DE3200802A1

DE3200802A1 - "ferngesteuerte einspritzvorrichtung an einem mischkopf"

Info

Publication number: DE3200802A1
Application number: DE19823200802
Authority: DE
Inventors: Carlo Saronno Varese Fiorentini
Original assignee: Afros SpA
Current assignee: Afros SpA
Priority date: 1981-01-14
Filing date: 1982-01-13
Publication date: 1982-09-16
Also published as: IT8119126A0; FR2497687A1; GB2090762A; IT1135030B; JPS582068B2; JPS57138929A

Description

Ferngesteuerte Einspritzvorrichtung an einem Mischkopf

Die Erfindung bezieht sich auf eine ferngesteuerte Einspritzvorrichtung an einem Mischkopf für in eine Form einzuspritzende chemische Komponenten, insbesondere für reaktive Substanzen aus Polyurethan.

Wie bekannt ist, weisen Mischköpfe der in Rede stehenden Gattung eine entweder offene oder mit einer Form in Verbindung stehende Mischkammer auf, in welche die chemischen Komponenten unter Druck und hoher Geschwindigkeit eingespritz werden, um dünne Strahlen fein verteilten oder atomisierten Materials zu bilden, welche in einem schmalen Raum frontal zusammenstoßen, was deren vollständige Vermischung vor dem Einspritzen in eine Form bewirkt. Das Einspritzen der Komponenten in die Mischkammer wird gewöhnlich mittels Einspritzventilen durchgeführt, die nachfolgend vereinfachend als Einspritzer bezeichnet werden,

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Bonkverbindung = Bayer. Veremibank MOnch.n, Konto 620404 (BU 700 202 70) . PoiUcheckltonto: MOnchen 2704Vl%i (BlZ 70010080)

in welchen gewöhnlich ein Nadelventil durch eine Feder gegen eine Einspritzdüse gedrückt wird, die sich zur Mischkammer hin öffnet.

Die von der Druckfeder ausgeübte Kraft kann in geeigneter Weise durch Verändern ihrer Kompression eingestellt werden, um den Schub der chemischen Komponenten, der auf das Nadelventil wirkt, auszugleichen und um den gewünschten Einspritzdruck zu erzielen.

Bei den Einspritzern der genannten Art ergibt sich das Problem, daß sichergestellt wird, daß die Einspritzung der einzelnen Komponenten in die Mischkammer stets bei einem konstanten Druck ausgeführt wird, um also ein konstantes stöciiiometrisches Verhältnis der Mischung der Komponenten sicherzustellen, wenn die Betriebsbedingungen stromabwärts des Einspritzers sich verändern sollten, z.B. aufgrund einer bereichsweisen Verschmutzung oder Verstopfung der Düse. Die Verwendung von Ausgleichsfedern in den bekannten Ventilarten hat es bis jetzt noch nicht ermöglicht, dieses Problem adäquat zu lösen und erlaubt es darüber hinaus nicht, das Einrichten durch Fernsteuerung durchzuführen.

Es ist bei den bekannten Ventilen vielmehr notwendig, direkt an den Druckfedern einzustellen, darüber hinaus ist die Feder nicht in der Lage, eine absolut konstante Druck-Gleichgewichtskraft bereitzustellen; dabei ist es überaus wichtig, eine korrekte Einstellung des Einspritzers zu erzielen und aufrechtzuerhalten, um den gewünschten Spritzdruck der chemischen Komponenten zu erzielen, welcher eine befriedigende Vernebeluna oder Atomisierung der chemischen Komponenten sicherzustellen hat, welche in die Mischkammer eingespritzt werden.

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In der Tat wurde herausgefunden, daß durch ständiges konstantes und unverändertere Aufrechterhalten der Einspritzbedingungen der einzelnen Komponenten in die Mischkammer die Qualität der Mischung verbessert ist, wodurch Fehler an den Produkten oder gegossenen Artikeln vermieden werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzvorrichtung an Mischköpfen für reaktive chemische Komponenten der genannten Gattung zu schaffen, welche die vorgenannten Probleme beseitigt, d.h. ein ferngesteuertes Einrichten des Einspritzventils bei einem konstanten Druckwert ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Einspritzer der genannten Gattung zu schaffen, der die Fähigkeit des Selbsteinrichtens auf den voreingestellten Einspritzdruck besitzt, unabhängig von jeglichen Änderungen der Betriebsbedingungen stromabwärts des Einspritzers, z.B. aufgrund von zufälligen Ursachen, die während des Mischprozesses oder der Rezirkulation der chemischen Komponenten entstehen können.

Eine weitere Aufgabe, der Erfindung besteht darin, einen Einspritzer für Mischköpfe der genannten Gattung zu schaffen, der durch Fernsteuerung betätigt werden kann, um den Rezirkulationsmodus der chemischen Komponenten bei verschiedenen Druckwerten zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird bei einer ferngesteuerten Einspritzvorrichtung an einem Mischkopf für in eine Form einzuspritzende chemische Komponenten,in welchem Mischkopf eine Mischkammer mit in einem Bereich ihrer seitlichen Wandungen angeordneten Einlaßöffnungen zum Einspritzen der Komponenten vorgesehen ist, wobei der Einspritzer einen Körper mit einem zylindrischen Hohlraum und einer an dessen Ende vorgesehenen, mit einer

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Einspritzöffnung in der Mischkammer verbundenen Düse aufweist, und wobei der Hohlraum mit einer Zuführungsleitung für eine Komponente in Strömungsverbindung steht, in welchem ein Nadelventil aus einer Schließstellung in eine Gleichgewichtsstellung axial beweglich ist, dadurch gelöst, daß das Nadelventil am Ende eines in dem Hohlraum axial beweglichen Steuerkolbens angeordnet ist, wobei eine Seite des Steuerkolbens dem Druck der zugeführten chemischen Komponente und die andere Seite dem Gegendruck eines Steuerfluids konstanten Drucks ausgesetzt ist.

Der erfindungsgemäße Einspritzer wird im folgenden anhand eines Beispiels unter Hinzuziehung der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eire schematische Darstellung eines gattungsgemäßen Mischkopfs, der mit zwei erfindungsgemäßen Einspritzventilen für die chemischen Komponenten ausgestattet ist, und

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt eines Einspritzventils des Mischkopfs aus Figur 1.

In Figur 1 ist ein gattungsgemäßer Mischkopf 1 zum Mischen reaktiver chemischer Komponenten und zum Einspritzen der Mischung in eine Form 1a dargestellt; der Kopf weist, wie an sich bekannt, eine Mischkammer 2 auf, welche jede gewünschte Form haben kann, mit einer Auslaßöffnung 3 in Richtung der Form 1a für die Mischung, und mit einem Steuer- und reinigungsteil 4, das in Form eines Stößels axial in der Kammer 2 gleitet.

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Das Teil 4 wird von einem Zylinder 5 oder einem anderen Steuermechanismus gesteuert, und zwar von einer vorderen Stellung, in welcher es die Auslaßöffnungen 3 für die Mischung verschließt und gleichzeitig das Eintreten der einzelnen chemischen Komponente in die Mischkammer 2 verhindert, in eine rückwärtige Stellung, in welcher es die Auslaßöffnung für die Mischung und jeweils die Einspritzeröffnungen für die Komponenten freigibt; derartige öffnungen sind in einem Bereich der Seitenwandungen der Kammer 2 entsprechend den Einspritzern 7 und 8 der einzelnen chemischen Komponenten ausgebildet.

Jeder Einspritzer 7 und 8 weist, wie in Figur 2 dargestellt und im weiteren näher beschrieben, ein Steuerteil auf, das mittels der Leitungen 9 und 10 mit einer Fluiddruckquelle, z.B. in Form einer Pumpe 11, die an einen Tank 12 angeschlossen ist, in Strömungsverbindung steht. Die Pumpe ist geeignet, jeden Steuerabschnitt der Einspritzer 7 und mit einer Steuerflüssigkeit konstanten Drucks zu beliefern. In Figur 1 ist mit der Bezugsziffer 13 allgemein eine Vorrichtung zum Einstellen des Drucks der Steuerflüssigkeit bezeichnet.

In Figur 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Längsschnitts durch einen der Einspritzer, z.B. durch den Einspritzer der Figur 1 dargestellt. Der Einspritzer weist einen Körper auf, der z.B. in einem geeigneten Gehäuse des Körpers 1 des Mischkopfs eingeschraubt ist, welcher Körper 14 einen zylindrischen Hohlraum 15 an einem seiner Enden aufweist, der mit einer abgeschrägten Düse 16 zum Einspritzen der chemischen Komponente in die Mischkammer durch eine Öffnung in der Wandung 17 der vorher erwähnten Mischkammer ausgebildet ist.

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In Figur 2 ist mit dem Bezugszeichen 18 eine ringförmige oder ähnlich ausgeformte Kammer dargestellt,welche an einer Seite mit einer eine Komponente zuführende Leitung und an einer anderen Seite mittels radialer Durchgänge 20 mit dem Inneren des Hohlraums 15 des Einspritzers und dadurch mit der Düse 16 in Strömungsverbindung steht.

Der zylindrische Hohlraum in dem Einspritzer erstreckt sich nach rückwärts über einen Bereich 15a vorbestimmter Länge, ausgehend von den radialen Zuführungsdurchgängen für die Komponente, wobei in dem Bereich 15a ein Trägerkolben für ein Nadelventil gleitet. Das Ventil besteht aus einem konischen Bereich 22, der an einem zylindrisch geformten Endbereich 23 ausläuft, wobei der Durchmesser dem kleinsten Durchmesser durch Einspritzdüse 16 entspricht. Die Nadelventil-Kolbenanordnung 22, 23, 21 ist miteinander axial fluchtend angeordnet unJ aus einer vorderen Stellung, in welcher das Nadelventil 22, 23 die Düse 16 zwecks Verhinderung des Zuführens der Komponente in die Mischkammer verschließt, in eine rückwärtige Stellung, in welcher das Nadelventil die Einspritzdüse freisetzt und mit letzterer einen im Querschnitt ringförmigen Durchgang bildet, der den Druckwert zum Zuführen und Einspritzen der Komponente in die bezeichnete Mischkammer bestimmt.

Der axiale Hohlraum 15a, in welchem der Nadelventilkolben gleitet, endet an der der Einspritzdüse entgegengesetzten Seite 16 an einer Steuerfluidkammer 24. Die Kammer 24 des Steuerfluids weist einen geringfügig größeren Durchmesser auf als der Kolben 21, um eine ringförmige Schulter 25 auszubilden, gegen welche das hintere Ende 26 mit größerem Durchmesser oder Kölbenkopf, zum Anschlag kommt, wobei auf den Kolbenkopf 26 der Druck des Steuerfluids ausgeübt wird.

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Die Steuerkairaner 24 weist eine relativ große Länge auf, z.B. drei bis fünfmal so groß wie der Hub des Steuerkolbens, jedoch ist der Hub des Kolbens 21 nach hinten durch den Ring 27 oder ein anderes Anschlagelement in der Kammer 2 4 begrenzt. Die Abmessung der Kammer 24, und besonders ihr größter Durchmesser muß so bemessen sein, daß der Schub, der durch das Steuerfluid bei konstantem Druck bewirkt wird, exakt den entgegengesetzten Schub ausgleicht, der auf das andere Ende des Kolbens 21 durch die chemische Komponente erzeugt wird, welche durch den Einspritzer hindurchgeführt wird, um den richtigen Einspritzdruck der Komponten herzustellen.

Die Steuerfluidkammer 24 ist an ihrem hinteren Ende z.B. über radiale Kanäle 28 und einen Ringkanal 29 mit einer Leitung 30 verbunden, welche an eine Zuführungsleitung 9 für unter Druck stehendes Fluid verbunden ist.

Der erfindungsgemäße ferngesteuerte Einspritzer arbeitet in der folgenden Weise:

Die Pumpe 11 bildet eine Quelle des Steuerfluids mit einem konstanten Druckwert für beide Düsen 7 und 8 gleichzeitig, welche daher durch Fernsteuerung ohne direktes Einwirken auf den Mischkopf 1 betätigt oder eingerichtet werden können.

Folglich wird der Kopf 24 jedes Steuerkolbens 21 einem Druck ausgesetzt, der in Richtung auf die Einspritzdüse wirkt. Dieser Druck bewirkt, in Abwesenheit eines Gegendrucks am entgegengesetzten Ende,z.B. wenn das Einspritzen der chemischen Komponenten, die gemischt werden sollen, unterbrochen ist, oder wenn die letzteren getrennt bei einem beträchtlich geringeren Druckwert rezirkuliert werden,

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daß der Kolben 21 und die Nadelventilanordnung 22, gegen die Düse 16 in eine Stellung nach vorne gedrückt werden, in welcher die Düse geschlossen wird (Figur 2). Sobald die Komponente dem Einspritzer zugeführt wird, d.h. sobald ein Gegendruck, der durch die erwähnte chemische Komponente erzeugt wird, auf das Ende des Kolbens 21 mit dem Nadelventil einwirkt, bewirkt dieser Druck einen Schub auf den Kolben 21 gegen denjenigen des Steuerfluids; folglich wird der Kolben 21 mit dem Nadelventil zurückgestoßen, bis er in eine stabile Gleichgewichtslage gerät, in welcher die Düse 16 geöffnet ist, um die Einspritzung der Komponente in die Mischkammer 2 bei einem gewünschten Druck zu gestatten.

Sollte der Druck der chemischen Komponente während des Betriebs aufgrund von zufälligen Ursachen, wie beispielsweise aufgrund von durch Unsauberkeiten verursachten Düsenverschmutzungen zu Schwankungen neigen, so führt dies zu einer Veränderung des Drucks der chemischen Komponente auf den Steuerzylinder, der automatisch dazu tendiert, eine andere Gleichgewichtsstellung einzunehmen, wodurch der Spritzdruck auf den gewünschten Wert gebracht wird. Dieses Selbsteinstellen beruht auf der Tatsache, daß der Druck des Steuerfluids, der auf den Kopf 25 des Kolbens aufgebracht wird, im wesentlichen unverändert bleibt. Es ist somit aus der obigen Beschreibung und aus den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich, daß die Erfindung die Möglichkeit betrifft, jeden Einspritzer durch Fernsteuerung zu betätigen, ihn bei einem gewünschten Druck einzustellen, und auch die Fähigkeit zur Selbsteinstellung des Einspritzers, unabhängig von den Gründen, welche eine Änderung des Spritzdrucks der Komponente verursacht hat oder zu deren Verursachung Anlaß geben kann.

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In der beigefügten Zeichnung ist als ein Beispiel eine einzelne Steuerfluid-Druckeinstellvorrichtung 13 dargestellt, die für beide Einspritzer verwendet wird, es ist jedoch offensichtlich, daß, falls gewünscht wird, individuelle Einriebt vorrichtungen verwendet werden können, genauso wie es auch möglich ist, das Zuführen des Steuerfluids zu unterbrechen, um ein Rezirkulieren der Komponenten bei einem geringen Druckwert oder bei einem Druckwert,der beträchtlich geringer ist als der Einspritzdruck,durchzuführen, wobei die chemische Komponente durch den gleichen Einspritzer zirkuliert, wenn die Düse 16 durch den Stößel 4 der Mischkammer geschlossen ist.

Es versteht sich daher, daß das in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen Beschriebene und Dargestellte lediglich als Illustration des Konzepts der Erfindung anzusehen ist, welche im wesentlichen aus einer ferngesteuerten Einspritzdüse für Mischkönfe von miteinander reagierenden chemischen Komponenten besteht, die in eine Form eingespritzt werden, in welcher ein Nadelventil, welches den Einspritzdruck der Komponenten in die Mischkammer bestimmt, nicht mittels Federn im Gleichgewicht gehalten wird, wie bei anderen Einspritzern bekannter Bauart, sondern durch den Druck einer SteuerflüssiqkeLt, bei dem es möglich ist, ihn praktisch auf einem konstanten Wert zu halten, während der Mischkopf in Betätigung ist, d.h. der entsprechend dem Erfordernis eingerichtet oder gewechselt werden kann. Dadurch ist es möglich, ein richtiges Ausmaß einer Vernebelung oder Atomisierung der miteinander reagierenden chemischen Komponenten sicherzustellen, wobei eine bessere Steuerung der Mischung und eine bessere Mischqualität bei jeder Betriebsbedindung erzielt werden kann.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

M.) Ferngesteuerte Einspritzvorrichtung an einem Misch-Ttopf für in eine Form einzuspritzende chemische Komponenten, in welchem Mischkopf eine Mischkammer mit in einem Bereich ihrer seitlichen Wandungen angeordneten Öffnungen zum Einspritzen der Komponenten vorgesehen ist, wobei der Einspritzer einen Körper mit einem zylindrischen Hohlraum und einer an dessen Ende vorgesehenen, mit einer Einspritzöffnung in der Mischkammer verbundenen Düse aufweist, und wobei der Hohlraum mit einer Zuführungsleitung für eine Komponente in Strömungsverbindung steht, in welchem ein Nadelventil aus einer Schließstellung in eine Gleichgewichtsstellung axial beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadelventil (22) am Ende; eines in dem Hohlraum (15a) axial beweglichen Steuerkolbens (21) angeordnet

ist, wobei eine Seite des Steuerkolbens dem Durck der zugeführten chemischen Komponente und die andere Seite dem Gegendruck eines Steuerfluids konstanten Drucks ausgesetzt ist.
2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzer (7, 8) eine Steuerseite aufweist, welche über eine Druckeinstellvorrichtung (13) mit einer Quelle des Steuerfluids in Strömungsverbindung steht.
3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (15a), in welchem der Kolben (21) des Nadelventils (22) gleitet,sich nach rückwärts in eine Steuerfluidkammer (24) erstreckt, die eine vergleichsweise größere Länge aufweist als der Hub des Steuerkolbens (21) beträgt.
4. Einspritzvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Steuerfluidkammer (24) einen größeren Durchmesser aufweist als der Steuerkolben (21) und daß der Steuerkolben (21) mit einem rückwärtigen Kopf (26) versehen ist, der in der Steuerkammer (24) zwischen einer ringförmigen Vorderschulter und einem in der Kammer (24) angeordneten Anschlagelement (27) gleitet.
5. Einspritzvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (24) mit einer Fluidzuführungsleitung (30) über radiale Kanäle (28) verbunden ist, welche von einer ringförmigen, koaxial angeordneten Kammer (29) außerhalb der Steuerkammer (24) ausgehen.

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