DE60310445T2

DE60310445T2 - Verfahren und vorrichtung zum koinjektions-mischen

Info

Publication number: DE60310445T2
Application number: DE60310445T
Authority: DE
Inventors: Maurizio Corti; Piero Corradi; Carlo Fiorentini
Original assignee: Afros SpA
Current assignee: Afros SpA
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2003-11-03
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2023-11-04
Also published as: US7455446B2; WO2004041494B1; US20060104155A1; EP1560687B1; WO2004041494A1; ES2276135T3; DE60310445D1; AU2003287987A1; ATE347985T1; ITMI20022336A1; EP1560687A1

Description

Hindergrund der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen von flüssigen chemischen Komponenten, insbesondere zum Herstellen von Polyurethanschäumen, bei denen der positive Nutzen aus der Turbulenz und dem Verwirbelungseinfluss erzeugt wird, welche durch die Einspritzung von Druck-Strahlen der chemischen Komponenten bewirkt wird, um eine Methode vorzusehen, welche darauf abzielt, Mischverfahren durch den Aufprall und die Turbulenz zu verbessern, welche durch einen Druckabfall bei den konventionellen selbst reinigenden Vorrichtungen induziert wird.
Stand der Technik
Bei der Produktion von Polyurethanschäumen oder geformten Teilen aus starrem oder flexiblem Polyurethanmaterial, werden zwei oder mehrere reagierende bzw. reaktionsfähige chemische Komponenten mit einem niedrig siedenden Mittel und/oder Additiven in speziellen Vorrichtungen entsprechend bekannter Verfahren gemischt; die resultierende, reagierende Mixtur wird in eine Form oder auf ein Substrat gegossen, wo sie schnell reagiert, um Polyurethanschaumplatten oder geformte Teile aus Polyurethanschaum zu bilden.
Es gibt im Wesentlichen zwei Mischtechnologien nämlich: Ein erstes Mischverfahren bei einem niedrigen Druck im Bereich von ein wenig Duzend Bar oder weniger, bestehend aus dem Zuführen der chemischen Komponenten in eine Mischkammer, wo sie gründlich durch die mechanische Wirkung eines Rührorgans durchmischt werden. Gemäß eines anderen Mischverfahrens, dem so genannten „Aufprall", werden die chemischen Komponenten bei hohen Drücken zugeführt, gleich oder höher als 100 bis 150 Bar (10 bis 15 MPa) und separat in eine Mischkammer bei solch hoher Geschwindigkeit und kinetischer Energie eingespritzt, um durch den Aufprall und die Turbulenz der resultierenden Strömungen ihr Vermischen zu bewirken, nachdem die Strahlen der einzelnen Komponenten einen Kollisionsbereich durchquert haben.
Diese Erfindung strebt danach diese zweite Art der Technologie zu verbessern. Selbst reinigende Mischvorrichtungen, normalerweise bezeichnet als Hochdruckmischvorrichtungen oder Mischköpfe, werden seit einigen Jahren verwendet und sind in einer Reihe von bekannten Dokumenten beschrieben, wie z.B. in der US-A-4,332,335, US-A-4,477,191, US-A-4,608,233 und US-A-4,802,770. Die DE-A-3213153 bezieht sich auf eine konventionelle Hochdruckmischvorrichtung, umfassend eine erste Mischkammer, welche durch Eintrittsöffnungen mit einer Nachmischkammer eines Ablaufkanals in Verbindung steht.
Die bekannten Hochdruckmischvorrichtungen benötigen eine separate Einspritzung der einzelnen Komponenten in eine Mischkammer durch jeweilige Einspritzdüsen, welche die einzelnen Komponenten bei unterschiedlichen hohen Drücken zuführen, im Bereich von z.B. von 100 bis 300 bar (10 bis 30 MPa), um die hohe Druckenergie mit der jede einzelne Komponente zugeführt wird, in eine gleichermaßen hohe kinetische Energie der Strahlen umzuwandeln, welche durch den Aufprall und durch die Turbulenz gemischt werden, die durch gegenseitige Kollision und durch Kollision an den Innenwänden der Mischkammer induziert wird.
Auch wenn die bekannten Hochdruckmischvorrichtungen strukturell einfach aufgebaut sind und für verschiedene Anwendungen aufwertend sind, dank ihrer guten Mischung und Selbstreinigungseigenschaften, stellen sie trotzdem eine Reihe von Beschränkungen und Nachteilen dar, infolge derer Schwierigkeiten bei der Verbesserung ihrer Effizienz auftreten, insbesondere bei der Fertigstellung einer intensiven Mischung der chemischen Komponenten und beim Halten eines stöchiometrischen Verhältnis beim Beginnen des Einspritzschrittes.
In der Vergangenheit wurden Versuche unternommen, solche Beschränkungen durch Anpassen spezieller Vorrichtung zur Gleichgewichtsverschiebung der Drücke oder durch die Verwendung von Elementen zum Drosseln der Auslassöffnung der Mischkammer, der Nachmischkammern und/oder Vorrichtungen zu vermeiden, wobei diese dazu neigen, die Vorrichtung funktionell und strukturell zu verkomplizieren.
Insbesondere die Mischeffizienz und das Beibehalten des korrekten stöchiometrischen Verhältnisses bei diesen Vorrichtungen sind abhängig von der Einstellung und der Ansteuerung des Druckes, bei denen jede einzelne Komponente zugeführt wird; folglich ist deren chemisches Verhältnis besonders kritisch vornehmlich während der Anfangs- und der Schlussmischschritte. Tatsächlich sind die Druckeinstelloperationen durch die Einspritzdüsen kritisch, auch wenn diese durch einen Experten als Bediener durchgeführt werden, der gute manuelle Fähigkeiten benötigt, beansprucht dies eine lange Zeit zum Ausführen, und normaler Weise Anweisung für vorläufige Tests zum Einstellen der gesamten Installation. Darüber hinaus, wann auch immer es notwendig ist chemische Komponenten zu mischen, welche höchst viskos oder inkompatibel miteinander vom Standpunkt der Lösbarkeit und der Mischbarkeit sind, wie z.B. eine lipophile Komponente und eine hydrophile Komponente, müssen im Allgemeinen sehr hohe Zuführungsdrücke verwendet werden, um die gewünschte Mischung zu erhalten; infolgedessen wird ein größerer Energie verbrauch und größere strukturelle und funktionale Weiterungen für das gesamte Zuführsystem für die Komponenten der Mischvorrichtung benötigt.
Schließlich, auch wenn die Mischbedingungen durch das Reduzieren z.B. der Querschnittsdimensionen der Mischkammer verbessert werden können, ist es aufgrund des Bedürfnisses zum Vorsehen des erforderlichen Raumes und der Dichtungen zwischen den einzelnen Einspritzdüsen und zum Begrenzen der gesamten Abmessungen bei den konventionellen Hochdruckvorrichtungen nicht möglich, unterhalb bestimmter dimensionaler Grenzen der Querschnitte der Mischkammern zu kommen und infolgedessen die Mischeffizienz zu verbessern.
Im Allgemeinen ist es somit bei Vorrichtungen der vorbeschriebenen Art schwierig und kompliziert ausreichend befriedigende Mischbedingungen im Hinblick auf die Dosierung, den Druck und die optimale Mischung der Komponenten zu erhalten, vorzugsweise auf die Variation bei den Strömungsraten, und während transienter Erscheinungen, um einen gewünschten und kompletten Reaktionsprozess, einen adäquaten Zustand der laminaren Strömungsfähigkeit der Mischung und eine adäquate Geschwindigkeit der Polymerisation vorzusehen, wenn die Komponenten gemischt worden sind und in den Rührraum einer Form eingespritzt sind oder auf einem Substrat verteilt sind.
Gegenstand der Erfindung
Das wesentliche Ziel dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zum Mischen reagierender bzw. reaktionsfähiger chemischer Komponenten bei der Produktion von Polyurethanschäumen und geformten Teilen aus Polyurethanmaterial vorzuschlagen, welches einen neuen und originellen Weg der Turbulenz- und der Aufprallmisch technologie durch eine Mischvorrichtung angemessen modifiziert, um eine verbesserte und leichtere Ansteuerung der Dosierung und der Mischbedingungen durch Verwenden eines vergleichsweise geringen Druckverlustes als bei konventionellen Mischvorrichtungen vorzusehen, wobei dadurch eine wesentliche Menge an Energie eingespart wird und ein besserer Mischungsgrad erreicht wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Mischen, wie oben definiert, vorzuschlagen, wobei es möglich ist, den gleichen Druckabfall zum Einspritzen der verschiedenen Komponenten in einer Aufprall- und Turbulenzmischkammer zu verwenden; dies ermöglicht es, Fluide mit sehr schwierigen und erheblich verschiedenen Mischungseigenschaften untereinander zu mischen, um eine intensive Mischung und einen verbesserten Vermischungsgrad zu erhalten.
Das Mischverfahren gemäß dieser Erfindung kann bei jeder Polyurethanmischung verwendet werden, auch enthaltend schwebende Partikel und/oder gelöste oder nukleare Gase; in vorteilhafter Weise kann es zum Mischen hoch viskoser oder gegenseitig inkompatibler flüssiger Komponenten verwendet werden, insofern ermöglicht es, das Mischen bei der Verwendung niedriger Zuführungsdruckwerte zu optimieren, z.B. 40 bis 50% niedriger als die bei den konventionellen Hochdruckmischvorrichtungen verwendeten Werte.
All dieses bewirkt eine größere Betriebssicherheit, erhebliche Einsparungen im Hinblick auf die Energie und das Management, und eine größere Vereinfachung der Vorrichtung, der gesamten Zuführung und des Dosiersystems für die Komponenten und des Einstellens der Mischbedingungen.
Ein weiteres Ziel ist es, eine Mischvorrichtung vorzugsweise zum Durchführen des oben gezeigten Verfahrens vorzuschlagen, welche eine Alternative zu den konventionellen Hochdruckmischvorrichtungen bildet.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Hoch- oder Mitteldruckmischvorrichtung vorzuschlagen, durch welche es möglich ist, eine kontrollierte Dosierung und Mischung von verschiedenen Komponenten, vorzugsweise zum Beginn und am Ende jedes Mischschrittes durchzuführen, dank der Möglichkeit der simultanen und synchronen und schnellen und wiederholenden Weise der Zuführung sämtlicher Komponenten in die Mischkammer, ohne die Notwendigkeit übermäßig hoher Drücke, durch das Eliminieren der so genannten Vorströmbedingungen, welche bei den bekannten Vorrichtungen auftreten.
All dieses bewirkt größere strukturelle und funktionelle Vereinfachungen der Mischvorrichtung und größere Vereinfachung bei der Einstellung des Einspritzdruckes, da die Mischung gerade bei hohen Prozentanteilen an Druckverlusten entlang der Zuführleitungen für die einzelnen Komponenten wirksam ist; größere Effizienz kann auch infolge der Möglichkeit der Benutzung von Mischkammern mit derart extrem reduzierten Dimensionen erreicht werden, um verbesserte Mischbedingungen zu fördern.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Mischvorrichtung der oben definierten Art vorzuschlagen, durch welche es möglich ist, die Einspritzbedingungen für die Komponenten in einer Mischkammer simultan und gemeinsam für sämtliche Komponenten einzustellen, und bei dem sich verschiedene Strahlen, welche sich queren und kollidieren oder aufeinander aufprallen und/oder auf die Wände der Mischkammer aufprallen, die gemeinsame und gegenwärtige gleiche kinetische Energie und Turbulenz teilen, welche während der Einspritzung einem gleichen Druckabfall unterworfen werden.
Ein weiteres Ziel ist es, einen bzw. eine Hoch- und/oder Mitteldruck selbst reinigenden Mischkopf oder selbst reinigende Vorrichtung vorzuschlagen, die es ermöglicht geeignete Ausströmöffnungen für die Strahlen zu der Mischkammer zu verwenden, derart, um die Umwandlung der Druckenergie in kinetische Energie und hohe Turbulenz für die Mischung zu erreichen, wodurch die Energie bei den einzelnen Strahlen zum Mischen während des Einspritzschrittes positiv verwendet wird.
Was diese Erfindung im Wesentlichen auszeichnet, ist die Möglichkeit wirksam die chemischen Komponenten in einem ungeordneten Zustand bei einem gleichen Druckwert strömen zu lassen und die verschiedenen Komponenten durch die Verwirbelung und die turbulenten Bewegungen der chemischen Komponenten teilweise zu mischen, wenn sie in die Mischkammer eingespritzt werden, und anschließend das Vermischen durch Aufprallen fertig zu stellen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Mischvorrichtung der oben beschriebenen Art vorzuschlagen, wobei es möglich ist, simultan und auch automatisch mit einer einzelnen Bedienung den Druckabfall zum Einspritzen der Komponenten in die Mischkammer zu justieren und einzustellen, und die gesamte Strömung zu verändern, während die Mischbedingungen einfach erhalten bleiben, welche für sämtliche Komponenten geeignet sind.
Kurzbeschreibung der Erfindung
All das oben Erwähnte wird durch ein Verfahren zum Mischen flüssiger chemischer Komponenten bei der Produktion von Polyurethanschäumen oder von geformten Teilen gemäß Anspruch 1 sowie mit einer Mischvorrichtung gemäß Anspruch 6 erreicht.
Die chemischen Komponenten werden in die gemeinsame Druck- und die Zuführkammer von separaten Anschlüssen eingeführt oder zugeführt und strömen gemeinsam bei einem Druck von 30 bar (3 MPa) oder höher, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 160 Bar (4 bis 16 MPa), durch geeignetes Anpassen bzw. Einstellen der Querschnittsbereiche der Einspritzverengung bzw. -verengungen oder Einspritzöffnung oder -öffnungen, in Bezug auf die Strömungsraten und Eigenschaften der chemischen Komponenten, die gemischt werden. Durch Einstellen des Querschnittsbereiches der Verengungen oder Öffnungen kann folglich der gemeinsame Druck in der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer eingestellt werden. Der Druck in der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer, in die die chemischen Komponenten zugeführt und in einen ungeordneten Zustand in Strömung gebracht werden, ist geringer als die Drücke, die zum Zuführen jeder einzelnen Komponente in die Injektoren einer konventionellen Mischvorrichtung benötigt werden, wobei die Injektoren von dieser speziell sein müssen und folglich für jede einzelne Komponente eingestellt werden; dies wird eine sehr einfache Bedienung und die Möglichkeit zum besseren Einstellen des Mischverhältnisses bewirken.
Für den Umfang der vorliegenden Erfindung bedeutet „gemeinsame Druck- und Zuführkammer", dass die chemischen Komponenten separat in die Zuführkammer eingeführt werden, wo sie noch ungemischt in einem unordentlichen oder ungeordneten Zustand zu einer oder mehreren Verengungen oder Öffnungen strömen, wo sie gemeinsam in eine vollständige oder sehr feine Turbulenz kommen, um gemischt zu werden.
Gemäß der Erfindung ist ein Drosselelement zum Beschränken des Querschnittströmungsbereiches der Einspritzöffnung vorgesehen, mit einem sich teilweise in eine Einlassöffnung der Mischkammer erstreckenden geformten vorderen Ende, wobei das vordere Ende des Strömungsdrosselelements und der Einlassöffnung der Mischkammer angepasst und angeordnet sind, um eine oder mehrere schmale Einspritzöffnungen zu bilden.
Das Strömungsdrosselelement ist axial bewegbar ausgebildet und kann verstellbar angeordnet werden, um den Querschnittsbereich des Strömungsweges der Einspritzverengung oder -öffnung oder Öffnungen zu verändern, und den Druck im Inneren der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer einzustellen, sowie um den Druckabfall zu verändern, der durch den Strahl oder die Strahlen der ungeordneten chemischen Komponenten verursacht wird, und folglich die kinetische Energie und die Form der Wirbel der Strahlen selbst einzustellen; auf diese Weise ist es möglich, die Mischeffizienz der Vorrichtung zu verändern und einzustellen.
Ein Reinigungselement zum Reinigen der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer und zum Ermöglichen einer separaten Rezirkulation der chemischen Komponenten in der Form einer Hülse bzw. eines Kolbens (spool) mit einer Längsbohrung, ist koaxial verschiebbar und führt das Strömungsdrosselelement. Das Reinigungselement für die gemeinsame Druck- und Zuführkammer ist bewegbar zwischen einer hinteren Position, in der es die Einlassöffnungen für die Komponenten öffnet, und einer vorderen Position, in der es die besagten Einlassöffnungen verschließt und die Rückstände der chemischen Komponenten auswirft, welche in der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer am Ende jedes Mischschrittes verbleiben, während simultaner Rezirkulation jeder einzelnen Komponenten in einem separaten Zustand.
Bei dieser Verbindung stellen der Boden der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer und das vordere Ende des Reinigungselements Oberflächenanpassmittel dar, welche geeignet geformt sind, um sich aneinander anzupassen, um vollständig das restliche chemische Material auszustoßen, wenn sie in Kontakt gebracht werden.
Die Anordnung und Ausgestaltung der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer, der Mischkammer, des vorderen Endes des Drosselelements, einer Nachmischkammer, wo auch immer benötigt, und einer Auslassleitung für die Mischung kann jeglicher Art sein, welche für den beabsichtigten Zweck geeignet vorgesehen ist.
Zum Beispiel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die gemeinsame Druck- und Zuführkammer und die Mischkammer axial ausgerichtet; in diesem Fall kann das Strömungsdrosselelement zwischen einer hinteren Position zum Einstellen des Querschnittsbereiches der Einspritzöffnung oder -öffnungen und einer vorderen Position zum Schließen und Reinigen der Mischkammer eingestellt und axial bewegt werden.
Die axial ausgerichtete Anordnung der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer, der Mischkammer und der längsbewegbaren Reinigungselemente macht es möglich, eine großformatige ringförmige Vermischungskammer zu erhalten, und eine Mischkammer eines beträchtlich reduzierten Durchmessers zu erhalten, z.B. mit einer Abmessung des Querschnittes, welche bei der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer existiert.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Einstellung der Position des Drosselelements oder des Reinigungsstiftelements der Mischkammer und somit die Einstellung des Querschnittsbereiches der Einspritzverengungen oder -öffnungen, von denen die Effizienz der Mischung abhängig ist, entweder manuell oder in einer geregelten Weise durch elektromechanische oder elektrohydraulische Aktoren angesteuert werden, welche geeignet durch eine Verarbeitungseinheit angesteuert werden; auf diese Weise ist es möglich, den Druckabfall zu optimieren, und somit die Effizienz der Mischung bei der Strömungsrate, den physikalischen Bedingungen und der Anzahl der zu mischenden Komponenten zu verändern.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung erlaubt zusätzlich ein effizientes Mischen verschiedener flüssiger Komponenten, welche in stöchiometrischen Verhältnissen durch ein genaues Dosiersystems zugeführt werden, welches auch zur Verwendung mit der Fernsteuerung der Parameter eines Mischverfahrens geeignet ist; dies ist teilweise vorteilhaft, immer wenn die Produktion des Polyurethanmaterials Veränderungen und Modifikationen bei den Dosiermengen erfordert, oder den Zusatz oder das Eliminieren einer oder mehrerer Komponenten zwischen einer Mischphase und der nächsten, um dem Endprodukt unterschiedliche Eigenschaften zu geben, oder immer wenn es nötig ist, die Druckbedingungen in der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer zu modifizieren oder zum Kompensieren von Veränderungen bei der Viskosität der flüssigen Komponenten, die gemischt werden.
Zum Zwecke der Erfindung bedeutet der Begriff „gemeinsam", wenn er auf die Druck- und Zuführkammer und die Einspritzöffnung oder -öffnungen der Vorrichtung bezogen ist, dass alle der Komponenten lediglich in eine gleiche Kammer zugeführt und eingeführt werden, und gemeinschaftlich durch eine gleiche gemeinsame Öffnung zugeführt und eingespritzt werden.
Die Erfindung macht es ebenso möglich, eine Ausströmung der fertigen Mischung in einem gewünschten laminaren Zustand zu erhalten, um das Bilden von einem Schwall oder Wirbeln an dem Auslass der Lieferleitung zu vermeiden.
Kurzbeschreibung der Figuren
Diese und weitere Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden nun noch klarer durch die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen, wobei:
1 eine in Längsrichtung quer geschnittene Ansicht einer Mischvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 eine quer geschnittene Ansicht entlang der Linie 2-2 gemäß 1 zeigt;
3 ein vergrößertes Detail gemäß 1 in perspektivischer Ansicht zeigt;
4 eine quer geschnittene Ansicht zeigt, um den geschlossenen Zustand der Vorrichtung darzustellen;
5 ein vergrößertes Detail gemäß 4 zeigt;
6 eine quer geschnittene Ansicht ähnlich zu der gemäß 4 im geöffneten Zustand der Vorrichtung zeigt;
7 ein vergrößertes Detail gemäß 6 zeigt;
8 eine quer geschnittene Ansicht ähnlich zu denen gemäß der 4 und 6 in dem Zuführungszustand zeigt;
9 ein vergrößertes Detail gemäß 8 zeigt;
10, 11 und 12 vergrößerte Details ähnlich zu denen in den 5, 7 und 9 eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigen;
13, 14 und 15 vergrößerte Details ähnlich zu denen der vorherigen Figuren eines dritten Ausführungsbeispiels zeigen;
16 eine perspektivische Ansicht des vorderen Endes des Reinigungselements der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer für die Vorrichtung gemäß der vorherigen 13 bis 15 zeigen;
17, 18 und 19 vergrößerte Details ähnlich zu denen der 5, 7 und 9 zeigen, um ein weiteres Merkmal der Vorrichtung gemäß der Erfindung darzustellen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die generellen Eigenschaften des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden hiernach unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben, welche eine erste bevorzugte Ausführungsform bilden.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, umfasst die Vorrichtung einen Körper 10, welcher aus einem oder verschiedenen Teilen hergestellt ist, mit einem Loch 11, durch das ein Hülsenelement bzw. Kolbenelement (spool) 12 hin- und herbewegt werden kann; letzteres ist in der Form eines hohlen Stabelements mit dem Kolbenelement 13 eines ersten hydraulischen Zylinders 13' verbunden, um zwischen einer vorderen Position, welche in 4 gezeigt ist, und einer hinteren Position bewegt zu werden, welche in 8 gezeigt ist.
Das vordere Ende des Loches 11 ist mit einer Hülse 14 mit einem geformten hinteren Ende versehen, welches zusammen mit dem vorderen Ende des hohlen Kolbenelements 12 in dem Zustand gemäß der 1, 2, 3 und 9 eine erste Kammer 15 bildet, welche auch als gemeinsame Druck- und Zuführkammer für die chemischen Komponenten bezeichnet wird, in welche Einlassöffnungen 16 und 17 zum Einführen der beiden chemischen Komponenten A und B an den Enden der jeweiligen Zuführleitungen münden. Die Komponenten A und B werden in einem stöchio metrischen proportionierten Verhältnis durch entsprechende Verdrängerpumpen geliefert und zugeführt, welche zum Versorgen der gewünschten Mengen bei einem Druck geeignet sind, der durch ihre Strömung durch die schmalen Einspritzöffnungen bestimmt wird, welche von der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer 15 in eine kleine Mischkammer 24 münden. Die Komponenten A und B werden in die gemeinsame Druck- und Zuführkammer eingeführt, wo sie in einem im Wesentlichen ungemischten oder ungeordneten Zustand bei einem gleichen Druck verbleiben und von wo sie zu einer oder mehreren Co-Einspritzöffnungen strömen, welche in die Mischkammer 24 münden.
Wie vorher beschrieben, wird eine stationäre Hülse 14 an dem vorderen Ende des Loches 11 angeordnet; die Hülse 14 bildet eine zylindrische Mischkammer 24 mit einem Querschnittsbereich, der wesentlich kleiner als der der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer 15 ist, sowie kleiner als der einer Mischkammer einer bekannten An ist; z.B. können ihre Querschnittsabmessungen zehnmal kleiner sein, verglichen mit den Abmessungen der Mischkammer von bekannten Vorrichtungen.
Bei dem gezeigten Beispiel mündet die Mischkammer 24 wiederum in eine dritte Kammer 25A mit größerem Durchmesser, welche auch als Nachmischkammer bezeichnet wird, welche sich in eine Auslassleitung 25B zum Liefern des sich ergebenden reagierenden bzw. reaktionsfähigen Gemisches erstreckt. Wie in 1 gezeigt, sind die Kammer 25A und die Auslassleitung 25B in einem Winkel von 90° bezogen auf die Mischkammer 24 angeordnet; als eine Alternative können sie in der gleichen Ebene oder schräg in Bezug auf die Längsachse der Mischkammer 24 angeordnet sein.
Ein Reinigungselement 26 gleitet in Längsrichtung in der Kammer 25A und entlang der Auslassleitung 25B; das Reinigungselement 26 ist mit dem Kolbenelement 27 einer Kolben-Zylinderanordnung eines ersten hydraulischen Ansteuerzylinders 28 verbunden, um zwischen einer rückwärtigen bzw. hinteren Position, bei der es den Auslass der Mischkammer zu der Nachmischkammer und der Auslassleitung öffnet, und einer vorderen Position bewegbar zu sein, in der es das restliche Gemisch ausgibt, welches in der Kammer 25A und der Auslassleitung 25B an dem Ende jedes Misch- und Lieferschrittes verbleibt.
Die Vorrichtung umfasst auch ein Reinigungselement für die Mischkammer 24; dieses Reinigungselement besteht aus einem Stiftelement bzw. Pinelement 29, welches mit dem Kolbenelement 30 einer Kolben-Zylinderanordnung eines entsprechenden hydraulischen Ansteuerzylinders 30' verbunden ist, um zwischen einer vorderen Position zum Reinigen der Mischkammer 24 (4 und 5) und einer rückwärtigen Position zur Verbindung der Mischkammer 15 mit der Mischkammer 24 bewegbar zu sein, 6, 7, 8 und 9, in denen das geformte vordere Ende des Stiftes 29 und das entsprechend geformte hintere Ende der Hülse 14 eine oder mehrere schmale Verengungen oder Öffnungen für die Co-Einspritzung der chemischen Komponenten A und B in die Mischkammer 24 bilden, welche unter Druck strömen, in einem im Wesentlichen ungemischten Zustand von separaten Zuführanschlüssen zu den Öffnungen durch die gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15, wie vorher beschrieben.
Die beiden Ansteuerzylinder für das Kolbenelement 12 und den Reinigungsstift 29 können getrennt oder miteinander in einer einzelnen Bedieneinrichtung kombiniert werden, in der der Ansteuerkolben der Kolben-Zylinderanordnung für den Reinigungsstift 29 in einer Kolbenkammer gleitet, welche in dem Kolbenelement des Ansteuerzylinders für den Kolben 12 gebildet ist. In beiden Fällen können die beiden Kolbenkammern wahlweise verbunden werden durch geeignete Wege zu einer gemeinsamen Fluidquelle, um in Reihe angesteuert zu werden, wie in den verschiedenen Figuren der dazugehörigen Zeichnungen gezeigt.
Die rückwärtige Position des Reinigungsstiftes 29 ist einstellbar und kann durch Betätigung einer Anschlageinrichtung 32 für den Kolben 30 variiert werden, wobei die Einstellung von dieser manuell oder durch eine elektromechanische oder elektrohydraulische Fernsteuereinrichtung durch ein automatisches System durchgeführt werden kann, welches durch einen Computer oder durch eine programmierbare Steuerung (PLC) ansteuerbar ist.
3 der dazugehörigen Zeichnungen zeigt noch klarer die Hauptmerkmale der Vorrichtung gemäß 1 in einem Arbeitszustand, um die Zuführung und Einführung der chemischen Komponenten A und B in die gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15 zu erlauben, welche für die verschiedenen Komponenten gemeinsam da ist, und für die anschließenden differenzierten Mischschritte. Insbesondere führt wird ein erster Zuführschritt zum Einführen der verschiedenen Komponenten in eine gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15 durchgeführt, von wo die resultierenden gemischten Komponenten in einen im Wesentlichen ungemischten oder unordentlichen Zustand bei einem gleichen gemeinsamen Druck, z.B. bei einem Druck äquivalent zu 30 Bar (3 MPa) oder höher, zu der Mischkammer 24 durch eine oder mehrere schmale Co-Injektionsöffnungen strömen, welche zum Bilden entsprechender Strahlen geeignet sind.
Der Startschritt zum Einführen der Komponenten in die gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15 wird gefolgt durch eine erste Teilmischung, welche in dem Strahl oder in den Strahlen durch die Co-Injektion der Komponenten durch jede Öffnung 31 stattfindet, bei der die in der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer 15 existierende Druckenergie in eine kinetische Energie umgewandelt wird, welche einen Anstieg zur teilweise turbulenten Mischung durch die Turbulenz entlang der Strahlen selbst ermöglicht.
Dem folgt ein zweiter Mischschritt durch Kollision oder Aufprall zwischen gegenseitig bzw. entgegen gesetzten turbulenten Strahlen und/oder durch Kollision gegen die Wände der Mischkammer 24, wo die bereits teilweise gemischten Komponenten einer vollständigen intensiven Mischung infolge der intensiven Turbulenz unterliegen, welche durch die hohe kinetische Energie der Strahlen bewirkt wird, welche durch den starken Druckabfall bei den dünnen Wänden der Einspritzöffnung oder Einspritzöffnungen erzeugt wird, welche durch die konfrontierenden scharfen Kanten der Hülse 14 und der Spitze des Stiftes 29 vorgesehen sind.
Wie vorher näher beschrieben werden die chemischen Komponenten in eine gemeinsame Druck- und Zuführkammer eingeführt, in der die Komponenten einfach gemeinsam bei einem gleichen Druck zugeführt werden, um anschließend zusammen zu Verengungen oder Öffnungen zu strömen, wo sie in eine Mischkammer co-eingespritzt werden, wo sie einer kompletten intensiven Mischung mit großer hydraulischer Effizienz unterliegen, infolge der ausreichend hohen kinetischen Energie der Strahlen, um eine starke Turbulenz zu erzeugen, welche den Mischgrad verbessert.
Die Formen, Eigenschaften und Anordnungen der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer, der Mischkammer, der entsprechenden Strömungseinstell- und Reini gungselementen können in Bezug auf die gezeigten variiert werden, während dennoch in dem allgemeinen Umfang der Erfindung verblieben wird.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform, welche in den 1 bis 3 gezeigt ist, wird die gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15 für die Komponenten in dem länglichen Loch 11 des Körpers 10 der Vorrichtung gebildet oder in verbundenen Teilen davon, und wird durch die gegenüberliegenden geformten Enden des Kolbens 12 und der Hülse 14 begrenzt, welche den Boden der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer 15, wie gezeigt, bilden; insbesondere der Stift 29 für die Drosselung der Strömung und das Reinigen der Mischkammer 24, welche sich axial in das Loch 11 erstreckt, trägt dazu bei eine ringförmige gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15 zwischen den gegenüberliegenden Seitenflächen zu bilden.
Insbesondere, wie bei den vergrößerten Details gemäß 3 und 9 gezeigt, sind die gegenüberliegenden Enden des Kolbenelements 12 und der Hülse 14 ähnlich V-förmig, so dass zwei Oberflächen 12A, 12B, welche schräg in 45° in Bezug auf eine Ebene verlaufen, welche die Längsachsen durchläuft, und entsprechend zwei ähnliche schräge Oberflächen 14A, 14B vorgesehen sind, welche wechselseitig aneinander angepasst sind. In dem gezeigten Beispiel nähern sich die Oberflächen 14A, 14B nach vorne in Richtung der Mischkammer an, um beide mit der vorderen Oberfläche des Stiftes 29 die schmalen Öffnungen 31 zum Co-Einspritzen der Komponenten A und B zu bilden, und um das Reinigen durch das Auswerfen des Restes des chemischen Materials zu erleichtern, welches in der Kammer 15 an dem Ende jedes Betriebsschrittes verbleibt. Dies kann durch das Nahebringen des bewegbaren Kolbenelements 12 zum Ende der Hülse 14 und durch das Drängen desselben gegen das Ende der Hülse 14 erreicht werden; jedoch eine gegenüberliegende oder entgegen gesetzte Anordnung der vorbeschriebenen Oberflächen in Bezug auf das Gezeigte, wird nicht ausgeschlossen.
Auch aus 3 kann gesehen werden, dass sich der Stift 29 in seiner rückwärtigen Position in die gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15 erstreckt, wobei der besagte Stift 29 teilweise mit dem vorderen Ende mit einer sehr kurzen Länge teilweise in das hintere Ende der Mischkammer 24 eindringt; insbesondere das vordere Ende des Stiftes 29 kommt bei einer leichten hinteren bzw. rückwärtigen Position in Bezug auf den Winkel, welcher durch die V-förmigen Oberflächen an dem hinteren Ende der Hülse 14 gebildet wird, zum Stillstand, korrespondierend mit der Schnittlinie der beiden schrägen Oberflächen 14A und 14B, um zwei diametral gegenüberliegende schmale dreieckförmige Spalte 31 zu bilden, wobei nur einer dieser in 3 gezeigt ist, welcher durch die gegenüberliegenden scharfen Kanten begrenzt ist. Infolgedessen werden die chemischen Komponenten in der gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15 gleichzeitig in die Mischkammer 24 durch die Öffnung 31 co-eingespritzt, welches einen Anstieg bei starken Druckabfall ermöglicht, welcher wiederum eine starke Turbulenz entlang der Strahlen erzeugt, welches ein teilweises Mischen vollzieht, folgend durch eine zweite intensive Mischung durch Aufprall und dazugehöriger Turbulenz zwischen den Strahlen und/oder der Kollision an den Wänden der Mischkammer selbst. Die resultierende reaktionsfähige Mischung strömt dann von der Mischkammer 24 zu der Nachmischkammer 25A und/oder in die Auslassleitung 25B.
Von Tests, die durchgeführt worden sind, hat sich die Lösung gemäß 3 als hocheffizient erwiesen, bei der die beiden chemischen Komponenten A und B einfach in einem ungemischten Zustand in die gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15 eingeführt werden, welche unter Druck zu den Öffnungen 31 strömen, durch welche sie teilweise in den Stahlen gemischt werden, da sie in die Kammer 24 co-eingespritzt werden. Durch Veränderung des Durchlasses der Öffnungen 31, z.B. durch Einstellen der Position des Stiftes 29, der auf ein einstellbares Anschlagelement 32 für den Kolben 30 des hydraulischen Ansteuerzylinders einwirkt, ist es möglich, den Druck im Inneren der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer 15 und den Druckabfall an den Öffnungen 31 zu verändern; infolgedessen kann der Druckabfall und die kinetische Energie der Strahlen verändert werden, um in einem extrem einfachen Fall perfekt ausgeglichene Co-Einspritzbedingungen für eine bessere noch effizientere und transient freie Mischung zu erhalten.
Die chemischen Komponenten A und B können durch Ausströmen aus Speichertanks entlang entsprechender Zuführungsleitungen zu der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer 15 bei einem gleichen Druck oder bei unterschiedlichen Druckwerten entsprechend der benötigten Mengen und Eigenschaften der Komponenten selbst erhalten werden; in jedem Fall werden die verschiedenen Komponenten in die gemeinsame Zuführkammer 15 bei einem Druck strömen, welcher sich aus dem Druckabfall ergibt, der durch die Einspritzöffnungen 31 erzeugt wird, und werden somit bei einem gleichen Druck mit Strahlen mit identischer Strömungsrate und Geschwindigkeit co- bzw. zusammen eingespritzt.
Die 4 bis 9 zeigen schematisch die Wesentlichen Schritte des Co-Einspritzmischverfahrens gemäß der Erfindung und die Wesentlichen Betriebszustände der Vorrichtung, wie vorher in Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
Insbesondere die 4 und 5 zeigen das bewegbare Reinigungs- oder Kolbenelement 12 der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer 15 und den Reinigungsstift 29 für die Mischkammer 24 in seinem vollständig vorderen Zustand, in dem sie die Einlassanschlüsse 16 und 17 verschließen und die gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15 und die Mischkammer 24 reinigen.
In diesem Zustand werden die schrägen Flächen 12A und 12B an dem vorderen Ende des bewegbaren Kolbenelements 12 gegen die korrespondierenden schrägen Flächen 14A und 14B an dem hinteren Ende der Hülse 14 der Mischkammer gedrängt, während sich der Reinigungsstift 29 vollständig in das Loch der Mischkammer 24 erstreckt.
Um einen Betriebszyklus aus den Zuständen der 4 und 5 zu starten, ist es zunächst notwendig, den Stift 29 rückwärts zu bewegen und ihn in der Position zu stoppen, die in den 3, 6 und 7 gezeigt ist, in der er die Öffnungen 31 zu der Mischkammer 24 öffnet.
In diesem Zustand wird das Kolbenelement 12 dennoch vollständig vorwärts gegen die Hülse 14 gedrückt, wobei die Anschlüsse 16 und 17 für den Einlass der Komponenten A und B geschlossen gehalten werden, welches somit bei einem vorbestimmten Druckwert durch ein geeignetes äußeres Ventil, welches nicht gezeigt ist, oder in einer anderen bekannten Weise eine Rezirkulation zu ihren Speichertanks vorsieht.
Nach Beendigung des Komponentenrecyclingschrittes zieht der nachfolgende Schritt die Rückwärtsbewegung des Kolbens 12 und das Öffnen der Einlassanschlüsse oder Öffnungen 16 und 17 zu der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer 15 in Betracht, welches somit zwischen den gegenüberliegenden Enden des bewegbaren Kolbens 12 und der Hülse 14 gebildet wird.
Die beiden Komponenten A und B sind nun in geeignet dosierten Mengen in die gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15 eingeführt, von wo sie zusammen in einem ungemischten unter Druck stehenden Zustand zu und durch die schmalen Öffnungen 31 strömen, um in die Mischkammer 24 co-eingespritzt zu werden; infolge der hohen inhärenten Turbulenz der Strahlen und infolge der Energie, welche durch dieselben Strahlen erzeugt wird, welche miteinander in die Mischkammer 24 eintreten, werden die Komponenten A und B vollständig gemischt und strömen in die Nachmischkammer 24 und in die Auslassleitung 25B
Nach Beendigung der Misch- und Zuführungsschritte ist es zunächst notwendig, den Kolben vorwärts zu bewegen, um den Rest der chemischen Komponenten auszuwerfen und hinauszudrängen, der in der Kammer 15 verbleibt (6 und 7), und dann den Reinigungsstift 29 vorwärts zu bewegen, welcher wiederum die restliche Mischung von der Mischkammer 24 zu der Kammer 25A (5) ausgibt, von wo wiederum es durch die Stange 26 zum Reinigen der Auslassleitung 25B ausgegeben wird.
Die 10, 11 und 12 repräsentieren identische Zustände zu denen der vorherigen 5, 7 und 9 für eine unterschiedliche Ausführungsform; bei diesem Fall sind das bewegbare Kolbenelement 12 und die befestigte Hülse 14 in einer einfach abgeschrägten Ebene 33 in Bezug auf ihre Längsachsen eingeschnitten. Somit wird bei diesem Fall die gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15 durch die abgeschrägten Flächen 33A, 33B gebildet, welche sich parallel zueinander erstrecken und einen Winkel von 45° oder einen Winkel im Bereich von 15 bis 75° in Bezug auf die Längsachse der Kammer 15 bilden. Bei diesem Fall werden die Bezugszahlen der vorherigen Figuren zum Bezeichnen ähnlicher oder gleicher Teile verwendet.
Das Bedienverfahren der Vorrichtung gemäß den 10 bis 12 ist vollständig identisch zu dem der Vorrichtung gemäß der vorherigen Figuren, bei denen es somit genannt worden ist.
Die 13, 14, 15 und 16 zeigen eine dritte Ausführungsform im Wesentlichen ähnlich zu der der vorherigen Figuren, welche in der. Form der gegenüberliegenden Enden des Kolbenelements 12 und der befestigten Hülse 14 modifiziert worden sind, welche die Mischkammer bilden, um vier Strahlen vorzusehen.
Bei diesem Fall kann die gemeinsame Druck- und Zuführkammer 15 mit vier Einlassanschlüssen für vier Komponenten versehen werden; somit werden sowohl die Spitze des Kolbenelements 12 als auch das hintere Ende der befestigten Hülse 14 mit quer verlaufenden V-förmigen Einschnitten oder mit V-förmigen geschrägten Oberflächen 12', 12'' versehen, welche winklig angeschrägt und über den Umfang voneinander beabstandet sind, wie z.B. an dem vorderen Ende des Kolbenelements 12 in der perspektivischen Ansicht gemäß 16 gezeigt.
Hierzu wird die Lösung gemäß der 13 bis 16 in einer vollständig identischen Weise bedient, wie für die vorherigen Beispiele beschrieben, mit dem einzigen Unterschied, dass nun vier schmale Co-Injektionsöffnungen als gegenüberliegende Paare zusammen mit der entsprechenden Anordnung von vier Strahlen gebildet werden, welche in die Mischkammer 24 eingespritzt werden.
Die gleichen Bezugszahlen werden auch in den 13, 14, 15 und 16 zum Bezeichnen ähnlicher oder gleicher Teile der vorherigen Beispiele verwendet.
17, 18 und 19 zeigen eine vierte Ausführungsform ähnlich zu der gemäß 5, 7 und 9, welche modifiziert worden ist, um eine interne Rezirkulation der Komponenten zu erhalten; bei den vorherigen Fällen konnte die Rezirkulation der Komponenten außerhalb der Mischvorrichtung durch eine geeignete Ventilanordnung in einer an sich bekannten Weise durchgeführt werden.
Dagegen wird bei dem Fall gemäß der 17, 18 und 19 die Rezirkulation im Inneren der Vorrichtung durchgeführt, z.B. durch Vorsehen eines an sich bekannten Recyclinganschlusses 34 und 35 in Korrespondenz mit jedem Einlassanschluss 16 und 17, und durch Vorsehen von Längsschlitzen 36 und 37 an dem bewegbaren Kolben 12 zum Fließen jeder Komponente zwischen den Einlassanschlüssen 16, 17 und den Rezirkulationsanschlüssen 34, 35.
Mit der Ausnahme des Rezirkulationsschrittes arbeitet die Vorrichtung des Beispiels, das in den 17, 18 und 19 gezeigt ist, wieder in identischer Weise zu der der vorherigen Beispiele. Somit werden wieder die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung ähnlicher oder äquivalenter Teile verwendet.
Die 1 bis 19 zeigen einige der möglichen Ausführungsformen von Mischvorrichtungen, welche zum Durchführen des Co-Injektionsverfahrens gemäß der Erfindung geeignet sind; es ist jedoch ersichtlich, dass andere Lösungen im Umfang dieser Erfindung möglich sind.
Zum Beispiel könnte die Nachmischkammer 25A und die Lieferleitung 25B gemäß 1 auch entfallen, wobei in solch einem Fall es nötig ist, die Länge der Mischkammer 24 entsprechend zu verlängern, um das Ausströmen eines turbulenten Strahles zu verhindern.
Es wäre auch möglich, eine andere Anordnung und Orientierung der Mischkammer 24 in Bezug auf die Kammer 25A und die Auslassleitung 25B in Erwägung zu ziehen. Bei dem Fall gemäß 1 ist die Längsachse der Mischkammer 24 in einem rechten Winkel mit und auf der Ebene der Längsachse der Kammer 25A; jedoch sind Anordnungen möglich, bei denen die Achse der Mischkammer 24 in unterschiedlichen Ebenen oder auf einer Seite der Achse der Kammer 25A oder eine winklig schräge Anordnung der Kammer 24 in Bezug auf die Kammer 25 zu dem Reinigungsstift 29 vorgesehen ist, so dass der Strahl des Gemisches aus der Mischkammer im Gegenstrom austritt oder in entgegengesetzter Richtung zu der Strömung der Mischung in die Auslassleitung 25B austritt.
Bei diesem Fall wäre das Ende der Spitze des Stiftes 29 in einer Neigung in Bezug auf seine Längsachse geschnitten und das Ende des Bodens der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer wäre flach oder V-förmig.
Aus dem was beschrieben und gezeigt worden ist, wird ersichtlich, dass das was vorgesehen ist, ein Verfahren und eine neue selbst reinigende Vorrichtung zum Mischen reagierender chemischen Komponenten bei der Produktion von starren oder flexiblen Polyurethanschäumen oder von geformten Teilen aus Polyurethanmaterial sind, welche in einer neuen und originellen Weise von dem Prinzip des Mischens durch Turbulenz und Kollision oder Aufprall Gebrauch macht; in der Tat nicht identisch zu den bekannten Vorrichtungen, wo die Komponenten separat mit hoher kinetischer Energie in die Mischkammer eingespritzt werden und wo ihre Mischung nur gestartet werden kann, nachdem die einzelnen Strahlen der Komponenten sich gequert und einander getroffen haben, dank des Gebrauchs einer gemeinsamen Druck- und Zuführkammer gemäß dieser Erfindung, welche gemeinsam durch die verschiedenen chemischen Komponenten, welche gemischt werden, benutzt wird, beginnt die Mischung während des gemeinsamen Co-Einspritzens, der Komponenten aus den schmalen Öffnungen, welche in die Mischkammer münden, infolge der Wirbelbewegung der Strahlen und durch sukzessiven Zusammenstoß, um somit eine effiziente endgültige Mischung zu erreichen.
Des Weiteren kann der Druck der verschiedenen Strahlen gleichzeitig durch Betrieb eines einzelnen Einstellelements gesteuert werden, besteht aus demselben Reinigungsstift 29 für die Mischkammer. Schließlich kann die Mischkammer einen Querschnittsbereich haben, welcher wesentlich kleiner als der einer bekannten Vorrichtung mit derselben Kapazität ist, um somit ferner die Effizienz der Mischung zu steigern.
Es ist jedoch zu verstehen, dass das was beschrieben und in den verschiedenen Figuren gezeigt worden, nur als Beispiel dient, um die Erfindung darzustellen, und dass andere Modifikationen und Variationen durchgeführt werden können, ohne den Umfang zu verlassen, der hier beansprucht ist.

Claims

Verfahren zum Mischen chemisch reagierender flüssiger Komponenten (A, B) in einer Mischvorrichtung (10) zur Herstellung von Polyurethanschäumen und geformten Teilen, bei dem dosierte Mengen einer ersten (A) und wenigstens einer zweiten (B) chemisch reagierenden Komponente unter Druckbedingungen in eine erste Kammer (15) zugeführt werden und durch wenigstens eine Einspritzöffnung (31) in eine zweite Kammer (24) strömen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Zuführen dosierter Mengen von chemischen Komponenten (A, B) in eine Druck- und Zuführkammer gemeinsam für die chemischen Komponenten (A, B), welche durch die besagte erste Kammer (15) der Mischvorrichtung (10) bereitgestellt wird; – Bereitstellen der chemischen Komponenten (A, B) im Inneren der Zuführkammer (15) in einem ungemischten Zustand und bei einer gleichen Druckbedingung, während sie zu der Einspritzöffnung (31) strömen; – gemeinsames Einspritzen der ungemischten chemischen Komponenten (A, B) in eine Mischkammer, welche durch die besagte zweite Kammer (24) bereitgestellt wird, durch wenigstens eine besagte Einspritzöffnung (31); – Bewirken einer ersten Mischung der gemeinsam eingespritzten chemischen Komponenten (A, B) durch die Turbulenz des Strahles während der gemeinsamen Einspritzung, und eine zweite intensive Mischung durch Aufprall und Turbulenz in der Mischkammer (24) der Mischvorrichtung (16).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ungemischten chemischen Komponenten (A, B) gemeinsam in die Mischkammer (24) eingespritzt werden, während in der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer (15) ein Druck gleich oder höher als 30 bar (3,0 MPa) beibehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei sich der Druck in der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer (15) in einem Bereich von 40 bis 160 bar (4 bis 16 MPa) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Mischkammer (24) mit einem hinteren offenen Ende versehen wird, und ein Strömungsdrosselelement (29) mit einem geformten Ende hat, welches axial in die hintere Öffnung der Mischkammer (24) vorsteht, um wenigstens eine besagte Einspritzöffnung (31) vorzusehen, wobei der Druck der gemeinsam zugeführten chemischen Komponenten (A, B) in der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer (15) durch Einstellen der axialen Position des geformten Endes des Drosselelements (15) in Bezug auf die hintere Öffnung der Mischkammer (24) verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den Schritt des Nachmischens der resultierenden Mischung, die aus der Mischkammer (24) austritt.
Mischvorrichtung (10) zum Mischen chemisch reagierender Komponenten (A, B) umfassend: – eine erste Mischkammer (15) mit Einlassöffnungen (16, 17) für die chemischen Komponenten (A, B); – eine zweite Kammer (24), welche in Verbindung mit der ersten Kammer (15) durch wenigstens eine Einspritzöffnung (31) steht; gekennzeichnet durch, umfassend: – eine Druck- und Zuführkammer gemeinsam für die chemischen Komponenten (A, B), welche durch die besagte erste Kammer (15) bereitgestellt wird, wobei die besagte gemeinsame Zuführkammer in Verbindung mit einer Mischkammer steht, welche durch die zweite Kammer (24) der Mischvorrichtung bereitgestellt wird, wobei die besagte Mischkammer (24) ein ge formtes hinteres Ende hat; – ein Strömungsdrosselelement (29), welches koaxial im Inneren der Zuführkammer (15) angeordnet ist, wobei das besagte Drosselelement (29) ein vorderes teilweise in das geformte hintere Ende der Mischkammer (24) vorstehende Ende hat; – wobei das geformte hintere Ende der Mischkammer (24) und das vordere Ende des Drosselelements (29) angepasst sind, um wenigstens eine besagte Einspritzöffnung (21) zwischen gegenüberliegenden Rändern vorzusehen.
Mischvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüberliegende konfrontierende Flächen des geformten hinteren Endes der Mischkammer (24) an dem Boden der Zuführkammer (15) und an dem vorderen Ende des Drosselelements (29) mit geformten Oberflächen versehen sind, welche durch wenigstens eine besagte Einspritzöffnung (31) begrenzt sind.
Mischvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (29) in Bezug auf das geformte hintere Ende der Mischkammer (24) axial einstellbar ist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 7, umfassend ein Reinigungselement (29) für die Mischkammer (24), welches sich axial in die Zuführkammer (15) erstreckt.
Mischvorrichtung nach Ansprüchen 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (29) aus dem Reinigungselement für die Mischkammer (24) besteht.
Mischvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch das Umfassen von Druckansteuermittel (33), um das Reinigungselement und das Drosselelement (29) zwischen einer vorgezogenen und einer eingefahrenen Position in Bezug auf die Mischkammer (24) zu bewegen, und von Mitteln (32) zum Einstellen der Axialposition des Drosselelements (29) und zum Verändern des Querschnittsbereiches der Einspritzöffnung (31) in der eingefahrenen Position des Drosselelements (29).
Mischvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Druck- und Zuführkammer (15) und die Mischkammer (24) axial ausgerichtet sind.
Mischvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (24) einen Querschnittsbereich hat, der kleiner als der Querschnittsbereich der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer (15) ist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mischkammer (24) in eine Nach-Mischkammer (25A) aufweitet.
Mischvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nach-Mischkammer (25A) winklig in Bezug auf die Mischkammer (24) ausgerichtet ist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Nach-Mischkammer (25A) in einer anderen Ebene angeordnet ist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nach-Mischkammer (25A) einen Querschnittsbereich hat, der größer als der Querschnittsbereich der Mischkammer (24) ist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Druck- und Zuführkammer (15) eine ringförmige Form hat.
Mischvorrichtung nach Ansprüchen 6 und 12, gekennzeichnet durch das Umfassen eines Reinigungselements (12), welches axial in der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer (15) bewegbar ist, wobei das besagte Reinigungselement (12) axial angeordnet und bewegbar in Bezug auf das Drosselelement (29) der Einspritzöffnung (31) ist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführkammer (15) axial beabstandete Einlass- und Auslassöffnungen (16, 34; 17, 35) zum Zuführen und Recyceln der chemischen Komponenten (A, B) vorsieht, wobei das Reinigungselement (12) für die gemeinsame Druck- und Zuführkammer (15) ein Kolbenelement umfasst, welches zum Öffnen der besagten Einlassöffnungen (16, 17) angepasst ist, jeweils zum Verbinden der besagten Einlassöffnungen (16, 17) mit den Auslassöffnungen (34, 35) zur Rezirkulation der chemischen Komponenten (A, B).
Mischvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Kolbenelement (12) Rezirkulationsschlitze (36, 37) umfasst.
Mischvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungselement (12) für die gemeinsame Druck- und Zuführkammer (15) aus einem hohlen Kolbenelement (12) mit einer länglichen Bohrung besteht, und dass das Drosselelement (29) ein längliches Pinelement umfasst, welches axial in der Bohrung des besagten Kolbenelements (12) bewegbar ist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (12) zum Reinigen der gemeinsamen Druck- und Zuführkammer (15) und das Reinigungselements (29) für die Mischkammer (24) mit wahlweise bedienbaren hydraulischen Ansteueraktuatoren (13, 30) verbunden sind.
Mischvorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch, umfassend: – einen Körper (10) mit einem länglichen Loch und einer gemeinsamen Druck- und Zuführkammer (15) für die chemischen Komponenten (A, B) in dem besagten länglichen Loch, wobei die besagte gemeinsame Druck- und Zuführkammer (15) eine Einlassöffnung (16, 17) für die chemischen Komponenten (A, B) hat; – ein Hülsenelement (14) an dem vorderen Ende des besagten länglichen Loches, wobei das Hülsenelement (14) die Mischkammer (24) der Vorrichtung begrenzt; und – ein Kolbenelement (12), welches axial in der besagten Zuführkammer (15) verschiebbar ist; welches wirksam mit einem ersten Hydraulikansteuerzylinder (13) verbunden ist; – wobei die einander zugewandten Enden des Hülsenelements (14) und des Kolbenelements (12) passende Oberflächen (12A, 12B; 14A, 14B; 33A, 33B) haben.
Mischvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Enden des Hülsenelements (14) und des Kolbenelements (12) wenigstens eine zugewandte Oberfläche (12A, 12B; 14A, 14B; 33A, 33B) haben, welche parallel zu einer gleichen schrägen Ebene angeordnet ist.
Mischvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte schräge Ebene einen Winkel im Bereich von 15° bis 75° in Bezug auf die Längsachse der Zuführkammer (15) bildet.
Mischvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Enden des Kolbenelements (12) und des Hülsenelements (14) eine V-förmige Anpassoberfläche (12A, 12B; 14A, 14B) umfassen.
Mischvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Nach-Mischkammer (25A) einen Winkel im Bereich von 45° bis 150° mit der Achse der Mischkammer (24) bildet.