DE2847504A1

DE2847504A1 - Mischkopf zum mischen von wenigstens zwei fliessfaehigen materialkomponenten

Info

Publication number: DE2847504A1
Application number: DE19782847504
Authority: DE
Inventors: Friedrich Achim Koch; Friedrich Walter
Original assignee: Desma Werke GmbH
Current assignee: Desma Werke GmbH
Priority date: 1978-11-02
Filing date: 1978-11-02
Publication date: 1980-05-14

Description

Mischkopf zum Mischen von wenigstens zwei fließfähigen
Materialkomponenten Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mischkopf zum Vermischein von mindestens zwei fließfähigen Materialkomponenten, insbesondere zur IIerstellung von Polyurethanformlingen, mit einer Mischkammer, in die mindestens zwei Eintrittsöffnungen (Düsen) für die Materialkomponenten münden und in der ein Reinigungsstößel axial verscliebbar ist, und mit einem in der Misclkammer vor einer Austrittsöffnung angeordneten Drosselscllieber.
Bei einem bekannten Mischkopf (DE-OS 2 612 812 treten die beiden Materialkomponenten über radialgerichtete Düsen in eine zylindrische Mischkammer ein. Zur Beendigung eines Mischtaktes wird der in der Mischkammer axial erschiebbare Reinigungs- stößel in Austrittsrichtung der gemischten Komponenten versc,oben. In dem Auslaßstück des Mischkopfes, dessen freier Querschnitt etwa dem Querschnitt des Reinigungsstößels entspricht, ist ein quer zu der Führungsbohrung des Reinigungsstößels hin- und hervers chiebl)arer Drosselschieber angeordnet, der einen Durchgang bzw. Durchlaß aufweist, dessen Querschnitt mindestens dem Quersclanitt des Reinigungsstößels entspricht.
Der Drosselscbieber weist' auf seiner zum Auslaufstück weisenden Seite eine Längsnut auf, so daß der Durchlaß in jeder Stellung des Drosselschiebers die Mischkammer mit dem Auslaufstück bzw. der Austrittsöffnung des Mischkopfes verbindet.
Der quer verschiebbare Drosselschieber ermöglicht die Einstellung des Miscllkammerdruckes durch Änderung des Durchströmquerschnittes zwischen dem Durchgang des Drosselschiebers und der umgebenden Wandung der Führungsbohrung für den Drosselschieber.
Der Durchgang des Drosselschiebers ermöglicl,t ferner eine gewisse Nachvermischung. Beim Mischen der Komponenten ist der Drosselschieber geschlossen, d. h. der Drosselschieber gibt nur eine kleine Durchgangsöffnung frei. Dadurch spritzt das Material aus der Mischkammer, in der ein hoher Druck aufgebaut ist, mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in den Durchgang bzw.
Durchgangsraum, wodurch eine starke Verwirbelung verursacht, aber wegen der Quers chnitts erweiterung die Strömungs ges chwindigkeit sogleich vermindert wird.
Im nachfolgenden Auslaufstück wird die Strömungsgeschwindigkeit weiterhin herabgesetzt, so daß die für ein blasenfreies Formgießen oder Formspritzen erforderliche laminare Strömung des Gemisches entsteht.
Die bekannte Vorrichtung zeichnet sich durch eine aufwendige Konstruktion aus, bei der insbesondere Dichtungsproblellle auftreten.
Die Dichtungsprobleme entstehen vor allem im Bereich der genannten Längsnut auf der zum Auslaufstück weisenden Seite des Schiebers, die nach außen durch eine bis zur Bohrung des Auslaufstückes reichende Feder abgedichtet ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mischkopf zu schaffen, der stich bezüglich des Drosselschiebers durch einfachste, aber - was die Durchmischung, die Einstellbarkeit des Druckes in der Mischkammer sowie die Erzielung einer laminaren Strömung des Gemisches im Auslaßstück des Mischkopfes angeht - dennoch wirkungsvolle Konstruktion auszeichnet, die insbesondere eine leichte und zuverlässige Abdichtung des Drosselschiebers nach außen hin gewährleistet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Drosselschieber als Drehschieber mit einem Durchgang ausgebildet ist, dessen freier Querschnitt in Richtung der Austrittsöffnung der Mischkammer etwa kontinuierlich zunimmt, wobei der Querschnitt der dem Reinigungsstößel zugewandten Öffnung des Durchganges etwa dem Querschnitt des Reinigungsstößels entspricht.
Durch die Ausbildung eines Drosselschiebers als Drehschieber wird ein gesonderter Zylinder entbehrlich, wie er z. B. bei dem bekannten Mischkopf mit dem quer zum Auslaufstück hin- und zerverschiebbaren Drosselschieber notwendig ist.
Dadurch verringern sich auch die Dichtungsprobleme, da bei dem erfindungsgemäßen, im Gehäuse des Mischkopfes drehbar gelagerten Drosselschieber zur Abdichtung lediglich zwei 0-Hinge oder dergl. erforderlich sind.
Die kontinuierliche Erweiterung des Querschnittes des Drosselschieberdurchganges macht eine Längsnut etc. - wie sie bei dem bekannten Mischkopf nach der DE-OS 2 612 812 vorgesehen ist -entbehrlich. Dabei ist zu berücksichtigen, daß eine solche Längsnut einen sogenannten " Totraum" bildet, in dem sich sehr leicht Material ansammelt, das noch während des Ausströmungsvorganges bereits auszuhärten beginnt und die Verschiebung des Drosselschiebers behindert. Man spricht hierbei auch von einem sog.
" Verkleben " des Drosselschiebers.
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Durchganges im Drosselschieber entstehen keine von der Strömung nur schlecht erfaßbaren bzw. vollkommen abseits gelegenen " Toträume" . Die Gefahr eines Verklebens ist erheblich vermindert.
Im übrigen wird durch die kontinuierliche Erweiterung des freien Querschnittes des Schieberdurchganges der Vorteil erzielt, daß der Ausströmungsquerschnitt des Durchgangs in jeder Drosselstellung des Drosselschiebers größer ist als sein Einströmquerschnitt. Dies trägt zur Beruhigung der Strömung erheblich bei.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie in der nachstehenden Beschreibung von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der anliegenden schematischen Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 einen Teil des erfindungsgemäßen Mischkopfes mit einem Drehschieber in Drosselstellung im Querschnitt, Fig. 2 den Mischkopf nach Fig. 1 mit geöffnetem Drehschieber im Querschnitt, Fig. 3 einen Teil einer zweiten Aus führungs form des erfindungsgemäßen Mischkopfes mit einem Drehschieber in geöffneter Stellung im Querschnitt, und Fig. 4 den Drehschieber gemäß den Fig. 1 bis 3.
In den Fig. 1 bis 4 sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
Der als Ausführungsbeispiel gezeigte Mischkopf 11 dient zum innigen Vermischen von fließenden bzw. strömenden Materialkomponenten. Die beiden Materialkomponenten werden über nicht dargestellte Zuführungsleitungen in den Mischkopf 11 eingeführt, und zwar in eine hier zylindrische Mischkammer 13. Aus dieser Mischkammer 13 strömt der aus den beiden Komponenten bestehende Werkstoff in Richtung des Pfeiles 27 aus.
Der Mischkammer 13 sind bei dem gezeigten Beispiel Ventilstößel 15 und 16 zugeordnet. Diese sind mit einem sich in Längsrichtung derselben erstreckenden zentrischen Strömungskanal 17 bzw. 18 versehen. Die Strömungskanäle 17, 18 weisen radiale Düsen 23, 24 für die Zuführung der Komponenten in die Mischkammer auf. Die DUsen 23 und 24 sind dabei so gerichtet, daß die eintretenden Materialströme entgegen der Ausströmrichtung gemäß Pfeil 27 führen.
An der Mischkammer 13 ist ein Reinigungsstößel 25 in Axialrichtung verschiebbar. Dieser begrenzt in zurückgezogener Stellung die Mischkammer 13 in Richtung der einströmenden Komponenten. Nach dem Austrag des Materials wird die Mischkammer 13 durch Verschiebung des Reinigungsstößels 25 in Richtung des Pfeiles 27 gereinigt.
An die im Gehäuse 26 des Mischkopfes 11 gebildete Mischkammer 13 schließt sich ein Auslaßstück 19 mit einer Austrittsöffnung 14 an. In diesem ist vor der Austrittsöffnung 14 ein Drehschieber 10 angeordnet, der im Gehäuse 26 des Mischkopfes 11 um eine Achse 29 drehbar gelagert ist. Der Drehschieber 10 weist einen Durchgang 20 auf, dessen freier Querschnitt in Richtung der Austrittsöffnung 14 der Mischkammer etwa kontinuierlich, in den Fig. 1 bis 4 kegelstumpfartig zunimmt. Der Querschnitt der dem Reinigungsstößel 25 zugewandten Öffnung 21 des Durchganges 20 entspricht etwa dem Querschnitt des Reinigungsstößels 25. Dadurch ist es möglich, daß der Reinigungsstößel 25 bis zur Austrittsöffnung 14 des Auslaßstückes 19 verschiebbar ist, wenn der Drehschieber 10 sich in Durchlaßstellung befindet (Fig. 2). Der Kegelwinkel des Durchganges 20 beträgt hier etwa 10°.
In Fig. 1 ist der als Drehschieber 10 ausgebildete Drosselschieber in seiner Drosselstellung dargestellt. In dieser Stellung ist der Einströmquerschnitt des Durchganges kleiner als der Ausströmquerschnitt. Das in der Mischkammer 13 unter Druck stehende Komponentengemisch tritt mit hoher Strömungsgeschwindigkeit durch den relativ engen Einströmquerschnitt in den Durchgang 20, wodurch eine starke Verwirbelung und gute Nachvermischung verursacht wird. In dem Durchgang 20 wird wegen der Quers chnittserweiterung die Strömungs geschwindigkeit aber sogleich vermindert. Das nachvermischte Gemisch tritl dann eben- falls mit relativ hoher Strömungsgeschwindigkeit aus dem Durchgang 20 in das Auslaßstück 19 aus. Dadurch, daß der Ausströmquerschnitt des Durchganges 20 aufgrund der kegelstumpfartigen Ausbildung etwas größer ist als' der Einströmquerschnitt, ist die Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Durchgang 20 ausströmenden Gemisches etwas geringen'als die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Mischkammer 13 in den Durchgang 20 strömenden Gemisches. Dadurch wird die Strömung beruhigt. Eine weitere Beruhigung der Strömung wird in dem Auslaßstück 19 erreicht.
Somit wird eine laminare Strömung noch vor der Austrittsöffnung 14 erreicht. Der Durchgang 20 des Drehschiebers 10 ist so ausgebildet, daß keine absoluten " Toträume" entstehen, in denen sich Material anlagern könnte. Jeder Bereich des Durchganges 20 wird mehr oder weniger von der Strömung des Gemisches erfaßt.
Dadurch wird ein Verkleben des Drehschiebers 10 im wesentlichen vermieden.
In Fig. 2 sind sowohl die Ventilstößel 15 und 16 als auch der Drehschieber 10 in Durchlaß- bzw. Reinigungsstellung dargestellt.
Der Reinigungsstößel 25 kann ungehindert bis zur Austrittsöffnung 14 in Richtung des Pfeiles 27 verschoben werden. Die Ventilstößel 15 und 16 sind dabei mit dem Querschnitt des Reinigungsstößels 25 angepaßten Ausnehmungen 31 und 33 versehen, die in die in Fig. 2 dargestellte Stellung bringbar sind, so daß der volle Querschnitt der Mischkammer 13 freigegeben wird.
In Fig. 3 ist eine etwas abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischkammer 13 dargestellt. Dabei weist der an die dem Reinigungsstößel 25 abgewandte Öffnung 22 des Drehschieberdurchganges 20 angrenzende Teil 30 des Auslaßstücks 19 einen freien Querschnitt auf, der etwa dem freien Querschnitt der Öffnung 22 entspricht. Der freie Querschnitt des Auslaßstückes 19 verjüngt sich kontnuierlich,ausgehend von der dem Reinigungsstößel 25 abgewandten Öffnung 22 des Durchganges 20, in Richtung der Austrittsöffnung 14 des Auslaßstückes 19 auf einen Querschnitt, der etwa dem Querschnitt des Reinigungsstößels 25 entspricht.
Der der Öffnung 22 angrenzende Abschnitt 30 des Auslaßstückes 19 ist also etwa trichterförmig ausgebildet. Der Vorteil dieser trichterförmigen Ausbildung liegt darin, daß beim Reinigen der Mischkammer 13 sowie des Durchganges 20 und des Auslaßstückes 19 ein gutes Abströmen bz¢. Abfließen des Restgemisches aus dem Durchgang 20 gewährleistet ist. Dadurch wird der Reinigungseffekt wesentlich erhöht.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, wie einfach die Abdichtung des Drehs chiebers 10 im Gehäuse 26 des Mischkopfes 11 gestaltet werden kann.
Der Drehschieber 10 weist zu beiden Seiten des Durchganges 20 Nuten 34 und 35 auf, in die jeweils ein O-Ring oder dergl. eingelegt werden kann.
Die Verdrehung des Drehschiebers 10 erfolgt z. B. über einen Hebel, der mit dem abgeflachten, aus dem Gehäuse 26 des Mischkopfes 11 herausragenden Ende 36 des Drehschiebers 10 verbunden ist. Die Steuerung des Drehschiebers 10 wird mittels einer Steuereinrichtung, die elektrisch, hydraulisch, mechanisch und/oder pneumatisch arbeitet, erreicht. Dabei ermöglicht die nicht dargestellte Steuereinrichtung ein zeitliches Zusammenwirken von Drosselschieber und Reinigungsstößel 25.
Insbesondere in Kombination mit den zum Teil in den Querschnitt der Mischkammer 13 eintretenden Ventilstößelrt5, 16, die eine erste Verengung der Mischkammer 13 ergeben, ermöglicht der als Drehschieber 10 ausgebildete Drosselschieber - wodurch eine abermalige Querschnittsverengung und Erweiterung erzielt wird - eine optimale Durchmischung der beiden Materialkomponenten. Das Gemisch wird an drei Stellen, nämlich zwischen den beiden Ventilstößeln 15, 16, im Bereich des Einströmquerschnittes sowie im Bereich des Ausströmquerschnittes des Durchganges 20 beschleunigt und anschließend wieder verzögert.

Claims

Patentansprüche: 1. | Mischkopf zum Vermischen von mindestens zwei fließ-Y<tigen Materialkomponenten, insbesondere zur Herstellung von Polyurethanformlingen, mit einer Mischkammer, in die mindestens zwei Eintrittsöffnungen (Düsen) für die Materialkomponenten münden und in der ein Reinigungsstößel axial verscliiebbar ist, und mit einem in der Mischkammer vor einer Austrittsöffnung angeordneten Dros 5 eis chieber, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselschieber (10) als Drehschieber mit einem Durchgang (2O) ausgebildet ist, dessen freier Querschnitt in Hichtung der Austrittsöffnung (14) der Mischkammer (13) zunimmt und dessen Querschnitt im Bereich einer dem Reinigungsstößel (25) zugewandten Öffnung (21) des Durchganges (20) etwa dem Querschnitt des Reinigungsstößels (25) entspricht.
2. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (20) etwa kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
3. Mischkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehstellung des Drosselschiebers (10) in Abhängigkeit von der Bewegung des Reinigungsstößels (25) steuerbar ist, derart, daß während des Reinigungshubes des Reinigungsstößels (25) der volle Querschnitt der Mischkammer (13) durchgehend freigegeben ist.
4. Mischkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der an die dem Reinigungsstößel (25) abgewandte Offnung (22) des Drehschieberdurch ganges (20) angrenzende Teil (30) des Auslaßstückes (19) einen freien Querschnitt aufweist, der etwa dem freien Querschnitt dieser Durchgangsöffnung (22) entspricht.
5. Mischkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt des Auslaßstückes (19),ausgehend von der dem Reinigungsstößel (25) abgewandten Öffnung (22) des Drehschieberdurchganges (20), sich in Richtung der Austrittsöffnung (14) des Auslaßstückes (19) etwa kontinuierlich auf einen Querschnitt verjüngt, der etwa dem Querschnitt des Reinigungsstößels (25) entspricht.
6. Mischkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel des Durchganges (20) etwa 5 bis 150 beträgt.