DE2924554A1

DE2924554A1 - Mischkopf, insbesondere zum aufbereiten und mischen von polyurethankomponenten und zusaetzen

Info

Publication number: DE2924554A1
Application number: DE19792924554
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl Ing Fink
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-06-19
Filing date: 1979-06-19
Publication date: 1981-02-05
Also published as: DE2924554C2

Description

Mischkopf, insbesondere zum Aufbereiten und Mischen von
Polvurethankomponenten und Zusätzen.
- Beschreibung -Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Aufbereiten von einer und/oder zum Mischen mehrerer Materialkomponenten, vorzugsweise von flieefähigen Polyurethankomponenten und von Zusätzen wie Füllstoffen Glasfasern usw.
Nach wie vor ist eine exakte Dosierung aller Komponenten, auch der Füllstoffe, sowie eine optimale Durchmischung bei gleichem zeitiger Selbstreinigung des Mischkopfes ein besonderes Problem.
Die bisher bekannten Mischköpfe arbeiten entweder im Niederdruck-Verfahren mit einem Rührer, mit guter Durchmischung und weniger guter Möglichkeit zu Selbstreinigung, oder im Hochdruckverfahren mit guter Selbstreinigung und, -besondere bei starken Abweichungen vom Mischungsverhältnis 1:1 -weniger guter Durchmischung.
Die bekannten Mischköpfe sind normalerweise so ausgebildet, dap für jede Materialkomponente ein für sich regelbares Zuleitungssystem zu einer gemeinsamen Mischkammer vorgesehen ist. Dieses Zuleitungssystem umfåßt Ventileinreichtungen und in die Mischkammer mündende Düsen. Die Mischkammer selbst ist z.B. ein zylindrischer Hohlraum, der unmittelbar in eine Austrittsöffnung des Mischkopfes übergeht. Dieser zylindrische Holraum kann selbsttätig gereinigt werden, indem da aus den Materialkomponenten gebildete Werkstoffgemisch durch einen passenden Reinigungsstößel über die hustrittsöffnung aus der Mischkammer ausgetragen wird.
Die Zuführung der Zusätze erfolgt zweckmäßigerweise so spät, wie möglich. Eine Möglichkeit ist, die Zusätze durch eine axiale Bohrung im ReinigungsstöSeldirekt in die Mischkammer zu leiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Weiterentwicklung bekannter Mischköpfe auch für die Füllstoffe eine zeitlich und/oder volumenmäßig exakte Dosierung, sowie unter Beibehaltung einer guten Selbstreinigung eine optimale Durchmischung aller Komponenten zu erzielen. Hierzu kann z.B. die im ReiniFgungsstößel vorhandene Bohrung genützt werden.
Ein Vorschlag der Erfindung ist, den Eintritt der Bohrung in die Mischkammer steuerbar zu öffnen und zu schließen, z.B. durch ein Ventil oder Schieber, um eine zeitlich exakte Zumischung zu erreichen.
Nach-einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind die Reinigung stößel mit der Zusatzzufuhreinrichtung schnell austauschbar, um z.B. einen schnellen Wechsel von einem Zusatz, z.B. Farbe, zu einem anderen Zusatz zu erreichen.
Der Durchmesser des Ventilschaftes bzw. des Schiebers und der Hub wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung so gewählt, daß in der Mischkammer eine optimale Querschnittsdifferenz auftritt und zwar mit einem kleinen Querschnitt zum Vermischen und einem anschließenden größeren Querschnitt zum beruhigten Ausfließen der Werkstoffmischung aus der Mischkammer.
Der Durchmesser des Ventiltellers wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung so gewählt, daß zum Durchmesser der lichkammer ein optimaler Ringspalt'für eine weitere, zusätzliche Durchmischung der Komponenten entsteht.
Die Oberfläche des Ventilschaftes bzw. des Schiebers wird nach einem weiteren {Vorschlag der Erfindung mit einem Gewinde bzw.
mit Schneckengängen versehen, um eine weitere, zusätzliche Durchmischung der Komponenten zu erreichen.
Das Ventil bzw. der Schieber ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in der Mischkammer rotierbar, besonders wenn der Schaft mit Schneckengängen versehen ist, um eine weitere, zusätzliche Durchmischung der Komponenten .zu erreichen.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Mischkopfes werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: EB zeigen: Fig. 1 eine mögliche Ausführung, bei der die Bohrung im Kolben durch ein Ventil verschließbar und der gesamte Kolben mit dieser Verschlußeinrichtung über Bajonettverschlüsse austauschbar ist, Fig. 2 anstelle des Ventils einen Schieber bei sonst gleichem Aufbau. wie Fig. 1, Fig. 3 eindmögliche Ausführung, bei der eine Gewindestange bzw.
Schnecke in die Mischkammer verfahrbar und dort rotierbar ist und Fig. 4 die Gewindestange bzw. Schnecke mit einem zusätzlichen Ventilteller bei sonst gleichem Aufbau wie Fig. 3.
Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele von Mischköpfen für Polyurethan oder dergleichen können im Bezug auf die nicht gezeigten-Einzelheiten, z.B. der Düsen, im Sinne bekannter Mischköpfe ausgebildet sein.
In einem blockartigen.Gehäuse 10 wird durch eine Bohrung eine Mischkammer 11 für die Materialkomponenten gebildet. Die Materialkomponenten werdendürch Düsen 12 und 13 in die Mischkammer 11 eingeführt. Die Mischkammer 11 ist durch einen axial verschiebbaren Kolben 14 in eine Richtung begrenzt, so daß die durch die Mischung der Materialkomponenten entstandene Materialmischung an der von dem Kolben 14 gegenüber liegenden Austrittsöffnung 15 aus dem Gehäuse 10 austreten und einer Forn zugeführt werden kann.
Durch axiale Bewegung des Kolbens 14 in Richtung zur Austrittsöffnung 15 werden zunächst die Düsen 12 und 13 überdeckt und synchron geschlossen. Die Materialkomponenten gelangen nicht mehr in die Mischkammer 11, sondern werden jede für sich über Rezirkulationaleitungen (nicht gezeigt) im Kreislauf zurückgeführt.
Durch weitere axiale Bewegung des Kolbens 14 bis hin zur Austrittsöffnung 15 wird die Materialmischung restlos aus der Mischkammer 11 ausgetragen und einer Form zugeführt bzw. ins Freie ausgestoßen.
Ueber eine axiale Bohrung 16 im Kolben 14 könenn den zu vermischenden Komponenten weitere Zusätze wie Füllstoffe z.B. Kreidemehl oder Farbe, und/oder Bewehrungen z.B. Glasfasern beigemischt werden. Die Zusätze werden zweckmäßigerweise in einem flüssigen oder teigigen Zustand versetzt, vorzugsweise unter Verwendung eines bestimmten Prozentsatzes einer Materialkomponente.
Um die Zusätze exakt dosieren zu können, ist die axiale Bohrung 16 im Kolben 14 an der Stirnseite über einen Ventilteller 17 steuerbar zu öffnen und zu schließen. Der geschlossene Ventilteller bildet mit der Stirnseite des Kolbens eine gut zu reinigende Fläche. Der Ventilschaft 18 ist so verlängert, daß über eine Druckfeder 19 das Ventil geschlossen wird. Die Oeffnung des Ventils erfolgt entweder über den Druck im zuzuführenden Zusatzmedium, und/oder über eine (nicht gezeigte) mechanische Einrichtung wie Exzenter oder Hebel, und/oder über einen separaten Zylinder 20.
Die durchgezogene Kolbenstange 21 des Zylinders 20 ist mit einem verstellbaren Ansch 22 fiir den Vanttlhlib versehen.
Die Sinspeisung des Zusatz-Mediums in die axiale Bohrung 16 des Kolbens 14 erfolgt über eine seitliche Zuleitung 23 durch eine externe Förder- und Dosiereinrichtung (nicht gezeigt). Dadurch vereinfacht sich ein schnelles Wechseln eines kompletten Kolbens (14,16,17,18,19 und 23) für einen Zusatz gegen einen gleichen Kolben für einen anderen Zusatz, da außerdem über die Feder 19 das Ventil 17 geschlossen gehalten wird.
Die Verbindung des Kolbens 14 mit der diesen Kolben in axialer Richtung verschiebenden Kolbenstange 24 des Zylinders 25 erfolgt vorzugsweise über einen Bajonettverschluß 26. Ebenso erfolgt die Verbindung des Ventilschaftes 18 mit der Kolbenstange 27 des Zylinders 20 über einen Bajonettverschluß 28.
Zwischen den das Gehäuse 10 und den Zylinder 25 starr verbindenden Bauelementen 29 ist genügend Platz zum Wechseln der Kolben, wenn der Zylinder 25 durch Lösen der Arretierung 39 im Bauelement 29 axial verschoben wird.
Figur 2 zeigt eineMöglichkeit, bei der das Ventil 17 und 18 durch einen Schieber 30 ersetzt ist. Dieser Schieber hat am Umfang etwa 3 Nuten 31 und/oder Abflachungen (nicht gezeigt), die erst nach einem bestimmten Hub des Schiebers den Weg des Zusatzmaterials in die Mischkammer 11 freigeben.
Der Schieber 30 wird axial in die Mischkammer 11 verschoben, so daß die Mischkrmmer im Bereich des Schiebers einer kleineren Querschnitt hat als an der Austrittsöffnung 15. Das ist besonders vorteilhaft beiMischköpfen zum Gießen, bei denen eine geringe Austrittsgeschwindigkeit an der Austrittsöffnung ir, angestrebt werden muß, während gleichzeitig der Querschnitt der Mischkammer im Bereich des Mischens kleingehalten werden kann.
Eine weitere zusätzliche Durchmischung wird erreicht, wenn der Schieber als Gewinde bzw. als Schnecke 32 ausgebildet ist. Diese Ausführung ist in Figur 3 gezeigt. Die axiale Bohrung 16 -im Kolben 14 ist im vprderen Bereich mit einer eingepreßten Gewindebucllse T2, versehen, deren Gewinde mit der Gewindestange bzw. Schnecke 3' genau passend geschnitten ist. Die axiale Verschiebung der Schnecke 33 in die Mischkammer 11 und wieder zurück erfolgt durch einen Rotations-Antrieb34 Ein Anschlag 35 begrenzt einmal den axialen Verschiebeweg der Schnecke 32 in die Mischkammer 11, ui der anderen Seite sorgt er dafür, daß bei zurückgefahrener Schnecke 32 durch Rotation in umgekehrter Drehrichtung die Stirn fläche er Schnecke und die Stirnfläche des Kolbens 14 mit der Buchse 3 eine gut zu reinigende Gesamtfläche bilden.
Der Transport des Zusatz-Materials in di»Mischkammer erfolgt wie in Figur 2 gezeigt über entsprechende Nuten und/oder Abflachungen (hier nicht-nochmal gezeigt).
Wird der Kolben 36 des Zylinders 25 so ausgebildet, daß er samt Kolbenstange 24 und Kolben 14- nicht nur Hub-, sondern auch Rotationsbewegungen ausführen kann, so wird über den Rotationsantrieb 34 zunächst die Schnecke 32 aus. dem Kolben 14 heraus und in die Mischkammer 11 hineingedreht. Erreicht der Anschlag 35 die linke Begrenzung, so wird über denselben Rotationsantrieb 34 auch der Kolben 14 mitgedreht. Das bedeutet, daß die Schnecke 32 während des gesamten Mischvorganges gedreht werdenlcirin. Der gesamte Kolben 14 wird zweckmäßigerweise aus mit Nolaufignschaften versehenem lagermetall hergestellt.
Die Zuführung des Zusatz-Materials erfolgt bei dieser roti.erbaren Ausführung nicht mehr über eine seitliche Zuleitung 25, sondern über eine axiale Zuleitung 37, die durch das ganze System bis in den Punkt verläuft, wo in der Ausführung nach Figur 1 die seitliche Zuführung 25 in die axiale Bohrung 16 einmündet.
Figur 4 zeigt eine mögliche Ausführung, bei der die Schnecke 52 anker Stirnseite mit einem Ventilteller 17 versehen ist. Dadurch wird in eingefahrenem Zustand der Schnecke 32 oder des Schiebers 30 eine zusätzliche Dichtung erreicht.
Der Ringspalt 38 zwischen dem Durchmesser des Ventiltellers und dem Durchmesser der Mischkammer wird vorzugsweise so gewählt, daß ein weiterer zusätzlicher Mischeffekt erreicht wird.
Bezugszeichenliste 10 Gehäuse 11 Mischkammer 12 Düse 13 Düse 14 Kolben 15 Austrittsöffnung 16 axiale Bohrung im Kolben 14 17 Ventilteller 18 Ventilschaft 19 Druckfeder 20 Zylinder 21 Kolbenstange 22 Anschlag 23 Zuleitung, seitl.
24 Kolbenstange 25 Zylinder 26 Bajonettverschluß 27 Kolbenstange 28 Bajonettvers h' llL1 29 Verbindungs-Bauelement 30 Schieber 31 Nuten 32 Schnecke 33 Gewindebuchse 34 Rotations-Antrieb 35 Anschlag 36 Kolben 37 Zuleitung, axial 38 Ringspalt 39 Arretierung

Claims

Mischkopf, insbesondere zum Aufbereiten und Mischen von Polyurethankomponenten und Zusätzen.

- Ansprüche -Mischkopf zum Aufbereiten von einer und/pder Mischen von wenigstens zwei vorzugsweise flielfähigen Materialkomponenten unter Beimischung von Zusätzen wie Füllstoffen - z.B. Kreide, Farbe - und/oder Verstärkungsstoffen - z.B. Glasfasern -insbesondere zum Aufbereiten und/oder Mischen von Polyurethanen, mit einer Mischkammer, in die Düsen für die Materialkomponenten einmünden, und mit einem Kolben zum Austragen des durchmischten Materials, durch dessen axiale Bohrung vorzugsweise die Zusätze der Mischkammer zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, da vorzugsweise durch die axiale Bohrung 16 des Kolbens 14 eine geeignete, und/Oder vorzugweise gemeinsam mit dem Kolben 14 auswechselbare Einrichtung in die Mischkammer verfahren wird, dort durch Bewegung -z.B. Rotation - und/oder Gestalt - z.B. Gewinde, Schnecke 32 oder Spalt 38 - einen zusätzlichen Mischeffekt erzielt, und/oder durch Verkleinerung eines Teiles der Mischkammer für eine relativ geringere Austragsgeschwindigkeit des durchmischten Materials aus der Austrittsöffnung 15 der Mischkammer 11 sorgt, und beim Zurückfahren aus der Mischkammer sich selbst reinigt und/oder und/oder die Oeffnung, vorzugsweise Bohrung steuerbar verschließt, - z.B. als Ventil 17, 18 und/oder Schieber 30.
2. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteler 17 bei geschldssenem Ventil mit der Stirnfläche des Kolbens .14 eine gut zu reinigende glatte Fläche ergibt.
--------------------------------------------------------------------3, Mischkopf nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dap das Ventil durch eine Feder 19 ständig geschlossen gehalten wird.
4. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 3, dadurch Ækennzeichnet, daß das Ventil durch den Druck im zuzuführenden Zusatz-Medium gegen die Kraft der Feder 19 geöffnet wird.
5. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dap das Ventil durch eine geeignete Einrichtung, - z.B. Exzenter, Gewinde, einseitiger Zylinder, - gegen die Kraft der Feder 19 geöffnet wird.
6. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dap das Ventil durch einen beidseitigen Zylinder 20 geöffnet und geschlossen wird.
7. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 3 und einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dap der komplette Kolben 14 über Schnellwechseleinrichtungen, - z.B. Baj.onettverschlüsse 26 u.28, gegen gleiche oder ähnliche Kolben für z.B. unterschiedliche Zusatz-Medien austauschbar ist.
8. Mischkopf nach Anspruch 1 bis.7, dadurch gekennzeichnet, dap anstelle des Ventils 17, 18 ein Schieber 30 die Funktion des Oeffnens und Schließens der Bohrung übernimmt (Fig. 2).
9. Mischkopf.nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Schiebers 30 in die Mischkammer 11 bis zum Oeffnen der Bohrung 16 über vorzugsweise 3 Nuten 31 oder Abflachungen (nicht gezeigt) am Umfang so lang ist, dap im Bereich des Schiebers eine merkliche Verringerung des Misclikammer-Querschnittes gegenüber dem vorderen Bereich der Mischkammer ohne Schieber auftritt.
10. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Schiebers 30 durch eine Gewindestange bzw.

Schnecke 32 übernommen wird (Fig. 3).
11. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet;, daß die relative Hubbewegung der Gewindestange bzw. Schnecke 32 gegenüber dem Kolben 14 durch Rotation erfolgt.
12. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet:, daR auch nach Begrenzung des Hubes durch den Anschlag 35 die Gewindestange bzw. Schnecke 32 in der Mischkammer 11 weiter rotiert.
13. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dap die Rotation der Gewindestange bzw. Schnecke 32 nach der Hubbegrenzung durch einem Kolben mitlaufende Gewindebuchse 33 ermöglicht wird.
14. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dap der Kolben 14 rotiert,..vorzugsweise angetrieben durch die -Rotation der'Gewindestange bzw. Schnecke 32 nach der Hubbegrenzung durch den Anschlag 35, wodurch der ganze Kolben 14,24 und 36 sowohl bei ausgefahrener Schnecke als auch in entgegenl,esetzter Drehrichtung bei eingefahrener Schnecke mit rotiert.
15. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dap durch entsprechende Anschläge 35 ein und derselbe Rotationsantrieb 34 sowohl für die Hubbewegung als auch für die Rotation der Gewindestange bzw. Schnecke 32 und damit für die Rotation des Kolbens nutzbar ist.
16. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dap sowohl der Schieber 30 nach Anspruch 9 als auch die Gewindestange bzw. Schnecke 32 nach.Anspruch 10 an der Stirnseite zusätzlich als Ventil mit einem Ventilteller 17 versehen ist(Fig. 4).
(Der Schieber mit Ventilteller ist nicht gezeigt) 17. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 16, dadurch.gekennzeichnet, daß zwischen dem Durchmesser des Ventiltellers 17 und im Durchmesser der Mischkammer 11 ein relativ kleiner Ringspalt 38 für eine zusätzliche Durchmischung sorgt.
18. Mischkopf nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dap die Stirnseite des Ventiltellers als Kegel (nicht gezeigt) ausgebildet ist, um die Geschwindigkeit des Mischgutes langsam zu verzögern.