DE3811642A1 - Verfahren zur erzeugung fliessfaehiger kunststoffmischungen fuer das reaktionsgiessen von festen kunststoffkoerpern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung fließfähi­ ger Kunststoffmischungen für das Reaktionsgießen von festen Kunststoffkörpern gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Nebenan­ spruchs 10.

Derartige Verfahren und die zugehörigen Vorrichtungen werden beispielsweise zur Erzeugung von fließfähigen Polyurethan­ mischungen aus den Komponenten Polyol und Isocyanat sowie ge­ gebenenfalls weiteren Komponenten wie Farbstoffen oder Härtern angewendet, wobei die erzeugten Mischungen umgehend nach Been­ digung des Mischvorganges unter Anwendung von geringem oder auch höherem Druck in offene oder geschlossene Formen einge­ bracht werden, wo sie zunächst aufschäumen und dann zu einem porösen, mehr oder weniger elastischen festen Körper erstarren. Die Herstellung derartiger Kunststoffkörper ist wirtschaft­ lich jedoch nur sinnvoll, wenn einerseits das Füllen und Ent­ leeren jeder Form ein vielfach wiederholbarer Vorgang mit möglichst geringer Taktzeit und andererseits die Qualität der erzeugten Kunststoffkörper über eine Vielzahl von Füll- und Entleervorgängen weitgehend gleichbleibend ist. Voraussetzung für letzteres wiederum ist zunächst ein stets gleichbleibender Mischvorgang der vorgenannten Komponenten vor jeder Füllung in einer Mischkammer, in die die einzelnen Komponenten bei jeweils als gleichbleibend vorausgesetzter Komponentenquali­ tät, vorgegebener Temperatur und damit auch Viskosität jeder Komponente, gleichbleibender Düsengeometrie für jede Kompo­ nente und gleichbleibendem Einspritzdruck jeder Komponente - vorzugsweise im Gegenstrom - einzuspritzen sind, nachdem der Einspritzdruck zuvor für jede Komponente in einem separaten Kreislauf aus Vorratsbehälter, Speiseleitung mit zwischenge­ schalteter Pumpe, Rückraum der entsprechenden Düse und Rück­ laufleitung zum Vorratsbehälter mit zwischengeschalteter Drossel aufgebaut worden ist.

Von den vorgenannten Bedingungen lassen sich im allgemeinen die gleichbleibende Komponentenqualität sowie die vorgegebene Temperatur und damit Viskosität jeder Komponente mit verhält­ nismäßig geringem Aufwand über eine Vielzahl von Mischvorgän­ gen im Rahmen zulässiger enger Fehlerbreiten aufrecht erhal­ ten. Die Düsengeometrie ändert sich normalerweise nur langsam in Richtung zunehmender Düsenöffnung bei konstantem Öffnungs- bzw. Schließweg des Düsenkörpers durch gegenseitiges Abschlei­ fen von Düsennadel und Düsenausgang, wobei durch geeignete Materialauswahl ein vorwiegendes Abschleifen der Düsennadel vorherbestimmt werden kann. Mit der Vergrößerung der Düsen­ öffnung geht dann bei sonst unveränderten Parametern ein langsamer Abfall des Einspritzdruckes einher. Darüber hinaus unterliegt der Einspritzdruck jedoch im allgemeinen - gegen­ über den bisher behandelten Parametern - ständigen, teilwei­ se sehr kurzzeitigen Fluktuationen, beispielsweise durch Schwankungen der Pumpenleistung im Komponentenkreislauf, die jede zulässige Fehlergrenze überschreiten und für uner­ wünschte Schwankungen des Mischdrucks in der Mischkammer ur­ sächlich sind, die wiederum eine gleichbleibende Qualität der durch Reaktionsgießen erzeugten Kunststoffkörper verhin­ dern.

Es ist daher schon sehr früh im Verlauf der Entwicklung des Reaktionsgießens von Kunststoffkörpern nach Möglichkeiten ge­ sucht worden, den Einspritzdruck der einzelnen Komponenten in die Mischkammer bei Abweichungen vom Sollwert möglichst umgehend wieder auf diesen Sollwert zurückzusteuern. Als erste Maßnahme wurde dazu jeweils an dem dem Düsenkörper abge­ kehrten Ende der ihn - unmittelbar - bewegenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung ein von außen manuell betätigbarer, in den Zylinder hineinragender und in seiner Längsachse mittels eines Spindeltriebes in oder auf der Zylinderrückwand vor- und rückstellbarer Bolzen als Endanschlag für den Kolben bei maximaler Düsenöffnung installiert. Mit dieser Anordnung konnten bereits entweder - bei nicht vorhandener Druckmes­ sung und -registrierung - nach der jeweils ersten Feststel­ lung einer Ausschußproduktion oder nach der ersten Registrie­ rung einer eindeutig vom Sollwert abweichenden - über den letzten Mischvorgang gemittelten - Druckregistrierung die Düse(n) einer oder mehrerer Komponente(n) manuell nachge­ stellt werden - allerdings mit einem mehr oder weniger er­ heblichen Aufwand zum erneuten Eichen.

Eine Weiterentwicklung demgegenüber bedeutete das Ankoppeln je eines Schrittschaltmotors an jeden der vorgenannten An­ schlagbolzen bzw. die zugehörige Zylinderrückwand. Damit läßt sich mittels einer geeigneten Druckmessung in der Umgebung der Düsenöffnung und einer geeigneten Steuer- und Regeleinheit nach jedem Mischungsvorgang, der bei einem über diesen Mischungsvorgang gemittelten und vom Sollwert abweichenden Einspritzdruck einer oder mehrerer Komponente(n) erfolgt, die notwendige Öffnung der jeweils zu der entsprechenden Kompo­ nente gehörenden Düse nachstellen. Für eine ständige Nachrege­ lung des Einspritzdruckes - insbesondere auch während eines Mischvorgangs - ist dieses System wegen seiner mechanischen Trägheit jedoch nicht geeignet.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe ge­ stellt, eine druckgesteuerte Regelung der Düsenöffnung jeder in eine Mischkammer zur Erzeugung fließfähiger Kunststoff­ mischungen einzuspritzenden Komponente zur Verfügung zu stellen, die auch kurzfristige Fluktuationen des Einspritz­ druckes jeder einzelnen Düse während eines Mischvorgangs so ausregelt, daß der jeweilige Einspritzdruck über den gesamten Mischvorgang innerhalb eines vorgegebenen sehr schmalen Fehlerbandes gehalten wird, wobei im Falle der Verwendung eines Staukörpers im Ausgang der Mischkammer zur willkür­ lichen Einstellung des Mischdruckes in der Mischkammer die vorgenannte Technik der druckgesteuerten Regelung der Düsen­ öffnung in entsprechender Art und Weise auch für eine druck­ gesteuerte Regelung des Mischkammerausgangs und damit der Regelung des Mischdruckes angewendet werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des kenn­ zeichnenden Teils des Hauptanspruchs 1 und den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Nebenanspruchs 10.

Der besondere Vorteil der Erfindung ist dadurch gegeben, daß der fortlaufend in der Umgebung der Düsenöffnung des jewei­ ligen Komponentenkreislaufs gemessene Druck nach einer geeig­ neten Signalaufbereitung oder auch ohne eine solche in einer geeigneten Steuer- und Regeleinheit durch Vergleich mit einer Folge vorgegebener Werte, die beispielsweise von einem Funk­ tionsgenerator erzeugt und bereitgestellt wird, Steuersignale erzeugt, die unmittelbar auf den Antrieb eines Servoventils mit mindestens zwei Ausgängen einwirken, dessen Ausgänge den Kolben der zum Öffnen und Schließen des jeweiligen Düsen­ ausgangs mittels eines verschiebbaren Düsenkörpers dienenden hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung einschließen, da die Trägheit dieser Anordnung so gering ist, daß sie auch während eines einzelnen Mischvorganges das ständige Anpassen jeder Düsenöffnung an einen für jede Düse vorgegebenen Druckverlauf gestattet.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß durch die hydraulische Festle­ gung der Kolbenstellung der zum Öffnen und Schließen des Dü­ senausgangs dienenden Kolben-Zylinder-Anordnung an der dem Düsenkörper abgewandten Seite dieser Anordnung ein Wegauf­ nehmer bekannter Art installiert werden kann, der mittels einer zweiten, auf dieser dem Düsenkörper abgewandten Seite aus dem Zylinder herausgeführten Kolbenstange der Düsen­ öffnung proportionale - sekundäre - Signale zur Beaufschla­ gung der zur Steuerung des vorgenannten Servoventils dienenden Steuer- und Regeleinheit erzeugt, ohne daß eine derartige Kontrolleinrichtung einen erheblichen unerwünschten Volumen­ bedarf aufweist. Insgesamt läßt sich so in vorteilhafter Wei­ se für jeden einzelnen Komponentenkreislauf ein Block aus je­ weiligem Antrieb des Servoventils, des Servoventils selbst, der Düse und eines Wegaufnehmers in - jeweils gleichartiger - Kompaktbauweise herstellen und installieren.

Die Kontrolleinrichtung in Form eines sekundäre Signale für die tatsächliche Düsenöffnung erzeugenden Wegaufnehmers weist ihrerseits die Vorteile auf, daß einerseits durch einen Ver­ gleich dieser Signale - gegebenenfalls nach einer geeigneten Signalaufbereitung - mit einer Folge vorgegebener Werte, die absichtlich nicht exakt den entsprechenden Werten für die druckbeaufschlagte Regelung entsprechen, und der geeigneten Kopplung der entstehenden Signale mit denjenigen der druck­ beaufschlagten Steuersignale in bekannter Art und Weise eine Stabilisierung der Regelung, d.h. insbesondere das Verhindern des Einsetzens von Schwingungen des Servoventils, erreicht wird und daß andererseits die zunehmende Differenz zwischen der Folge der entsprechenden vorgegebenen Werte und den Sig­ nalen des Wegaufnehmers als Indikator für das gegenseitige Abschleifen von Düsennadel und Düsenausgang und den notwen­ digen Austausch zumindest der Düsennadel verwendet werden kann.

Als vorteilhaft erweist sich auch, daß als druckgesteuerte Drosseleinrichtung zum Aufbau des Einspritzdruckes vor dem Öffnen des Düsenausgangs in jedem Komponentenkreislauf mit Ausnahme des hier fortzulassenden Düsenausgangs und dem­ entsprechend der Düsennadel am Düsenkörper die konstruktiv identische Blockanordnung aus Servoventilantrieb, Servoven­ til (geänderter) Düse und - sofern erforderlich - Wegauf­ nehmer benutzt werden kann wie für die Einspritzdüsenanord­ nung selbst, was die Herstellung und Wartung der Gesamtanord­ nung wirtschaftlich wesentlich günstiger gestaltet, wobei außerdem derselbe Drucksensor wie für die zugehörige Düsenre­ gelung und eine dieser identische Steuer- und Regeleinheit verwendet werden kann.

Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, daß das vorstehend in wesentlichen Punkten beschriebene Verfahren zur druckbe­ aufschlagten Regelung der Einspritzdüsen und die dazu erfor­ derliche Vorrichtung weitgehend auch für eine druckbeauf­ schlagte Regelung des Ausgangs der Mischkammer und damit ei­ nes vorgegebenen Verlaufs des Mischkammerdrucks angewendet werden können, sofern ein Drucksensor bekannter Art an geeig­ neter Mischkammerstelle installiert, die bereits erwähnte Steuer- und Regeleinheit in einer weiteren Stückzahl benutzt und im bekannten Block aus Servoventilantrieb, Servoventil, Düse und - soweit erforderlich - Wegaufnehmer der Düsenaus­ gang durch eine - vorzugsweise senkrecht zur Auslaufrich­ tung - in den Mischkammerausgang führende Öffnung und der Düsenkörper einschließlich der Düsennadel durch einen im Mischkammnerausgang beweglichen und die resultierende Austrittsöffnung variierenden Staukörper ersetzt wird, wobei die ursprüng­ lichen Ein- bzw. Ausgänge zum Anschluß der Düse an den zuge­ hörigen Komponentenkreislauf zu verschließen oder fortzulassen sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Er­ findung sind den Unteransprüchen 2 bis 9 sowie 11 bis 23 zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 Schematische Darstellung eines Komponentenkreislaufs mit allen mechanischen und elektrischen bzw. elektro­ nischen Bausteinen - teilweise geschnitten.

Fig. 2 Schematische Darstellung des Mischkammerausgangs mit einem darin beweglichen Staukörper mit allen mecha­ nischen und elektrischen bzw. elektronischen Baustei­ nen zur Steuerung der Ausgangsöffnung - teilweise ge­ schnitten.

Fig. 3 Schnitt A-A in Fig. 2 - teilweise durchbrochen.

Fig. 1 zeigt zunächst andeutungsweise eine Mischkammer 1 zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen aus mindestens zwei Komponenten mit einem ebenfalls nur angedeuteten Reini­ gungsstößel 2, in deren nur teilweise dargestellte Wand 3 die Düse 4 mit ihrem Düsenausgang 5 zum Einspritzen einer der mindestens zwei erforderlichen Komponenten mündet. Die Kom­ ponente selbst befindet sich bei Atmosphärendruck oder diesem gegenüber geringfügig erhöhtem Druck in einem Vorratsbehäl­ ter 6, aus dem sie mittels der Pumpe 7 durch die Speiselei­ tung 10 in den Rückraum 11 der Düse 4 gefördert wird, wobei sie im dargestellten Fall an der von der Vorderkante der Düsennadel 12 und dem Gehäuse der Düse 4 gebildeten ringför­ migen Düsenöffnung 13 unter dem - bis zu mehreren 100 bar hohen - Einspritzdruck ansteht.

Dieser Einspritzdruck wird fortlaufend mittels des Drucksen­ sors 14 gemessen, dessen Ausgangssignale - gegebenenfalls nach einer Signalaufbereitung in einem hier nicht dargestellten Meßverstärker bekannter Art - einer Steuer- und Regeleinheit 15 aufgegeben werden, in denen sie mit einer vom Funktions­ generator 17 erzeugten und gelieferten Folge vorgegebener Werte, beispielsweise einer Folge identischer Werte, ver­ glichen werden und beim Auftreten von Differenzen die Abgabe von Steuersignalen an den elektrischen oder elektromagne­ tischen Antrieb 19 bekannter Art für ein Servoventil 21 mit mindestens 2 Ausgängen 23, 24 verursachen. Die Ausgänge 23, 24 schließen den Kolben 27 einer hydraulischen Kolben-Zylinder-An­ ordnung 29 ein, die aus einem Tank 31 über die Pumpe 8 und das Servoventil 21 mit Hydraulik-Flüssigkeit gespeist wird bzw. über das Servoventil 21 und die Drosseln 33, 34 oder entsprechende Einrichtungen bekannter Art druckentlastet wird, wobei das Servoventil 21 mittels des verschiebbaren Kolbens 37 entweder Ausgang 23 oder Ausgang 24 oder keinen von beiden Ausgängen 23, 24 für die Druckbeaufschlagung frei­ gibt. Die Kolbenstange 39 der Kolben-Zylinder-Anordnung 29 ist kraftschlüssig und mit fluchtenden Körperlängsachsen mit dem Düsenkörper 41 verbunden - oder bildet mit ihm einen einzigen Körper - und bewegt diesen gemäß der Steuerung durch das Servoventil 21 in Richtung auf den Düsenausgang 5 zu oder von diesem weg, so daß die zwischen Vorderkante der Düsen­ nadel 12 und Gehäuse der Düse 4 gebildete ringförmige Düsen­ öffnung 13 und damit auch der Einspritzdruck verändert wer­ den, wobei es nach einer einmaligen geeigneten Justierung der Steuer- und Regeleinheit 15 möglich ist, über lange Zei­ ten während jedes Mischvorganges einen vorgegebenen Verlauf des Einspritzdruckes aufrecht zu erhalten.

Zwischen dem Gehäuse der Kolben-Zylinder-Anordnung 29 und dem Düsenkörper 41 ist im übrigen noch eine Druckfeder 42 angeordnet, die im Falle des Ausfalls der Versorgung der Kolben-Zylinder-Anordnung 29 mit Hydraulik-Flüssigkeit aus dem Tank 31 dafür sorgt, daß in jedem Fall die Düse 4 durch Einführen der Düsennadel 12 in den Düsenausgang 5 so ver­ schlossen wird, daß keine Komponentenflüssigkeit unkontrol­ liert in die Mischkammer 1 gelangen kann. Die Kolben-Zylin­ der-Anordnung 29 weist außerdem noch eine zusätzliche Kol­ benstange 44 auf, die der Kolbenstange 39 vom Kolben 27 aus entgegengerichtet ist und deren Ende durch die dem Düsen­ körper 41 abgekehrte Wand der Kolben-Zylinder-Anordnung 29 herausgeführt und dort beweglich in einem Wegaufnehmer 46 angeordnet ist. Die Ausgangssignale dieses Wegaufnehmers 46 werden - gegebenenfalls nach einer Signalaufbereitung in einem hier nicht dargestellten Meßverstärker bekannter Art - in dieselbe Steuer- und Regeleinheit 15 eingespeist wie die Meßsignale des Drucksensors 14 und dort gleichfalls mit einer Folge vorgegebener Werte verglichen, die entweder ebenfalls von dem bereits vorhandenen Funktionsgenerator 17 oder einem weiteren, hier nicht dargestellten Funktionsgene­ rator oder einer entsprechend geeigneten Vorrichtung erzeugt und in die Steuer- und Regeleinrichtung 15 eingespeist wird. Die vorgegebenen Werte werden für diesen Fall so festgelegt, daß sie absichtlich nicht exakt mit den für eine unabhängige Festlegung eines vorgegebenen Einspritzdruckes erforderlichen Wegedaten übereinstimmen, so daß sie bei primärer Regelung des Einspritzdruckes und damit der Düsenkörperstellung durch die Druckmeßwerte stets gleichgerichtete, nicht ver­ schwindende Differenzwerte mit den Signalen des Wegaufnehmers 46 ergeben, mit denen die von den Druckmeßwerten verursach­ ten Steuersignale für den Antrieb 19 des Servoventils 21 so beeinflußt werden können, daß weder der Kolben 37 des Servo­ ventils 21 noch der Kolben 27 der Kolben-Zylinder-Anordnung 29 zu unerwünschten Schwingungen angeregt werden können. Die Differenzwerte zwischen den Signalen des Wegaufnahmers 46 und den entsprechenden vorgegebenen Werten können darüber hinaus beim Überschreiten einer vorgegebenen Absolutwert­ grenze unter Zwischenschaltung einer hier nicht dargestellten Anzeige- oder Warneinrichtung bekannter Art als Indikator für das notwendige Auswechseln des Düsenkörpers 41 wegen übermäßiger Abnutzung der Düsennadel 12 im Düsenausgang 5 be­ nutzt werden.

Dem Aufbau des erforderlichen Einspritzdruckes vor dem Star­ ten eines Mischvorganges dient im wesentlichen die ebenfalls in Fig. 1 dargestellte Drosseleinrichtung 48, die in der Rücklaufleitung 49 zwischen Rückraum 11 der Düse und dem Vor­ ratsbehälter 6 für die Komponentenflüssigkeit angeordnet ist. Sowohl ihr konstruktiver als auch ihr funktioneller Aufbau entsprechen nahezu identisch denjenigen der vorbeschriebenen Gesamtanordnung zum Öffnen und Schließen einer Einspritzdüse bzw. deren druckbeaufschlagte Regelung des Einspritzdruckes mit den Ausnahmen, daß einerseits das dem Gehäuse der Düse 4 ansonsten identische Gehäuse der Drossel 50 keine dem Düsen­ ausgang 5 entsprechende Öffnung aufweist und dementsprechend andererseits der dem Düsenkörper 41 ansonsten identische Drosselkörper 51 ohne einen der Düsennadel 12 entsprechenden Bestandteil ausgebildet ist.

Vor dem Start eines Mischvorganges in der Mischkammer 1 befinden sich sowohl der Düsenkörper 41 als auch der Drossel­ körper 51 in ihrer Ruhestellung des unbelasteten Komponenten­ kreislaufs, d.h. in der Fig. 1 an ihrem jeweils linken An­ schlagpunkt. In diesem Fall ist der Komponentenkreislauf vom Vorratsbehälter 6 durch die Speiseleitung 10 über die Pumpe 7 bis zum Rückraum 11 der Düse 4 und von dort weiter durch die Rücklaufleitung 49 über die Drossel 50 bis zurück zum Vorratsbehälter 6 durchgängig, der Düsenausgang 5 ist mittels der Düsennadel 12 verschlossen. Der Druck am Druck­ sensor 14 liegt im Bereich des Atmosphärendrucks oder ge­ ringfügig darüber. Mit dem Start eines Mischvorganges wird in Fig. 1 zunächst der Drosselkörper 51 soweit nach rechts - gegebenenfalls doch einem vorgegebenen Druckaufbaupro­ gramm - verfahren, daß die Rücklaufleitung 49 im Bereich der Drossel 50 weitgehend oder gänzlich unterbrochen ist. Gegen diesen Widerstand baut die Pumpe 7 nunmehr einen Druck auf, bis am Ort des Drucksensors 14 der gewünschte Ein­ spritzdruck nachgewiesen wird. Daraufhin wird - sofern auch alle weiteren Komponenten ihren Einspritzdruck erreicht haben - der Düsenausgang 5 durch Verfahren des Düsenkörpers 41 in der Fig. 1 nach rechts soweit geöffnet, daß einer­ seits die Düsenöffnung 13 den gewünschten Einspritzdruck am Düsenausgang 5 mittels der vorbeschriebenen druckbeauf­ schlagten Regelung erzeugt und andererseits die Verbindung zwischen Speiseleitung 10 und Rücklaufleitung 49 im Bereich der Düse 4 weitgehend oder gänzlich unterbrochen ist. Zur Beendigung des Mischvorganges wird der Düsenkörper 41 in Fig. 1 wieder soweit nach links verfahren, daß die Düsen­ nadel 12 den Düsenausgang 5 vollkommen verschließt und die Verbindung zwischen Speiseleitung 10 und Rücklaufleitung 49 im Bereich der Düse 4 wieder maximal geöffnet ist. Etwa gleichzeitig wird auch der Drosselkörper 51 in der Fig. 1 wieder nach links bis zum Anschlag - gegebenenfalls nach einem vorgegebenen Druckabfallprogramm - verfahren, um den Zustand des unbelasteten Kreislaufs bis zum nächsten Mischvorgang wieder herzustellen.

Fig. 2 zeigt zunächst einen Schnitt durch eine Mischkammer 1 mit einem nur angedeuteten Reinigungsstößel 2 und einem einzelnen Düsenausgang 5, in deren Ausgang 60 ein beweg­ licher Staukörper 61 angeordnet ist, mit dessen Bewegungen der Ausgang 60 in jeden Zustand zwischen einer vollen Öffnung und einem totalen Verschluß versetzt werden kann. Die im dargestellten Fall vorausgesetzte Bewegung ist eine line­ are Bewegung des Staukörpers 61 senkrecht zur Längsachse der Mischkammer 1, wobei der Staukörper 61 die Gestalt eines flachen Riegels mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt aufweist, aus dessen breiterer Fläche eine Öffnung 62 aus­ genommen ist, deren Querschnitt mit demjenigen des Ausgangs 60 der Mischkammer übereinstimmt. Selbstverständlich läßt sich der angestrebte Effekt einer zeitweisen definierten Änderung der Öffnung des Ausgangs 60 der Mischkammer 1 auch mit anderen Querschnitten des Staukörpers 61, bei­ spielsweise kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt senkrecht zu seiner Längsachse, und mit anderen Bewegungen des Staukörpers 61, beispielsweise einer weder parallel noch senkrecht zur Längsachse des Ausgangs 60 der Misch­ kammer 1 verlaufenden linearen Bewegung oder einer reinen Rotationsbewegung des Staukörpers 61 um seine eigene Längs­ achse, erzielen, sofern nur stets eine definierte resul­ tierende Austrittsöffnung 63 der Mischkammer 1 einstellbar ist.

Zur Steuerung der Bewegung des Staukörpers dient - entspre­ chend der Steuerung der Öffnungs- und Schließbewegungen der vorbeschriebenen Düse 4 bzw. Drossel 50 - zunächst ein an geeigneter Stelle in der Mischkammer 1 angeordneter Druck­ sensor 64, dessen Ausgangssignale - gegebenenfalls nach einer Signalaufbereitung in einem hier nicht dargestellten Meßverstärker bekannter Art - einer geeigneten Steuer- und Regeleinheit 65 bekannter Art aufgegeben werden, in der sie mit einer von einem Funktionsgenerator 66 erzeugten und gelieferten Folge vorgegebener Werte verglichen und beim Auftreten von Differenzwerten als Basis für die Abgabe von angepaßten Steuersignalen an den Antrieb 67 eines Servoven­ tils 68 mit mindestens 2 Ausgängen 69, 70 verwendet werden. Das Servoventil 68 beaufschlagt aus einem Tank 71 mittels ei­ ner Pumpe 72 in Abhängigkeit von der Stellung seines Kolbens 73 entweder über den Ausgang 69 oder den Ausgang 70 oder keinen von beiden Ausgängen eine Kolben-Zylinder-Anordnung 74 mit Hydraulik-Flüssigkeit, die andererseits über den je­ weils anderen Ausgang 70, 69 des Servoventils 68 von diesem im dargestellten Fall über Drosseln 75, 76 auch wieder in den Tank 71 zurückgeführt wird. Die Kolben-Zylinder-Anordnung 74 führt dann im vorliegenden Falle unmittelbar die gewünschte Bewegung des Staukörpers 61 herbei, kann dies in anderen Fällen aber gegebenenfalls auch auf indirekten Wegen be­ kannter Art bewirken.

Zwischen der dem Staukörper 61 zugewandten Stirnwand der Kolben-Zylinder-Anordnung 74 und dem der Kolben-Zylinder-An­ ordnung 74 zugewandten Ende des Staukörpers 61 ist eine Druck­ feder 77 angeordnet, die den Staukörper 61 bei Ausfall des Hydrauliksystems zwangsweise derart verschiebt, daß der Aus­ gang 60 der Mischkammer 1 vollkommen geöffnet und damit durchgängig für den Reinigungsstößel ist. Die Kolben-Zylinder- Anordnung 74 trägt im übrigen auf ihrem dem Staukörper 61 ab­ gewandten Ende eine zweite Kolbenstange 78, deren Ende aus der Kolben-Zylinder-Anordnung 74 herausgeführt ist und sich innerhalb eines geeigneten Wegaufnehmers 79 bewegt. Die Ausgangssignale dieses Wegaufnehmers 79 sind ein Maß für die Stellung des Staukörpers 61 im Ausgang 60 der Mischkammer 1 und damit indirekt auch des Mischdruckes in der Mischkammer 1.

Sie werden - gegebenenfalls nach einer Signalaufbereitung in einem hier nicht dargestellten Meßverstärker - ebenfalls der vorerwähnten Steuer- und Regeleinheit 65 aufgegeben, um dort mit einer entweder ebenfalls vom Funktionsgenerator 66 oder einer hier nicht dargestellten entsprechenden weiteren Einrichtung erzeugten und gelieferten Folge vorgegebener Werte verglichen zu werden, wobei die vorgegebenen Werte absichtlich nicht exakt mit den der entsprechenden druck­ beaufschlagten Regelung der Stellung des Staukörpers 61 äquivalenten Werten übereinstimmen. Die daher bei pri­ märer druckbeaufschlagter Regelung stets entstehenden - und vorzugsweise stets gleichgerichteten - Differenzwerte dienen dann als Basisgrößen für eine Korrektur der durch die druck­ beaufschlagte Regelung erzeugten Steuersignale für den An­ trieb 67 des Servoventils 68 derart, daß das Entstehen von Schwingungen des Kolbens 73 im Servoventil 68 bzw. demzu­ folge des Kolbens 80 in der Kolben-Zylinder-Anordnung 74 unterdrückt wird.

Fig. 3 zeigt den Schnitt A-A in Fig. 2. Die Bezugszeichen entsprechen denen der Fig. 2.

Zusätzlich zu Fig. 2 sind in Fig. 3 zwei Nuten 81, 82 zu erkennen, in denen der Staukörper 61 seitlich geführt wird.
Bezugszeichenliste

 1 Mischkammer
 2 Reinigungsstößel
 3 Wand der Mischkammer
 4 Düse
 5 Düsenausgang
 6 Vorratsbehälter
 7, 8, 9, 72 Pumpen
10 Speiseleitung
11 Rückraum der Düse
12 Düsennadel
13 Düsenöffnung
14, 64 Drucksensoren
15, 16, 65 Steuer- und Regeleinheiten
17, 18, 66 Funktionsgeneratoren
19, 20, 67 Antriebe
21, 22, 68 Servoventile
23, 24, 25, 26, 69, 70 Ausgänge von Servoventilen
27, 28, 37, 38, 73, 80 Kolben
29, 30, 74 Kolben-Zylinder-Anordnungen
31, 32, 71 Tanks
33, 34, 35, 36, 75, 76 Drosseln
39, 40, 44, 45, 78 Kolbenstangen
41 Düsenkörper
42, 43, 77 Druckfedern
46, 47, 79 Wegaufnehmer
48 Drosseleinrichtung
49 Rücklaufleitung
50 Drossel
51 Drosselkörper
60 Ausgang der Mischkammer
61 Staukörper
62 Öffnung
63 resultierende Austrittsöffnung
81, 82 Nuten

Claims (23)

1. Verfahren zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen für das Reaktionsgießen von festen Kunststoffkörpern, bei spielsweise solchen aus Polyurethan, aus mindestens zwei flüssigen und/oder festen Komponenten unter Verwendung einer Mischkammer, in die jede Komponente durch je eine invervallweise mittels einer hydraulisch arbeitenden Schließvorrichtung zu öffnende bzw. zu schließende Düse unter Druck eingespritzt wird, nachdem dieser zuvor für jede einzelne Komponente in einem separaten Kreislauf aus einem unter Atmosphären- oder geringem Überdruck stehenden Vorratsbehälter, einer in der Speiseleitung zwischen Vorratsbehälter und jeweiliger Düse angeordne­ ten Pumpe, dem Rückraum der jeweiligen Düse und einer in der Rücklaufleitung zwischen jeweiliger Düse und Vor­ ratsbehälter angeordneten Drosselvorrichtung aufgebaut worden ist, und in der sich während jedes Mischvorgan­ ges ein zwischen maximalem Einspritzdruck und Atmosphä­ rendruck liegender Mischdruck ausbildet, dadurch gekennzeichnet,
daß der im Rückraum jeder einzelnen Düse herrschende Druck fortlaufend an geeigneter Stelle im zugehörigen Komponentenkreislauf gemessen und das zu jedem Meßwert entstehende Meßsignal einer geeigneten Steuer- und Regel­ einheit aufgegeben wird,
daß ein Mischvorgang nur dann einsetzt, wenn die Meßwerte aller Komponentenkreisläufe bei noch geschlossenen Düsen jeweils mit einem für jede Komponente vorgegebenen Wert im wesentlichen übereinstimmen, und
daß der Einspritzdruck jeder einzelnen - geöffneten - Dü­ se während jedes Mischvorganges durch stetiges Nachregeln der Düsenöffnung mittels der vorgenannten geeigneten Steu­ er- und Regeleinheit in Abhängigkeit von den vorgenannten Meßwerten im wesentlichen eine Folge vorgebener Werte an­ nimmt.

2. Verfahren zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge vorgegebener Werte eine Folge identischer Werte ist.

3. Verfahren zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des durch die Düsenöffnung definierten Einspritzdruckes mittels fortlaufender Messung einer wei­ teren - redundanten - Meßgröße und zusätzlicher Aufgabe der zu jedem dieser Meßwerte entstehenden Meßsignale auf die vorgenannte geeignete Steuer- und Regeleinheit kon­ trolliert und stabilisiert wird.

4. Verfahren zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als redundante Meßgröße der Weg des Düsenkörpers zum Öffnen bzw. Schließen der Düse verwendet wird.

5. Verfahren zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischdruck in der Mischkammer während eines Mischvorganges mittels zusätzlicher Einrichtungen an der Mischkammer willkürlich einstellbar ist.

6. Verfahren zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Einrichtung an der Mischkammer ein in ihrem Ausgang installierter Staukörper dient, der die Ausgangsöffnung der Mischkammer jedenfalls während je­ des Mischvorganges in Abhängigkeit vom an geeigneter Stelle in der Mischkammer gemessenen Mischdruck und einer diesbezüglichen Folge vorgegebener Werte mittels einer geeigneten Steuer- und Regeleinheit verändert.

7. Verfahren zum Mischen einer fließfähigen Kunststofflö­ sung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge vorgegebener Werte eine Folge identischer Werte ist.

8. Verfahren zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des durch die Ausgangsöffnung definier­ ten Mischdruckes mittels fortlaufender Messung einer weiteren - redundanten - Meßgröße und zusätzlicher Auf­ gabe der zu jedem dieser Meßwerte entstehenden Meßsignale auf die für die Bewegung des Staukörpers zuständige Steuer- und Regeleinheit kontrolliert und stabilisiert wird.

9. Verfahren zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als redundante Meßgröße der - lineare und/oder zirkulare - Weg des Staukörpers zum Öffnen bzw. Schlie­ ßen des Mischkammerausgangs verwendet wird.

10. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen für das Reaktionsgießen von festen Kunststoffkörpern, beispielsweise solchen aus Polyurethan, aus mindestens zwei flüssigen und/oder festen Komponenten zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Komponentenkreislauf an geeigneter Stelle ein Drucksensor (14) bekannter Art angeordnet ist, mit dessen Ausgangssignalen nach einer geeigneten Signal­ aufbereitung oder ohne eine solche eine geeignete Steuer- und Regeleinheit (15) ebenfalls bekannter Art be­ aufschlagt wird, die ihrerseits in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den eingegangenen Signalen und einer Folge ihr vorgegebener Werte den Antrieb (19) eines Servo­ ventils (21) bekannter Art mit mindestens zwei Ausgängen (23, 24) steuert, dessen Ausgänge (23, 24) den Kolben (27) einer Kolben-Zylinder-Anordnung (29) zum Öffnen und Schlie­ ßen des zum jeweiligen Komponentenkreislauf gehören­ den Düsenausgangs (5 )mittels eines verschiebbaren Düsen­ körpers (41) einschließen.

11. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale des Drucksensors (14) nach einer geeigneten Signalaufbereitung oder ohne eine solche eine weitere geeignete Steuer- und Regeleinheit (16) be­ kannter Art ansteuern, die ihrerseits in Abhängigkeit der Differenz zwischen den eingegangenen Signalen und einer Folge ihr vorgegebener Werte die Drosseleinrichtung (48) in der Rücklaufleitung (49) zwischen Düse (4) und Vorrats­ behälter (6) des jeweiligen Komponentenkreislaufs betätigt.

12. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalaufbereitung durch einen oder mehrere Meßverstärker bekannter Art erfolgt.

13. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuer- und Regeleinheiten (15) PJD-Regler bekannter Art verwendet werden.

14. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die den Steuer- und Regeleinheiten (15, 16) aufgegebenen Folgen vorgegebener Werte von Funktionsgeneratoren bekann­ ter Art erzeugt werden.

15. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebe der Servoventile (21) Torque-Motoren bekannter Art verwendet werden.

16. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (14) unmittelbar vor dem in den Rück­ raum (11) der Düse (4) führenden Ende der zwischen Vor­ ratsbehälter (6) und Rückraum (11) der Düse (4) ver­ laufenden Speiseleitung (10) angeordnet ist.

17. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an der Anordnung aus Düsenkörper (41) und ihn be­ wegender Kolben-Zylinder-Anordnung (29) eine an sich be­ kannte Einrichtung zur Wegaufnahme (46) des Düsenkörpers (41) angeordnet ist, deren Ausgangssignale nach einer ge­ eigneten Signalaufbereitung oder ohne eine solche der geeigneten Steuer- und Regeleinheit (15) zur Steuerung der Öffnung des Düsenausgangs (5) als redundante Meß­ werte aufgegeben werden.

18. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Wegaufnahme (46) an dem dem Düsen­ körper (41) abgekehrten Ende der ihn bewegenden Kolben- Zylinder-Anordnung (29) angeordnet ist und die der Be­ wegung des Düsenkörpers (41) äquivalente Bewegung einer aus dem besagten Ende herausgeführten zweiten Kolbenstange (44) der vorgenannten Kolben-Zylinder-Anordnung (29) registriert.

19. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (48) in der Rücklaufleitung (49) zwischen Düse (4) und Vorratsbehälter (6) bis auf den hier fehlenden Düsenausgang (5) und die dementsprechend ebenfalls fehlende Düsennadel (12) am Düsenkörper (41) den identischen konstruktiven Aufbau wie die zusammengefaßte Anordnung von Servoventil (21) einschließlich zugehörigem Antrieb (19) und Düse (4) einschließlich der ihre Bewe­ gung verursachenden Kolben-Zylinder-Anordnung (29) mit oder ohne angekoppelte(r) Einrichtung zur Wegaufnahme (46) auf­ weist.

20. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgang (60) der Mischkammer (1) ein Staukörper (61) angeordnet ist, der mittels einer durch einen Antrieb bekannter Art an ihm verursachten Translations- und/oder Rotationsbewegung die Ausgangsöffnung (60) der Mischkammer (1) in jeden Zustand zwischen einer vollkommenen Öffnung und einem vollständigen Verschluß versetzen kann.

21. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischun­ gen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischkammer (1) an geeigneter Stelle ein Druck­ sensor (64) bekannter Art installiert ist, mit dessen Aus­ gangssignalen nach einer geeigneten Signalaufbereitung oder ohne eine solche eine geeignete Steuer- und Regelein­ heit (65) ebenfalls bekannter Art beaufschlagt wird, die ihrerseits in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den eingegangenen Signalen und einer Folge ihr vorgegebener Werte den Antrieb (67) eines Servoventils (68) bekannter Art mit mindestens zwei Ausgängen (69, 70) steuert, dessen Ausgänge (69, 70) den Kolben (80) einer Kolben-Zylinder- Anordnung (74) zum Verschieben und/oder Verdrehen eines die resultierende Austrittsöffnung (63) der Mischkammer (1) variierenden Staukörpers (61) einschließen.

22. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß an der Anordnung aus Staukörper (61) und ihn bewegen­ der Kolben-Zylinder-Anordnung (74) eine an sich bekannte Einrichtung zur Wegaufnahme (79) des Staukörpers (61) angeordnet ist, deren Ausgangssignale nach einer geeigneten Signalaufbereitung oder ohne eine solche der geeigneten Steuer- und Regeleinheit (65) zur Steuerung resultierenden der Austritts­ öffnung (63) der Mischkammer (1) als redundante Meßwerte aufgegeben werden.

23. Vorrichtung zur Erzeugung fließfähiger Kunststoffmischungen nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtanordnung zur Regelung des durch die resultierende Austrittsöffnung (63) der Mischkammer (1) definierten Mischdrucks sowohl im schaltungstechnischen als auch im konstruktiven Aufbau bis auf den Ersatz des Düsenkörpers (41) durch einen Staukörper (61) und dementsprechend dem Ersatz des Düsenausgangs (5) durch eine den Stau­ körper (61) unter einem - vorzugsweise rechten - Winkel zur Auslaßrichtung der Mischkammer (1) in den Ausgang (60) der Mischkammer (1) einlassenden Öffnung mit der Gesamtanordnung zur Regelung des durch die Öffnung des Düsenausgangs (5) definierten Einspritzdrucks - mit oder auch ohne angekoppelte(r) Einrichtung zur Weg­ aufnahme (46) - identisch ist, soweit die Einkopplung der zugehörigen Düse (4) in einen zugehörigen Komponenten­ kreislauf außer Betracht bleibt.