DE3335787A1

DE3335787A1 - Mehrstoffduese zum zusammenfuehren mindestens einer fliessfaehigen zusatzkomponente mit mindestens zwei fliessfaehigen, kunststoff, insbesondere schaumstoff bildenden hauptkomponenten zum zwecke des einleitens der reaktion durch vermischung

Info

Publication number: DE3335787A1
Application number: DE19833335787
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: 1985-04-18

Description

Mehrstoffdüse zum Zusammenführen mindestens einer fließ-
fähigen Zusatzkomponente mit mindestens zwei fließfähigen, Kunststoff, insbesondere Schaumstoff bildenden Hauptkomponenten zum Zwecke des Einleitens der Reaktion durch Vermischung 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 Einleitens der Reaktion durch Vermischung, 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 Offnungszustandes 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 das sowohl der Düsennadel als auch der Nadelhülse an ihrem anderen Ende eine Zwangssteuerung zugeordnet ist.
Dabei wird die erste Komponente zentral zugeführt und für alle weiteren Komponenten erfolgt die Zufuhr radial durch Ringspalte, welche zwischen dem als Dichtfläche ausgebildeten Boden der Gehäusebohrung und den ebenfalls innen- und außenseitig Dichtflächen aufweisenden Böden von konzentrischen Nadelhülsen in Offnungsstellung gebildet sind. In Schließstellung bilden miteinander zusammenwirkende Dichtflächen Dichtsitze.
Bei dieser Ausführungsform der Mehrstoffdüse bedarf es, abgesehen von der ersten Komponente, zum Zuführen jeder weiteren Komponente jeweils einer weiteren Nadelhülse.
Dies verursacht wegen der erforderlichen engen Toleranzen einen hohen Herstellungsaufwand. Trotz sorgfältigster Fertigung ergibt sich erhöhte Leckagegefahr. Da es aus den verschiedensten Gründen sinnvoll oder sogar erforderlich ist, zu den beiden Hauptkomponenten z.B. Polyol und Isocyanat, Zusatzkomponenten wie Farbstoffe, Be- schleuniger, Verzögerer, brandhemmende Stoffe, möglichst unmittelbar vor der Vermischung zuzugeben anstelle sie vorher den Hauptkomponenten beizumengen, kann man auf Mehrstoffdüsen, welche die Zusammenführung von mehr als zwei Komponenten erlauben, nicht verzichten.
Es besteht die Aufgabe, die vorbeschriebene Mehrstoffdüse dahingehend zu verbessern, daß sowohl der Fertigungsaufwand zur Herstellung der Mehrstoffdüse als auch die erhöhte Leckagegefahr herabgesetzt werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Mehrstoffdüse zum Zusammenführen mindestens einer fließfähigen Zusatzkomponente mit mindestens zwei fließfähigen, Kunststoff, insbesondere Schaumstoff bildenden Hauptkomponenten zum Zwecke des Einleitens der Reaktion durch Vermischung, bestehend aus einem Düsengehäuse, einer darin angeordneten Führungsbohrung, welche einerseits durch eine sich zu einem axialen Auslaßkanal hin konisch verjüngenden Dichtfläche begrenzt ist und andererseits durch einen Einsatzkörper verschlossen ist, einer in einer axialen Bohrung geführten Düsennadel, welche einerseits mit dem Auslaßkanal zusammenwirkt und andererseits eine Zwangssteuerung aufweist, einer im Bereich zwischen Dichtfläche und Einsatzkörper in einer Führungsbohrung geführten Nadelhülse, einer im Inneren der Nadelhülse vorgesehenen, von der Düsennadel durchzogenen Kammer, wobei diese Kammer mit einer Zuleitung für eine Hauptkomponente 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 in Schließstellung mit der Dichtfläche der Gehäusebohrung einen Dichtsitz bildet, wobei für eine zweite Hauptkomponente eine Zuleitung zu dem von den Dichtflächen gebildeten Spalt führt, wobei eine Zuleitung für eine Zusatzkomponente vorgesehen ist, deren Mündung in die Führungsbohrung der Düsennadel weist, und die Düsennadel mit einem Absatz versehen ist, welcher als Steuerkante dl#.nt, indem in öffnungsstellung der Düsennadel die Mündung von dem Absatz freigegeben ist und in Schließstellung von dickeren Schaftabschnitt abgedichtet ist.
Die neue Mehrstoffdüse bringt also den Vorteil, daß sie weniger bewegbare Teile aufweist und damit weniger Dichtflächen, also weniger störanfällig und einfacher herstellbar ist.
Dabei bieten sich alternative Ausführungsformen der Mehrstoffdüse an: Nach einer ersten Ausführungsform ist die Führungsbohrung für die Düsennadel im Einsatzkörper angeordnet. Alternativ hierzu ist sie in der Nadelhülse angeordnet.
Bei beiden Ausführungsformen ergibt sich eine Vereinfachung dadurch, daß der Zufluß der Zusatzkomponente durch den Absatz der Düsennadel freigegeben oder unterbrochen wird. Es versteht sich, daß Zuleitungen für mehrere Zusatzkomponenten in der gleichen Weise angeordnet sein können. Ihre Mündungen werden dann vorzugsweise in gleichen Winkelabständen voneinander angeordnet. Auch ist e möglich, einer Zuleitung mehrere Mündungen zuzuordnen.
Man wird von den Hauptkomponenten jene über die in einer Nadelhülse befindliche Kammer führen, welche mit der Zusatzkomponente sich verträgt, weil nach jedem Arbeitstakt in dieser Kammer ein Gemisch aus der Hauptkomponente und der Zusatzkomponente verbleibt.
Für den Fall, daß mehrere miteinander unverträgliche Zusatzkomponenten oder Zusatzkomponenten die teils mit der einen teils mit der anderen Hauptkomponente unverträglich sind, zugeführt werden müssen, ist es auch möglich, die Mündung einer Zuleitung im Bereich der stirnseitigen Dichtfläche der Gehäusebohrung anzuordnen. Es versteht sich, daß auch hier mehrere Mündungen für eine Zuleitung vorgesehen sein können bzw. daß Mündungen und Zuleitungen für mehrere Zusatzkomponenten anzuordnen sind.
In diesem Falle erfolgt die Zusammenführung jener derart zugeführten Zusatzkomponenten mit den anderen Komponenten erst unmittelbar vor dem Austritt aus der Mehrstoffdüse.
In der Zeichnung ist die neue Mehrstoffdüse in zwei Ausführungsbeispielen rein schematisch im Schnitt dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Die Mehrstoffdüse gemäß einer ersten Ausführungsform in Schließstellung, Fig. 2 die Mehrstoffdüse gemäß Figur 1 in öffnungsstellung, Fig. 3 die Mehrstoffdüse gemäß einer zweiten Ausführungsform in öffnungsstellung und Fig. 4 die Mehrstoffdüse gemäß Figur 3 in Schließstellung.
In Fig. 1, 2 besteht die Mehrstoffdüse aus einem Düsengehäuse 1, in welches Zuleitungen 2, 3 für zwei Hauptkomponenten (Isocyanat und Polyol) sowie eine Zuleitung 44 mit Mündung 45 für-eine Zusatzkomponente (z.B. Farbstoff) hineinführen. Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine Gehäusebohrung 4 angeordnet, in welcher eine mit einem Boden 46 versehene Nadelhülse 5 geführt ist, welche konzentrisch eine in ihr bzw. in einer darin angeordneten axialen Bohrung 47 geführte Düsennadel 6 umgibt. Die Komponentenzuleitung 2 mündet in eine Kammer 7, welche zwischen der Innenwand 8 der Gehäusebohrung 4 und der Nadelhülse 5 gebildet ist. Die Komponentenzuleitung 3 mündet in eine innerhalb der Nadelhülse 5 angeordnete, von der Düsennadel 6 durchzogene Kammer 9. Die Düsennadel 6 besitzt einen Absatz 48, welcher als Steuerkante wirkt. Bei angehobener Düsennadel 5 öffnet die Zuleitung 44 frei in die Kammer 9, in Schließstellung dichtet der dickere Schaftabschnitt 49 die Mündung 45 der Zuleitung 44 ab. AuBerdem besitzt die Düsennadel 6 noch eine konische Dichtfläche 10, welche im Schließzustand (Fig. 1) mit der inneren Stirnfläche 11 der Nadelhülse 5 einen Dichtsitz 12 bildet, während auch die äußere Stirnfläche 13 der Nadelhülse 5 und die innere Stirnfläche 14 der Gehäusebohrung 1 einen Dichtsitz 15 bilden. In dieser Stellung der Düsennadel 6 füllt ein an ihrer Spitze angeordneter Zapfen 16 einen Ausströmkanal 17 völlig aus, d.h. er reicht bis zum Auslaß 18. Während des öffnungszustandes (Fig. 2) gibt die Düsennadel 6 bzw. ihr Zapfen 16 eine Düsenöffnung 19 frei und zwischen äußerer Stirnfläche 12 der Nadelhülse 5 und innerer Stirnfläche 13 der Gehäusebohrung 4 ist eine ringförmige Düsenöffnung 20 gebildet. Der Nadelhülse 5 und der Düsennadel 6 ist eine Zwangssteuerung 21 zugeordnet. Diese besteht aus hydraulischen Antrieben 22, 23, welche aus einem in der Nadelhülse 5 angeordneten Zylinderraum 24 und einem an der Düsennadel 6 angeordneten Kolben 25 bzw. einem einer Erweiterung der Gehäusebohrung 4 darstellenden Zylinderraum 26 mit einem an der Nadelhülse 5 angeordneten Kolben 27, sowie Zu- und Abläufen 28, 29 gebildet sind. Auf die Kolben 25, 27 wirken nicht dargestellte, relativ schwache Federn ein, welche die Düsennadel 6 und die Nadelhülse 5 bei nicht anstehendem Hydraulikdruck im Schließzustand halten. Sowohl der Nadelhülse 5 als auch der Düsennadel 6 sind Hubverstellanschläge 30, 31 zugeordr:et, welche in einem die Gehäusebohrung 4 bzw. den hydraulischen Zylinderraum 26 verschließenden Einsatzkörper 50 einstellbar gelagert sind. Von den Kammern 7, 9 führen Rücklaufleitungen 32, 33 ab, welche durch im Ge- häuse 1 angeordnete Ventile 34, 35 absperrbar sind. Diese sind ebenfalls mit hydraulischen Antrieben 36, 37, bestehend aus Kolben 38 bzw. 39 und Zylindern 40 bzw. 41 aufgebaut. Mittels Hubverstellanschlägen 42, 43 lassen sich die Durchströmquerschnitte einstellen. Die Rücklaufleitung und das Absperrventil für die Zusatzkomponente sind nicht dargestellt.
In Fig. 3, 4 ist in einem Düsangehäuse 51 eine Führungsbohrung 52 angeordnet. Jene ist einerseits durch eine sich zu einem axialen Auslaßkanal 53 hin verjüngenden Dichtfläche 54 begrenzt, und andererseits durch einen Einsatzkörper 55 verschlossen. In dem Einsatzkörper 55 ist eine Führungsbohrung 56 für eine Düsennadel 57 angeordnet. Sie weist am hinteren Ende einen wechselseitig beaufschlagbaren, in einem Zylinderraum 58 geführten Kolben 59 auf, welche beide Teil einer Zwangssteuerung 60 für die Düsennadel 57 sind. Am vorderen Ende ist die Düsennadel 57 mit einem Zapfen 61 versehen, welcher in Schließstellung den Auslaßkanal 53 völlig ausfüllt und somit als Reinigungswerkzeug zum Ausschieben des im Auslaßkanal 53 verbliebenen Gemischrestes dient. Zwischen der Dichtfläche 54 und dem Einsatzkörper 55 ist eine verschiebbare Nadelhülse 62 vorgesehen. Ihr hinteres Ende ist ebenfalls ein wechselseitig beaufschlagbarer, in einem Hydraulikzylinder 63 geführter Kolben 64 ausgeführt, welche beide Teil einer Zwangssteuerung 65 sind.
Das vordere Ende der Nadelhülse 62 besitzt einen Boden 66, dessen äußere Fläche als Dichtfläche 67 ausgebildet ist und stellt in Schließstellung zusammen mit der Dichtfläche 54 den Dichtsitz 68 dar. Der Boden 66 besitzt eine axiale dem Auslaßkanal 53 angepaßte öffnung 69.
Der Hub der Nadelhülse 62 und damit die Spaltweite zwischen den Dichtflächen 54 und 67 ist mittels des axial verschiebbaren Einsatzkörpers 55 einstellbar.
Zum Einstellen des Hubes der Düsennadel 57 ist eine im Einsatzkörper 55 gelagerte Stellschraube 70 vorgesehen.
Innerhalb der Nadelhülse 62 befindet sich eine mit einer Zuleitung 71 für die Komponente A verbundene Kammer 72, aus welcher die Komponente A in der öffnungsstellung der Düsennadel 57 durch die Öffnung 69 austritt. Die Zuleiturren 73 und 74 für die Komponenten B und D besitzen je weite Mündung 75 und 76, welche die Dichtfläche 54 durchdringen. Sie liegen einander diametral gegenüber. Eine Zuleitung 77 für die Komponente C führt durch das Düsengehäuse 51 und den Einsatzkörper 55 zu dessen der Kammer 72 zugewandten Ende. Ihre Mündung 78 weist jedoch in die Führungsbohrung 56 für die Düsennadel 57. Die Düsennadel 57 besitzt einen Absatz 79, welcher derart angeordnet ist, daß die Kante des dickeren Schaftabschnittes 80 als Steuerkante wirkt und in Öffnungsstellung die Mündung 78 der Zuleitung 77 freigibt und die Komponente C durch den zwischen der Führungsbohrung 56 und dem dünneren Schaftabschnitt 81 verbleibenden Ringspalt 82 in die Kammer 72 strömt und sicl zunächst mit der Komponente A vereinigt. Die Zusatzkomponente C gelangt sodann zusammen mit der Komponente A in die Öffnung 69 und weiter in den Auslaßkanal 53, wo auch noch die Komponenten B und D hinzukommen. Schließt die Düsennadel 57, so überfährt der Absatz 79 die Mündung 78 und der dickere Schaftabschnitt 80 verschließt sie.
- Leerseite -

Claims

Patentansprüche Mehrstoffdüse zum Zusammenführen mindestens einer fließfähigen Zusatzkomponente mit mindestens zwei fließfähigen, Kunststoff, insbesondere Schaumstoff bildenden Hauptkomponenten zum Zwecke des Einleitens der Reaktion durch Vermischung, bestehend aus einem Düsengehäuse (1, 51), einer darin angeordneten Führungsbohrung (4, 52), welche einerseits durch eine sich zu einem axialen Auslaßkanal (17, 53) hin konisch verjüngenden Dichtfläche (14, 54) begrenzt ist und andererseits durch einen Einsatzkörper (50,55) verschlossen ist, einer in einer axialen Bohrung (47, 56) geführten Düsennadel (6, 57), welche einerseits mit dem Auslaßkanal (17, 53) zusammenwirkt und andererseits eine Zwangssteuerung (21, 60) aufweist, einer im Bereich zwischen Dichtfläche (14, 54) und Einsatzkörper (50, 55) in einer Führungsbohrung (4, 52) geführten Nadelhülse (5, 62), einer im Inneren der Nadelhülse {5, 62) vorgesehenen, von der Düsennadel (6, 57) durchzogenen Kammer (9, 72) wobei diese Kammer (9, 72) mit einer Zuleitung (3, 71) für eine Hauptkomponente verbunden ist, und wobei die Nadelhülse (5, 62) zum Auslaßkanal (17, 53) hin einen Boden (46, 66) besitzt, welcher eine mit dem Auslaßkanal (17, 53) fluchtende Öffnung (19, 69) aufweist, wobei die äußere Fläche des Bodens (46, 66) als Dichtfläche (13, 67) ausgebildet ist und in Schließstellung mit der Dichtfläche (14, 54) der Gehäusebohrung (4, 52) einen Dichtsitz (14, 67) bildet, wobei für eine zweite Komponente eine Zuleitung (32, 73) zu dem von den Dichtflächen (13; 14, 54; 67) gebildeten Spalt führt, und eine Zuleitung (44, 77) für eine Zusatzkomponente vorgesehen ist, deren Mündung (45, 78) in die Führungsbohrung (47, 56) der Düsennadel (6, 57) weist, und die Düsennadel (6, 57) mit einem Absatz (48, 79) versehen ist, welcher als Steuerkante dient, indem in öffnungsstellung der Düsennadel (6, 57) die Mündung (45, 78) von dem Absatz (48, 79) freigegeben ist und in Schließstellung von dem dickeren Schaftabschnitt (49, 80) abgedichtet ist.
2. Mehrstoffdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbohrung (56) für die Düsennadel (57) im Einsatzkörper (55) angeordnet ist.
3. Mehrstoffdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbohrung (47) für die Düsennadel (6) in der Nadelhülse (5) angeordnet ist.
4. Mehrstoffdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (76) einer Zuleitung (74) für eine weitere Zusatzkomponente im Bereich der Dichtfläche (54) der Gehäusebohrung (42) angeordnet ist.