DE7905666U1

DE7905666U1 - Vorrichtung zum mischen eines kunststoffgemisches

Info

Publication number: DE7905666U1
Application number: DE19797905666U
Authority: DE
Original assignee: AFROS Srl CARONNO PERTUSELLA VARESE IT
Current assignee: AFROS Srl CARONNO PERTUSELLA VARESE IT
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1979-03-01
Publication date: 1981-06-11
Also published as: GB2015888B; IT1109997B; DE2907938C2; US4332335A; DE2907938A1; FR2419152B1; JPS54163952A; FR2419152A1; JPS5532526B2; GB2015888A; IT7821022A0

Description

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen eines chemisch reagierenden, flüssigen, aus mindestens zwei Komponenten bestehenden Kunststoffgemisches, mit einer ersten und einer unmittelbar anschließenden, winkelig dazu verlaufenden zweiten Kammer, wobei beide Kammern kolbenförmige Steuerorgane aufweisen, das Steuerorgan der mit einem durchgehend gleichen Querschnitt versehenen ersten Kammer mit getrennten, jeder Komponente zugeordneten Rückführleitungen versehen und das Steuerorgan der ebenfalls mit einem durchgehend gleichen Querschnitt versehenen zweiten Kammer als Langhubkolben ausgebildet ist.

Es sind schon Spritzköpfe im allgemeinen für die Herstellung von Kunststofformteilen bekannt, bei welchen die einzelnen zu vermischenden Komponenten direkt in einen Mischbereich eingespritzt werden, welcher von der mit der Form in Verbindung stehenden Zuleitung gebildet wird. Die zu vermischenden flüssigen Stoffe werden nämlich durch Öffnungen eingespritzt, die unmittelbar und senkrecht dazu in den genannten Zuleitungskanal einmünden. Eine derartige Anordnung des Komponenten-Mischbereichs gegenüber dem Zuleitungskanal bringt häufig eine ganze Reihe von Störungen mit sich. Die kinetische Energie der einzelnen eingespritzten

(nur PA Dipl.-Ing. S. Staeger)

Komponentenströme wird nicht in dem für ihre Vermischung be --stimmten Bereich absorbiert, sondern breitet sich weiter bis in den Ausströmkanal aus, weshalb das daraus auströmer.äe Material nicht vollständig durchgemischt ist und häufig mit einer zu hohen Geschwindigkeit aus diesem herausfliesst.

Dies führt nicht nur zum Auftreten von Fehlern in den Formteilen, die demzufolge Ausschussware werden und zu erheblichen wirtschaftlichen Nachteilen führen, sondern beim Arbeiten mit offenen Werkzeugen kann es auch vorkommen, dass das Material aus den Werkzeugen heraustritt.

Eine Undefinierte Verlängerung des Ausströmkanals, bis die durch die einzelnen Komponentenströme verursachte Wirbelbewegung vor dem HerausfHessen aus dem Spritzkopf aufhört und bis eine regelmässige Strömung des vermischten Materials erzielt wird, stellt noch keine Lösung des Problems dar, sondern trägt sogar zu einer Verschlechterung der Ubergangsverhältnisse bei, die beim Übergang von einer normalen Komponenten-Umlaufphase vor dem jeweiligen Spritzvorgang auf die anschliessende Spritz-oder Giessphase der Komponenten nach ihrer Reaktion in die Form eintreten. Bei den bekannten Spritzköpfen werden die Offnungen für die Einspritzung der einzelnen Komponenten in den Mischbereich des Ausströmkanals nämlich von einem Dorn verschlossen, der normalerweise auch für die Reinigung des Ausströmkanals nach jedem Spritzvorgang sorgt. Wenn der Ausströmkanal und demzufolge der Reinigungsdorn mit einer sehr grossen Länge ausgeführt wurden, so wäre auf Grund der Trägheit und des langen Kolbenhubs im Zylinder für die pornbetätigung keine schnelle Arbeitsweise mög-■ lieh. Hinzu kommt, dass die ersten Augenblicke des Mischvorgangs, das heisst die Ubergangsphase, sehr wichtig sind, da gerade zu diesem Zeitpunkt das Mischungsverhältnis der verflüssigten Komponenten konstant gehalten und ständig überwacht werden muss. Dies wird nur durch eine schnelle Öffnung der Ausströmöffnungen garantiert.

Zweck der Neuerung ist daher die Schaffung eines Spritzkopfes der oben genannten Art, bei welchem die Vermischung in einer vom Ausströmkanal getrennten Kammer stattfindet, um die durch die nicht gründliche Durchmischung der Komponenten verursachten Nachteile zu vermeiden und um die Weiterleitung der restlichen Wirbelbewegungen im Materialfluß, der durch den Ausströmkanal hindurchfließt, zu vermeiden. Auf diese Weise ist eine Verkürzung des Ausströmkanals möglich und der Platzbedarf des Spritzkopfes wird geringer.

Eine weitere Aufgabe der Neuerung ist die Schaffung eines Mischkopfes der oben genannten Art, bei welchem das Öffnen bzw. Schließen der Einströmöffnung der einzelnen Komponenten in erste Kammer außerordentlich schnell erfolgen kann, um damit den Übergangszustand von einer Umlaufphase der Komponenten vor dem jeweiligen Spritzvorgang auf den eigentlichen Spritzvorgang zu verkürzen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß neuerungsgemäß die Austrittsöffnungen der Komponentenzuführungen der als Vormischkammer ausgebildeten ersten Kammer unmittelbar vor der Einmündung derselben in die zweite Kammer angeordnet sind, das Steuerorgan der Vormischkammer, wie an sich bekannt, als Kurzhubkolben ausgebildet ist und das Volumen der zweiten Kammer wesentlich größer ist als dasjenige der Vormischkammer.

Eine gegebenenfalls seitliche und schrägliegende Anordnung der ersten Kammer gegenüber dem als zweite Kammer ausgebildeten Ausströmkanal bewirkt, daß der aus der ersten Kammer herausfließende Materialstrom gegen die dem Ausströmkanal gegenüberliegende Wand aufprallt, so daß ein großer Teil der verbleibenden kinetischen Energie gedämpft wird

^ und demzufolge eine einwandfreie Durchraischung und Reaktion

der Komponenten erzielt wird. Auf diese Weise kann die Länge des Ausströmkanals möglichst klein gewählt werden, da eine regelmässige Strömung erzielt wird, weshalb der Platzbedarf und das Gewicht des Spritzkopfes geringer werden.

Da d|e Länge der Mischkammer im allgemeinen im Vergleich' zur Länge des Ausströmkanala sehr klein ist, ermöglicht die ge- !..' trennte Anordnung der obigen Mischkammer den Einsatz von Umlaufventilen für die einzelnen Komponenten, die kurze Hubwege i;: ν bzw. auf jeden Fall kurze Schaltzeiten erfordern, so dass die

jji Datier der Ubergangsphase auf diese Weise auf ein Minimum herab-

?! gesetzt wird. Dies frst beispielsweise dutch den Einsatz eines

'§ Schieberventils möglich, dessen Ventilkolben in Längsrichtung

; in der Mischkammer beweglich ist; r um den Materialfluss zum

; Ausströmkanal freizugeben bzw. zu unterbrechen, wobei im zuletzt

; genannten Falle die einzelnen Komponenten in Umlaufbewegung gehalten werden während gleichzeitig die Reinigung der Mischkammei ■ ' erfolgt.

Diese und weitere Kennzeichen des erfindungsgemässen Mischkopfes werden anschliessend eingehender an Hand der beiliegender Zeichnungen erläutert. Darin zeigt:

Bild 1 den Mischkopf in einem Längsschnitt nach einer Vertikalebene;

Bild 2 die verschiedenen für die Komponenten-Umlaufphase vorbereiteten Teile in einem Querschnitt nach der Linie 2-2 von Bild 1;

Bild 3 einen ähnlichen Schnitt wie in Bild 2, wobei die Teile jedoch für die Mischphase der Komponenten und für den Spritzvorgang vorbereitet sind.

Mit Bezug auf die Abbildungen besteht der. Misch- und Spritzkopf aus einem Körper 1, in welchen eine Mischkammer 2 eingefori ist, dit seitlich getrennt neben dem Ausströmkanal 3 angeordnet

(,te

ist, mit welchem sie über eine Ausflussöffnung 2 in der Seitenwand dieses Kanals in Verbindung steht.

Wie 4US den obigen Abbildungen ersichtlich ist, ist der Ausströmkanal 3 mit senkrechter Achse angeordnet, während die Mischkammer 2 mit horizontaler Achse angeordnet ist, wobei die Achse der Mischkammer 2 im allgemeinen irgendeinen beliebigen Winkel mit der Achse des obigen Ausströmkanals 2 bilden kann, jedoch vorzugsweise unter einem Winkel von 90° angeordnet wird.

Im Innern des Ausströmkanals 3 bewegt sich ein Reinigungsdorn4, der aus einer zylindrischen Verlängerung der Kolbenstange 4 eines doppelwirkenden Betätigungszylinders 6 besteht, welcher am Körper 1 des Spritzkopfes befestigt 1st. Dieser Dorn nimmt im Kanal 3 eine rückwärtige Lage wie in Bild 1 gezeigt ein, wenn der Kolben 5 während des Spritzvorganges nach oben bewegt wird, bzw. nimmt eine vordere Lage ein, wenn der Kolben 5 während der Komponenten-Umlaufphase nach unten bewegt wird.

Wie weiterhin aus Bild 2 und Bild 3 hervorgeht münden in die Mischkammer 2 in diametral entgegengesetzter Stellung die öffnungen 7 bzw. 8 von zwei Komponenten-Zuleitungen ein, die jeweils mit 9 und mit 10 bezeichnet sind. In eine jede dieser Zuleitungen ist ein Nadelventil 11 bzw. 12 für die Spritzdruckeinstellung der Komponenten in der Mischkammer eingebaut.

Der Spritzkopf enthält weiterhin zwei Leitungen 12 bzw. 14 für den Umlauf der Komponenten, welche in eine hintere Verlängerung der Mischkammer einmünden, in der sich der Kolben 15 eines Schieberventils bewegt, das insgesamt ein doppeltes Umlaufventil für die beiden Materialkomponenten bildet. Der Kolben 15 dieses Umlauf-Ventils ist mit dem Kolben 16 eines Betätigungszylinders 17 verbunden, dessen Hub und Abmessungen ausserordentlich. gering sind, da zwischen den Offnungen 7 und 8 der Materialzuleitungen und de*· Mündung der Leitungen 13 und 14 für den Umlauf der Komponenten nur ein geringer Abstand vorliegt. Daher kann die Betätigung des Zylinders 17 ausserordentlich schnell

erfolgen. Die Betätigung des Zylinders 17 kann ausserdem von der Betätigung des Zylinders gesteuert werden, welcher seinerseits den Dorn 4 für die Reinigung des Ausströmkanals betätigt, indem beispielsweise ein Näherungs-Schalter 18 oder dergleichen vorgesehen wird, der bei Beendigung der Aufwärtsbewegung des Zylinderkolbens 5 für die Betätigung des Reinigungsdornes ausgelöst wird, um die Absperrung bzw. die Zuleitung des verflüssigten Materials zum Betätigungszylinder 17 des genanntun Umlauf-Ventils zu steuern.

Im abgebildeten Beispiel ist für den Materialumlauf ein Schieberventil vergesehen, das aus dem Kolben 15 besteht, der mit zwei gegenüberliegenden Längsnuten 19 bzw. 20 ausgebildet ist, deren Länge im wesentlichen dem Abstand zwischen der Öffnung einer Zuflussleitung und dem Eingang der entsprechenden Komponenten-Umlauf leitung entspricht. Der Kolben 15 des Urnluaf-Ventils geht in einen vergösserten Endabschnitt 15' über, der während der in Bild 2 dargestellten Umlauf-Phase den Auslass aus der Mischkammer in den Ausströmkanal 3 sperrt', und dadurch die Umlauf zirkulierung der Komponenten von den Zuströmleitungen 9 und 10 zu den Umlaufleitungen 13 und 14 ermöglicht. Während der Spritz- bzw. Giessphase, die in Bild 3 dargestellt ist, verhindert dieses Kolbenende 15' des Kolbenschiebers 15 den Durchqang der Komponenten zu den vorher genannten Umlaufleitungen 13 und 14. Anstelle des gemeinsamen.Schieberventils für die Umlaufleitungen der beiden Komponenten kann natürlich auch irgendeine andere Ventilausführung benutzt werden, und natürlich ist auch der Einsatz von getrennten Umlaufvenijilen für jede Leitung möglich

Anschliessend soll die Arbeitsweise des erfIndungsgemässen Spritzkopfes kurz beschrieben werden.

Nehmen wir einmal an, der Spritzkopf befände sich in der in Bild 2 dargestellten Ausgangsstellung, in welcher der Schieberkolben 15 des Umlauf-Ventils den Durchgang der Komponenten zu

zu dem Ausströmkanal 3 sperrt und dagegen den Durchgang zu den Umlauf-Leitungen 13 und 14 wie aus der Abbildung ersichtlich freigibt. In diesem Zustand ist der Reinigungsdorn 4 für den Ausströmkanal natürlich, durch die Betätigung vom Zylinder 6 aus abgesenkt worden.

Die Materialkomponenten werden getrennt mit dem gewünschten Druckwert so lange in Umlauf gehalten, bis der Spritzkopf die gewünschte Betriebstemperatur erreicht hat. Wenn ein Spritzvorgang ausgeführt werden soll, wird zunächst der Zylinder 6 betätigt, um den Dorn 4 wie in Bild 1 gezeigt zurückzuziehen, womit der Ausfluss aus der Mischkammer zu dem Ausströmkanal 3 freigegeben wird. Wenn der Kolben 5 des Zylinders 6 die obere Lage erreicht, so_v stellt der Näherungstaster 18 das Vorhandensein des Kolbens 5 fest und steuert ein Magnetventil 18, welches das Material zum Zylinder 17 des Umlauf-Ventils fördert, welcher den Kolben 15 in die in Bild 3 gezeigte Stellung bewegt. Da der übergang von dem Zustand in Bild in den Zustand von Bild 3 nach einem kurzen Hub des Umlauf-Ventils erfolgt, kann letzteres sehr schnell betätigt werden, wodurch die Dauer des Übergangs Von einer Phase zur andern auf ein Minimum herabgesetzt wird. Die flüssigen Materialkomponenten werden daher in eine Mischkammer 2 eingespritzt, wo sie miteinander vermischt werden und dann seitlich daraus heraus in den Ausströmkanal 3 fliessen. Auf Grund der unterschiedlichen Achslage der Mischkammer und des Aussbrömkanals 3 werden die in der homogenisierten Materialströmung verbleibenden Wirbelbewegungen nach einem kurzen Weg gedämpft, da die Strömung einerseits umgelenkt wird und andererseits auf die gegenüberliegende Wand des Ausströmkanals aufprallt. In diesem Ausströmkanal 3 stellt sich daher sofort hinter der Einmündung der Mischkammer ein homogener einwandfrei durchgemischter Material fluss ein, der mit der erforderlichen Geschwindigkeit aus dem Kanal 3 austritt.

OS

■ . ■ · ■

\(.\ t ti·· I ·»#■■·

ψ\ * · I ■ I · » · B

I Nach beendigtem'Spritzvorgang wird'das Umlauf-Ventil noch

f;j einmal betätigt, welches eine Vorwärtsbewegung das Kolbenschiebers 15 bewirkt, um den Komponentenfluss zum Ausströmkanal 3

\ . hin zu unterbrechen und die Masse zu den Umlauf-Leitungen 13 und 14 hin umzuleiten. Gleichzeitig sorgt das vordere Ende

$ des Kolbenschiebers 15 für die Reinigung der Mischkammer. Dann

N wird der Zylinder 6 betätigtv der wiederum den Dorn 4 für die

Reinigung des Ausströmkanals 3 nach vorne bewegt, und die ganze

·; Anordnung bleibt nun in diesem Zustand bis zum nächsten Spritz-

·" Vorgang.

;■ . Die seitliche Anordnung der Mischkammer 2 ermöglicht

f eine Änderung ihres Durchmessers bzw. ihres Querschnitts

K in bezug auf die Abmessungen des Ausströmkanals 3. So kann

i; zum Beispiel der Durchmesser der Mischkammer 2 kleiner oder

größer sein als der des Ausströmkanals 3. Dies ermöglicht

i eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Mischung der beiden

i miteinander reagierenden' Komponenten.

Claims

'Vorrichtung zum Mischen eines Kunststoffgemisches"

SCHUTZANSPRUCH

Vorrichtung zum Mischen eines chemisch reagierenden, flüssigen, aus mindestens zwei Komponenten bestehenden Kunststoffgemisches, mit einer ersten und einer unmittelbar anschließenden, winkelig dazu verlaufenden zweiten Kammer, wobei beide Kammern kolbenförmige Steuerorgane aufweisen, das Steuerorgan der mit einem durchgehend gleichen Querschnitt versehenen ersten Kammer mit getrennten, jeder Komponente zugeordneten Rückführleitungen versehen und das Steuerorgan der ebenfalls mit einem durchgehend gleichen Querschnitt versehenen zweiten Kammer als Langhubkolben ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (7, 8) der Komponentenzuführungen (9„ 10) der als Vormischkammer ausgebildeten ersten Kammer (2) unmittelbar vor der Einmündung derselben in die zweite Kammer (3) angeordnet sind, das Steuerorgan (15, 16) der Vormischkammer (2), wie an sich bekannt, als Kurzhubkolben ausgebildet ist und das Volumen der zweiten Kammer (3) wesentlich größer ist als dasjenige der Vormischkammer (2).

Bankverbindung : Bayer. Vereinsbank München, Konto 620404 (BLZ 700 202 70)

Postscheckkonto: München 27Ö44-802 (BLZ 70010080) (nur PA Dipl.-Ing. S. Staeger)