CN101130271B - 计量装置 - Google Patents

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Abstract

用于将添加剂进给到胶粘性流体或糊料组分，尤其是进给到塑料熔体的计量装置(3)，包括通道段(29)和/或另一通道段(30)，上述通道段(29)接收流体，同时流体穿过通道段(29)流动，而流体是围绕上述另一通道段(30)流动，穿过其进行流动的通道段(29)和/或围绕其进行流动的通道段(30)包含至少一个计量元件(31)。通道段(29，30)包含用于接收计量元件(31)的凹槽(32)，同时凹槽(32)在所述侧边处都受通道段(29，30)约束，且计量元件(31)保持在凹槽(32)中。

Description

计量装置
技术领域
本发明涉及计量装置，所述计量装置将添加剂计量连续、半连续或不连续地加到胶粘的、粘液或糊料组分中，尤其是加到塑料熔体中。
背景技术
从按照DE 19853021A1所述的现有技术中已知将物理发泡剂计量加到螺筒内的塑化聚合物中。然后螺杆顶着规定的动力头将聚合物和发泡剂的混合物输送到所谓的储筒中。在计量阶段完成时，将熔体以高速从储筒注入模腔中。注入模腔的经过计量的聚合物体积小于模腔的体积，这是低压方法所特有的。在这种情况下，模腔仅是通过使熔体发泡完全充满，同时发泡过程由熔体沿着流路的压降控制。在这方面模具内压力通常达到小于70巴。低压方法的缺点是经常制造模塑件的表面质量差。为了提高表面质量，可以使用所谓的高压方法，同时采用100巴的模具内压力。
为了提高模塑件的表面质量，因此DE 19853021A1提出用高压方法来制造发泡的模塑件。在这种方法中，全部模腔都装满熔体/发泡剂混合物，同时模具总体积小于待制造的模塑件的体积。在注射阶段之后的保压阶段中，将模塑件的各边缘层压缩，以便制造闭合的边缘层。发泡是通过放大模腔开始。这种类型的高压方法使用模具内压力为100巴。这种方法的缺点是对特定制品必须使用专门制造的模具，以便得到良好的产品质量。上述放大模腔可以通过用***边缘模具或通过拔出型芯达到目的。制造这种类型的模具，尤其是带有移动式插件要求有很高精度。标准的注塑机不能用于制造发泡的热塑性塑料模塑件而同时在不加修改的情况下使用所谓的物理发泡剂，因为将发泡剂送入熔体中要求预塑化。这种装有发泡剂的熔体通过柱塞注射加到模具中。为了用经过计量而均匀的方式将物理发泡剂加入到熔体流中，按照DE 19853021A1所述，将在螺筒中塑化的聚合物导引穿过围绕鱼雷芯的环形间隙，所述鱼雷芯定心在熔体通道中，并且其外壳用烧结金属制成。环形间隙的外边界由机筒形成。所述机筒同样用烧结金属制造。发泡剂可以通过鱼雷芯的多孔外壳和通过机筒的烧结金属表面二者加到熔体中。
代替DE 19853021A1中所示的鱼雷芯，物理发泡剂尤其是气态发泡剂的进料可以通过机筒进行，所述机筒由多孔材料构成，并安装在注塑机的塑化筒和截流喷嘴之间，如DE 10150329A1中所示。静态混合元件安装在多孔机筒的内部，并具有若干辐板(web)，所述辐板伸入熔体通道，并在注射期间提供熔体的重新安排和起初还不均匀的聚合物/发泡剂的混合。
使用DE 10150329A1中所示的多孔机筒，所述机筒通过截流喷嘴保持在压力室中，这在高压方法中是有问题的，因为多孔机筒没有足够的压阻。
机筒通过内部压力张紧。在机筒的每个端面上的张力sigma总计为：
Sigma = p ( r a 2 / r i 2 - 1 )
相反，在机筒的夹套表面中的张力sigma总计为：
Sigma = p ( r a / r i - 1 )
在DE 10150329A1所示装置中的多孔机筒现在公认地在通过端面安装压缩时产生预应力。然而，因为最大的张力负荷在端面处一点也不发生，而是沿着DE 10150329A1剖视图所示的夹套表面发生，所以当内压增加时，由于沿着这个夹套表面的裂纹而造成的机筒失效的危险持续强劲如前。此外，机筒用多孔材料制成，因而机筒只可通过用机械方法限制张力加载。
由于这个原因，所以在DE 10150329A1中所示的装置在方法范围内不适合或者仅在有限范围内适合用于计量添加剂，尤其是发泡剂，在上述方法范围中，高工作压力至少在其中进行计量的那段中存在。按照EP 06405129.5所述的实施例，其中把许多平行于主流动方向安装的计量元件设置在浸渍体中，用于放大发泡剂的进料表面，上述实施例尤其是也适合于在低工作压力下进行计量的方法中。各计量元件基本上都制成多孔空心体，聚合物熔体穿过上述多孔空心体流动。各静态混合元件设置在空心体内部处，上述静态混合元件在流过空心体的全体聚合物纱线上实施使发泡剂均化作用。作为使聚合物纱线流过空心体的可供选择的方案，也可以采取措施使聚合物围绕空心体流动。通过空心体中的细孔送入聚合物熔体的发泡剂设置在一个或多个空心体的内部。刚才说明的计量元件的实施例仅在受限制的情况下适用于低压方法和尤其是也适合于高压方法，因为在注塑方法中，另外在低模腔压力下，可能产生高注射压力，这可能造成计量元件由于形成裂纹而失效。
将静态混合元件紧固到多孔机筒的内壁上产生另一未解决的问题。额外的应变通过紧固一个或多个混合元件加到机筒夹套中。另外这些应变的大小由于在熔体流入模腔时产生熔体在动力头下塑化的压降而周期性地变化。由此产生随每个注射周期重复的压力波动，因而把周期性波动力加到多孔机筒上静态混合机的紧固元件中。上述多孔机筒在现有技术中以前未公开。
这类解决方案可以通过WO 2004037510A1中所示的计量元件的装置提供，所述计量元件用于使聚合物熔体流充满物理发泡剂。在这里所示的装置中，代替在往复式螺杆之后安装的多孔机筒，设置一系列所谓的动力混合元件，也就说混合元件与往复式螺杆一起活动，通过上述混合元件同时进行发泡剂进料。
然而，现已证明，混合元件和计量元件用于剪切力敏感和停留时间敏感的材料是不利的。由于这个原因，按照EP 06405123.8，对于这种类型的材料如LSR(液体硅橡胶)是采用螺杆运输机，所述螺杆运输机只管运输，而不均化或混合。
通常，所有的计量元件只利用空心体来进给发泡剂，上述空心体在受一定限制情况下耐压力应变。
发明内容
本发明目的是这样改进计量元件，以便它们的使用能在低压法或高压法中用于剪切力敏感的介质及停止时间敏感的介质。
本发明的另一目的是设计各计量元件的构造，以便由于添加剂在压力周期下甚至在永久应力下通道开口的缺口效应而不产生裂纹形成。
这个目的通过一种计量装置得到满足，所述计量装置用于将添加剂送到胶粘性流体或粘液、可流动糊料组分中，所述计量装置包括通道段，上述通道段接收流体，同时流体穿过通道段流动，所述通道段包含至少一个计量元件，其中通道段包含一用于接收计量元件的凹槽，同时凹槽在整个周边上受通道段约束，且计量元件保持在凹槽中。
计量装置包括第一通道段和另一通道段，上述第一通道段接收流体或粘性和/或流动的糊料组分，同时流体流过该第一通道段，而流体可围绕上述另一通道段流动，穿过其流动的通道段和/或围绕其进行流动的通道段包含至少一个计量元件。第一通道段和任何另一通道段用耐压材料构成。第一通道段及任何另外的通道段包含一凹槽，以便接收计量元件，同时凹槽在所有侧边上受通道段的材料约束并且计量元件保持在凹槽中。
计量元件的一些有利的实施例是相关权利要求的主题。至少一个前面的通道段邻接接收上游流体的通道段，和至少一个后面的通道段邻接接收下游流体的通道段。通道段可以用不可松开的连接部分连接相邻的通道段，同时上述连接部分尤其是包括焊接连接。在各通道段所约束的流动空间中可以设置至少一个静态混合元件。静态混合元件制造成为通道段的一部分，混合元件和通道段尤其是制成为压铸件。计量元件基本上有一圆形进料横截面。为此可供选择地，计量元件有下述一种进料横截面，所述进料横截面有一纵向边和宽边，同时纵向边长度与宽边长度之比总计为至少1.25。为此可供选择地或者与上述实施例结合，计量元件有下述进料横截面，所述进料横截面有剖面上是凸形和/或凹形边缘曲线和/或剖面上是直的纵向边。按照上述实施例其中之一所述的计量元件可以有多孔或毛细管结构。横截面可以制成圆筒形、锥形、剖面上是圆筒形和在平行于计量元件主轴线的一段中具有剖面上不同直径的锥形。计量元件随意地伸入流道的内部。两个相邻的计量元件相互之间有一间隙，所述间隙至少尺寸与计量元件的最小直径相同，有利的是为计量元件最小直径的1-1.8倍，尤其是为上述最小直径的1-1.6倍，特别优选的是为这个直径的1-1.5倍。在最大1000巴的工作压力下计量元件所占据的通道段表面的这部分总计最大为20％。
下面将参照附图说明本发明。
附图说明
图1示出用于从液体、粘性或糊状模塑料制造模塑件的设备；
图2示出用于从液体、粘性或糊状模塑料制造模塑件的设备的另一实施例；
图3示出用于从液体、粘性或糊状模塑料制造模塑件的设备的第三实施例；
图4a示出将添加剂计量加入到粘性流体或糊料组分的计量装置的第一实施例纵向剖视图；
图4b示出垂直于按照图4a所述计量装置的主流动方向的剖视图；
图5a示出带有环形间隙的计量装置的第二实施例；
图5b示出垂直于按照图5a所述计量装置的主流动方向的剖视图；
图6示出穿过计量装置的另一实施例的纵向剖视图，所述计量装置带有若干细长结构的计量元件和在计量装置中的混合元件；
图7示出加到混合元件中的计量元件。
具体实施方式
在图1中，示出用于发泡剂计量加入液体、粘性或糊状介质的装置的第一实施例。液体介质尤其是高粘度的液体如聚合物熔体。
糊状介质包括例如LSR体系。此处LSR代表“液体硅橡胶”。LSR是双组分聚合物体系，其各组分单独不是反应性的，并且它们在市场上可买到，其性能可以按预定的方式设定。LSR组分作为加工成模塑件的糊料存在。它们通过专门的泵送、计量和混合技术组合，以便形成模塑料。通过使各组分混合而同时增加温度(150-200℃)在模塑料中进行硫化反应。该反应例如作为铂催化的加成硫化作用进行，其中聚硅氧烷与硫化剂(包括短聚合物链)反应，并在铂催化剂的影响之下。硫化剂的催化剂是用于排放硫化反应的部分手段，同时双组分在硫化剂的影响下形成模塑料。在这种方法中，将硫化剂供应给聚硅氧烷和铂催化剂。
另一个应用领域是加工可发泡的聚合物熔体。这种类型的聚合物熔体通常是通过从粒料供热得到，同时粒料有利的是通过机筒运输，所述机筒在文献中也叫做增塑筒，且随意地装备有加热设备。粒料通常是在机筒中转变成熔体，也就是说转变成可流动的介质。在上述介质于挤塑法中进一步加工成模塑料或者可以在注塑法中分批进一步加工以形成至少部分发泡的模塑件之前，向可流动的介质中加入添加剂，也就是说加入气态或液态物质，所述添加剂尤其可以是发泡剂，优选的是物理发泡剂、染料、药物活性剂、加工助剂、用于处理水的物质、或者还有填料如白垩、滑石或纤维材料，尤其是长玻璃纤维。下面，将把添加剂已与其混合的可流动介质，尤其是熔体，叫做模塑料。
这种模塑料可以供应给注塑机以便注入模具，所述模具有待制备和加工的模塑件的尺寸，以便形成实心的聚合物模塑件。对于目前情况，注塑方法应看成是不连续方法，因为将模塑料计量加入模具的模腔是不连续地进行。按照另一个实施例，模塑料仅在注塑机中产生。在这种情况下，计量添加剂可以连续进行，因此可以把供这种应用的注塑方法看成是相对于计量装置动作的连续方法。
为此可供选择地，将模塑料在连续方法中，例如在吹风薄膜挤塑(blow film extrusion)、异型挤塑(profile extrusion)、薄膜挤塑(film extrusion)、管挤塑(tube extrusion)、板材挤塑(plateextrusion)中、在挤坯吹塑(extrusion blow moulding)中或在泡沫塑料挤塑(foam extrusion)中进一步加工。
按照本发明所述的计量装置也可以在组合方法中使用，所述组合方法包括注塑方法和挤出机。尤其是将所谓的“注射料槽”机用于这种类型的组合方法，所述组合方法是挤出机和注塑机的组合。尤其是物理发泡剂可以通过计量装置在挤出机之中和/或之后计量。
注射料槽机在下列应用中使用，例如：注塑PET预型坯、注塑具有高注射重量的模塑件、泡沫塑料注塑、IMC(注塑配混机)。
注射料槽机具有下列优点，其中包括：注射方法可以很精密进行，因为只产生低的方法开始的泄漏流。作为另一结果，可以实现高注射速度。注射装置在大多数情况下都包括压缩空间和体积储存空间和运输活塞，所述运输活塞用于压缩和推出模塑料，通过运输活塞可改变压缩空间和/或体积储存空间的大小。注射装置和计量装置在注射料槽机中分开，因而用高塑化和同时用低剪切力作用在模塑料上的双螺杆挤出机可以例如与IMC一起使用。由于这个原因，注射料槽机适用于对剪切力敏感起反应的材料。注射料槽机的另一个优点发现是它对注塑发泡的模塑件、泡沫塑料注塑的适用性，这是由于挤出机与注塑机的组合。使用挤出机尤其是双螺杆挤出机的另一个优点是实际上配混可以在挤出机中进行。因此配混和将配混料加工成模塑件的组合可以用注射料槽机进行。通过在注射料槽机中两种方法步骤的组合达到增加制造模塑件的灵活性。配混可以按要求进行，以便省去输送已经配混的组成。此外，有配混料在储存时暴露于老化过程之下的危险，因为这种类型混合物视它们组成而定只可储存有限的程度。
双螺杆挤出机尤其是用于配混，通过配混将低剪切力加到待挤塑的组成中或加到待挤塑和混合的各个组分中。有利的是，纤维状材料也可以通过双螺杆挤出机混合到组成中，尤其是作为所谓粗纱存在的纤维。通过低剪切力使避免纤维断裂并因此避免纤维缩短达到增加的程度，因此平均纤维长度与现有技术相比显著增加。结果，对纤维增强的组成得到提高的强度值，因为材料强度随纤维长度增加而增加。
按照用于由多组分(在图1所示的情况下是两组分)制造模塑件的设备的有利的实施例，对每种组分都设置一个储槽1，从所述各储槽1中将它们通过运输设备4送到计量装置中。这种类型的运输设备4可以制成泵2。运输设备4可以制成机筒5，在所述机筒5中将可旋转的螺杆6设置在往复式螺杆7上。这种类型的运输设备可以根据各组分及它们的物理性质，尤其是根据它们的粘度按要求组合。图1所示的设备可用于弹性体加工，尤其是它能用于弹性体的发泡。在这个应用例中，全体运输设备都可以实施往复运动，因此运输设备可以如所希望的与其它设备部件连接和分开。这种往复运动用箭头8表示。
此外，为了改善流体、粘液、胶粘或糊料组分的输送，螺杆和往复式螺杆可以在机筒中实施摆动运动。为了实施摆动运动，往复式螺杆7有一活塞10，所述活塞10在端部处横截面比往复式螺杆的横截面大，流体或糊料的进料短管9位于上述端部处。活塞10的两个对置的端面可以通过压力介质往复式作用，因而在往复式螺杆中可以产生摆动运动。当待运输的组分以胶粘性流体、粘性、糊状或可流动的组成或者作为粘料或作为弹性体条存在时，尤其使用这种类型的可旋转和/或摆动的往复式螺杆。粒料或弹性体条通过密封料槽3和计量工具如回转阀14加到往复式螺杆7和螺杆6之间的介质空间中。将粒料或弹性体条熔化供进一步加工；由于这个原因，机筒5可以有加热设备15。
如果待运输的流体已经以流体形式存在，则往复式螺杆可以省去。简单的运输活塞16以摆动方式活动式支承在运输机筒17中，用于运输这种类型的组分。为了控制温度和/或为了达到计量装置中的进料温度，运输机筒可以装备有加热设备18。
如果设备用于制造LSR，则各组分是聚硅氧烷和由短聚合物链组成的硫化剂。添加剂尤其是包括发泡剂如CO2、N2、碳氢化合物如戊烷、或指定气体的混合物。
在图2中，与图1不同，示出一种设备，所述设备作为其对象有胶粘或粘性流体的挤塑和以粒料形式存在的泵料的加工。粒料本身是多种组分的混合物。粒料经常是聚合物，所述聚合物不仅在挤塑期间通过运输设备4运输，而且还至少部分熔化。为此，通过计量工具如回转阀14将粒料从密封料槽运送到机筒5中，具有螺杆6的往复式螺杆7位于上述机筒5中。往复式螺杆可以通过旋转机构19开启旋转，和/或通过摆动式驱动装置如活塞10往复移动，上述活塞10可以通过压力流体起作用。这种类型的活塞有一横截面通常比往复式螺杆的横截面大。
为了将以粒料形式存在的原料转变成熔化的状态，视粒料的熔点的位置而定随意地设置加热设备15。随后将穿过机筒5运输的模塑料通过通道运输到计量装置3中，上述通道随意地具有一截流机构20。截流机构20可以例如包括止回阀。如上有关图1所述，加入添加剂如发泡剂是在计量装置3中进行。如果其中待混合的添加剂是发泡剂，则一般必须设置截流机构，以便避免不混合。模塑料中的压力可以利用截流机构调节，因此可以避免不希望有的不混合过程；模塑料尤其是可以保持在一定压力下，在所述压力下保证发泡剂在模塑料中以溶解的形式存在。
如果在设备中进行硫化作用、其中混合颜料、阻燃剂或类似物，则截流机构20可以省去。这种类型的添加剂在混合过程之后保持混合状态，因此省去截流机构在模塑料中保持规定压力的功能。
与图1所示的不同方案相反，按照图2的实施例，含有添加剂的熔体是在压缩空间和/或体积储存空间23中压缩。通过增加熔体中的压力，避免可能发生不混合的过程和/或熔体中所含发泡剂的过早发泡。对于压缩，图2中所示的运输活塞16也可以产生压力平衡活塞的功能，上述运输活塞16可用于在熔体中产生压力。然后将经过压缩的熔体穿过喷嘴21排出。在图2中，计量装置3安装在截流机构20和压缩/体积空间之间。因此，计量添加剂可以在比机筒5中熔体的运输压力高的压力下进行。通过在计量装置3中安装静态混合元件24一方面保证使供应的添加剂与模塑料充分而均匀地混合，另一方面保证混合连续而充分地进行。在从计量装置出来之后，熔体在其中存在添加剂，也就是说尤其是存在气态或高度挥发的发泡剂，上述添加剂以溶解的形式存在。在难以混合的各组分具有彼此有很大不同的物理性质情况下，不混合过程可以象排除压缩空间一样好，因为添加剂由于高压而以溶解状态保持在熔体中。熔体通过喷嘴21从压缩空间23中排出。
尤其是在使用气态、液体或超临界添加剂如物理发泡剂时，随着压力下降而不混合的趋势增加，因为发泡剂的扩散速度增加。因此形成具有规定的均匀泡沫塑料结构的发泡模塑料可以在熔体通过设定的压力和/或温度从喷嘴排出之后进行。在挤塑方法中，熔体连续地从喷嘴排出，因此，可以得到管状、纱线状或线状挤塑制品。
所用的设备也适合于在上述挤塑方法的其中之一中使用。为此，图2所示的喷嘴包含气体喷嘴22，所述气体喷嘴22可以同心式安装在流道中，并且气体可以穿过上述流道送到压缩的聚合物熔体中，以便在聚合物熔体的内部处形成空腔，所述空腔在熔体从喷嘴排出之后增加，因此产生管状制品，也就是说带有空心型芯的管形制品。
如果在喷嘴21中用截流机构代替气体喷嘴22或除了气体喷嘴22之外，设备可以用同样方式用于在注塑法中不连续的制造模塑件。
将从计量装置3排出的模塑料注入模具26的模腔25，同时造成压力降低。在设备方面，混合的模塑料在从混合装置排出之后穿过连接装置运行，同时用所述连接装置进行计量模塑料。
这种连接装置可以包括图2所示的运输活塞16，所述活塞16不仅能用作压力平衡活塞，而且还在截流装置20下游的熔体中产生压力。通过运输活塞的位移产生待由规定熔体体积充装的空间，所述空间用来计量模塑料。因此，活塞空间可以用作为注塑方法而提供的计量装置，用于计量模具所特有的熔体体积。另外，这种计量装置可以包括喷嘴，尤其是节流喷嘴，注射的体积流及注射到注射模具的模腔中的速度可以用节流喷嘴控制。模腔可以加热以便加速硫化反应。
在图3中，示出设备的第三实施例，所述设备具有用于将添加剂尤其是发泡剂计量加入液体或糊料介质的计量装置。液体介质尤其可以是高粘度的液体如聚合物熔体，同时聚合物熔体尤其是能在用于生产发泡的模塑件的设备中使用。运输设备4类似于图1所示用于使以粒料存在的聚合物液化的运输设备，同时运输设备尤其能形成为挤出机。与图1不同，运输设备4通常不设计用于摆动运动，而是设计成围绕机筒和往复式螺杆的共用轴线实施回转运动。当模塑料必须计量加入注塑机中时，螺杆和/或往复式螺杆的摆动运动是有利的。在机筒中熔化之后，液化的聚合物进入计量装置3，在所述计量装置3中添加剂与以液体或糊料形式存在的熔体混合。在计量装置3之后，安装至少一个充装有添加剂的模塑料的静态混合元件24，因而可以实现将添加剂均匀地分布在熔体流中。通过适当设计的静态混合元件，尤其是按照图4a-7其中之一所述的静态混合元件，将最小的剪切力加到熔体中。将从混合元件出来的模塑料加到压缩空间和/或体积储存空间中，用于增加压力和计量，上述压缩空间和/或体积储存空间可通过运输活塞16改变，所述活塞16可以在注射压缸27中往复移动，注射压缸27类似于图2所示的运输机筒17建造。为了控制模塑料的温度，注射压缸27可以设计成带有加热设备18，所述加热设备18在至少一部分封闭体积的上方。图3所示的连接通道28用于将模塑料从截流机构20运输到压缩储存空间和/或体积储存空间中，如果可以确定在通道长度上有相当大的温降，则上述压缩储存空间和体积储存空间同样可以具有加热设备18。全体运输设备4在付诸注塑机或挤出机的操作之后还可以改型重建。计量装置3及每个混合元件24也可以用同样方式改型重建，因为带相关螺杆6的机筒5、计量装置3和每个混合元件都代表独立的组件。此外，用于另一待计量组分的运输设备4和计量装置3也可以依次附接到连接通道28上，所述连接通道28制成所谓的休眠(Sleeping)管。一般在运行过程中不满足任何工艺过程目的的连接通道或连接管都叫做休眼管。可供选择地，为此，也能将模件性思想扩大到连接通道28，以便连接通道28可以用简单方式用具有至少一个额外连接短管的连接通道替换。然后可以把上述组件的任何所希望的组合对接到这种类型的短管上。
在图4a中，示出了将各种添加剂计量加到胶粘或粘性流体或糊料中的计量装置第一实施例的纵向剖视图。计量装置3包括第一通道段29，所述第一通道段29接收流体或可流动的糊料，同时流体穿过通道段29流动。流体接收通道段29可以是特别设计成管子的通道段。流体穿过其流动或者接收流体的通道段29包含至少一个计量元件31。流体接收通道段由具有良好强度性能的材料组成。如果其中混合不同的添加剂，则可以将多个这种类型的通道段串联连接。每个上述通道段29都可以包含一用于接收计量元件31的凹槽32，同时凹槽在各侧边处受通道段29的材料约束，且计量元件保持在凹槽中。用添加剂例如发泡剂尤其是物理发泡剂浸渍至少一种组分是在计量装置3中进行。添加剂在压力下通过至少一个供应添加剂的通道36送入计量装置。计量装置3包括一流道35，所述流道35尤其是可以制成环形通道，并用于将通过通道36供应的添加剂分布在通道段29上。流道35制成在外壳段37内壁处的凹槽或者制成在通道段29外壁上的凹槽，同时外壳段在其整个周边上包围通道段29。外壳段37装备有若干突缘44，所述突缘44用流体密封方式支承在通道段29上。突缘44中随意要求的密封元件未示出，同时接点连接，尤其是通过密封式焊接连接或钎焊连接也能提供作为可供选择的密封。随后穿过通道36送入环形通道35的添加剂通过计量元件31进入流道，流体或糊料组分穿过所述流道流动，且流道被通道段29包围。然后添加剂与穿过多孔表面在通道段29内部流动的流体或糊料组分接触，上述多孔表面也可以设计成在低压下的多孔外壳，尤其是设计成按照EP 06450123.8
所述的多孔机筒，并可制成上述设计的在高压下带有计量元件的通道段29，上述高压尤其是在LSR加工过程中是在最大300巴压力下，优选的是在最大200巴压力下。计量装置的可能的构造设计将在下面详细看到。通道段29或相邻的通道段(33，34)可以包含静态混合元件24，所述静态混合元件24用于更好和更快混合和匀化流体、粘性或糊料组分的混合物。如图4a所示，混合元件可以位于至少一个通道段34处，所述通道段34设置在通道段29的下游。多个带有相应外壳段37的通道段29可以如所希望的按任何顺序安装成若干排，上述顺序适合于相应的混合对象，因为它们也以组件方式制成。图4a显示，在浸渍步骤之后，也就是说，在刚说明的计量装置中实施供应添加剂给流动的流体或糊料组分之后，将用这种方式产生的模塑料运送到通道段34中，所述通道段34设置在下游，并包含静态混合元件24。在静态混合元件中，模塑料流可以分开、重新组合和通过按顺序连接至少一个另外的混合元件重新安装，上述另一个混合元件相对于前面的混合元件旋转一角度。模塑料中添加剂的匀化通过多个混合元件24进行，所述多个混合元件24依次安装在模塑料流中，且各彼此偏移一角度安装，以便在离开混合路线之后是均匀装有添加剂的模塑料。用相互偏移90°角的混合元件得到特别好的匀化作用。静态混合元件24可以制成通道段(29，33，34)的一部分；尤其是，混合元件和通道段制成铸件，以形状匹配的方式焊接、钎焊或连接。
图4b是沿着一平面穿过图4a的装置的剖视图，所述平面垂直于主流动方向设置。尤其是在图4b中示出带毛细管状开口45的计量元件31。这种类型的毛细管状开口从环形通道36延伸到流道，待装入的流体或糊料组分设置在上述流道中。在图4b中，示出毛细管状开口的不同的可能情况，亦即具有在开口的通道长度上保持基本上一致的横截面、具有收缩和/或扩展的模截面、尤其是具有喷嘴形横截面，所述喷嘴形横截面导致进料增加流速。制成具有中间或边缘膨胀部分的横截面有助于以液滴形式进给添加剂。开口的设计不限于当作例子所示的实施例。毛细管开口尤其可以设置成其轴线不垂直于主流动方向，而侧倾斜-角度46。添加剂的切向进料可以用图4b中所示剖面中的斜度进行；可供选择地或者除此之外，可以提供开口45的轴线和全体计量元件31相对于主流动方向的斜度，如图4a中所示。带纳米毛细管的晶体尤其可用于这些毛细管。
图5a示出计量装置带流道的实施例，所述流道用于流体、粘性或胶粘糊料组分，制成一环形间隙47。环形间隙47通过通道段30形成，流体围绕通道段30流动，且通道段30装入流体接收通道段29中。计量装置3包括第一通道段29和另一通道段30，上述第一通道段29接收流体、粘性或可流动的糊料组分，同时流体穿过通道段29流动，而流体或可流动的糊料组分可围绕上述另一通道段30流动。流体接收通道段29可以是尤其设计成机筒管的通道段。流体围绕其流动的通道段30尤其可以具有一横截面展开，所述横截面展开对应于流体接收通道段29，因此环形间隙中的流速基本上恒定不变。穿过和/或围绕其进行流动的通道段(29，30)包含至少一个计量元件31。流体接收通道段和流体围绕其流动的通道段由耐压材料组成。每个上述通道段(29，30)都可以包含一个用于接收计量元件的凹槽，同时凹槽的所有侧边处都受通道段(29，30)的材料约束，且计量元件保持在凹槽中。流体或可流动的糊料组分的其中至少一种组分浸渍添加剂尤其是物理发泡剂在计量装置3中进行。添加剂在压力下通过至少一个用于供应添加剂的通道36送到计量装置3中。计量装置3包括流道35，所述流道35尤其是可以制成环形通道，且用于通过通道段29上方的通道36分配所供应的添加剂。如图4a所示，流道在外壳段37的内壁处制成凹槽，同时外壳段在整个周边上包围通道段29。设置另一通道48以便将添加剂运送到通道段30的内部。穿过通道36送到环形通道35中和通过通道48送到通道段30的内腔49中的添加剂随后通过计量元件31进入流道，流体或糊料组分穿过所述流道流动，且流道被通道段29包围。在图5a中，作为例子示出了各计量元件和凹槽的设计的不同可能性。选择合适形式的计量元件可以根据所用的添加剂不同而改变。利用具有基本上是圆形进料横截面39的形状尤其是用于气态或高度挥发的添加剂，所述添加剂在通道段的全部表面上均匀地加到流体或糊料组分中。在它们的尺寸比通道段的表面小的情况下，通道段的基底材料不变弱，因此这个实施例尤其适用于压力高达1000巴的高压方法。这里重要的是，不象如在完全由多孔材料制成的通道段亦即多孔外壳中所发生的筛状结构，各计量元件具有相互分开的间隙，所述间隙尺寸至少等于它们的最大直径。两个相邻计量元件的间隙有利的是总计为它们直径的1-1.8倍，尤其是总计为它们直径的1-1.6倍，特别优选的是总计为它们直径的1-1.5倍。
按照另一实施例，计量元件具有进料横截面39、纵向边40和宽边41，同时纵向边40长度与宽边41长度之比值总计为至少1.25。利用这些计量元件尤其适合于用最少量的计量元件31将添加剂加入流体、粘性或糊料组分中的应用。因此对同样体积流和添加剂的进料需要较少的计量元件31。这种不同方案有更大的经济效益，因为它更容易制造，及尤其是适合于在低达介质压力的低压情况下的应用。
按照另一不同方案，计量元件有一进料横截面39，所述进料横截面39包括剖面上凸形和/或凹形边缘典线42和/或剖视图上直的纵向边40。比上述计量元件的第一不同方案更大的表面可以包括使用这种类型的计量元件。在使用香蕉形计量元件的情况下，当利用各计量元件所包括的表面作为基准参数时，另外观察到计量元件在更高压力(约30-50巴)的介质下比按照上述不同方案所述的计量元件有更好的耐久性。
计量元件31有利的是具有多孔或毛细管状结构。这种类型的计量元件可以通过压配合用力传输方式或者通过凹槽32的几何设计用形状匹配方式保持在凹槽32中和/或可以用牢固结合的方式(也就是说尤其是通过焊接连接或钎焊连接)连接到通道段(29，30)上，计量元件用相应的配合几何形状装配到上述凹槽32中。横截面制成圆筒形、锥形、剖面是圆筒形和/或在平行于计量元件31的主轴线的一段中剖面具有不同直径的锥形。
最重要的情况是在各连接部分38的附近不必安装计量元件，上述连接部分38使相邻的通道段用不可松开的方式相互连接。在连接部分的区域中每种装置都造成连接部分变弱。如果是焊缝问题，则一方面问题是计量元件可以由通道段(29，33，34)中不同材料构成，因此焊接部分由于材料配对而已经难以制造。此外，多孔计量元件或具有毛细管通道的计量元件本身可认为是由于固有的疏松而具有降低了强度的部件。如果这种类型的计量元件必须吸收由于焊接过程而产生的额外应变，则计量元件中的微裂纹在此处可能已经随时形成。在操作时，由于模塑的压力也产生额外的应变。如果另外利用往复式螺杆尤其是摆动的往复式螺杆来运输流体或糊料组分，则另外产生周期性的应变波动加到焊缝中。尤其是当模塑料是在高压下加工时，这种永久循环导致裂纹传播和通道段失效。由于这个原因，在最大1000巴的工作压力下，由计量元件所占据的通道段的表面部分应不超过20％。
下述配置尤其是在构造方面实现，并在最大1000巴的工作压力下测试。
  1   2   3   4
  销表面(mm2)   613.3   1070.9   1698   2221.9
  外壳表面(mm2)   4021.2   5805.6   8625.6   12271
  销直径(mm)   5.2   7.5   8.8   10.8
  最小绝对销间隙(mm)   7.26   7.51   10   12.12
  最大绝对销间隙(mm)   9.41   10.25   13.38   16.06
  销表面占用外壳表面部分(％)   15.25   18.43   19.68   18.1
  绝对销间隙与销直径之比   1.4-1.8   1.0-1.37   1.14-1.52   1.12-1.49
图5b是沿着一平面穿过图5a的装置的剖视图，所述平面垂直于主流动方向设置。尤其是图5b示出若干计量元件31，所述计量元件31伸入装有流体或糊料成分的流道内部。通过这种类型计量元件已达到将添加剂送入较宽边缘区域的目的，因此在较宽的边缘区域中得到具有高添加剂浓度的模塑料。此外，各计量元件可以依次偏置安装，或者各计量元件依次用至少两种不同设计安装，如图4a、图4b、图5a、图5b、图6、图7中所示。混合元件安装于流道中通道段29和通道段30之间在图5b中未示出。这种类型混合元件可以制成例如类似于EP1153650A1中所制的混合元件。
图6示出穿过计量装置另一实施例的纵剖图，计量装置有若干细长结构的计量元件和安装在计量装置中的混合元件。前面各图中已说明的部件功能此处不能更详细看出。借助图6所示的实施例可缩短混合距离。此外，还可以把计量元件设置成伸出流道的内部空间中，以便可以尤其是在边缘流动区域中进行额外的添加剂与流体或糊料组分的混合。
图7示出计量元件，所述计量元件包括到混合元件中。在图4a图4b、图5a、和图6中所示的混合元件24具有一分配通道50，所述分配通道50作为内径位于混合元件的内部。按照图7所述的解决方案尤其适合于用直接混合效应将添加剂均匀地送入较大直径的流道中。
在较大直径的流道情况下，可以使用此处未示出的另一种可能性。流道***成多个部分通道，所述多个部分通道相互平行延伸。它们例如在还未颁布的EP 06405129.5已经看到，该专利全部包括作为本申请的整体部分。
标号明细表
标号说明
1储槽
2泵
3计量装置
4运输设备
5机筒
6螺杆
7往复式螺杆
8箭头
9入口短管
10放大的横截面
11端面
12端面
13密封料槽
14回转阀
15加热设备
16运输活塞
17运输压缸
18加热设备
19回转机构
20截流机构
21喷嘴
22气体喷嘴
23压缩或体积储存空间
24混合元件
25模腔
26模具
27注射压缸
28连接通道
29通道段(接收流体)
30通道段(流体围绕其流动)
31计量元件
32凹槽
33安装在上游的通道段
34安装在下游的通道段
35环形通道
36用于供应添加剂的通道
37外壳段
38连接部分
39进料横截面
40纵向边
41宽边
42边缘曲线
43计量元件的主轴线
44凸缘
45毛细管状开口
46角
47环形间隙
48通道
49内腔
50分配通道

Claims (18)

1.一种计量装置(3)，用于将添加剂送到胶粘性流体中，所述计量装置(3)包括通道段(29)，上述通道段(29)接收流体，同时流体穿过通道段(29)流动，所述通道段(29)包含至少一个计量元件(31)，其特征在于，通道段(29)包含一用于接收计量元件(31)的凹槽(32)，同时凹槽(32)在整个周边上受通道段(29)约束，且计量元件(31)保持在凹槽(32)中。
2.按照权利要求1所述的装置，还包括另一通道段(30)，流体围绕所述另一通道段(30)流动，所述另一通道段(30)包含至少一个计量元件(31)，所述另一通道段(30)包含一用于接收计量元件(31)的凹槽(32)，同时凹槽(32)在整个周边上受所述另一通道段(30)约束，且计量元件(31)保持在凹槽(32)中。
3.按照权利要求1所述的装置，还包括安装在所述通道段(29)的上游的至少一个另外的前面通道段(33)，及安装在所述通道段(29)的下游的至少一个另外的后面通道段(34)，所述前面通道段(33)和所述后面通道段(34)通过不可松开的连接部分(38)连接到所述通道段(29)上。
4.按照权利要求3所述的装置，其中连接部分(38)包括焊接连接。
5.按照权利要求3所述的装置，其中至少一个静态混合元件(24)设置在受各通道段约束的流动空间中。
6.按照权利要求5所述的装置，其中上述静态混合元件(24)制成所述通道段(29)，所述至少一个前面通道段(33)和所述至少一个后面通道段(34)的一部分。
7.按照权利要求6所述的装置，其中混合元件与所述通道段(29)、所述至少一个前面通道段(33)、所述至少一个后面通道段(34)制成铸件，或者通过焊接连接、钎焊连接或用形状匹配方式连接。
8.按照权利要求1-7其中之一所述的装置，其中计量元件(31)有基本上是圆形的进料横截面(39)。
9.按照权利要求1-7其中之一所述的装置，其中计量元件具有一进料横截面(39)，所述进料横截面(39)具有纵向边(40)和宽边(41)，同时纵向边(40)的长度与宽边(41)的长度的比值总计为至少1.25。
10.按照权利要求1-7其中之一所述的装置，其中计量元件具有一进料横截面(39)，所述进料横截面(39)在剖面上具有凸形和/或凹形边缘曲线(42)和/或剖面上具有直的纵向边(40)。
11.按照权利要求1-7其中之一所述的装置，其中计量元件(31)具有多孔或毛细管状结构。
12.按照权利要求1-7其中之一所述的装置，其中计量元件(31)伸入所述通道段(29)的内部。
13.按照权利要求1-7其中之一所述的装置，其中两个相邻的计量元件(31)相互之间有一间隙，所述间隙大小至少与它们的最小直径相同。
14.按照权利要求13所述的装置，其中所述间隙的大小是计量元件最小直径的1-1.8倍。
15.按照权利要求14所述的装置，其中所述间隙的大小是计量元件最小直径的1-1.6倍。
16.按照权利要求15所述的装置，其中所述间隙的大小是计量元件最小直径的1-1.5倍。
17.按照权利要求2所述的装置，其中在最大1000巴的工作压力下计量元件(31)所占的通道段(29)和另一通道段(30)的表面的这部分最大为20％。
18.按照权利要求1所述的装置，其中所述计量装置(3)用于将添加剂送到塑料熔体中。
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