DE1778060A1

DE1778060A1 - Einrichtung zum Herstellen von Kunststoffen aus miteinander reagierenden Komponenten

Info

Publication number: DE1778060A1
Application number: DE19681778060
Authority: DE
Inventors: Breer Karl Wilhelm
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1968-03-23
Filing date: 1968-03-23
Publication date: 1972-01-05
Also published as: GB1206746A; FR2004600A1; CH515294A; NL6904233A; BR6907249D0; BE730298A; AT301858B; DE1778060B2

Description

FARBENFABRIKEN BAYER _AG ^1778060

LEVERKU S E N- B»yeiwerk P.tent-AbteUung 2 1, Matt fe

Mr/gb

Einrichtung zum Herstellen von Kunststoffen aus miteinander reagierenden Komponenten

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Einrichtung zum Herstellen von Kunststoffen, insbesondere von Polyurethanschaumstoffen und Homogenstoffen, aus mindestens zwei miteinander reagierenden Komponenten, bestehend im wesentlichen aus Je einem Vorratsgefäß für jede Komponente und je einer Förderpumpe, die saugseitig mit Förderleitungen an die Vorratsgefäße angeschlossen sind und die druckseitig über Förderleitungen mit einer Mischvorrichtung verbunden sind.

Für die Herstellung von Polyurethanschaumstoffen werden beispielsweise als reaktionsfähige Komponenten Polyisocyanate einerseits und Verbindungen mit mehreren reaktionsfähigen Wasserstoffatomen andererseits verwendet. Diese Komponenten können bereits Hilfsstoffe, wie Stabilisatoren, Katalysatoren, Vernetzer, Treibmittel, Emulgiermittel, Porenregulatoren, Pigmente, Weichmacher, Verzögerer oder Beschleuniger enthalten. Sie können aber auch in die Saug- oder Druckfördersysteme der Endkomponenten eingegeben werden, sofern dies die chemischen Eigenschaften zulassen bzw. fordern. Auch die Eingabe solcher Hilfsstoffe direkt in die Mischvorrichtung kann aus besonderen Gründen von Vorteil sein.

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Andere Anwendungsgebiete für die Einrichtung sind beispielsweise die Herstellung von Isocyanurat aus Isocyanaten und Aktivatoren als Komponenten, oder von Polystyrolschaum aus Polystyrol und Treibmittel. Auch Polyamidschäume könne auf diese Weise hergestellt werden. Weiterhin eignet sich die Einrichtung auch zum Herstellen von harten Massen, bei denen nach der Vermischung der Komponenten die Erstarrung durch chemische Produkte eintritt.

Bei den vorbekannten Einrichtungen werden ventilgesteuerte Kolbenpumpen verwendet. Diese haben den Nachteil, daß während des Saughubes Unterdrücke entstehen, die in den geförderten Komponenten Gasentwicklungen auslösen, die zu Förderunregelmäßigkeiten führen und speziell beim Herstellen von Schaumstoffen Zellstrukturschwankungen verursachen. Bei der Verarbeitung von Isocyanaten treten außerdem Kristallbildungen durch Feuchtigkeitseinflüsse oder Unterkühlung auf, die vorwiegend an den Ventilsitzen beginnen und Ventilundichtigkeiten bewirken, so daß das Mischungs verhältnis der Komponenten verändert wird. Die bisher gebräuchlichen Kolbenpumpen bedurften eines druckseitigen Sammlers, um die stoßweise Förderung in eine kontinuierliche stoßfreie Förderung umzuwandeln. Die Pumpen mußten für eine Maximalfördermenge ausgelegt sein, die auch dauernd gefördert wird, und wobei der nicht \erbrauchte Anteil in den Saugraum zurückgefördert wird, wofür ein besonderes Umlaufsystem erforderlich ist.

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Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß sich diese Nachteile vermeiden lassen, indem erfindungsgemäß als Förderpumpen schlitzgesteuerte Axialkolbenpumpen Anwendung finden.

Dadurch wird erreicht, daß die gesamte Einrichtung wesentlich kleinere Abmessungen besitzt, da die Axialkolbenpumpen bei gleicher Förderleistung und gleichem Betriebsdruck eine kleinere Bauform aufweisen. Insbesondere bei verfahrbaren Einrichtungen macht sich dies vorteilhaft bemerkbar. Wegen des Fehlens von Ventilen entfallen auch sämtliche durch Ventile hervorgerufenen Nachteile.

Eine derartige schlitzgesteuerte Axialkolbenpumpe besteht im wesentlichen aus einem Rotor und einem Stator. Der Rotor setzt sich zusammen aus einem auf einer Achse angeordneten Pumpenkörper, der Bohrungen aufweist, in denen die Kolben gleiten. Der Förder- oder Hubraum der Bohrungen ist über öffnungen nach außen zum Ansaugen bzw. Ausstoßen verbunden. Die den Förderräumen abgewandten Enden der Kolben sind in Gleitlagerungen eingebettet und geführt. Diese Gleitlagerungen gleiten auf einer zum Stator gehörigen Schrägscheibe, so daß bei der Drehbewegung des Rotors die Hubbewegung der Kolben entsteht. Der Stator besteht außerdem aus dem Pumpengehäuse, an dem die Schrägscheibe gehalten ist; und

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der mit den Schlitzen versehenen Steuerscheibe, die ebenfalls im Gehäuse gelagert ist. Es versteht sich, daß die schlitzgesteuerte Axialkolbenpumpe auch derart aufgebaut sein kann, daß Stator und Rotor ihre Punktion wechseln, d.h. gemäß einer inversen Ausführungsform der Pumpe würde der zuvor beschriebene Stator rotieren und der Rotor stillstehen.

In der Saugstellung der Kolben sind die augenblicklich ansaugend arbeitenden Förderräume der Pumpe über die Einlaßschlitze der Steuerscheibe mit dem Zufuhranschluß der Pumpe verbunden. Gleichzeitig sind die unter Förderhub stehenden Förderräume über die Auslaßschlitze der Steuerscheibe mit der Druckseite verbunden. Diese Pumpenart gewährleistet eine Freihaltung der Fördermedien von Verunreinigungen, da die Schmierung der Triebwerksteile durch die geförderten Medien selbst erfolgt, so daß Fremdschmierung entfallen kann. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von | Axialkolbenpumpen liegt darin, daß sie in jeder Lage angeordnet werden kann.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäß verwendeten schlitzgesteuerten Axialkolbenpumpe ist diese mit einer Hubverstellungsvorrichtung ausgestattet. Hierzu ist die Schrägscheibe, auf der die Gleitlagerungen der Kolbenenden • gleiten, um eine Achse kippbar, wodurch mittels einer nach außen

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geführten und von außen zu bedienenden Regeleinrichtung die gewünschte Hubhöhe eingestellt werden kann. Besonders vorteilhaft erweist sich dabei, daß die Hubhöhe auch während der Förderung verstellbar ist. So besteht die Möglichkeit, durch schnelle Änderung des Hubvolumens einer Komponente die Struktur bzw. das spez. Gewicht des Endproduktes zu variieren. Beispielsweise bei der Herstellung eines Sitzmöbels läßt sich Sitzteil und Rückenteil nun ein einem Arbeitsgang durch Änderung der '

Fördermenge einer Komponente mit unterschiedlichem Raumgewicht bzw. Elastizität und Härte herstellen.

Insbesondere bei der Verarbeitung von Komponenten, die, wie bereits erwähnt, unter bestimmten Bedingungen zu Kristallbildungen neigen, z.B. Isocyanate, ist es nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung von besonderem Vorteil, mindestens die Steuerscheibe und die ihr zugewandte Fläche des Pumpenkörpers auf einer Temperatur von mindestens 35° C zu halten. Ein besonders günstiger Temperaturbereich hierfür liegt bei etwa 55° C ™ bis 65° C. So wird vermieden, daß sich an diesen Stellen Kristallablagerungen bilden, die Undichtigkeiten hervorrufen würden.

Zur Erzeugung der erwünschten Temperatur ist die Pumpe erfindungegemäß mit einer an sich bekannten Temperiereinrichtung versehen.

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Eine alternative und konstruktive sowie betriebstechnisch einfachere Lösung besteht darin, daß beim Betrieb mindestens 35° C Reibungstemperatur auftreten. Der erforderliche Druck hängt dabei natürlich von den Werkstoffen der Pumpe bzw. dem Schmiereffekt des Fördermediums ab.

Wenn auch im Vorhergehenden nur eine für schlitzgesteuerte Axialkolbenpumpen charakteristische Ausführungsform beschrieben wurde, so schließt die vorliegende Erfindung dennoch alle derartigen Axialkolbenpumpen ein, deren einzelne Teile nur alternative Ausführungsformen zu den beschriebenen aufweisen, ohne die Funktionsweise der Pumpe wesentlich zu ändern. Beispielsweise kann die Steuerscheibe anstelle von Schlitzen auch Bohrungen zeigen.

Anhand einer Zeichnung sei nun die erfindungsgemäße Einrichtung an einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt und zwar zeigen:

Figur i ein Schema der Einrichtung, und

Figur 2 eine schlitzgesteuerte Axialkolbenpumpe mit Hubverstellvorrichtung im Längsschnitt.

In Figur 1 beinhaltet ein Vorratsgefäß 1 eine Komponente A, z.B. ein Isocyanat. Eine Zufuhrleitung 2 führt zu einer schlitzgesteuerten Axialkolbenpumpe 3, die eine Förderleitung 4 mit einer

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Mischvorrichtung 5 verbindet. Ein Vorratsgefäß 6 enthält die zweite Komponente B, z.B. ein Polyol. In die vom Vorratsgefäß 6 zur zweiten schlitzgesteuerten Axialkolbenpumpe 7 führende Förderleitung 8 mündet eine weitere Förderleitung 9 ein, über die mittels einer beliebigen Pumpe 10 eine Zusatzkomponente Z, beispielsweise ein Aktivator, aus einem Vorratsge- ύ faß 11 zugeführt wird. Von der Axialkolbenpumpe 7 führt eine Förderleitung 12 zu der Mischvorrichtung 5. Die Einspeisung der Zusatzkomponente kann, sofern es die Stoffeigenschaften gestatten oder es wünschenswert erscheint, direkt in das Vorratsgefäß 1 bzw. 6 der Komponenten A bzw. A, oder in die Pumpen 3 bzw. 7, oder in die druckseitigen Förderleitungen 4 bzw. 12, oder direkt in die Mischvorrichtung 5 erfolgen.

In Figur 2 besteht der Rotor aus dem Pumpenkörper 13> der auf der Achse 14 gelagert ist und Bohrungen 15 aufweist, in denen ä die Kolben 16 gleiten. Der eigentliche Förder- oder Hubraum ist über öffnungen 18 zu der mit Schlitzen oder Bohrungen 19 versehenen Steuerscheibe 20 hin offen. Die dem Förderraum 17 abgewandten Enden der Kolben 16 sind Jeweils als Kugelkopf 21 und Kugelpfanne 22 ausgebildet, wobei letztere in einem Gleitring

23 geführt sind. Unser Gleitring 23 gleitet auf der Schrägscheibe

24 des Stators. Sie ist mittels einer Hubverstellvorrichtung

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um die Achse 26 kippbar, wodurch die Hubhöhe der Kolben 16 regulierbar ist. Die Achse 26 ist im Gehäuse 27 gelagert, das
außerdem die Abdichtungsfläche 28 für die Steurerscheibe 20
darstellt. Auf dem Rotationskreis der Schlitze 19 der Steuerscheibe 20 münden die Einlaßbohrung 29 und die Auslaßbohrung 30 Der Gehäuseraum 31 ist mit Fördermedium gefüllt, das die Schmie rung der Pumpe übernimmt.

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Claims

Patentansprüche:

Γ 1.J Einrichtung zum Herstellen von Kunststoffen, insbesondere Polyurethanschaumstoffen und Polyurethanhomogenstoffen, aus mindestens zwei bei ihrer Vermischung miteinander reagierenden Komponenten, bestehend aus je einem Vorratsgefäß für jede Komponente und je einer Förderpumpe, die saugseitig mit Förderleitungen an die Vorratsgefäße angeschlossen sind und die druckseitig über Förderleitungen mit einer Mischvorrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderpumpen schlitzgesteuerte Axialkolbenpumpen (3> 7) Anwendung finden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkolbenpumpen (3, 7) mit einer Hubverstelleinrichtung (25) ausgerüstet sind.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Steuerscheibe (20) und der ihr zugewandte Teil des Pumpenkörpers (13) eine Temperatur von mindestens 35° C aufweist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkolbenpumpe (3 bzw. 7) mit einer Temperiereinrichtung ausgestattet ist.

5· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß Pumpenkörper (13) und Steuerscheibe (20) mit einem solchen Druck gegeneinander gepreßt sind, daß beim Betrieb mindestens 35° C Reibungstemperatur auftreten.

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