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Vorrichtung zum Verarbeiten von Mehrkomponentenkunststoffen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verarbeiten von
Mehrkomponen tenkunststoffen wie zum Beispiel Polyurethan mit getrennten jeweils
mit einem Vorratsbehälter verbundenen Vor- und Rücklaufleitungen für die Komponenten
sowie mit einer Mischkammer, der die zu mischenden Komponenten von den Vorratsbehältern
uber die Vorlaufleitungen zuführbar sind.
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Zur Herstellung von Mehrkomponentenkunststoffen gibt es das Hochdruck-
und das Niederdruckverfahren. Bei letzterem werden die zu vermischenden Komponenten
mittels zum Beispiel eines mechanischen Rührers. in einer Mischkammer vermischt.
Bei dem Hochdruckverfahren werden dagegen die Komponenten zwischen 200 und. 250
bar im Gegenstromverfahren verdüst. Jedes Verfahren r für sich wird in einer speziellen
Vorr-ichtung durchgeführt, d.h., daß eine -Vorrichtung zum Vermischen von Mehrkomponentenkunststoffen
entweder nur auf das Hochdruckverfahren oder nur das Niederdruckverfahren ausgelegt
ist.
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Um zum Beispiel nach dem Hochdruckverfahren Mehrkomponentenkunststoffe
herzustellen, werden in diametral angeordneten Zylindern Düsenöffnungen verschließende
Kolben bewegt, wobei in Abhängigkeit von
deren Stellung die Komponenten
in einem Kreislauf gefördert oder zur Herstellung des Kunststoffs verdüst werden.
Da für jede Komponente ein Kolben betätigt werden muß, sind entsprechende Vorrichtung
konstruktiv aufwendig und wartungsintensiv. Letzteres wird auch dadurch bedingt,
daß durch das Betätigen einer Vielzahl von Kolben Leckstellen auftreten können,
die zu einer Funktionsuntüchtigkeit der Gesamtanlage führen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zur Verfügung zu stellen, die im Aufbau einfach und daher herstellungstechnisch
keine Probleme birgt und die sowohl wahlweise für das Hochdruck- oder das Niederdruckverfahren
Verwendung finden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mischkammer
von einem drehbar angeordneten Hotilzylinder begrenzt ist, der zumindest eine der
Anzahl der Mischkomponenten entsprechende Anzahl von Ausnehmungen (Umlenkkanälen)
und Durchlässen (Verbindungskanälen) aufweist, die derart auf die Vor- und Rücklaufleitungen
ausrichtbar sind, daß entweder eine Verbindung zwischen den einzelnen einander zugeordneten
Vor- und Rücklaufleitungen oder zwischen den Vorlaufleitungen und dem Innenraum
des Hohlzylinderabschnitts bestehen. Mit anderen -Worten ist im wesentlichen ein
zum Beispiel hydraulisch, pneumatisch oder über zum Beispiel ein Zahngestänge mechanisch
zu verdrehender auch als Ringhülse zu bezeichnender Hohlzylinderabschnitt erforderlich,
um wahlweise die die Vorratsbehälter eischließenden Kreisläufe herzustellen oder
die Vermischung der Komponenten zu bewirken. Letzteres kann dabei wahlweise durch
die an und für sich bekannte Hochdruckverdüsung oder durch einen in dem die Mischkammer
darstellenden Innenraum angeordneten Rührer erfolgen.
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Sofern die Komponenten nicht vermischt werden sollen, werden die auf
der Außenumfangsfl äche des Hohlzyl inderabschnitts mündenden Vor-und Rücklaufleitungen
über zugeordnete Umlenkkanäle verbunden. Entsprechende Umlenkkanäle können Ausnehmungen
sein, deren Erstreckungen entlang der Umfangsfläche dem Abstand der einander zugeordneten
Kanäle entspricht, wobei die äußere Begrenzung durch die den Hohlzylinderabschnitt
umgebende Wandung eines Gehäuses gegeben ist. Alternativ dazu kann jedoch ein innerhalb
der Wandung verlaufender Kanal vorgesehen sein, der eine Verbindung zwischen zwei
Punkten der Umfangsfläche herstellt, die- ihrerseits bei der Kreisläufstel lung
des Hohlzyl inderabschnitts die einander zugeordneten Vor- und Rücklaufleitungen
verbindet. Sobald die zu durchmischenden Komponenten in die Mischkammer eingeleitet
werden sollen, wird der Hohizyl inderabschnitt derart gedreht, daß über die Wandung
vol 1-ständig durchdringende Verbindungskanäle die Vorlaufleitungen mit der Mischkammer
verbunden und die Mischkomponentenkreisläufe unterbrochen werden. .Da die der Anzahl
der zu vermischenden Komponenten entsprechenden Vor- und Rücklaufleitungen derart
auf der Umfangsfläche des Hohlzylinderabschnitts in Bezug auf- die Verbindungskanäle
bzw. Umlenkkanäle ausgerichtet sind, daß -wie erwähnt- wahlweise entweder die Komponenten
im Kreislauf gefördert werden oder in die Mischkammer münden, ist demzufolge ein
einziges bewegliches Element erforderlich, um den Mischvorgang einzuleiten bzw.
zu unterbinden.
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Daraus ergibt sich der Vorteil, daß- von der Konstruktion eine Vereinfachung
gegeben ist, die sich nicht -nur herstellungstechnisch positiv bemerkbar macht,
sondern auch in der Funktionsfähigkeit eine hohe Zuverlässigkeit aufweist. Neben-
dem synchronen Öffnen und Schließen der Vor- und Rücklaufleitungen durch ein einziges
Element ergibt sich eine raumsparende Anordnung, die zudem die Möglichkeit eröffnet,
mit ein und derselben Ringhülse mehr als zwei Komponenten zu vermischen oder im
Kreislauf strömen- zu lassen. Da zudem die Ringhülse bzw. der Hohlzylinderabschnitt
nicht notwendigerwe-ise hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden nuß, können
Leckprobleme ausgeschlossen werden.
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Sofern eine gerade Anzahl von Mischkomponenten in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vermischt werden soll, ist jedem Durchlaß diametral ein anderer Durchlaß
zugeordnet. Das heißt, daß zwei gegenüberliegende Verbindungskanäle und damit auch
Vorlaufleitungen bzw.
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deren Verlängerungen Jeweils auf einem Durchmesser des Hohlzyl inderabschnitts
liegen. Sollten dagegen eine ungerade Anzahl von Mischkomponenten verdüst oder verrührt
werden, so sollten die einander zugeordneten Vor- und Rücklaufleitungen gleichmäßig
verteilt auf der Außenumfangsfläche des Hoh Izyl inderabschn itts münden. Gleiches
gilt selbstverständlich für die Umienkkanäle bzw. Verbindungskanäle.
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-Um nach einem Mischvorgang die Durchlässe von Resten der eingebrachten
Mis.chkomponenten Zu reinigen, ist nach einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Lehre der Verbindungskanal fluchtend mit einem Reinigungsstößel, der in dem den
Hohlzylinderabschnitt umgebenden Gehäuse verschiebbar angeordnet ist, ausgerichtbar.
Der Reinigungsstößel selbst kann dabei als Spül- und Luftventil dienen.
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Die Säuberung der Mischkammer selbst kann bei Niederdruckbetrieb mit
Luft oder Spülmittel oder, bei Verwendung eines Rührelements in Form einer konisch
zulaufenden Rührschnecke durch Reinigungshub erfolgen. Im Hochdruckbetrieb sollte
die Mischkammer mittels einer entlang ihrer Längsachse zu verschiebenden Kolben
freigedrückt werden.
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Stellt der Hohlzyl inderabschn itt ein geringe Baukosten verursachendes
Drehteil dar, so kann das dieses umgebende Gehäuse gleichfalls hohlzylinderförmig
ausgebildet sein, wodurch sich herstellungstechnisch zusätzliche Vorteile ergeben.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus dem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
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Es zeigen: Fig. t eine schematische Darstellung eines Funktionsschemas
der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 eine Mischkammer mit im Bereich dieser
mündenden Vor- und Rücklaufleitungen für die zu vermischenden Komponenten, Fig.
3 die Anordnung nach Fig. 2 während des Vermischens der Komponenten.
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In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Vermischen von Mehrkomponenten.-kunststoffen
wie zum Beispiel Polyurethan dargestellt. Von Vorratsbehältern 10 und 12 werden
über Pumpen 14 und 16 die jeweiligen zu vermischenden Komponenten über Vorlaufleitungen
18 und 20 zu einer Mischvorrichtung 22 gefördert, um vorn dort aus wahlweise über
Rücklaufleitungen 24 bzw. 26 erneut den Vorratsbehältern 10 und 12 zugeführt oder
in einer Mischkammer 28 vermischt zu werden. Dabei wird das Vermischen bzw. das
Fördern der .Komponenten im Kreislauf in Abhängigkeit von der Stellung eines die
Mischkammer 28 umgebenden drehbar angeordneten Hohizyl inderabschnits 30 bestimmt,.
der seinerseits in einem Gehäuse 32 angeordnet - und von diesem begrenzt.
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wird. Der Hohlzylinderabschnitt 30 und das ihn umgebende'Gehäuse 32
stellt demzufolge die wesentlichen Best-andteile der Mischvorrichtung 22 dar. Die
im wesentlichen eine .Zylinderform- aufweisende Vorrichtung 22 wird dabei kopf-
oder bodenseitig durch einen nicht dargestellten Rührer oder Reinigungskolben verschEossen,
um eine nur nach einer Seite offene Mischkammer zu erhalten, von ~der aus die vermischten
Komponenten abgegeben werden können.
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In Fig. 2 befindet sich der auch als Ringhülse zu bezeichnende Hohlzylinderabschnitt
30 in der Stellung, in der die Komponenten
kreislaufgefördert werden.
Das heißt, über im Gehäuse 30 verlaufende Kanäle 34 und 36 bzw. 38 und 40, die mit
den Vor- und Rücklaufleitungen 18, 24 bzw. 20, 26 verbunden sind, werden die jeweiligen
Komponenten im Kreislauf gefördert, wobei in dem Hohlzylinderabschnitt angeordnete
Ausnehmungen 42 bzw. 44 derart in Bezug auf die im Bereich der Außenumfangsfläche
des Hohlzylinderabschnitts 30 mündenden Kanäle 34, 36 bzw. 38, 40 ausgerichtet sind,
daß eine Verbindung gegeben ist. Mit anderen Worten stellen die auch als Umlenkkanäle
zu bezeichnenden Ausnehmungen 42 und 44 in einer Stellung des Hohlzylinderabschnitts
30 sicher, daß die gewünschten Kreisläufe für die Komponenten geschlossen sind.
Soll nun eine Vermischung -sei es im Hochdruck- oder Niederdruckverfahren- der Komponenten
erfolgen, so muß der jeweilige Kreislauf unterbrochen und die Komponenten aus den
Vorlaufkanälen 18 bzw. 20 über die im Gehäuse 32 verlaufenden Kanäle 34 und 38 in
die Mischkammer 28 gelenkt werden. Zu diesem Zweck wird die Ringhülse 30 derart
verdreht, daß die Wandung vollständig durchsetzende Durchlässe in Form von Verbindungskanälen
46 bzw. 48 fluchtend zu den Kanälen 36 und 38 ausgerichtet werden. In dieser Stellung
(Fig. 3) wird -wie erwähnt- der Kreislauf unterbunden und die Komponenten selbst
können in die Mischkammer dosiert eingebracht werden. Dabei können die Kanäle 34
bzw. 38 als Nadelhülsen ausgebildet sein, wie es im Zusammenhang mit dem Kanal 34
rein schematisch dargestellt ist.
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Alternativ dazu kann bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
im NiedWerdruckverfahren in die Mischkammer 28 e-in nicht dargestelltes Rührelement
in Form von zum Beispiel einem Rührer oder einer konischen Rührschnecke angeordnet
sein, um so die erforderliche Vermischung der Komponenten sicherzustel len . Sobald
das Vermischen der Komponenten unterbunden werden soll, muß nur die Ringhülse 30
entsprechend der Pfeilrichtung in Fig. 3 verdreht werden, um eine Verbindung zwischen
den Vor- und Rücklaufkanälen 34, 36 bzw. 38, 40 über die Umlenkkanäle 42 und 44
herzustellen.
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Aus der wiedergegebenen Funktionsbeschreibung geht hervor, daR- mit
einem einzigen drehbaren Element, also der Ringhülse bzw. dem Hohizylinderabschnitt
30 wahlweise der Komponentenkreislauf hergestellt oder aber die Vermischung der
Komponenten erfolgen kann.
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Dabei können selbstverständlich mi-ttels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mehr als zwei Komponenten vermischt werden. Entsprechend der Anzahl d'er Komponenten
müssen- nur die erforderlichen Verbindungskanäle bzw. Umlenkkanäle vorhanden sein.
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Im Zusammenhang mit Fig. 2 wird des weiteren beispielhaft dargestellt,
wie die in den Verbindungskanälen 46 bzw. 48 verbliebenen' Komponentenreste gesäubert
werden können Befinden sich näml ich die Umlenkkanäle 42 und 44 in der die Vor-
und Rücklaufleitungen 34, 36 bzw. 38, 40 verbindender Stellung, so sollen nach einer
weiteren Ausgestaltung die Verbindungskanäle 46 b-zw. 48 fluchtend zu Reinigungskolben
in Form von Reinigungsstößeln 50 ausgerichtet sein. Im Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 kann der Kolben 40 dabei derart in einem Zylinder 52 verschoben werden, daß
der gesamte Kanal 46 durch das vordere freie Kolbenende durchsetzt wird. Bei dieser
Bewegung werden erkennbar die Komponentenreste in die Mischkammer hineingedrückt.
Zusätzlich können die Rein.igungsstQßel 50 auch als Spül- und .Luftventile dienen,
um damit zusätzlich eine Reinigung der K.anäle 46 und 48 bzw. der Mischkammer 28
zu ermöglichen.
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Letztere kann außerdem dadurch- gesäubert werden, daß im Niederdruckverfahren
Luft oder Spülmittel eingebracht werden oder aber bei einer konisch verlaufenden
Rührschnecke als Rührelemen.t diese derart verschoben wird, daß die Komponentenreste
von der. Innenwandung der Mischkammer 28 gelöst und damit entfernt .werden können.
Beim Hochdruckbetrieb können die an der Innenwandung haftenden vermischteh Komponentenreste
zum Beispiel durch einen paral lel zur Längsachse des Hohl zy li nderabschn itts'
verschiebbaren Kolben entfernt werden.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird erkennbar bei überaus
einfacher Konstruktion eine hochfunktionsfähge Vorrichtung zum Verarbeiten von zwei
und mehr zu vermischenden Komponenten zur Herstellung eines .Kunststoffs wie zum
Beispiel Polyurethan zur Verfügung gestellt, bei der allein durch Verdrehen eines
einzigen Teils, das durch ein gewünschtes Antriebsmittel betät-igbar ist, eine wahlweise
fluchtende Ausrichtung auf Vor- und Rücklaufleitungen derart erfolgen kann, daß
zum einen die Komponenten im Kreislauf fließen oder aber in den die Mischkammer
bildenden ' Innenraum des Hohlzylinderabschnitts gelenkt werden.