DE1704608A1 - Einrichtung zur Verarbeitung schaeumbarer Kunststoffe - Google Patents

Description

4= Düsseldorf, 7., März 19&7

I-IndemXnnstrasse 81

.H. MARSCH TBtEFON 67 28 ίβ

fAXENTAXWAM 1704608

Beschreibung zum Pa'tentgesuch

der Firma Elastomer AG, C h u r / Schweiz

betreffend .
"Einrichtung zur Verarbeitung schäumbarer Kunststoffe"

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verarbeitung schäumbarer, insbesondere bei Raumtemperatur schäumbarer Kunststoffe.

Bei bekannten Verarbeitungseinrichtungen für schäumbare Kunststoffe wird aus einem Mischkopf das Reaktionsgemisch aus zwei oder mehr Rohstoffkomponenten in Formen für die herzustellenden Teile gespritzt. Für die Förderung der Einzelkomponenten zum Mischkopf sind an deren Vorratsbehälter Dosiereinrichtungen für die betreffende Komponente angeschlossen, die die Komponente in einem Kreislauf umwälzen, aus dem der Mischkopf eine bestimmte Menge bei jedem Spritzarbeitsgang entnimmt. Die Umwälzbewegung ist erforderlich, da die Einzelkomponenten - im angenommenen Beispiel handelt es sich um zwei Komponenten "A" und "B" - ihrerseits Gemische sind, die zur Sedimentation und Entmischung neigen und außerdem nur während einer begrenzten Zeit verarbeitungsfähig sind. Gegenwärtig verwendete Kunststoffe weisen eine äußerst kurze Reaktionszeit in der

■ '■■ - ² -

209846/09

Größenordnung von Sekunden bis höchstens Minuten auf, so daß das im Mischkopf innig durchmengte Reaktionsgemisch sofort in die Form gespritzt werden muß, da sich sonst der Mischkopf zusetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Ver-. arbeitungseinrichtung vielseitiger und leistungsfähiger zu gestalten, indem einerseits aus den Vorratsbehältern der Komponenten gleichzeitig mehrere Misch- und Spritzköpfe mit den Komponenten versorgt werden, während andererseits wahlweise gleiche oder unterschiedliche Korn-? ponentengemische.in eine oder mehrere, gegebenenfalls untereinander verschiedene.Formen eingebracht werden" können. -

Die dabei zu überwindende Schwierigkeit ist die Dosierung der den Mischköpfen zuzufordernden Komponenten. Schließt man nämlich mehrere Mischköpfe an die jeder Komponente zugerödnete Dosiereinrichtung an, so verteilt sich die für alle Mischköpfe bemessene Komponentenquantität nicht gleichmäßig auf die zu den einzelnen Mischköpfen-führenden Zweigleitungen, so daß die eingespritzte Materialmenge schwankt. Da aber nicht nur die Menge des Reaktionsgemisches schwankt, sondern auch dessen Zusammensetzung - jede Komponente muß ja für sich kurz vor der Verarbeitung dosiert werden! lassen sich keine reproduzierbaren Eigenschaften des Endprodukts mehr gewährleisten.

Diese Schwierigkeit vermeidet die erfindungsgemäße Verarbeitungseinrichtung dadurch, daß mehrere Mischkopf- und Spritzeinheiten zu einem Aggregat vereinigt sind und .jedem Mischkopf mindestens eine der der Anzahl der Komponenten entsprechende Anzahl Dosier- und Förderpumpen zugeordnet ist, die sämtlich an einen gemeinsamen Antrieb angeschlossen sind.

209 846/0946 - 3 -

Damit ergeben sich eine Reihe von Vorteilen über die Lösung der oben angegebenen Aufgabe hinaus. ·

Die verwendeten Förder- und Dosierpumpen sind für eine bestimmte Nenndrehzahl ausgelegt, so daß die Fördermenge durch die Pumpengröße und die Zeit festgelegt ist, während der aus dem druckseitigen Kreislauf der Pumpe Material entnommen wird. Bei Abweichung von der Nenndrehzahl ändert sich die Förderleistung, so daß.eine Feineinstellung <möglicM wird. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt der Antrieb aller Pumpen durch einen einzigen Motor über Untersetzungsgetriebe, wobei die Feineinstellung der einzelnen Pumpenförderleistungen durch auswechselbare Zahnräder ermöglicht wird.

Die Auswechslung der Zahlräder erfordert naturgemäß ziemlich viel Zeit, während der die Anlage stillgesetzt werden müßte. Andererseits ist es in bestimmten Fällen erwünscht, mit einem oder auch mit mehreren der dem Aggregat zugehörigen Mischköpfe unmittelbar nacheinander unterschiedliche Gemische zu verspritzen. Deshalb ist es wirtschaftlicher, zwischen jeden Komponentenvorratsbehälter und jeden Mischkopf mehr als eine Dosier- und Förderpumpe zu schalten, die sich natürlich in gewünschter Weise voneinander unterscheiden. Die ■Verwendung von beispielsweise je zwei Pumpen für jede von zwei Komponenten A und B, die beide an einen der Mischköpfe anschließbar sind, ermöglicht die Verarbeitung von vier unterschiedlichen Gemischen. Es muß festgehalten werden, daß zwar die Fördermenge bei jedem Spritzvorgang durch die Zeitdauer der Materialentnahme variiert werden kann, daß aber nicht die Förderung der Komponente A länger dauern darf als die Förderung der Komponente B ' oder umgekehrt, da dann während des Misch- und Spritzvorgangs das Mischungsverhältnis sieh ändern würde»

209846/0946 .". -^k

Das Mischungsverhältnis selbst läßt sich mithin nur über die Pumpengröße bzw. deren Drehzahl beeinflussen, wobei die beiden im Einzelfall zusammenwirkenden Pumpen für die Komponenten A und B gleichzeitig und während derselben Zeitdauer zum Mischkopf fördern müssen.

Um nun achse 11. zwischen verschiedenen: Mischungsverhältnissen umschalten, zu, können - indem eine oder beide. Komponenten von· einer-¹ anderen Pumpe; zum: Mischkopf geför⁵-dert wird hzwr werden - is.t es zweckmäßig·,, alle vorhandenen Pumpen- mit ein und demselben. Motor anzutreiben, und nur auf der jeweiligen Druckseite, der Pumpen, die Umschaltung: vorzunehemn. Wenn also zwischen, dem Vorratsbehälter einer Komponente und einem der Mischköpfe mehr als. eine Pumpe vorgesehen ist, so laufen alle. Pumpen und fördern in ihren zagehörigen U/mwälzkreislauf⁵, wobei wahlweise die eine oder andere an den Mischkopf angeschaltet wird« Der Antrieb von einem gemeinsamen Motor her bestitzt einen besonderen Vorteil:

Schwankungen der Nenndrehzahl beeinflussen alle Pumpen proportional, so daß das Mischungsverhältnis nicht abweicht. Damit auch die jeweilige eingespritzte Gesamtmenge nicht abweicht, wird nicht die Förderzelt als Bestimmungsgröße für die Dosierung herangezogen, sondern die Anzahl der Umdrehungen der Pumpenwelle, Damit beeinflußt die Motordrehzahl in erster Näherung.die Arbeitsweise der Einrichtung nicht mehr.

Durch die Möglichkeit der sofortigen Umschaltung zwischen verschiedenen Mischungsverhältnissen ergeben sich Vorteile bei der Verarbeitung von Kunststoffen, deren Reaktionstemperatur etwa bei Raumtemperatur liegt. Man kann nämlich dann mittels der Einrichtung nach der Erfindung in unmittelbar aufeinanderfolgenden Arbeits-

209846/0946, - 5 -

gangen unter 'Verwendung desselben Mischkopfs Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung in ein- und dieselbe Form spritzen, wobei jeweils nur das .Fonnoberteil aus-., gewechselt werden muß, um den Haum für die jeweilige Schicht festzulegen, ·

Anhand der beigefügten Zeichnungen soll der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden..

Figur 1 zeigt schematisch eine Einrichtung gemäß der Erfindung mit zwei Mischköpfen, von denen einer , α über je zwei Förder- und Dosierpumpen mit den Vorratsbehältern verbunden ist;

Figur 2 zeigt, ebenfalls schematisch, die Einrichtung für die Förderung und Dosierung einer einzelnen Komponente.

' In Figur 1 sind die beiden Mischkopfe 10, 12 an die Vorratsbehälter der Komponente A (Bezugszeichen 11) und 3 (Bezugszeichen 13) angeschlossen.' Die Mischköpfe sind in üblicher Weise mit einem Rührwerk mit eigenem Motor ausgestattet. Auch die Vorratsbehälter sind mit (nicht dargestellten) Rührwerken versehen. Vom Vorratsbehälter <J 11 führt eine (möglichst kurze) Leitung 21 zu den Förderund Dosierpumpen 14, 17 und 18, während in entsprechender Weise eine Leitung 23 den Behälter 13 mit den Pumpen l'6, 19 und 20 verbindet. In den Leitungen 21, 2 3 können Filter eingeschaltet sein, so daß die Pumpen nicht durch Fremdkörper verstopft werden können. Die Leitungen 21, 23 teilen sich in Zweigleitungen zu den jeweils vorgesehenen Pumpen;' selbstverständlich könnten auch mehr als zwei Mischköpfe mit der entsprechend erweiterten Pumpenanlage vorgesehen sein. Dem Mischkopf 10 sind die Pumpen Iή.für die Komponente A und 16 für die Komponente.B zugeordnet.

20 9846/0946

⁶ " . ' 170A608

Die beiden Pumpen fördern In einen zugeordneten Kreis- ■ lauf 24 bzw. 26, aus denen kurze Leitungen 3M bzw. 36 über Umsteuerventile 44, 46 zum Mischkopf führen.

Unter Bezugnahme auf Figur 2 wird die Arbeitsweise der Umsteuerung näher erläutert werden.

Der Mischkopf 12 ist über entsprechende Verbindungsleitungen 37 und .38 mit den Umsteuerventilen 47 und 48 der Umwälzkreisläufe 27, 28 für die Pumpen 17, 18 angeschlossen; selbstverständlich wird während des Betriebes immer nur jeweils eines der Umsteuerventile 47 oder 48 betätigt. Für die Komponente B ist eine ganz ähnliche Einrichtung getroffen mit den Leitungen 39, 40, den Umsteuerventilen 49 und 50 und den Umwälzkreisläufen 29,

Alle' Pumpen 14,- 16, 17, 18, 19 und 20 werden von ein- und demselben Motor angetrieben; die Einstellung der gewünschten Drehzahl erfolgt über Wechselgetriebe. Die Pumpen sind nur schematisch dargestellt; es versteht sich, daß sie der jeweiligen Förderleistung angepaßte Abmessungen besitzen.

Insbesondere sind selbstverständlich die Pumpen 17 und 18 einerseits und die Pumpen 19 und 20 andererseits voneinander verschieden." Es versteht sich weiterhin, daß auch der Mischkopf 10 über mehr als eine Pumpe mit \den Komponenten A und B beschickt werden könnte, daß für eine eventuelle dritte Komponente die gleiche Anordnung getroffen sein könnte und daß schließlich weitere Mischköpfe mit entsprechenden Fördereinrichtungen an die Behälter 11, 13 angeschlossen werden können.

Die Mischköpfe 10 und 12 können gemeinsam und gleichzeitig in dieselbe Form durch zwei Einspritzöffnungen spritzen, sie können aber auch - da ihre Steuerung unabhängig voneinander erfolgt - gleichzeitig oder auch nacheinander in verschiedene Formen spritzen. Es ergibt sich

also, daß die Einrichtung besonders für den kontinuierlichen 2098A6/09A6

Betrieb mit vielen, nacheinander beschickten Formen unterschiedlicher Größe geeignet ist, wobei man umso, flexibler ist, je mehr Mischköpfe für den gleichzeitigen Betrieb zur Verfügung stehen. Es ergibt sich weiterhin, daß die Einrichtung bestens für den vollautomatischen Betrieb geeignet ist, da der jeweilige Ablauf durch den Kontakt, zwischen Mischkopf und Form ausgelöst wird. ·

Es ist darauf hinzuweisen, daß insbesondere bei der Verarbeitung kaltschäumenderKunststoffe die Formkosten wesentlich niedriger liegen, so daß es vorteilhafter ist, längere Standzeiten für die einzelne Form als für die Misch- und Spritzeinrichtung in Kauf zu nehmen. In der Regel wird man die Formen mittels einer Transporteinrichtung umlaufen lassen, so daß alsbald nach dem Ausformen die Form wieder unter den Mischkopf gelangt.

In Figur 2 ist schematisch die Steuerung beispielsweise zwischen dem Vorratsbehälter 11 und dem Mischkopf 10 dargestellt. Die Förder- und Dosierpumpe 1*1 ist saugseitig an die Zweigleitung 21^f der Leitung 21 angeschlossen. Druckseitig fördert sie in einen Umwälzkreislauf 24, wobei die Förder^richtung durch die Pfeile angdeutet ist. Das Umsteuerventil 44 ist im Schnitt gezeigt und zwar in der Arbeitsstellung des Mischkopfes, der über die Leitung 34 an das Ventil angeschlossen ist. Durch das Aufsetzen des Mischkopfes auf die Form wurde der Endschalter geschlossen und damit über das Magnetventil 111 oder einen entsprechenden Stellmotor das Ventil 44 so umgesteuert, daß der Kreislauf 24 unterbrochen ist und die ständig umlaufende Pumpe 14 in die Leitung 34 zum Mischkopf fördert. Der Ventilschieber betätigt gleichzeitig einen Kontakt 112, durch den der Eingang eines Impuls-

■'■■■■■■'■ .':- '■ "" '"' ' - 8 -

209846/0946

Zählers 113 freigegeben wird. Der Impulszähler wird mit Impulsen gespeist, die mittels eines Unterbrecherkontaktes 114 erzeugt werden. Der Unterbrecherkontakt wird einmal während jedes Umlaufs der Pumpenantriebswelle 115 betätigt. Der Impulszähler besitzt eine Einstelleinrichtung 116 für die Vorwahl der ZähTsumme, so daß bei Erreichen der voreingestellten Summe ein Ausgangsimpuls erzeugt wird, der einen Unterbrecherschalter 117 für den Erregerschaltkreis des Umsteuerventils betätigt. Damit wird der Ventilschieber wieder in seine Ruhestellung gebracht und der Spritzvorgang ist beendet. Selbstverständlich sind die einzelnen"Schaltkreise gegeneinander verriegelt, und es können selbstverständlich auch andere Bauelemente Verwendung finden; die Darstellung ist, wie gesagt, nur schematisch.

(Patentansprüche)

- 9 2-0 9846/0846

Claims (4)

1. Λ704608

   Pa t e η t a η s ρ r ü e he

   1» j Einrichtung zur Verarbeitung sehäumbarer KunststoITe -—■"■■ aus mindestens zwei Komponenten, die aus Vorratsbe-' haltern üb ei? j-e eine Dosiereinrichtung einem gemeinsamen Mischkopf zugeführt werden^ aus dem das sehäumbare Gemisch in Formen gespritzt -wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mischkopf- und Spritzeinheiten ^ (10, 12) in einem Aggregat vereinigt sind und Jedem . ^ Mischkopf mindestens eine der Anzahl der Komponenten (A, 3) entsprechende Anzahl Dosier- und Pörderpumpen (lk/16, 17/19, 18/20) zugeordnet ist, die sämtlich an einen gemeinsamen Antrieb angeschlossen sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mischköpfe für gleichzeitiges Spritzen an "eine einzige Form anschließbar sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb aller Dosier- und Förderpumpen durch einen einzigen Motor erfolgt und daß unterschiedliche W Mischungsverhältnisse durch Wechselgetriebe einstellbar sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als eine Dosier- und Förderpumpe (17 und 18 bzw. 19'und 20) für jede Komponente (A₁ B) mindestens einem der Mischköpfe (12) zugeordnet sind und daß die Fördermengen der einzelnen Pumpen, die wahlweise an den Mischkopf schaltbar sind, mittels einer Steuereinrichtung vorwählbar sind.

   - 10 -

   209 8 46/0946 ,*■«"*■««»

   Einrichtung nach Anspruch 1 und 4 mit automatischer-Ablaufsteuerung, gekennzeichnet durch einen Endschalter (110) am Mischkopf für das Betätigen der Umsteuerventile (hh) an den beiden ausgewählten Dosierpumpen (1*1) für die beiden Komponenten, durch einen Impulszähler (113) mit Impulsvorwahl, dessen Eingangskreis durch den Mischkopfendschalter geschlossen wird und Zählimpulse auf den Zähler gelangen läßt, die durch einen synchron mit der Pumpenantriebswelle arbeitenden Unterbrecherschalter erzeugt werden, sowie durch einen bei Erreichen der vorgewählten Impulszahl an-^; sprechenden Schaltkreis für die Rückbetätigung der
   Umsteuerventile.

   2098A6/094B