DE2262730C3 - Vorrichtung zum dosierten Zuführen einer flüssigen Kunststoffkomponente in eine Mischkammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer solchen Vorrichtung, die Gegenstand eines Ilteren Vorschlags ist. übernimmt das Einspritzventil selbst die Steuerung des Zuflusses der Kunststoffkomponente entweder zur Mischkammer oder zur Rück· stromleitung. Dabei ist dem Einspritzventil unmittelbar ein Pücklaufventil zugeordnet, wobei beide Ventile bei jedem ihrer Öffnungsgrade die gleiche oder analoge Charakteristik der Strömungs- und Öffnungsquerschnitte aufweisen und jeweils gleichzeitig und in entgegengesetzter Richtung betätigt werden. Hierdurch ist ein konstanter Mässefluß durch das Ventil gewährleistet, der lediglich steuerbar in einen der Mischkammer zugeführten und einen rückströmenden Anteil aufgeteilt wird. Dadurch sind unerwünschte Druckspitzen Vermieden und ist überdies bei genügender Genauigkeit des Einspritzvorganges eine einfache Änderung der Dosierung über breite Dosierungsbereiche gewährleistet

Bei der genannten Vorrichtung ist der RUckslrömdurchlaß durch einen vom Ventilkegel des Einspritzventils ausgehenden, den Steuerkolben an seiner Außenseite umgehenden und am Ventilkegel des Rückströmventils mündenden Rückströmkanal gebildet, so daß ein langer aufwendig zu fertigender Strömungsweg mit einer Mehrzahl von Umlenkungen und einem entsprechend hohen Strömungswiderstand entsteht

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung so zu verbessern, daß ίο bei einfachem und kompaktem Aufbau der Dosiervorrichtung und unter Erhaltung sämtlicher Steuerungsund Dosieraufgaben im Rückströmkanal eine widerstandsarme Strömung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Durch die Führung des Rückströmdurchlasses im Steuerkolben und den Ventilstößeln selbst ist ein kürzestmöglicher, umlenkungsfreier Rückströmkanal geschaffen, der einen äußerst geringen Strömungswiderstand aufweist, so daß bei einer Umschaltung von Einspritzung auf Rückströmung keine merklichen Widerstandsänderungen auf den Massefluß auftreten. Im übrigen sind sämtliche Vorteile der Dosiervorrichtung gemäß dem älteren Vorschlag auch bei der erfindungsgemäßen Weiterentwicklung vorhanden.

Aus der DE-OS 20 07 935 ist zwar eine Dosiervorrichtung mit einem Steuerelement bekannt in dem zur strömungsgünstigen Verbindung der Einspritz- mit der Rücklauföffnung Hohlräume ausgebildet sind. Die dortige Steuervorrichtung besteht jedoch aus einem in einer Mischkammer angeordneten, mehreren Einspritzventilen gemeinsamen Steuerschieber, dessen zentrale Innenbohrung in der Einspritzstellung die Mischkammer bildet und bei der Unterbrechung des Einspritzvorganges im Schiebermantel angeordnete Rückströmkanäle mit der Einspritzöffnung des Einspritzventils in Verbindung bringt

Die Unteransprüche 2 bis 4 haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum inhalt
•to Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele niher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Einspritzstellung,
Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in der Rückströmstellung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Rückströmstellung,

Fig.4 die Vorrichtung gemäß Fig. 3 in der Einspritzstellung und

F i g. 5 einen Schnitt gemäß Linie V-V in F i g. 3.

in der Zeichnung ist lediglich die Dosiervorrichtung selbst dargestellt; der Einbau der Dosiervorrichtung in einen Kreislauf einer Kunststoffkomponente, die mittels einer Pumpe in der Rückströmstellung der Dosiervorrichtung ständig in einem Speicherkreis umgewälzt und bei Umschaltung der Vorrichtung in die Einspritzstellung in eine Mischkammer eingespritzt wird, kann in bekannter Weise erfolgen.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ausführungsforrn einer Dosiervorrichtung weist ein Ventilgehäuse 1 auf, Welches an einer Stirnseite mit einem Gehäuseabschluß 2 verbunden Und hier mittels einer Ringdichtung 27, die z, B, aus einem O-Ring bestehen kann, abgedichtet ist. Innerhalb des Ventilgehäuses 1 und des Gehäuseabschlusses 2 ist ein axial zwischen zwei Stellungen verschiebbarer, im wesentlichen einstückig ausgebilde-

ter Hohlkörper 3 angeordnet, der eine etwa spindelförmige Form aufweist und mit einer zentralen Innenbohrung versehen ist, die einen Rückströmdurchlaß 11 bildet. Der Hohlkörper 3 ist an seinem äußeren Umfang mit einem einen Steuerkolben 10 bildenden Ringflansch versehen, dessen Außenumfang mit einem O-Ring 15 gegenüber einer zylindrischen Arbeitskammer 16 abgedichtet ist, die im Inneren des Ventilgehäuses 1 angeordnet ist und mit Drucklufteinlässen 17 und 18 über Kanäle im Ventilgehäuse 1 bzw. im Gehäuseabschluß 2 in Verbindung steht Der Steuerkolben 10 für die Axialverschiebung des Hohlkörpers 3 wird somit durch den beidseitig durch Druckluft beaufschlagten Ringflansch des Hohlkörpers 3 gebildet, der in der Arbeitskammer 16 zwischen zwei Stellungen hin- und hergehend verschiebbar ist.

Das Ventilgehäuse 1 und der Gehäuseabschluß 2 sind je mit einer fluchtenden Innenbohrung 19 bzw. 20 versehen. Die beiden Innenbohrungen 19 und 20 nehmen die die beiden Ventilstößel bildenden Enden des etwa spindelförmigen Hohlkörpers i auf, wobei zur Abdichtung gegenüber der zylindrischen Ar' eitskammer 16 O-Ringe 24 und 26 vorgesehen sind.

Der Gehäuseabschluß 2 ist mit einer Zufuhröffnung 13 für die Kunststoffkomponente versehen, an die eine Speiseleitung angeschlossen ist, während eine Rückströmleitung im Kreislauf der Kunststoffkomponente an eine Rückströmöffnung 20' angeschlossen ist, die im Ventilgehäuse 1 vorgesehen ist.

Durch das in der Zeichnung links dargestellte Ende des einen Ventilstößels ist ein Ventilkegel 6b gebildet, der mit einem als auswechselbare Düse ausgebildeten, als Innenkegel geformten Ventilsitz 6a zusammenarbeitet und das Einspritzventil bildet, welches in eine nicht näher dargestellte Mischkammer mündet. Der den Ventilsitz 6a aufweisende auswechselbare Einsatzkörper ist gegenüber dem Gehäuseabschluß 2 mittels einer Ringdichtung 7 abgedichtet.

Das Ende des gegenüberliegenden Ventilstößels ist mit einem al' Innenkegel ausgebildeten Ventilkegel 5a versehen, der in einem verschraubten Einsatzstück ausgeformt ist, welches eine steuerbare Durchtrittsöffnung 14 des Rücklaufventils bildet. Das Rücklaufventil besteht somit aus dem Ventilkegel 5a und einem hiermit zusammenarbeitenden, als Außenkegel ausgebildeten Verstellkeg¹!, welcher den Ventilsi.z 56 bildet. Der Verstellkege! kann in axialer Richtung mittels einer Verschraubung verstellt werden, und zwar in Abhängigkeit von der gewünschten Größe des Durchtrittsquerschnittes des Rücklaufve/iils, der durch den Ringspalt zwischen dem vorderen Ende des Verstellkegels und der zentralen Ourchtrittsöffnung 14 des Einsatzstückes definiert ist. Um ein ungewolltes Verstellen der einmal eingestellten Lage des Verstellkegels zu verhindern, ist hierbei eine Feststellschraube 28 vorgesehen, die in die Verschraubung zwischen dem rechten Ende des Verstellkegels und dem Ventilgehäuse 1 eingreift. Ferner ist ein ORing 25 vorgesehen, der den Verstellkegel nach außen abdichtet.

Der durch den Innenraum des Hohlkörpers 3 gebildete Kückströffidurchläß 11 ist über mehrere radiale Durchtrittsöffnungen 12 mit der Zufuhröffnung 13 für die Kunststoffkomponente verbunden.

Die vorstehend geschilderte Dosiervorrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn, wie in Fig, ί dargestellt ist, Druckluft durch den Drucklufteinlaß 17 in die zylindrische Arbeitskammer 16 eingeführt wird, so wird der Steuerkolben 10 an seiner linken Kolbenfläche beaufschlagt Hierdurch wird der einstückig hiermit verbundene Hohlkörper 3 nach rechts verschoben, bis der Ventilkegel 5a mit seiner zentralen Ventilöffnung 14 zur Anlage gegen den durch das linke Ende des Verstellkegels gebildeten Ventilsitz 5Zj kommt, wodurch gleichzeitig das Rücklaufventil geschlossen wird. Ebenfalls gleichzeitig hiermit erfolgt die Öffnung des Einspritzventils, wenn sich der Ventilkegel 6b des anderen Ventilstößels vom Ventilsitz

ίο 6a nach rechts entfernt, so daß durch den hierdurch freigegebenen Ringspalt die flüssige Kunststoffkomponente in die nicht näher dargestellte Mischkammer einströmen kann, wobei zu beachten ist, daß die Rücklaufleitung infolge des geschlossenen Rücklaufventils abgesperrt ist

Wenn durch eine nicht näher dargestellte Automatik oder Regeleinrichtung das Ende des Einspritzvorganges angesteuert wird, so wird Druckluft durch den anderen Drucklufteinlaß 18 der Arbeitskammer 16 zugeführt, so daß die andere — rechte — Kolbenfläche des Steuerkolbens 10 beaufschlagt uiu! der mit dem Steuerkolben 10 einstückig verbundene Hohlkörper 3 nach links bis zu seinem Anschlag verschoben wird. Dieser Anschlag wird durch den Ventilsitz 6a gebildet.

2<> gegen den der Ventilkegel 6b zur Anlage kommt, wodurcn das Einspritzventil geschlossen wird. Gleichzeitig hiermit wird in völlig analoger Weise das Rücklaufventil geöffnet. Dies hat zur Folge, daß die flüssige Kunststoffkomponente nun nicht mehr von der

jo Zuführöffnung 13 durch das Einspritzventil in die Mischkammer gelangt, sondern vielmehr durch die radialen Durchtrittsöffnungen 12 in den den Rückströmdurchlaß 11 bildenden Innenraum des Hohlkörpers 3 und von hier aus durch das Rucklaufventil in die

π Rückführöffnung 20 und in die Rückströmleitung gelangt. Von hier aus strömt die flüssige Kunststoffkomponente in einen Vorratsbehälter und zu einer Pumpe, von der aus sie durch die Speiseleitung zurürk zur Zuführöffnung 13 gepumpt wird. Dieser Kreislauf bleibt so lange unverändert, bis infolge des nächsten Ste'-erimpulses das Einspritzventil wieder geöffnet wird.

Bei der zweiten Ausführungsform gemäß ^p i g. 3 bis 5. deren Grundaufbau der Ausführungsform nach den > F i g. 1 und 2 entspricht, sind zur besserer. Übersichtlichkeit für entsprechende Bauteile gleiche Bezugszeichen gewählt.

Der Hauptunterschied zwischen den zwei Ausführungsformen besteht darin, daß bei dem zweiten

to Ausführungsbeispiel das Rücklaufventil anders ausgebildet ist. Das Ende dej rechten Ventilstößels ist nicht mit einer zentralen stirnseitigen Durchtrittsöffnung ;.i einem Innenkegel versehen, sondern besteht aus einem ab Außenkegel ausgebildeten Ventilkegel 6b' ohne

ν; Durchtrittsöffnung, der genau dieselbe Form aufweist wie der gegenüberliegende Ventilkegel 6b des Einspritzventils. Der Ventilkegel 6b' arbeitet mit einem in entsprechender Weise als Innenkegel ausgebildeten Ventilsitz 6a' zusammen, der auch genauso wie der

«ί Ventilsitz 6a des Einspritzventil ausgebildet ist. Der Ventilsitz 6a' des Rücklaufventils ist in einem axial verschiebbaren Gleitstück 56'vorgesehen, welches dem Verstellkegel des ersten Ausführungsbeispieles entspricht und ebenfalls in das Ventilgehäuse 1 einge-

ii■> schraubt ist.

Anstelle der radialen Durchtrittsöffnung 12 gemäß F i g. 1 und 2 ist bei der Ausführungsform gemäß F i g, 2 bis 5 der Hohlkörper 3 an seinen Enden (vgl. z. B. F i g. 5)

dreikantig ausgebildet. Als Durchtrittsöffnungen 12a und i2b ergeben sich dadurch je drei Langlöcher, weiche im Vergleich zu den radialen Durchtrittsöffnungen 12 gemäß Fig. 1 und 2 einen für die Funktion der Ventile wesentlich größeren Ausschnitt für die Rückströmung freigeben. Die flüssige Kunststoffkomponente tritt somit durch die Durchtrittsöffnung 12a in den den Rückströmdurchlaß 11 bildenden Innenraum ein und verläßt diesen durch die Durchtriftsöffnung i2b.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß der etwa spindelförmige Hohlkörper 3 nicht einstückig ausgebildet ist, sondern aus zwei im wesentlichen gleich ausgebildeten Teilen besteht, die im Bereich des Steuerkolbens 10 stirnseitig aneinander anliegen und mittels eines Federringes 30 miteinander verbunden sind. Aufgrund der Zweiteiligkeit des Hohlkörpers 3 ist noch eine O-Ringdichtung 31 erforderlich, die den Rückströmdurchiaß XX gegenüber der Arbeitskammer 16 abdichtet. Die Ventilstößel selbst sind wiederum einstückig ausgebildet.

Bezüglich des Einspritzventils besteht schließlich noch der geringfügige Unterschied, daß der Ventilsitz 6a nicht in einem lösbaren Düsenkörper vorgesehen, sondern einstückig mit dem Gehäuseabschluß 2 verbunden ist. Im übrigen ist der Gehäuseabschluß 2 etwas weiter nach rechts vorgezogen, als dies beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Abgesehen von den vorstehend dargelegten Unterschieden ist die zweite Ausführungsform gemäß F i g. 3 bis 5 der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 prinzipiell gleich.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 3 bis 5 weist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 neben manchen fertigungstechnischen Vereinfachungen vor allem den Vorteil auf, daß die Steuerkraft, die vom druckluftbetätigten Steuerkolben aufgebracht werden muß, beim Schließen des Einspritzventils und beim gleichzeitigen öffnen des Rücklaufventils geringer ist. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist nämlich die nicht durch einen entsprechenden Gegendruck ausgeglichene Fläche des spindelförmigen Hohlkörpers 3 nicht so groß, da sie aus einer relativ kleinen Kreisfläche im Bereich des Ventilsitzes 6a'des Rückströmventils besteht. Wie ohne weiteres ersichtlich ist, ist diese Ventilsitzfläche bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 bis 5 kleiner als beim ersten Aüsführüngsbeispiel gemäß F i g. 1 und

2. Zu bemerken ist hierbei, daß diese Fläche deshalb im wesentlichen nicht druckausgeglichen ist, da der hierauf einwirkende Druck der Rücklaufleitung wesentlich geringer ist als der von der Förderpumpe gelieferte Druck, der in vielen Fällen der Kunststoffverarbeitung

is in der Größenordnung von 4 bis 6 atü, maximal bei etwa 10 atü, liegt.

Wenn entsprechend den vorsiehenden Darlegungen durch geeignete Wahl uef Grüße der jeweiligen Flächen Sorge dafür getragen wird, daß die Steuerdrücke zum Umschalten des Hohlkörpers 3 von links nach rechts und umgekehrt nicht zu hoch sind, besteht keinerlei Schwierigkeit, die erforderlichen Steuerkräfte mit den üblichen Druckluftdrücken von 6 bis 8 atü aufzubringen, die jeweils im Betrieb verfügbar sind.

Anstelle von Druckluft zur Umsteuerung des Hohlkörpers bzw. der beiden Ventile kann naturgemäß auch jfkfcs beliebige Hydraulikmedium mit beliebig hohen Drücken angewendet werden, so daß die Frage der Begrenzung des maximalen Steuerdruckes gegenstandslos wird, da dann ein ausreichend hoher Steuerdruck in jedem Falle zur Verfugung steht

Die vorstehenden Überlegungen gelten entsprechend auch für das Öffnen des Einspritzventils und das damit einhergehende Schließen des Rücklaufventils. Grundsätzlich können die Steuerkräfte um so kleiner gehalten werden, je vollkommener der Druckausgleich am Hohlkörper 3 ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zürn dosierten Zuführen einer flüssigen Kunststoffkomponente in eine Mischkammer mit einem in die Mischkammer mündenden Einspritzventil, einem mit diesem über einen Rückströmdurchlaß verbundenen, in die Rücklaufleitung mündenden Rücklaufventil und einem die beiden bei jedem ihrer Öffnungsgrade die analoge Charakteristik der Öffnungsquerschnitte aufweisenden Ventile jeweils gleichzeitig betätigenden, hin- und herbewegbaren Steuerkolben, durch den die Ventile wechselweise offen- und schließbar sind, wobei die entgegengesetzten Seiten des Steuerkolbens als Ventilstößel geformt sind, deren freie Enden Ventilkegel tragen, denen Ventilsitze des Einspritz- und Rücklaufventils zugeordnet sind, und wobei der Ventilsitz des Rücklaufventils von einer Verstelleinrichtung in bezug auf den zugeordneten Ventilstößel axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (10) und die Ventilstößel des Rücklauf- und des Einspritzventils (5a, 5ö und 6a, 6b) hohl ausgebildet sind und die Hohlräume den Rückströmdurchlaß (11) für die Kunststoffkomponente bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (10) und das Rücklauf- und das Einspritzventil (5a, 5b und 6a, 6b) einen mehrteiligen oder einstückigen, spindelförmigen Hohlkörper (3) bilden, der mit einer zentralen Innenbohrunp versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rüdatrömdu/chlaß (11) einerseits durch wenigstens eine raüia'e öffnung (12) mit einer Zufuhröffnung (13) für die Kur Ustoffkomponente und andererseits durch eine einen Innenventilkegel bildende axiale stirnseitige Öffnung (14), welche die steuerbare Ventilöffnung des Rücklaufventils (5a,5b) bildet, mit der Rücklaufleitung in Verbindung steht

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstromdurchlaß (11) im Bereich der Enden der Ventilstößel jeweils mit mindestens einer radialen öffnung (12a, \2b) versehen ist