Смесительная головка высокого давления Советский патент 1979 года по МПК B29D27/04 

(54) СМЕКИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ эервуаром 1 контур циркуляции потока. Между подводящим трубопроводом 3 и отводящим трубопроводом 6 промежуточно включен байпас (обвод) 10, образующий контур циркуляции через резервуар 1 для запаса, насос 12, байпас 10, запорный клапан 7 и холодильник 8. При рециркуляции поток компонентов перемещается в направлении сплош ной стр.елки, причем вследствие надлежащего выбора поперечного сечения трубопровода лишь существенно меньшая часть компонентов рециркулирует через впускной клапан 5, большая же часть их отводится через 6aftnSic 10 Во время впрыскивания, начинающегося при закрывании запорного клапана 7, подача синтетических компонентов к впускному клапану 5 дополнительно к подводящему трубопроводу 3 осуществляется также и через часть отводя щего трубопровода 6 в направлении пунктирной стрелки. Аналогично производится циркуляция другого синтетического компонента, которая на фиг. 1 по1 азана в правой части чертежа. Смесительная головка 4 содержит центральный эжектирующий поршень 11 имеющий одинаковое поперечное сечение с цилиндрической смесительной камерой 12. Поршень 11 (фиг.2) в вер нем и нижнем положении приводится в возвратно-поступательное движение посредством жестко соединенного с ни рабочего поршня 13. Приведение в действие рабочего поршня 13, расположенного в рабочем цилиндре 14, осуществляется посредст вом подачи пневматического или гидравлического носителя давления с од ной или с другой стороны поршня. Подача носителя давления, иапример гидравлического масла, осушаетвляется, JC одной стороны, через ввод 15, который входит в торец 16 рабочего цилиндра 14. Для подачи средст ва давления к противоположной сторо не рабочего поршня предусмотрен ввод 17 (представленный на фиг. 2 схемаЭтично) , который входит в противоположный торец 18 рабочего цилиндра. Рабочий поршень 13 состоит из пор ня 19,.жестко соединенного с эжектирующим поршнем 11,и из расположенного на нем концентрично кольцевого посшня 20, способного перемещаться в аксиальном направлении между двумя выполненными в виде упоров (огра ничителей хода) 21 и 22 на поршне 1 Кольцевой порвлень 20, диаметр ко торого несколько.-больше, чем удвоен ный диаметр поршня 19, уплотнен при помощи уплотнения 23 относительно наружной поверхности поршня 19 и при помощи кольцевого уплотнения 24 - относительно внутренней поверх ности рабочего цилиндра 14. Удаленный от эжектируюшего поршня 11 конец поршня 19 состоит из плунжерообразного выступа 25,который по достижении одного из конечных положений поршня взаимодействует с имеющей одинаковую форму и поперечное сечение выемкой 26. Выемка 26 расположена в торце 16 рабочего имлиндра 14 и соединена с вводом 15 рабочей жидкости. Длина выемки 26 или глубина ее а по величине меньше, чем аксиальное относительное перемещение б поршня 19 и кольцевого поршня 20 и больше, чем максимальное расстояние в, перемещения эжектирующего поршня 11 в конечном положении. Следует выбирать а в мм.Благодаря этому условию входные отверстия 27 и 28 полностью перекрываются к началу процесса впрыскивания и к концу его, вследствие повышенной скорости эжектирующего поршня. Устройство работает следующим образом. Гидравлический насос (на чертеже не показан) подает гидравлическое масло со стабильной во времени производительностью к рабочему поршню 13, расположенному в рабочем цилиндре 14. Это гидравлическое масло к началу процесса выталкивания эжектирующего поршня 11 поступает через ввод 15 к выемке 26, в которой к этому моменту плунжерообразный выступ 25 поршня 19 находится в положении, показанном на фиг. 2, причем выемка 26 заполняется плунжерообразным выступом 25 до выточки на торцовом конце. Так как внутренняя поверхность выемки 26 с помощью кольцевого уплотнения 29 уплотнена относительно цилиндрической наружной поверхности плунжерообразного выступа 25,все количество гидравлического масла, которое подводится через входящий в выемку 26 ввод 15, служит только для вытеснения поршня 19 и соответственно плунжерообразного выступа 25 из выемки 26. Таким образом вытесняется лишь поршень 19, имеющий сравнительно небольшое поперечное сечение, поэтому происходит перемещение жестко соединенного с ним эжектируюиего поршня 11с повышенной скоростью.fПри этом имеет место относительное перемзаение поршней 19 и 20. Поршень 19 и эжектируквдий поршень 11 перемещаются с повьииенной скоростью до тех пор, пока плунжерообразный выступ 25 не выйдет полностью из выемки 26, после чего масло, подведенное через ввод 15, поступает внутрь рабочего цилиндра 14. С этого времени поршень 19 и кольцевой поршень 20 перемещаются вместе как одно целое. Объем масла, вытесненного при этом перемещении, больше на объем кольцевого поршня 20, чем при

предыдущем перемещении. Поскольку перемещение поршней осуществляется вследствие постоянного количества поступающего масла, перемацение эжектирующего поршня 11 происходит с меньшей скоростью.

При указанном выше относительном перемещении поршня 19 и кольцевого поршня 20 последний попеременно приходит в соприкосновение с упорами 21 и 22. Чтобы уменьшить возникающую при этом ударную нагрузку, кольцевой поршень 20 на обеих торцовых сторонах имеет кольцевые канавки 30 и 31, которые по форме и поперечному сечению соответствуют упорам 21 и 22 и приходят с ними в зацепление в момент соприкосновения поршней 19 и 20. Благодаря маслу, вытесняемому при этом из кольцевых канавок 30 и 31, происходит существенное демпфирование удара при соприкосновении, таким образом уменьшается нагрузку на оба поршня.

При дальнейшем перемещении поршней с пониженной или нормальной скоростью поршень 19 и кольцевой поршень 20 ilMeют относительное расположение, представленное на фиг. 2. Совместное перемэцение поршней 19 и 20 прекращается, когда поршень 19, несколько выступающий относительно кольцевого поршня 20 вниз, достигне обращенного к нему торца 18 рабочего цилиндра 14. При этом одновременно нижний (фиг. 2) торцовый торец эжектирующего поршня 11 нащежно перекрывает выпускной конец смесительной камеры 12, так что последняя полностью очищается от остатков синтетических веществ. На этом заканчивается процесс впрыска.

К началу следующего впрыска указанная последовательность перемещения происходит в обратном порядкее причем масло, подаваемое от насоса, через ввод 17, находящийся на торцовой стенке 18 рабочего цилиндра, нагнетается во внутреннее пространство рабочего цилиндра 14. При этом поршни 19 и 20 нагружаются со стороны, противоположной той, с которой они нагружались в процессе выталкивания, и перемещаются вверх как одно целое. Из-за совместного перемещения поршней 19 и 20, во время которого поршень 20 кольцевой канавкой 30 соприкасается упором 21 поршня 19, подъем поршней происходит с незначительной или с нормальной скоростью. Повыаение скорости подъема происходит к моменту, когда свободный конец плунжерообразного выступа 25 начинает входить в выемку 26, так как при этом исключается вытекание масла в другой выход, находящийся в кольцевом пространстве между кольцевьв поршнем 20 и торцом 16 рабочего цилиндра 14. Это значит, что-подаваемое через ввод

17 количество масла используется на дальнейшее вытеснение поршня 19, так как ко;1ьцевой поршень 20 прекращает перемещение и останавливается. Дальнейшее вытеснение поршня 19 происходит, следовательно, из-за уменьшенного объема поршня с повышенной скоростью, так что входные отверстия 27 и 28 открываются с повыиенной скоростью. Перемещение поршня 19 прекращается, когда упор 22 входит в контакт с кольцевой канавкой 31, и оба поршня 19 и 20 снова находятся в положении, показанием на фиг. 2. Аксигильное относительное

б

поршня 19 при

перемещение

этом должно быть больше величины а ипи в, чтобы гарантировать прохоясдениё поршней с требуемой повышенной скоростью. Возникающее в конце перемещения поршней, происходящего с повыиенной ско0ростью, соприкосновение их демпфируется гидравлическим маслом, вытесняемым из кольцевой канавки 31 упором 22.

Входные отверстия 27 и 28, служа5щие для подачи двух синтетических компонентов в смесительную камеру 12, расположёны на одинаковых высоте и радиусе с целью одновременного открытия и закрытия их посредством эжектирующего поршня 11 во избе0жание нежелательного опережении в поступлении одного из синтетических компонентов.

Вблизи входных отверстий 27 и 28 расположены впускные клапаны 5 и кла5панные штоки 32 и 33, котсфые взаимодействуют с клапанными седлами 34 и 35 соответствующей формы. Чтобы гарантировать автоматическое открытие и закрытие впускных клапанов 5 пре0дусмотрены пружины сжатия 36 и 37. Величина давления, необходимого для открывания впускных клапанов 5, регулируется жесткостью пружин 36 и 37 при помощи регулировочных вту5лок 38 и 39. Это давление должно быть выше, чем давление рециркуляции.

Клапанные штоки; 32, 33 расположены в камерах 40 и 41 с возможностью

0 возвратно-поступательного перемещения. Так как шток клапана 5 имеет значительно меньший диаметр, чем диаметр камеры клапана, образуется кольцевое пространство со сравннтель|Но большим поперечным сечением, что

5 исключает нежелательное повьыение давления продукта при рециркуляции. При рециркуляции синтетические компоненты поступают через подводящий трубопровод 3 в камеры 40 и 41, отку0да они направляются в отводящий трубопровод 6, причем оба впускных клапана 5 закрыты.

Благодаря расположению осей обоих 65 впускных клапанов под прямэ м углом

к смесительной камере и к эжектирующему поршню исключается воздействие синтетических компонентов на эжектирующий поршень и на смесительную камеру во время рециркуляции, продолжакядейся сравнительно длительное время. Кроме того, рециркуляция может быть осуществлена при сравнительно низком давлении, приблизительно 30 ати, так как во всем контуре циркуляции потока компонентов достаточно высокое поперечное сечение трубопровода.

При переключении с рециркуляции на впрыскивание, например, посредством ручной кнопки (на чертеже не показана) сначала закрывается запорный клапан 7, так что все количество синтетических компонентов, которое подается от нагнетажкаего насоса 2, через подводящий трубопровод 3 и одну часть отводяаего трбопровода б, подводится в камеру впускного клапана 5. Аналогично подается и другой синтетический кедтонент к другому впускному клапану 5.

В начальный момент во всей системе быстро устанавливается требуемое высокое давление для впрыскивания, более 100 ати, причем точная установка давления для впрыскивания осуществляется посредством клапана 9 для ограничения давления. По достижении требуемого давления для впрыскивания или незадолго до этого открываются оба впускных клапана 5, после чего эжектйруюадий поршень 11, находившийся до этого S верхнем концевсж положении, переводится в нижнее концевое положение (фиг, 2). Для более точного дозирования компонентов целесообразно его осуществлять только через эжектируюший поршень 11, для чего оба впускных клапана 5 открывают незадолго до освобождения входных отверстий 27 и 28 эжектирующим поршнем 11,

Окончание процесса впрыскивания осуществляется посредством выведения эжектирунядего похялня 11 из нижнего концевого полсження в верхнее, при котором передний конец эжекти.рукадего поршня И плотно взаимог действует (т.е. плотно входит) со свободным концом смесительной камеры 12, так что возможные остатки смеси полностью выталкиваются из смесительной камеры 12,это также благоприятно для точного дозировани Во время окончания процесса выталкивания или непосредственно после него открывается запорный клапан 7. Таким образом, происходит переклзйчение на рециркуляцию. Переход от 1роцвсса впрыскивания к рециркуляци приводит к мгновенному снижению дав1пения ДО-ЗО ати. Из-за снижения давления автоматически одновременно . закрываются оба впускных клапана Sjr

Особенно точное дозирование впрыскиваемых синтетических кс 1понентов можно достичь следующим образом. Противоположный верхней части эжектируквдего поршня 11 торец 16 рабочего цилиндра имеет нагруженный пружиной толкатель 42, расположенный в торце 16 с возможностью возвратно-поступательного перемещения в продольном направлении рабочего цилиндра 14 и взаимодействукяций с концевым выключателем 43, размещенным снаружи рабочего цилиндра 14. Толкатель 42 работает совместно с торцовой поверхностью плунжерообразного выступа 25 так,

что при опредкеленном положении поршня 19 и эжектируюиего поршня 11 приводится в действие толкатель 42 и концевой выключатель 43. Приведение в действие концевого выключателя 43 происходит при перекрытии

концом эжектируюиего поршня 11 впускикх отверстий 27 и 28. Момент приведения в действие концевого выключателя устанавливается в качестве :начала впрыска. Время впрыска определяется положением эжектируюшего поршня 11. Благодаря можно более точно дозировать впрыскиваемые компоненты.

Смесительная головка применяется

главным образ сад для производства пенопластов из .полиуретана, в частности для изготовления подушек, автомЪбильиых сидений и т.п. При производстве такого рода полиуретанового

)пенопласта оба синтетических компонента состоят из полиолдиизоцианата и полиола.

Формула изобретения

1.Смеситэльная головка высокого |давле«ия,содержашая смесительную камеру с отверстиями для ввода кс Гпонентов и вывода смеси компонентов,

эжвктиру1едий поршень, соединенный с гидравлически управляемым рабочим поршнем, расположенным в рабочем цилиндре , отличающаяс я тем, что, с целью повышения эффективности

и надежности работы, рабочий поршень выполнен из концентрически расположенных наружного и внутреннего поршней, подвижных относительно друг друга, вйутрвнний из которых жестко соединей с эжектирующим поршнем и снабжен двумя упорами.

2. Головка по п,1, отличающаяся тем, что наружный поршень снабжен кольцевыми канавками, взаимодействукяцими с упорами.

3, Головка ПОП.1, отличающаяся тем, что внутренний поршень снабжен плунжерооЗразным выступом, взаимсщействуюшим с выемкой в торцовой части рабочего цилиндра, 65 длина которого меньше относительного перемещения между поршнями и больше расстояния между эжектирующим поршнем и удаленным концом вхо ных отверстий для компонентов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 710 1. Авторское свидетельство № 359164, кл. В 29 D 27/00, 1970, 2. Заявка № 2306351/23-05, кл. В 29 D 27/04, 1975, по которой принято решение о выдаче патента.