DE3335786A1

DE3335786A1 - Mehrstoffduese zum zusammenfuehren mindestens zweier fliessfaehiger, kunststoff, insbesondere schaumstoff bildender reaktionskomponenten zum zwecke des einleitens der reaktion durch vermischen

Info

Publication number: DE3335786A1
Application number: DE19833335786
Authority: DE
Inventors: Ferdinand 5206 Neunkirchen Althausen; Ferdinand Dr. 5090 Leverkusen Proksa; Reiner Dipl.-Ing. 5200 Siegburg Raffel; Hans-Michael Dipl.-Ing. 5330 Königswinter Sulzbach
Original assignee: Maschinenfabrik Hennecke GmbH; Hennecke GmbH
Current assignee: Maschinenfabrik Hennecke GmbH; Hennecke GmbH
Priority date: 1983-10-01
Filing date: 1983-10-01
Publication date: 1985-04-11

Description

Mehrstoffdüse zum Zusammenführen mindestens zweier
fließfähiger, Kunststoff, insbesondere Schaumstoff bildender Reaktionskomponenten zum Zwecke des Einleitens der Reaktion durch Vermischen Die ältere deutsche Patentanmeldung P 33 31 840.9 richtet sich auf eine Mehrstoffdüse zum Zusammenführen mindestens zweier fließfähiger, Kunststoff, insbesondere Schaumstoff bildender Reaktionskomponenten zum Zwecke des Einle tens der Reaktion durch Vermischen, bestehend aus einem Gehäuse; in das Gehäuse führenden Komponentenzuleitungen; einer im Gehäuse angeordneten Gehäusebohrung mit koaxialem Auslaßkanal in ihrer Stirnfläche; mindestens einer in der Gehäusebohrung koaxial geführten Nadelhülse; einer in der Nadelhülse koaxial geführten Düsennadel; einer zwischen der Wandung der Gehäusebohrung und der Nadelhülse sowie einer zwischen Nadelhülse und Düsennadel angeordneten Kammer, in welche je eine der Komponentenzuleitungen einmündet, wobei während des Schließzustandes die Düsennadel mit der inneren Stirnfläche der Nadelhülse und die äußere Stirnfläche der Nadelhülse mit der inneren Stirnfläche der Gehäusebohrung Dichtsitze bilden, wohingegen während des Öffnungszustandes die Düsennadel eine koaxiale Düsenöffnung der Nadelhülse freigibt, und zwischen der äußeren Stirnfläche der Nadelhülse und der inneren Stirnfläche der Gehäusebohrung eine Düsenöffnung gebildet ist, und die Düsennadel mit einem koaxialen Zapfen versehen ist, dessen Querschnittform und -größe derjenigen der Düsenöffnung der Nadelhülse und derjenigen des Auslaßkanals angepaßt ist und welcher im Schließzustand den Auslaßkanal bis zum Auslaß ausfüllt; und wobei sowohl der Düsennadel als auch der Nadelhülse an ihrem anderen Ende eine Zwangssteuerung zugeordnet ist.
Bei dieser Mehrstoffdüse erfolgt die Zuführung einer Komponente durch die zentrale Öffnung, und die Zuführung weiterer Komponenten erfolgt durch radiale Ringspalte.
Die für die Dichtsitze vorgesehenen Dichtflächen müssen außerordentlich genau gearbeitet sein, damit im Schließzustand keine Leckage auftritt, denn rings um den geschlossenen Ringdüsenspalt steht jeweils die Komponente unter Druck an. Beim geringsten Verziehen der Nadelhülsen verwerfen sich die Dichtflächen und verursachen Undichtigkeit d Dichtsitze. Nachteilig ist bei dieser Ausführungsform auch, daß für jede zusätzliche, über zwei Reaktionskomponenten hinausgehende Komponente eine weitere Nadelhülse vorgesehen werden muß.
Es besteht deshalb die Aufgabe, die eingangs beschriebene Mehrstoffdüse dahingehend zu verbessern, daß die durch das Verziehen der Dichtflächen bedingte Leckagegefahr herabgesetzt wird und daß im Falle der gesonderten Zuführung von mehr als zwei Komponenten nur eine Nadelhülse bzw. eine reduzierte Anzahl von Nadelhülsen erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Mehrstoffdüse zum Zusammenführen von mindestens zwei fließfähigen Reaktionskomponenten für die Herstellung eines fließfähigen, zu Kunststoff, insbesondere zu Schaumstoff ausreagierende Reaktionsgemisches, bestehend aus einem Düsengehäuse; einer darin angeordneten Führungsbohrung, welche einerseits durch eine sich zu einem axialen Auslaßkanal hin kon;ch verjüngenden Dichtfläche begrenzt ist und andererseits durch einen Einsatzkörper verschlossen ist; einer in einer axialen Bohrung des Einsatzkörpers geführten Düsennadel, welche einerseits mit einem in Schließstellung den Auslaßkanal ausfüllenden Zapfen versehen ist und andererseits zwangssteuerbar ist; einer im Bereich zwischen Einsatzkörper und Dichtfläche verschiebbar geführten Nadelhülse; einer im Inneren der Nadelhülse vorgesehenen, von der Düsennadel durchzogenen Kammer, wobei diese Kammer mit einer Komponentenzuleitung verbunden ist und wobei die Nadelhülse zum Auslaßkanal hin einen Boden besitzt, welcher eine mit dem Auslaßkanal fluchtende Öffnung aufweist, wobei die äußere Fläche des Bodens als Dichtfläche ausgebildet ist und im Schließzustand mit der Dichtfläche der Gehäusebohrung einen Dichtsitz bildet, wobei für mindestens eine weitere fließfähige Komponente eine Zuleitung vorgesehen ist, deren Mündung im Bereich der Dichtfläche der Gehäusebohrung angeordnet ist und in Schließstellung von der Dichtfläche der Nadelhülse verschlossen ist.
Dadurch wird erreicht, daß die teckagegefahr zumindest stark herabgesetzt wird, weil in Schließstelltung der Komponentendruck nicht mehr rings um den Dichtsitz ansteht, sondern nur noch im Bereich der Mündung. Da derartige Mündungen relativ klein sind, müssen schon starke Verwerfungen der Dichtflächen vorhanden sein, damit Leckage auftreten kann.
Nach einer besonderen Ausführungsform sind der Zuleitung mehrere Mündungen zugeordnet. Sie sind vorzugsweise gleichmäßig um die Mittelachse der Mehrstoffdüse herum verteilt.
Nach einer ersten Ausführungsform ist (sind) die Münduns(en) radial ausgerichtet.
Auf diese Weise wird die radial zugeführte Komponente - je nach der ihr innewohnenden Energie - in die zentral strömende Komponente hineingedüst oder ummantelt diese.
Nach einer anderen Ausführungsform ist (sind) die Mündung(en) tangential ausgerichtet. Auf diese Weise wird der Strom der zentralen Komponente ummantelt, wobei an der Grenzschicht zwischen den beiden Komponentenströmen in vorteilhafter Weise eine Relativbewegung entsteht.
Schließlich ist es auch möglich, daß die Mündung(en) eine Zwischenstellung zwischen radialer und tangentialer Ausrichtung einnimmt (einnehmen).
Je nach dem, ob der radiale oder tangentiale Anteil der Ausrichtung überwiegt, treten die vorgenannten Effekte stärker oder schwächer auf.
Schließlich lassen sich noch weitere Strömungseffekte dadurch erzielen, daß man die Mündung nicht senkrecht auf die Mittelachse richtet, sondern zu ihr geneigt.
Dieser verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Fachmann bedienen, indem er entsprechend den jeweiligen physikalischen Eigenschaften der Komponenten die geeignete Ausrichtung der Mündungen der Zuleitungen durch Versuche feststellt und anschließend für die Praxis benutzt.
In einer Zeichnung ist die neue Mehrstoffdüse in einem Ausführungsbeispiel für drei Komponenten rein schematisch im Schnitt dargestellt und nachstehend näher erläutert. 5 zeigen: Fig. 1 die Mehrstoffdüse in öffnungsstellung und Fig. 2 die Mehrstoffdüse in Schließstellung.
In einem Düsengehäuse 1 ist eine Führungsbohrung 2 angeordnet. Jene ist einerseits durch eine sich zu einem axialen Auslaßkanal 3 hin verjüngenden Dichtfläche 4 begrenzt und andererseits durch einen Einsatzkörper 5 verschlossen. In dem Einsatzkörper 5 ist eine Führungsbohrung 6 für eine Düsennadel 7 angeordnet. Sie weist am hinteren Ende einen wechselseitig beaufschlagbaren, in einem Zylinderraum 8 geführten Kolben 9 auf, welche beide Teil einer Zwangssteuerung 10 für die Düsennadel 7 sind. Am vorderen Ende ist die Düsennadel 7 mit einem Zapfen 11 versehen, welcher in Schließstellung den Auslaßkanal 3 völlig ausfüllt und somit als Reinigungswerkzeug zum Ausschieben des im Auslaßkanal 3 verbliebenen Gemischrestes dient. Zwischen der Dichtfläche 4 und dem Einsatzkörper 5 ist eine verschiebbare Nadelhülse 12 vorgesehen. Ihr hinteres Ende ist ebenfalls als wechselseitig beaufschlagbarer, in einem Hydraulikzylinder 13 gefl rter Kolben 14 ausgeführt, welche beide Teil einer Zwangssteuerung 15 sind. Das vordere Ende der Nadelhülse 12 besitzt einen Boden 16, dessen äußere Fläche als Dichtfläche 17 ausgebildet ist u ! welcher in Schließstellung zusammen mit der Dichtfläche 4 den Dichtsitz 18 darstellt. Der Boden 16 besitzt eine axiale, dem Auslaßkanal 3 angepaßte Öffnung 19. Der Hub der Nadelhülse 12, und damit die Spaltweite zwischen den Dichtflächen 4 und 17, ist mittels des axial verschiebbaren Einsatzkörpers 5 einstellbar. Zum Einstellen des Hubes der Düsennadel 7 ist eine im Einsatzkörper 5 gelagerte Stellschraube 20 vorgesehen. Innerhalb der Nadelhülse 12 befindet sich eine mit einer Zuleitung 21 für die Komponente A verbundene Kammer 22, aus welcher die Komponente A in Öffnungsstellu g der Düsennadel 7 durch die Öffnung 20 austritt.
Die Zuleitungen 23 und 24 für die Komponenten C und D besitzen je eine Mündung 25 und 26, welche die Dichtfläche 4 durchdringen. Sie liegen einander diametral gegenüber. In den Zuleitungen 21, 23, 24 sind nicht dargestellte Umhaltventile vorgesehen, welche in Schließstellung der Mehrstoffdüse eine Kreislaufführung der Komponenten über Rücklaufleitungen ermöglichen.
Die bereits beschriebenen verschiedenen möglichen Anordnungsformen der Mündungen sind leicht vorstellbar und berfen daher keiner zeichnerischen Darstellung.

Claims

Patentansprüche 1. Mehrstoffdüse zum Zusammenführen von mindestens zwei fließfähigen Reaktionskomponenten für die Herstellung eines fließfähigen, zu Kunststoff, insbesondere zu Schaumstoff ausreagierenden Reaktionsgemisches, bestehend aus einem Düsengehäuse einer darin angeordneten Führungsbohrung (2), welche ihrerseits durch eine sich zu einem axialen Auslaßkanal (3) hin konisch verjüngenden Dichtfläche (4) begrenzt ist und andererseits durch einen Einsatzkörper (5) verschlossen ist; einer in einer axialen Bohrung (6) des Einsatzkörpers (5) geführten Düsennadel (7), welche einerseits mit einem in schließstellung den Auslaßkanal (3) ausfüllenden Zapfen (11) versehen ist und anderseits zwangssteuerbar (10) ist; einer in dem Bereich zwischen Einsatzkörper (5) und Dichtfläche (4) verschiebbar geführten Nadelhülse (12); einer im Inneren der Nadelhülse (12) vorgesehenen, von der Düsennadel (7) durchzogenen Kammer (22), wobei diese Kammer (22) n t einer Komponentenzuleitung (21) verbunden ist, und wobei die Nadelhülse (12) zum Auslaßkanal (3) hin einen Boden (16) besitzt, welcher eine mit dem Auslaßkanal (3) fluchtende Öffnung (19) aufweist, wobei die äußere Fläche des Bodens (16) als Dichtfläche (17) ausgebildet ist und im Schließzustand mit der Dicht L läche (4) der Gehäusebohrung (1) einen Dichtsitz (18) bildet, wobei für mindestens eine weitere fließfähige Komponente eine Zuleitung (23,24) vorgesehen ist, deren Mündung (25,26) im Bereich der Dichtfläche (4) der Gehäusebohrung (1) angeordnet ist und in Schließstellung von der Dichtfläche (17) der Nadelhülse (7) verschlossen ist.
2. Mehrstoffdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuleitung (23,24) mehrere Mündungen (25,26) zugeordnet sind.
3. Mehrstoffdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen (25,26) um die Mittelachse gleichmäßig verteilt sind.
4. Mehrstoffdüse nach einem der Ansprüche t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung(en) (25,26) radial ausgerichtet ist (sind).
5. Mehrstoffdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung(en) (25,26) tangential ausgerichtet ist (s'-nd).
6. Mehrstoffdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung(en) (25,26) eine Zwischenstellung zwischen radialer und tangentialer Ausrichtung einnimmt (einnehmen).