DE2555177B2

DE2555177B2 - Mischkopf

Info

Publication number: DE2555177B2
Application number: DE2555177A
Authority: DE
Inventors: Dietrich 7993 Kressbronn Muehle
Original assignee: Upjohn Co
Current assignee: Pharmacia and Upjohn Co
Priority date: 1975-12-08
Filing date: 1975-12-08
Publication date: 1979-08-16
Also published as: DE2555177A1; JPS5269965A; GB1522119A; IT1067333B; FR2334482A1; US4092118A

Description

Die Erfindung betrifft einen Mischkopf zum Erzeugen eines vorzugsweise chemisch reaktionsfähigen Gemisches aus mindestens zwei Kunststoffkomponenten mit einer Mischkammer, die Eintrittsöffnungen für die einzelnen Kunststoffkomponenten und eine Austrittsöffnung für das Kunststoffkomponenten-Gemisch besitzt, sowie mit einem in der Mischkammer angeordneten querschnittsgleichen Ausstoßkolben, der aus einer die Eintrittsöffnungen offenlassenden hinteren Stellung bis in den Bereich der vorderen Austrittsöffnung, dabei die Eintrittsöffnungen gegenüber der Mischkammer gleichzeitig absperrend, hin und her bewegbar ist.

Bei einem bekannten Mischkopf dieser Art (DE-AS 20 07 935) öffnen und schließen wechselweise und gleichzeitig die Eintrittsoffnungen für die einzelnen Kunststoffkomponenten, ohne daß besondere Steuerungsmittel für das öffnen und Schließen vorgesehen werden müssen, da bei der hin- und hergehenden Bewegung des Ausstoßkolbens die Eintrittsöffnungen jeweils überfahren werden. Mit dem Gemischausstroß ist ferner verbunden die Reinigung der Mischkammerwandung von Gemischresten, die durch den mit der Mischkammer querschnittsgleichen Ausstoßkolben beim Ausfahren entfernt werden.

Der Beginn des Einspritzvorganges bzw. der sogenannten Schußzeit wird mit dem Beginn der Bewegung des Ausstoßkolbens festgelegt, was aber in manchen Fällen zu Ungenauigkeiten bei der Dosierung der Menge der Kunststoffkomponenten führt, und zwar deshalb, weil der Ausstoßkolben zu Beginn seiner Bewegung aus der einen in die andere Endstellung erst »losgerissen« werden muß, insbesondere bei einem größeren zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schüssen neigt der Ausstoßkolben nämlich dazu, etwas in seiner einen Endsteliung zu »verkleben«. Dies hat aber zur Folge, daß die tatsächliche Schußzeit geringer ist als die theoretische bzw. als die gewünschte Schußzeit, so daß auch die Dosiermenge der Kunststoffkomponenten zu kSein ist, was zu unbrauchbaren Schaumstoffprodukten führt

Genau denselben Nachteil weist der in der DE-OS 26 02 669 vorgeschlagene Mischkopf auf. Bei diesem Mischkopf erfolgen nämlich ähnlich wie bei dem oben erörterten vorbekannten Mischkopf der Lauf der Schußzeit und die Bewegung des Ausstoßkolbens (und des hiermit fest verbundenen Hydraulikkolbens) unabhängig voneinander. Wenn sich der mit einem Schieber fest verbundene Hydraulikkolben zunächst einmal aus seiner unteren Stellung losreißen muß, ergibt sich eine entsprechende zeitliche Verringerung der Schußzeit, da die vorgesehenen Mischkammereinlaßventile vor jeder Mischkarnmer-Einlaßöffnung, die synchron mit dem genannten Schieber zusammenarbeiten, ebenfalls unter zeitlicher Verzögerung geöffnet werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Mischkopf der eingangs definierten Art zu schaffen, der gegenüber den bekannten bzw. bisher vorgeschlagenen Mischköpfen eine wesentlich genauere Dosierung erlaubt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß im Bewegungsweg des Ausstoßkolbens ein Abtastelement vorgesehen ist, über das ein den Beginn der Schußzeit festlegendes Kontaktelement betätigbar ist.

Da somit erfindungsgemäß die Schußzeit bzw. der Beginn der Schußzeit direkt durch ein Abtasten der Stellung des Ausstoßkolbens erfolgt, werden jegliche zeitlichen Verzögerungen zwischen der Bewegung de? Ausstoßkolbens und dem Lauf der Schußzeit vermieden. Mit anderen Worten, die theoretisch berechnete und erforderliche Schußzeit stimmt genau mit der tatsächlichen Schußzeit überein.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt einen Mittelschnitt durch einen nur schematisch dargestellten Hochdruck-Mischkopf.

Der Mischkopf weist einen zentralen Ausstoßkolben !! auf, der in eine krciszylindrischc Mischkammer J2 gleichen Querschnitts eingeläppt ist. Der in der Zeichnung in seiner oberen bzw. hinteren Endsteilung dargestellte Ausstoßkolben 11 wird durch einen hiermit fest verbundenen Arbeitskolben 13 hin- und hergehend betätigt, und zwar zwischen der in der Zeichnung dargestellten hinteren Endstellung und einer vorderen Endsteliung, in der das vordere Ende des Ausstoßkolbens 11 mit dem freien Ende der zylindrischen Mischkammer 12 bündig abschließt. Die Betätigung des in einem Druckzylinder 14 angeordneten Arbeitskolbens 13 erfolgt durch Zufuhr eines pneumatischen oder hydraulischen Druckmediums zu der einen oder zu der anderen Kolbenseite. Von den für die Zufuhr benötigten Anschlüssen ist nur der eine Anschluß (15) näher dargestellt. Als Druckmedium dient vorzugsweise Dioktylphtalat, das mit den üblicherweise in Anwendung kommenden Kunststoffkomponenten nicht ehe-

misch reagiert.

In geringem Abstand von der hinteren Endstellung des Ausstoßkolbens 11 sind zwei einander gegenüberliegende Eintrittsöffnungen 16 und 16' in der Mischkammerwandung angeordnet, die zur Zufuhr der beiden Kunststoffkomponenten in die Mischkammer 12 während des Einspritzvorganges dienen. Die beiden öffnungen iö und 16' sind in gleicher Höhe bzw. in der gleichen radialen Ebene angeordnet, so daß sie gleichzeitig durch den Ausstoßkolben 11 geöffnet werden, was zur Vermeidung eines unerwünschten Vorlaufes erforderlich ist.

Den beiden Eintrittsöffnungen 16 und 16' sind die zugeordneten Einlaßventile 5 und 5' unmittelbar benachbart, deren Ventilkegel 17 und 17' mit Ventilsitzen 18 und 18' entsprechend der Formgebung zusammenarbeiten. Um ein selbsttätiges öffnen und Schließen der Einlaßventile 5 und 5' zu gewährleisten, sind Druckfedern 19 und 19' vorgesehen, so daß auf gesonderte Mittel zur Betätigung der Einlaßventile verzichtet werden kann. Eine Einstellung der Härte der Druckfedern 19,19' erfolgt über Einstellbuchsen Ii, 20', wodurch die Größe des Öffnungdruckes der Einlaßventile 5 und 5' in sehr einfacher Weise eingestellt werden kann.

Die Einlaßventile 5 und 5' sind in Ventilkammern 21 und 21' hin- und hergehend beweglich angeordnet. Da der den mittleren Teil bildende Ventilschaft der Einlaßventile 5 und 5' einen wesentlich geringeren Durchmesser als die zugeordnete Ventilkammer aufweist, ist ein Ringraum mit relativ großem Querschnitt vorhanden. Bei der Rezirkulation tritt die Kunststoffkomponente über ein Zuleitungsrohr 3 bzw. 3' in die Ventilkammer 21 bzw. 21' ein, und sie verläßt diese über eine nicht dargestellte Rücklaufleitung, wobei sich die beiden Einlaßventile 5 und 5' in der in der Zeichnung gezeigten Schließstellung befinden.

Bei oder kurz vor Erreichen eines gewünschten Einspritzdruckes öffnen die beiden Einlaßventile 5, 5' und kurz nach c.esem Öffnen wird der zuvor in der vorderen Endlage befindliche Ausstoßkolben 11 in die in der Zeichnung dargestellte hintere Endstellung v;rgahren, wobei er die Eintrittsöffnungen 16,16' freigibt.

Die Beendigung des Einspritzvorganges erfolgt durch Verfahren des Ausstoßkolbens 11 aus der hinteren Endstellung in die vordere Endstellung, in der das vordere Ende des Ausstoßkolbens 11 mit dem freien Ende der Mischkammer 12 bündig abschließt, so da3 etwaige Gemischreste aus der Mischkammer 12 vollständig ausgestoßen werden. Während oder unmittelbar nach Beendigung dieses AussioSvorganges wird ein Absperrventil in der Rücklaufleitung geöffnet, so daß die Umschaltung auf Rezirkulation erfolgt. Der Übergang vom Einspritzvorgang zur Rezirkulation hat ein sofortiges Abfallen des hohen Einspritzdruckes von mehr als 100 bar auf den niedrigen Rezirkulationsdruck von ca, 30 bar zur Folge. Hiermit gleichzeitig schließen die beiden Einlaßventile 5 und S' selbsttätig aufgrund des Druckabfalles.

Eine besonders exakte Dosierung der eingespritzten Kunststoffkomponentenmenge läßt sich wie folgt erreichen:

Das dem Austritt des Ausstoßkolbens 11 gegenüberliegende Ende des Druckzylinders 14 weist einen federbelasteten Stößel 30 auf, der in dem Druckzylinderende in Längsrichtung des Druckzylinders 14 hin- und hergehend beweglich angeordnet ist und mit einem außerhalb des Druckzylinders 14 angeordneten Endschalter 31 zusammenarbeitet bzw. den Endschalter 31 betätigt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, arbeitet der federbelastete Stößel 30 mit der einen Stirnseite des Arbeitskolbens 13 derart zusammen, daß bei einer bestimmten Stellung des Arbeitskolbens 13 und des Ausstoßkolbens 11 der Stößel 30 und der Endschalter 31 betätigt werden. Die Stellung, bei der e^:> ·.£ Betätigung des Endschalters 31 erfolgt, ist nun derart gewählt, daß diese Betätigung beim Überfahren der Einlaßöffnungen 16, 16' durch das Ende des Ausstoßkolbens 11 erfolgt. Dieser Betätigungszeitpunkt (Zeitpunkt des Überfahrens bzw. d°r Freigabe der Eintrittsöffnungen 16, 16' durch das untere Ende des Ausstoßkolbens 11) wird nun als Beginn der sogenannten Schußzeit (Beginn des Einspritzvorganges) festgelegt. Mit anderen Worten, die Schußzeit wird direkt durch den Ausstoßkolben 11 bzw. durch ein Abtasten der Stellung des Ausstoßkolbens 11 gesteuert. Hierdurch käßt sich eine wesentlich genauere Dosierung der Einspritzmenge erzielen als dies bislang bei den bekannten Mischköpfen der FaI! war, denn bei den bekannten Mischköpfen werden der Lauf der Schußzeit und die Bewegung des Ausstoßkolbens gleichzeitig durch einen Impuls ausgelöst.

Am Ende der Schußzeit, deren Dauer durch eine beliebige bekannte nicht dargestellte Vorrchtung eingestellt werden kann, werden der Arbeitskolben 1.3 und hiermit gleichzeitig der Ausstoßkolben 11 aus der in der Zeit 'inung dargestellten Endstellung in die gegenüberliegende Endstellung verfahren. Der Zeitpunkt des Überfahrens der Eintrittsöffnungen 16, 16' durch das eine Ende des Ausstoßkolbens 11 wird hierbei als Endzeitpunkt der Schußzeit festgelegt, so daß die gewählte Schußzeit mit der tatsächlichen Schußzeit bzw. mit der tatsächlichen Zeitdauer des Einspritzvorganges genau übereinstimmt.

Der Mischkopf wird vornehmlich zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen verwendet, und zwar insbesondere auch Hit Herstellung von Polstern, von Automobilsiizen und dergleichen. Bei der Herstellung eines denr'.igen Polyurethanschaumstoffes bestehen die beiden Kunststoffkomponenten aus Toluoldiisozyanat und Polyol.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mischkopf zum Erzeugen eines vorzugsweise chemisch reaktionsfähigen Gemisches aus mindestens zwei Kunststoffkomponenten mit einer Mischkammer, die Eintrittsöffnungen für die einzelnen Kunststoffkomponenten und eine Austrittsöffnung für das Kunststoffkomponenten-Gemisch besitzt, sowie mit einem in der Mischkammer angeordneten querschnittsgleichen Ausstoßkolben, der aus einer die Eintrittsöffnungen offenlassenden hinteren Stellung bis in den Bereich der vorderen Austrittsöffnung, dabei die Eintrittsöffnungen gegenüber der Mischkammer gleichzeitig absperrend, hin und her bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bewegungsweg des Ausstoßkolbens (11) ein Abtastelement (30) vorgesehen ist, über das ein den Beginn der Schußzeit festlegendes Kontaktelement (31) betätigbar ist.

2. Mischkopf räch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (31) im Zeitpunkt der Freigabe der Eintrittsöffnungen (16, 16') durch das Ende des Ausstoßkolbens (11) betätigbar ist.

3. Mischkopf nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Abtast- und Kontaktelement ein Endschalter(31) vorgesehen ist.

4. Mischkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Abtastelement ein den Endschalter (31) betätigender, hin- und hergehend beweglicher Stößel (30) vorgesehen ist, der am Ende eines Druckzylinders (*A) angeordnet ist, der einen doppelt wirkenden, mit dem Ausstoßkolben (11) fest verbundenen Arbeitskolben (13) au.aimmt.