DE2612812C3 - Mischkopf zum Vermischen mindestens zweier bei ihrer Reaktion Schaumstoff bildender Komponenten - Google Patents
Mischkopf zum Vermischen mindestens zweier bei ihrer Reaktion Schaumstoff bildender KomponentenInfo
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Description
35
Die Erfindung richtet sich auf ciien Mischkopf zum
Vermischen mindestens zweier bei ihrer Reaktion Schaumstoff bildender Komponenten, bestehend aus
einem Gehäuse, in dem eine Führungsbohrung für einen Ausstoßkolben angeordnet ist, wobei ein Abschnitt
dieser Führungsbohrung als Mischkammer ausgebildet ist, in weiche Eintrittsöffnungen für die Komponenten
münden und die in der zurückgefahrenen Stellung des Ausstoßkolbens durch dessen Stirnseite begrenzt ist,
während auf der gegenüberliegenden Seite die Austrittsöffnung vorgesehen ist, wobei anschließend an die
Mischkammer ein Drosselorgan in einer sich quer zur Führungsbohrung des Ausstoßkolbens erstreckenden
Bohrung in eine den Querschnitt der Führungsbohrung drosselnde und eine diesen freigebende Stellung
bewegbar ist.
Bei solchen Mischköpfen mit Ausstoßkolben zwischen dem Bereich der Eintrittsöffnungen und
der Austrittsöffnung ist als Drosselorgan ein in die Mischkammer quer vorschiebbarer Staukörper vorgesehen,
um die Vermischungsqualität über den Staudruck beeinflussen zu können (DE-OS 20 07 935).
Dieser Staukörper ist aber nicht geeignet, dem aus der Mischkammer austretenden Gemischstrom ein
ausreichend laminares, ruhiges Strömungsverhalten aufzuerlegen, um beim Einlaufen in das Formwerkzeug
eine geschlossene Fließfront zu erhalten.
Mischköpfe der genannten Art arbeiten in der Regel nach dem Gegenstrominjektionsprinzip, d. h., die als
Düsen oder Lochblenden gestalteten Einspritzöffnungen sind einander gegenüberliegend angeordnet.
Um eine gute Vermischung zu erzielen, ist innerhalb der Mischkammer ein bestimmter Druck einzuhalten. Er
läßt sich wegen des geringen Volumens der Mischkammer nur schlecht messen. Deshalb nimmt man als Maß
dafür die theoretische Geschwindigkeit des die Mischkammer verlassenden Reaktionsgemisches, Zum Beispiel
hat sich gezeigt, daß für die Herstellung von Integralschaumstoffen auf Basis Polyurethan bei einer
Austriitsgeschwindigkeit von 20 bis 40 Metern/Sekunde
eine gute Vermischungsintensität gewährleistet ist. Der Mischkammerdruck wird bei den bekannten Mischköpfen
durch Drallstücke oder Lochblenden im Auslaufstück hinter der Mischkammer erzielt
Da diese Mischköpfe in der Regel zum Füllen von Formwerkzeugen mit dem Reaktionsgemisch Anwendung
Finden, muß dafür gesorgt sein, daß das Gemisch unter beruhigter Strömung die Mischkammer verläßt,
um mit laminarer Strömung in den Formhohlraum einzutreten. Diese Forderung erfüllt den Zweck, daß
eine geschlossene Fließfront entsteht und keine Luftblasen in das Gemisch eingeschlagen werden, die
Defekte im fertigen Formteil verursachen könnten. Erreicht wird diese Laminarströmung durch Umlenkoder
Beruhigungskegel im Auslaufstück.
Bei diesen mit Einbauten im Auslaufstück versehenen Mischköpfen ist jedoch ein Spülen mittels Lösungsmittel
oder Preßluft notwendig. Die dabei als Verlust anfallenden Reaktionsgemischreste verunreinigen die
Umgebung.
Es ist bereits bekannt, ein Drosselorgan durch die Austrittsöffnung der Mischkammer in diese einzuführen,
um die Durchmischung zu verbessern und durch weitgehende Verdrängung der in der Mischkammer
vorhandenen Luiv das Einschlagen von Luft in das Gemisch zu verhindern. Wegen des geringen Ausströmquerschnittes
tritt jedoch eine hohe Ausströmgeschwindigkeit auf, so daß die angestrebte geschlossene
Fließfront beim Eintritt in das Formwerkzeug nicht gewährleistet ist.
Neuartige zwangsgesteuerte Mischköpfe arbeiten in vorteilhafter Weise ohne Spülmittel, indem mittels eines
Ausstoßkolbens das in der Mischkammer verbleibende Reaktionsgemisch gegen Ende des Formfüllvorganges
ausgestoßen wird. Eine Anpassung des Mischkammerdruckes an die Erfordernisse ist ebensowenig möglich
wie die Gewährleistung einer Laminarströmung von der Mischkammer in den Formhohlraum.
Da die Vermischungsintensität nicht ausreichend ist, hat man auch schon Nachvermischer zwischen Mischkammer
und Formhohlraum angeordnet. Sie verbessern die Vermischung und beruhigen den aus der Mischkammer
turbulent austretenden Gemischstrom. Solche Nachvermischer werden, wie auch der Angußkanal, in
die Formtrennebene gelegt. Nach erfolgter Aushärtung muß das im Angußkanal und Nachvermischer verbliebene
Gemisch vom Formteil als Abfall entfernt werden. Die am Formteil verbleibende Angußmarke ist störend
und muß nachbearbeitet werden.
Eine andere Ausführungsform des Mischkopfes besitzt einen Ausstoßkolben, der gegen Ende des
Formfüllvorganges bis an die Austrittsöffnung der Mischkammer vorschiebbar ist, an die sich unmittelbar
der Formhohlraum anschließt. Damit lassen sich ängußffeie Formteile herstellen. Wegen der schlechten
Vermischung zeigen die Formteile jedoch Defekte in Form von Schlieren und Blasen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mischkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, der neben
einer guten Vermischungsintensität durch Einstellbarkeit des Mischkammerdruckes eine intensive
Nachvermischung gewährleistet, um ein möglichst
laminares Eintreten des Gemischstromes in den Formhohlraum sicherzustellen.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Drosselorgan einen Durchbrach aufweist, dessen Querschnitt mindestens dem Querschnitt des AusstoBkolbens entspricht
Dabei wird die EinsteHbarkeit des Mischkammerdruckes vorzugsweise durch Einstellung des Hubes
des Drosselorgans ermöglicht, indem dieses derart einstellbar ist, daß die Austrittsöffnung der Mischkammer, d.h. der Durchströmquerschnitt zwischen
Durchbruch des Drosselorgans und umgebender Wandung der Führungsbohrung des Drosselorgans,
variierbar ist
Mittels des Durchbruches wird gleichzeitig eine gute Nächvermischung erzielt, denn in den zur Mischkammer seitlich versetzten Durchbruch spritzt das
Material mit hoher Strömungsgeschwindigkeit ein, die eine starke Verwirbelung verursacht, wobei aber
wegen der Querschnittserweiterung die Strömungsgeschwindigkeit sogieich vermindert wird. Im Auslaufstück wird die Strömungsgeschwindigkeit schließlich so stark — auf etwa 1 bis 2 Meter/Sekunde —
herabgesetzt, daß die gewünschte laminare Strömung entsteht.
Das spülmittelfreie Arbeiten ohne Materialverlust
gestattet der Ausstoßkolben, der gegen Ende des Formfüllvorganges die Mischkammer entleert und
nach entsprechender Stellung des Drosselorgans durch dessen Durchbruch bis an die Austrittsöffnung des
Auslaufstückes geschoben wird. Der Durchbruch des Drosselorgans wirkt auf die Strömung gleichzeitig
beruhigend, und das Auslaufstück sichert den laminaren Eintritt der Strömung des Gemisches in den Formhohlraum. Das zeitliche Zusammenwirken von Drosselorgan und Ausstoßkolben wird mittels einer Steuerein
richtung, die elektrisch, hydraulisch, mechanisch und/ oder pneumatisch arbeitet, erreicht.
Nach einer besonderen Ausführungsform ist der Ausströmquerschnitt des Durchbruches in jeder
Drosselstellung größer als sein Eintrittsquerschnitt.
Diese Maßnahme trägt zur Strömungsberuhigung bei.
1st das Drosselorgan als Hubschieber ausgebildet, so weist es vorzugsweise auf seiner zum Auslauf weisenden
Seife, eine Längsnut auf, die nach außen durch eine bis zur führungsbohrung reichende Feder abgedichtet
ist.
Auf diese Weise läßt sich die vorgenannte Bedingung aus konstruktiver Sicht besonders günstig ausführen.
In einer Zeichnung ist der erfindungsgemäßc Mischkopf rein schematisch dargestellt und nachstehend
näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 den Mischkopf im Längsschnitt in Mischstellung des Ausstoßkolbens und des Drosselorgans;
F i g. 2 einen Schnitt durch den Mischkoof gemeß
Linie A-A in F i g. 1;
F i g. 3 einen Schnitt durch den Mischkopf gemäß Linie FJ-Bm F i g. 1;
Fig. 4 den Mischkopf im Längsschnitt mit dem Drosselorgan in Durcnlaßstellung für den bis zur
<\ustnttsoffnurig des Auslaufstückes vorgeschobenen
Ausstoßkolben, und
Fig. ■>
den Mischkopf mit Steuereinrichtung tür den /\usstnßkiM:>en und das Drosselorgan.
l;n (''!.'hiii'1.!. Ί i". ein Ausstoßkolben 2 :n einer
l-iihrurn'sh.-ihnin^ 3 verschiebbar geführt, wobei ein Teil
ti_■ ι ! iiliiuns:sii"hninj; i 1km zurückgefahrenem Ausstoß2 eine Mischkammer 4 darstellt, und wobei die
Stirnseite ü des Ausstoßkolbens 2 die Mischkammer 4 begrenzt während gegenüber die Austrittsöffnung 6
liegt. Von Komponentenzuleitungen 9, 10 münden Einlaßöffnungen 7,8 in die Mischkammer 4. Rücklaufleitungen sind mit 11,12 bezeichnet Der Ausstoßkolben 2
ist an seinem anderen Ende als beidseitig beaufschlagbarer Hydraulikkolben 13 ausgebildet, der in einem
Hydraulikzylinder 14 geführt ist der Leitungsanschlüsse
ίο 15,16 aufweist
In einer unmittelbar an die Austrittsöffnung 6 der Mischkammer 4 quer dazu anschließenden Bohrung
17 ist ein Drosselorgan 18 verschiebbar geführt, das einen Durchbruch 19 aufweist dessen Querschnitt
mindestens demjenigen des Ausstoßkolbens 2 entspricht Der Durchbruch 19 und die Führungsbohrung 3 des Ausstoßkolbens 2 sind achsparaliel angeordnet Das Drosselorgan 18 besitzt ebenfalls an
einem Ende einen beidseitig beaufschlagbaren Hydrau
likkolben 20, der in einem mit Leitungsanschlüssen
21, 22 versehenen FydraulikzylincV 23 geführt ist.
Mittels einer Stellschraube 24 läßt sich der Hub des Drosselorgans 18 variieren. Je nach Drosselorganstellung ist der Eintritts- und Austrittsquerschnitt des
Durchbruches 19 größer oder kleinen Das Drosselorgan »8 weist an der der Mischkammer 4 abgewandten Seite eine Längsnut 25 auf, die bis zum
Durchbruch 19 reicht Nach außen ist die Längsnut 25 durch eine Feder 26 abgedichtet An die Auslaß
seite des Durchbruches 19 schließt sich ein Auslauf
stück 27 an, dessen Bohrung 28 mit der Führungsbohrung 3 des Ausstoßkolbens 2 koaxial angeordnet
ist Das Auslaufstück 27 öffnet unmittelbar in den Formhohlraum 29 eines Formwerkzeuges 30.
Anhand des Steuerschemas nach F i g. 5 sei die Funktionsweise des Mischkopfes erläutert:
Bei Ablauf der Injektionszeit, auf die ein Zeitgeber 31
eingestellt ist, schaltet dieser Zeilgeber 31 Wegeventile
32,33 auf Rücklaufleitungen 11,12 um, so daß die mittels
der Dosierpumpen 34, 35 von den Vorratsbehältern 36, 37 über die Zuleitungen 9,10 geförderten Komponenten
im ,-vreislauf geführt werden.
Der Zeitgeber 31 steuert bei Ablauf seines Zeitintervalles einen Zeitgeber 38 an. der auf ein Wartezeitintervall
von 3 Sekunden eingestellt ist. Dann schaltet er ein Wegeventil 39 der hydraulischen Steuereinrichtung 40
um. Dadurch wird der Hydraulikkolben 20 des Drosselorgans 18 derart beaufschlagt, daß das Drosselorgan
18 die Reinigungsstellung einnimmt. Dabei
so schließt das Drosselorgan 18 einen Endschalter 41. der das Wegeventil 42 eier hydraulischen Steuereinrichtung
40 umschaltet, so daß der Hydraulikkolben 13 des Ausstoßkolben 2 im Sinne der Reinigungsbewegung
des P jsuoßkolbens 2 beaufschlagt wird. Der Endschal-
Vi !er 41 steuert gleichzeitig einen weiteren, auf ein
Zeitintervall von 3 Sekunden eingestellten Zeitgeber 43 an. der nach Ablauf des Zeitintervalles das Wegeventil
42 wieder umsteuert, so daß der Ausstoßkolben 2 in die Mischstellung zurückgefahren wird. Dabei löst der
fin Ausstoßkolben 2 einen Endschalter 44 aus. der das
Wegeventil 39 umschaltet, so daß das Drosselorgan 18
wieder seine mittels der Stellschraube 24 vorgegebene Drosselstellung einnimmt. Nun ist der Mischkopf für
den nächsten Mischvorgang bereit. Fr wird ausgelöst
ι-". durch Be'^tifrung dos ! inschalters 45. der den /eitrchc
3! auslöst welcher Ji<· Wegcvcniili: ?2, 33 sofort auf
V'< ■■ lauf umschaltet so chili die Komponenten in die
Mischkammer 4 gelangen.
Hierzu 5 lilait /..eichniitieen
Claims (3)
1. Mischkopf zum Vermischen mindestens zweier
bei ihrer Reaktion Schaumstoff bildender Komponenten» bestehend aus einem Gehäuse, in dem eine
Führungsbohrung für einen Ausstoßkolben angeordnet ist, wobei ein Abschnitt dieser Führungsbohrung
als Mischkammer ausgebildet ist, in weiche Eintrittsöffnungen für die Komponenten münden und die in
der zurückgefahrenen Stellung des Ausstoßkolbens ι ο durch dessen Stirnseite begrenzt ist, während auf der
gegenüberliegenden Seite die Austrittsöffnung vorgesehen ist, wobei anschließend an die Mischkammer
ein Drosselorgan in einer sich quer zur Führungsbohrung des Ausstoßkolbens erstrecken- is
den Bohrung in eine den Querschnitt der Führungsbohrung drosselnde und eine diese freigebende
Stellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (18)
einen Durchbruch (19) aufweist, dessen Querschnitt
mindestens dem Querschnitt des Ausstoßkolbens (2) entspricht
2. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausströmquerschnitt des Durchlasses
(19) in jeder Drosselsteilung größer ist als sein Eintrittsquerschnitt.
3. Mischkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (18) auf seiner
zum Auslauf weisenden Seite eine Längsnut (25) aufweist, die nach außen durch eine bis zur Führungsbohrung
(28) reichende Feder (26) abgedichtet ist.
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