technology, since no complex sensor for flow monitoring of the dosing is required.
  • the mixing and dosing device can be rinsed alternately with one of the two components and regenerated with both components before further work.
  • This automatic process depends on the dripping time of the two liquid to highly viscous components and can be flexibly programmed. After the end of production or for longer interruptions, the media-carrying parts can be easily disposed of with a few simple steps and, if necessary, reused.
  • Commercially available containers and pneumatically operated process pumps can be used cost-effectively to supply material to the dosing unit.
  • Embodiments of the present invention provide a mixing and metering device for two liquid to high viscosity components comprising a volumetric dosing unit, a mixing head and a drive.
  • the dosing unit has a first connection for a first component and a second connection for a second component.
  • the mixing head comprises a mixing chamber which accommodates a rotor and an outlet valve, wherein the rotor is detachably connected via a mechanical interface to a drive shaft of the drive.
  • the mixing head is designed as a disposable assembly and can be detachably connected to the dosing unit via a connection adapter.
  • volumetric dosing unit and the drive for the rotor are switched on, wherein the metering and mixing of the two components takes place according to the set recipe, and the mixing head and the rotor are released and removed after the end of the process by turning and pulling the connection adapter and the drive shaft ,
  • the rotor can be designed as a plastic injection molded part or as a three-dimensional plastic pressure component. This allows a particularly cost-effective production of the rotor as a disposable part.
  • the rotor can shear and mix the supplied components by means of a rotational movement.
  • the drive may, for example, comprise a DC motor with gearbox and generate the rotational movement which is transmitted to the rotor at the mechanical interface.
  • the outlet valve may comprise a valve carrier and a valve sleeve with a parting plane, wherein at least a first overflow opening in the flow direction before the parting plane and at least one second overflow opening can be introduced in the flow direction after the parting plane in the valve sleeve.
  • an expansion element with the at least one first overflow opening and the at least one second overflow opening can form an overflow region, which can guide the two-component mixture from the valve carrier in the direction of the cannula.
  • a defined retention force to be overcome or a defined retention pressure to be overcome can be specified at the overflow region.
  • the expansion element can be made of an elastic material as a tubular part, which is pushed over the valve sleeve and generates a to be overcome retention pressure for the two-component mixture.
  • This allows a particularly simple and cost-effective implementation of the exhaust valve without electrical control effort.
  • the mixing chamber in the overflow region form a pressure chamber, which the expansion element in the generation of the retention pressure by an additional pneumatic
  • a sliding surface can be formed on the valve carrier, which leads a rotor head of the rotor. This allows the leadership of the rotor and the Process reliability of the mixing process can be improved.
  • the drive shaft can be mounted and sealed in the connection adapter, whereby the process reliability can be further improved.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a mixing and metering device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective transparent representation of a mixing head for the mixing and metering device according to the invention from FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective sectional illustration of a retention valve for the mixing head from FIG. 2.
  • the illustrated embodiment of a mixing and metering device 1 for two liquid to highly viscous components comprises a volumetric metering unit 7, a mixing head 20 and a drive 10.
  • the metering unit 7 has a first connection 7.1 for a first component and a second terminal 7.2 for a second component.
  • the mixing head 20 comprises a mixing chamber 22, which accommodates a rotor 24 and an outlet valve 30, the rotor 24 being detachably connected via a mechanical interface to a drive shaft 16 of the drive 10.
  • the mixing head 20 is designed as a disposable assembly and can be detachably connected to the dosing unit 7 via a connection adapter 9.
  • the first connection 7.1 of the dosing unit 7 is connected to a first container 3 via a first supply 3.1.
  • the second port 7.2 of the dosing unit 7 is connected via a second feed 5.1 with a second container 5.
  • a formulation for metering and mixing of the two components can be set to an evaluation and control unit, not shown, which then controls the metering unit 7 and the drive 10 to implement the recipe accordingly.
  • the drive 10 comprises a DC motor 12 and a gear 14 and can be fastened via a fastening flange 18.
  • the drive shaft 16 is in the connection adapter
  • connection adapter forwards the two components dosed by the dosing unit 7 to the mixing head 20.
  • the rotor 24 in the exemplary embodiment shown is a plastic injection-molded part with at least one flow channel
  • the rotor can be manufactured as a three-dimensional plastic part of a 3D printer.
  • the rotor 24 shears and mixes the two supplied components by a rotary motion.
  • the displacement is generated by displacing the two-component mixture in the mixing chamber 22 and the dynamic mixing of the two components is enabled.
  • the outlet valve 30 has a valve carrier 32 and a valve sleeve 34 with a parting plane 34.1.
  • a sliding surface 32.1 is formed in the illustrated embodiment, which leads a rotor head 24.1 of the rotor 24.
  • at least one first overflow opening 34.2 is introduced into the valve sleeve 34 upstream of the parting plane 34.1 in the flow direction.
  • at least one second overflow opening 34.3 is introduced into the valve sleeve in the flow direction after the separation plane 34.1.
  • An expansion element 26 forms, with the at least one first overflow opening 34. 2 and the at least one second overflow opening 34.
  • an overflow region 36 which directs the two-component mixture according to the illustrated flow profile SV from the valve carrier 32 in the direction of the cannula 29.
  • the expansion element 26 is made of an elastic material as tubular ges part performed and pushed over the valve sleeve 34. The expansion element 26 generates a retention pressure to be overcome for the two-component mixture.
  • the mixing comb 22 forms a pressure chamber 28 in the embodiment shown in the overflow region 36, which in the generation of the restraining pressure by an additional pneumatic force and / or hydraulic force and / or the expansion element 26 Spring force supported.
  • a pressure spring 28.1 arranged in the region of the cannula 29 generates the additional spring force to support the expansion element 26.
  • a method according to the invention for mixing and dosing of two liquid to highly viscous components with a mixing and dosing device 1 the rotor 24 is placed on the drive shaft 16 and the mixing head 20 on the connection adapter 9 and the mixing head 20 is fixed by rotation. Subsequently, the volumetric dosing unit 7 and the drive 10 are switched on for the rotor 24, wherein the metering and mixing of the two components takes place according to a set recipe. After the end of the process, the mixing head 20 and the rotor 24 are released and removed by turning and pulling the connection adapter 7 and the drive shaft 16.
  • the mixing and dosing device 1 can be rinsed with one of the two components alternately and regenerated with both components before further work. This automatic process depends on the dripping time of the two liquid to highly viscous components and can be flexibly programmed. After the end of production or for longer interruptions, the media-carrying parts can be easily disposed of with a few simple steps and, if necessary, reused.
  • Embodiments of the mixing and metering device according to the invention for two liquid to highly viscous components advantageously allow a largely maintenance-free operation for two liquid to highly viscous components, such as silicones, polyurethanes, epoxy resins, etc. for Seal foaming, gluing and / or casting. It can be dispensed with the time-consuming high-pressure flushing and the use of chemical cleaners.
  • the process control is much easier with a previously introduced volumetric dosing technology as a pressure-time-controlled process technology possible because no complex sensors for flow monitoring of the dosing is required.

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Abstract

Misch- und Dosiervorrichtung (1) für zwei flüssige bis hochviskose Komponenten, mit einer volumetrischen Dosiereinheit (7), einem Mischkopf (20) und einem Antrieb (10), wobei die Dosiereinheit (7) einen ersten Anschluss (7.1) für eine erste Komponente und einen zweiten Anschluss (7.2) für eine zweite Komponente aufweist, wobei der Mischkopf (20) eine Mischkammer (22) umfasst, welche einen Rotor (24) und ein Auslassventil (30) aufnimmt, wobei der Rotor (24) über eine mechanische Schnittstelle lösbar mit einer Antriebswelle (16) des Antriebs (10) verbunden ist, sowie ein Verfahren zum Mischen und Dosieren von zwei flüssigen bis hochviskosen Komponenten mit einer solchen Misch- und Dosiervorrichtung (1). Hierbei ist der Mischkopf (20) als Einwegbaugruppe ausgeführt und über einen Anschlussadapter (9) lösbar mit der Dosiereinheit (7) verbindbar.

Description

Beschreibung
Titel
MISCH- UND DOSIERVORRICHTUNG UND VERFAHREN FÜR ZWEI FLÜSSIGE BIS HOCHVISKOSE KOMPONENTEN Die Erfindung geht aus von einer Misch- und Dosiervorrichtung für zwei flüssige bis hochviskose Komponenten nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Misch- und Dosiervorrichtungen für zwei flüssi- ge bis hochviskose Komponenten bekannt, welche einen Mischkopf mit Hochdruckwasserspülung aufweisen. Der Mischkopf ermöglicht eine dynamische
Vermischung der beiden Komponenten in Form von flüssigen bis hochviskosen polymeren Reaktionswerkstoffen zum Dichtungsschäumen, Kleben und/oder
Vergießen. Hierbei er olgt die Dosierung der beiden Komponenten über Dosier- ventile in Abhängigkeit von Mediendruck, Viskosität und Öffnungszeit der Ventile.
Eine volumetrische Dosierung ist nicht möglich. In der Regel reicht die Hochdruckreinigung des Mischkopfes nicht aus, um eine Mischkammer komplett zu reinigen. Im Schichtbetrieb wird dadurch täglich mehr ach eine aufwändige Zerlegung und chemische bzw. mechanische Reinigung des Mischkopfes durchge- führt. Des Weiteren ist am Mischkopf eine sehr aufwendige Materialzirkulationstechnik mit Zahnradpumpen und Drucksensorik zur Sicherstellung des Bereitstellungsdruckes an den Dosierventilen erforderlich. Diese aufwendige mechanische Konstruktion weist viele wartungsintensiven Bauteile, wie beispielsweise Ventile ohne direkte Funktionskontrolle, einen Rotor für den Mischvorgang, eine Misch- kammer, einen Nadelsitz und eine Kanüle auf. Zudem sind eine Hochdruckwasserversorgung und ein Entsorgungsbehälter für Spülwasser erforderlich. Die fehlende volumetrische Dosiertechnik kann beispielsweise mit Temperatur geregelten Komponenten kompensiert werden, um die Viskosität der Medien in einem engen Toleranzfenster zu halten. Dies erfordert jedoch eine sehr aufwendige
Prozessregelung mit vielen Stell- und Überwachungsparametern. Des Weiteren ergibt sich aufgrund der aufwendigen Konstruktion eine hohe Massenträgheit und ein hohes Gesamtgewicht des gesamten Mischkopfes von ca. 10 bis 15kg.
Offenbarung der Erfindung
Die Misch- und Dosiervorrichtung für zwei flüssige bis hochviskose Komponenten mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass bewährte volumetrische Dosiertechnik mit hoher Prozesssicherheit und Einwegkomponenten ohne Reinigungsaufwand eingesetzt werden können. Die Mischkammer kann beispielsweise aus einer handelsüblichen Einwegspritze (3ml) hergestellt werden. Der gesamte Aufbau hat nur eine Masse von ca. 2 bis 3kg und kann dadurch leicht in bestehende Anlagen integriert werden.
Zudem ermöglichen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Misch- und Dosiervorrichtung für zwei flüssige bis hochviskose Komponenten eine einfache Prozessregelung und Überwachung. Die Weiterentwicklung der dynamischen Mischtechnik durch Anwendung von Einwegkomponenten, welche teilweise als preiswerte Handelsware verfügbar sind, ermöglicht einen weitgehend wartungsfreien Betrieb für zwei flüssige bis hochviskose Komponenten, wie beispielsweise Silikone, Polyurethane, Epoxidharze usw. zum Dichtungsschäumen, Kleben und/oder Vergießen. Dabei kann auf die aufwändige Hochdruckspülung und die Verwendung chemischer Reiniger verzichtet werden. Die Prozessführung ist mit bereits eingeführter volumetrischer Dosiertechnik wesentlich einfacher als eine Druck-Zeit-gesteuerte Prozesstechnik, da keine aufwändige Sensorik zur Strömungsüberwachung des Dosiermediums erforderlich ist. Bei kurzfristigen Maschinenpausen kann die Misch- und Dosiervorrichtung mit einer der beiden Komponenten im Wechsel gespült und vor der Weiterarbeit wieder mit beiden Komponenten regeneriert werden. Dieser automatische Ablauf ist abhängig von der Tropfzeit der beiden flüssigen bis hochviskosen Komponenten und kann flexibel programmiert werden. Nach Ende der Fertigung oder bei längeren Unterbrechungen können die medienführenden Teile mit wenigen Handgriffen einfach entsorgt und gegebenenfalls einer Wiederverwendung zugeführt werden. Zur Materialversorgung der Dosiereinheit können handelsübliche Behälter und pneumatisch betriebene Prozesspumpen kostengünstig eingesetzt werden. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Misch- und Dosiervorrichtung für zwei flüssige bis hochviskose Komponenten zur Verfügung, welche eine volumetrische Dosiereinheit, einen Mischkopf und einen Antrieb umfasst. Die Dosiereinheit weist einen ersten Anschluss für eine erste Komponente und einen zweiten Anschluss für eine zweite Komponente auf. Der Mischkopf umfasst eine Mischkammer, welche einen Rotor und ein Auslassventil aufnimmt, wobei der Rotor über eine mechanische Schnittstelle lösbar mit einer Antriebswelle des Antriebs verbunden ist. Hierbei ist der Mischkopf als Einwegbaugruppe ausgeführt und über einen Anschlussadapter lösbar mit der Dosiereinheit ver- bindbar.
Zudem wird ein Verfahren zum Mischen und Dosieren von zwei flüssigen bis hochviskosen Komponenten mit einer solchen Misch- und Dosiervorrichtung vorgeschlagen. Hierbei werden der Rotor auf die Antriebswelle und der Mischkopf auf den Anschlussadapter gesteckt, und der Mischkopf wird durch Drehen fixiert.
Anschließend werden die volumetrische Dosiereinheit und der Antrieb für den Rotor eingeschaltet, wobei die Dosierung und Mischung der beiden Komponenten nach eingestellter Rezeptur erfolgt, und wobei der Mischkopf und der Rotor nach Prozessende durch Drehen und Ziehen vom Anschlussadapter und der An- triebswelle gelöst und abgenommen werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Misch- und Dosiervorrichtung für zwei flüssige bis hoch- viskose Komponenten möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass der Rotor als Kunststoffspritzteil oder als dreidimensionales Kunststoffdruckbauteil ausgeführt werden kann. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung des Rotors als Einwegteil.
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Misch- und Dosiervorrichtung kann der Rotor durch eine Rotationsbewegung die zugeführten Komponenten scheren und mischen. Durch die gesteuerte Rotationsbewegung des Rotors wird durch Verdrängen des Zweikomponentengemisches in der Mischkammer die Förderung erzeugt und die dynamische Mischung der beiden Komponenten ermöglicht. Der Antrieb kann beispielsweise einen Gleichstrommotor mit Getriebe umfassen und die Rotationsbewegung erzeugen, welche an der mechanischen Schnittstelle an den Rotor übertragen wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Misch- und Dosiervorrichtung kann das Auslassventil einen Ventilträger und eine Ventilhülse mit einer Trennebene aufweisen, wobei mindestens eine erste Überströmöffnung in Strömungsrichtung vor der Trennebene und mindestens eine zweite Überströmöffnung in Strömungsrichtung nach der Trennebene in die Ventilhülse eingebracht werden können. Des Weiteren kann ein Expansionselement mit der mindestens einen ersten Überströmöffnung und der mindestens einen zweiten Überströmöffnung einen Überström bereich ausbilden, welcher das Zweikomponentengemisch vom Ventilträger in Richtung Kanüle leiten kann. Durch das Expansionselement kann am Überströmbereich eine definierte zu überwindende Rückhaltekraft bzw. ein definierter zu überwindender Rückhaltdruck vorgegeben werden. Durch die Aufrechterhaltung des vordefinierten Rückhaltedrucks im Dosiermedium kann eine ungewollte Expansion des Dosiermediums und ein Nachtropfen in vorteilhafter Weise verhindert werden. Beim Dosieren der Komponenten wird der Rückhaltedruck durch den Mediendruck der volumetrischen Dosiereinheit überwunden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Misch- und Dosiervorrichtung kann das Expansionselement aus einem elastischen Material als schlauchförmiges Teil ausgeführt werden, welches über die Ventilhülse gescho- ben ist und einen zu überwindenden Rückhaltedruck für das Zweikomponentengemisch erzeugt. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Umsetzung des Auslassventils ohne elektrischen Steuerungsaufwand. Zur Verbesserung der Einstellbarkeit des Rückhaltedrucks kann die Mischkammer im Überströmbereich eine Druckkammer ausbilden, welche das Expansionselement bei der Erzeugung des Rückhaltedrucks durch eine zusätzliche pneumatische
Kraft und/oder hydraulische Kraft und/oder Federkraft unterstützt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Misch- und Dosiervorrichtung kann am Ventilträger eine Gleitfläche ausgebildet werden, welche einen Rotorkopf des Rotors führt. Dadurch kann die Führung des Rotors und die Prozesssicherheit des Mischvorgangs verbessert werden. Zudem kann die Antriebswelle im Anschlussadapter gelagert und abgedichtet werden, wodurch die Prozesssicherheit weiter verbessert werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Misch- und Dosiervorrichtung.
Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische transparente Darstellung eines Mischkopfes für die erfindungsgemäße Misch- und Dosiervorrichtung aus Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische Schnittdarstellung eines Rückhalteventils für den Mischkopf aus Fig. 2.
Ausführungsformen der Erfindung
Wie aus Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Misch- und Dosiervorrichtung 1 für zwei flüssige bis hochviskose Komponenten eine volumetrischen Dosiereinheit 7, einen Mischkopf 20 und einen Antrieb 10. Die Dosiereinheit 7 weist einen ersten Anschluss 7.1 für eine erste Komponente und einen zweiten Anschluss 7.2 für eine zweite Komponente auf. Der Mischkopf 20 umfasst eine Mischkammer 22, welche einen Rotor 24 und ein Auslassventil 30 aufnimmt, wobei der Rotor 24 über eine mechanische Schnittstelle lösbar mit einer Antriebswelle 16 des Antriebs 10 verbunden ist. Hierbei ist der Mischkopf 20 als Einwegbaugruppe ausgeführt und über einen Anschlussadapter 9 lösbar mit der Dosiereinheit 7 verbindbar.
Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, ist der erste Anschluss 7.1 der Dosiereinheit 7 über eine erste Zuführung 3.1 mit einem ersten Behälter 3 verbunden. Der zweite Anschluss 7.2 der Dosiereinheit 7 ist über eine zweite Zuführung 5.1 mit einem zweiten Behälter 5 verbunden. Zur Materialversorgung der Dosiereinheit 7 können handelsübliche Behälter 3, 5 und nicht näher dargestellte pneumatisch betriebene Prozesspumpen kostengünstig eingesetzt werden. Zudem kann eine Rezeptur zur Dosierung und Mischung der zwei Komponenten an einer nicht näher dargestellten Auswerte- und Steuereinheit eingestellt werden, welche dann die Dosiereinheit 7 und den Antrieb 10 zur Umsetzung der Rezeptur entsprechend ansteuert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Antrieb 10 einen Gleichstrommotor 12 und ein Getriebe 14 und kann über einen Befesti- gungsflansch 18 befestigt werden. Die Antriebswelle 16 ist im Anschlussadapter
9 gelagert und abgedichtet. Zudem leitet der Anschlussadapter die beiden von der Dosiereinheit 7 dosierten Komponenten an den Mischkopf 20 weiter.
Wie aus Fig. 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist der Rotor 24 im dargestellten Aus- führungsbeispiel als Kunststoffspritzteil mit mindestens einem Strömungskanal
25 ausgeführt. Alternativ kann der Rotor als dreidimensionales Kunststoffteil von einem 3D-Drucker hergestellt werden. Der Rotor 24 schert und mischt die beiden zugeführten Komponenten durch eine Rotationsbewegung. Durch die gesteuerte Rotationsbewegung des Rotors 24 wird durch Verdrängen des Zweikomponen- tengemisches in der Mischkammer 22 die Förderung erzeugt und die dynamische Mischung der beiden Komponenten ermöglicht.
Wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 weiter ersichtlich ist, weist das Auslassventil 30 einen Ventilträger 32 und eine Ventilhülse 34 mit einer Trennebene 34.1 auf. Am Ventilträger 32 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Gleitfläche 32.1 ausgebildet, welche einen Rotorkopf 24.1 des Rotors 24 führt. Zudem ist in Strömungsrichtung vor der Trennebene 34.1 mindestens eine erste Überströmöffnung 34.2 in die Ventilhülse 34 eingebracht. Des Weiteren ist mindestens eine zweite Überströmöffnung 34.3 in Strömungsrichtung nach der Trenn- ebene 34.1 in die Ventilhülse eingebracht. Ein Expansionselement 26 bildet mit der mindestens einen ersten Überströmöffnung 34.2 und der mindestens einen zweiten Überströmöffnung 34.3 einen Überströmbereich 36 aus, welcher das Zweikomponentengemisch gemäß des dargestellten Strömungsverlaufs SV vom Ventilträger 32 in Richtung Kanüle 29 leitet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Expansionselement 26 aus einem elastischen Material als schlauchförmi- ges Teil ausgeführt und über die Ventilhülse 34 geschoben. Das Expansionsele- ment 26 erzeugt einen zu überwindenden Rückhaltedruck für das Zweikompo- nentengemisch.
Wie aus Fig. 2 und 3 weiter ersichtlich ist, bildet die Misch kämm er 22 im dargestellten Ausführungsbeispiel im Überströmbereich 36 eine Druckkammer 28 aus, welche das Expansionselement 26 bei der Erzeugung des Rückhaltedrucks durch eine zusätzliche pneumatische Kraft und/oder hydraulische Kraft und/oder Federkraft unterstützt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugt eine im Bereich der Kanüle 29 angeordnete Druckfeder 28.1 die zusätzliche Federkraft zur Unterstützung des Expansionselements 26.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Mischen und Dosieren von zwei flüssigen bis hochviskosen Komponenten mit einer Misch- und Dosiervorrichtung 1 werden der Rotor 24 auf die Antriebswelle 16 und der Mischkopf 20 auf den Anschlussadapter 9 gesteckt und der Mischkopf 20 wird durch Drehen fixiert. Anschließend werden die volumetrische Dosiereinheit 7 und der Antrieb 10 für den Rotor 24 eingeschaltet, wobei die Dosierung und Mischung der beiden Komponenten nach einer eingestellten Rezeptur erfolgt. Nach Prozessende werden der Mischkopf 20 und der Rotor 24 durch Drehen und Ziehen vom Anschlussadapter 7 und der Antriebswelle 16 gelöst und abgenommen.
Bei kurzfristigen Maschinenpausen kann die Misch- und Dosiervorrichtung 1 mit einer der beiden Komponenten im Wechsel gespült und vor der Weiterarbeit wieder mit beiden Komponenten regeneriert werden. Dieser automatische Ablauf ist abhängig von der Tropfzeit der beiden flüssigen bis hochviskosen Komponenten und kann flexibel programmiert werden. Nach Ende der Fertigung oder bei längeren Unterbrechungen können die medienführenden Teile mit wenigen Handgriffen einfach entsorgt und gegebenenfalls einer Wiederverwendung zugeführt werden.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Misch- und Dosiervorrichtung für zwei flüssige bis hochviskose Komponenten ermöglichen in vorteilhafter Weise einen weitgehend wartungsfreien Betrieb für zwei flüssige bis hochviskose Kom- ponenten, wie beispielsweise Silikone, Polyurethane, Epoxidharze usw. zum Dichtungsschäumen, Kleben und/oder Vergießen. Dabei kann auf die aufwändige Hochdruckspülung und die Verwendung chemischer Reiniger verzichtet werden. Die Prozessführung ist mit bereits eingeführter volumetrischer Dosiertechnik wesentlich einfacher als eine Druck-Zeit-gesteuerte Prozesstechnik möglich, da keine aufwändige Sensorik zur Strömungsüberwachung des Dosiermediums erforderlich ist.

Claims

Ansprüche
1. Misch- und Dosiervorrichtung (1) für zwei flüssige bis hochviskose Komponenten, mit einer volumetrischen Dosiereinheit (7), einem Mischkopf (20) und einem Antrieb (10), wobei die Dosiereinheit (7) einen ersten Anschluss (7.1) für eine erste Komponente und einen zweiten Anschluss (7.2) für eine zweite Komponente aufweist, wobei der Mischkopf (20) eine Mischkammer (22) umfasst, welche einen Rotor (24) und ein Auslassventil (30) aufnimmt, wobei der Rotor (24) über eine mechanische Schnittstelle lösbar mit einer Antriebswelle (16) des Antriebs (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischkopf (20) als Einwegbaugruppe ausgeführt ist und über einen Anschlussadapter (9) lösbar mit der Dosiereinheit (7) verbindbar ist.
2. Misch- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (24) als Kunststoffspritzteil oder als dreidimensionales Kunststoffdruckbauteil ausgeführt ist.
3. Misch- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (24) durch eine Rotationsbewegung die zugeführten Komponenten schert und mischt.
4. Misch- und Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (30) einen Ventilträger (32) und eine Ventilhülse (34) mit einer Trennebene (34.1) aufweist, wobei mindestens eine erste Überströmöffnung (34.2) in Strömungsrichtung vor der Trennebene (34.1) und mindestens eine zweite Überströmöffnung (34.3) in Strömungsrichtung nach der Trennebene (34.1) in die Ventilhülse (34) eingebracht sind. Misch- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Expansionselement (26) mit der mindestens einen ersten Überströmöffnung (34.2) und der mindestens einen zweiten Überströmöffnung (34.3) einen Überströmbereich (36) ausbildet, welcher das Zweikomponentengemisch vom Ventilträger (32) in Richtung Kanüle (29) leitet.
Misch- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionselement (26) aus einem elastischen Material als schlauchförmiges Teil ausgeführt ist, welches über die Ventilhülse (34) geschoben ist und einen zu überwindenden Rückhaltedruck für das Zweikomponentengemisch erzeugt.
Misch- und Dosiervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (22) im Überströmbereich (36) eine Druckkammer (28) ausbildet, welche das Expansionselement (26) bei der Erzeugung des Rückhaltedrucks durch eine zusätzliche pneumatische Kraft und/oder hydraulische Kraft und/oder Federkraft unterstützt.
Misch- und Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilträger (32) eine Gleitfläche (32.1) ausgebildet ist, welche einen Rotorkopf (24.1) des Rotors (24) führt.
Misch- und Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (16) im Anschlussadapter (9) gelagert und abgedichtet ist.
Verfahren zum Mischen und Dosieren von zwei flüssigen bis hochviskosen Komponenten mit einer Misch- und Dosiervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (24) auf die Antriebswelle (16) und der Mischkopf (20) auf den Anschlussadapter (9) gesteckt werden und der Mischkopf (20) durch Drehen fixiert wird, anschließend werden die volumetrische Dosiereinheit (7) und der Antrieb (10) für den Rotor (24) eingeschaltet, wobei die Dosie- rung und Mischung der beiden Komponenten nach eingestellter Rezeptur erfolgt, und wobei der Mischkopf (20) und der Rotor (24) nach Prozessende durch Drehen und Ziehen vom Anschlussadapter (7) und der Antriebswelle (16) gelöst und abgenommen werden.
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