DE3120974C2 - Device for filling cavities with aminoplast foam - Google Patents
Device for filling cavities with aminoplast foamInfo
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Abstract
Verfahren zum Ausschäumen von Hohlräumen mit Aminoplastschaum, bei dem eine Harnstoffharzlösung und eine Härterlösung mittels Pumpen durch getrennte Schlauchleitungen bis zum Ort der Schaumbildung gefördert werden, und die Schaumbildung in einem Spritzkopf durch Zusammengeben der Harnstoffharzlösung und der Härterlösung durch Einwirken von Druckluft erfolgt, bei dem man die Harzkomponentenlösung und die Härterlösung durch Dosierpumpen fördert und die Steuerung der in den Transportschläuchen transportierten Flüssigkeitsmengen derart vornimmt, daß bei einem unprogrammgemäßen Druckverlauf in nur einer Leitung durch ein Relais der Pumpenmotor abgestellt wird, bis die Druckschwankung beseitigt ist. Gezeigt wird auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Method for filling cavities with aminoplast foam, in which a urea resin solution and a hardener solution are pumped through separate hose lines to the place where the foam is formed, and the foam is formed in a spray head by combining the urea resin solution and the hardener solution under the action of compressed air, in which the resin component solution and the hardener solution are pumped by metering pumps and the control of the liquid quantities transported in the transport hoses is carried out in such a way that if the pressure curve in just one line is uncontrolled, the pump motor is switched off by a relay until the pressure fluctuation has been eliminated. A device for carrying out the method is also shown.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausschäumen von Hohlräumen mit Aminoplastschaum nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a device for filling cavities with aminoplast foam according to the preamble of the patent claim.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 29 36 223 bekannt.Such a device is known from DE-OS 29 36 223.
Aminoplastschäume, insbesondere Harnstoff-Formaldehydschäume, werden zum Ausfüllen von Hohlräumen, insbesondere im Bauwesen, verwendet. Hierbei werden in transportablen Behältern Harnstofflösungen und Härterlösungen über Schläuche mittels Verdrängungspumpen an den Ort der Schaumerzeugung, also beispielsweise Hohlräume, wie Schächte, Rohrleitungen, Kabelschächte, Lüftungsanlagen, Heizungskanäle und dergleichen, gefördert und dort mittels einer Schäumungsbzw. Spritzdüse unter Verwendung von Druckluft direkt in den auszufüllenden Hohlraum geschäumt.Aminoplast foams, especially urea-formaldehyde foams, are used to fill cavities, especially in construction. Urea solutions and hardener solutions are pumped in portable containers via hoses using displacement pumps to the location where the foam is to be produced, for example cavities such as shafts, pipelines, cable shafts, ventilation systems, heating ducts and the like, and are then foamed directly into the cavity to be filled using a foaming or spray nozzle and compressed air.
Harnstoff-Formaldehydschäume werden nachfolgend stellvertretend für alle anderen Aminoplastschäume beschrieben.Urea-formaldehyde foams are described below as representative of all other aminoplast foams.
Bei dem bekannten Ausschäumen von Hohlräumen mit Aminoplastschaum erfolgt die Kontrolle der Qualität des Schaums, also die Qualitätsüberwachung, dadurch, daß einer Komponente ein Farbkonzentrat beigemischt wird, das eine bestimmte Färbung des Schaumes bewirkt. Wird diese Komponente nun zu stark bzw. zu schwach dosiert, so ergibt dies eine dunkle bzw. hellere Einfärbung des Schaums. Dies kann von dem den Spritzkopf bedienenden Arbeiter dann erkannt und gegebenenfalls behoben werden, z. B. durch Reinigung der entsprechenden Düse. Es handelt sich hier aber nur um eine rein visuelle Qualitätskontrolle, die insbesondere dann nur schwer durchzuführen ist oder versagt, wenn kaum kontrollierbare Hohlräume auszuschäumen sind. Zwar kann man durch Probenahme nach dem Aushärten feststellen, ob der an Ort und Stelle in dem Hohlraum erzeugte Harnstoff-Formaldehydschaum der Qualitätsnorm entspricht, aber die nachträgliche Feststellung, daß diese Norm gegebenenfalls nicht erfüllt ist, bedeutet, daß die Fehlschäumung entfernt werden muß, was wegen der schlechten Zugänglichkeit der Hohlräume oft schwierig ist. Darüber hinaus bedeutet dies einen erheblichen zusätzlichen Arbeits- und Materialaufwand und damit letztlich einen Aufwand, den der Schaumerzeuger schon im voraus bei der Preisbildung einkalkulieren muß.In the known method of filling cavities with aminoplast foam, the quality of the foam is checked, i.e. quality control, by adding a color concentrate to a component that gives the foam a certain color. If this component is dosed too heavily or too weakly, the foam will be dark or lighter in color. This can then be recognized by the worker operating the spray head and remedied if necessary, e.g. by cleaning the corresponding nozzle. However, this is only a purely visual quality control, which is particularly difficult to carry out or fails when cavities that are difficult to control are to be filled with foam. Although it is possible to determine by taking samples after hardening whether the urea-formaldehyde foam produced on site in the cavity meets the quality standard, the subsequent determination that this standard may not have been met means that the incorrect foaming must be removed, which is often difficult due to the poor accessibility of the cavities. In addition, this means a considerable additional expenditure on labour and materials and therefore ultimately an expense that the foam producer must factor in in advance when setting the price.
Eine weitere Schwierigkeit besteht in der Berechnung des Schaumvolumens, die als Basis für die Abrechnung dient. Die zu schäumenden Hohlräume sind häufig verzweigt und in ihrem Inhalt nicht genau zu erfassen. Die Berechnungen sind daher ungenau. Auch eine Rechnungsstellung, bei der der Verbrauch an Harnstoffharz- und Härterlösung gemessen wird, führt zu ungenauen Ergebnissen, weil sich diese Lösungen in Tanks befinden, bei denen der Verbrauch meist nur mittels eines Peilstabes ermittelt werden kann. Dabei wird der Höhenunterschied des Flüssigkeitsstandes ermittelt, und daraus und aus der Fläche des Tanks kann der Verbrauch errechnet werden.Another difficulty is calculating the foam volume, which serves as the basis for billing. The cavities to be foamed are often branched and their contents cannot be determined precisely. The calculations are therefore inaccurate. Billing that measures the consumption of urea resin and hardener solution also leads to inaccurate results because these solutions are in tanks where consumption can usually only be determined using a dipstick. The difference in the height of the liquid level is determined, and consumption can be calculated from this and from the area of the tank.
Da die Grundfläche des Behälters wegen der erforderlichen Kapazität aber verhältnismäßig groß ist, bedeutet ein geringer Höhenunterschied bereits einen verhältnismäßig hohen Komponentenverbrauch. Eine genaue Messung mittels des Peilstabes ist nicht möglich. Außerdem kann eine Neigung der Behälter, die in der Regel auf einem Kleinlastwagen aufgebracht sind, erhebliche Fehlmessungen bewirken.However, since the base area of the container is relatively large due to the required capacity, even a small difference in height means a relatively high consumption of components. An accurate measurement using the dipstick is not possible. In addition, an inclination of the containers, which are usually mounted on a small truck, can cause significant measurement errors.
Weder die Schaumvolumina noch der durch Peilung gemessene Verbrauch an Material stellen somit zuverlässige Daten für die Kosten und damit für die Rechnungsstellung dar.Neither the foam volumes nor the material consumption measured by soundings therefore represent reliable data for costs and thus for invoicing.
Der Schaumerzeuger muß somit bei der Abrechnung mit dem Kunden auf Erfahrungswerte zurückgehen, die sich aus dem Durchschnittsverbrauch für das Ausschäumen von Hohlräumen bestimmter Größe errechnen lassen. Bei der üblichen Schäumarbeit ist das Aufmaß in der Regel die Basis für die Abrechnung. Man ermittelt die theoretische Hohlraumgröße und kann das errechnete Schaumvolumen dann mit einem Kubikmeterpreis multiplizieren und so den Rechnungsbetrag stellen.When billing the customer, the foam producer must therefore rely on experience, which can be calculated from the average consumption for foaming cavities of a certain size. For normal foaming work, the measurement is usually the basis for billing. The theoretical cavity size is determined and the calculated foam volume can then be multiplied by a cubic meter price to determine the invoice amount.
Das Schaumvolumen, das für die Rechnungsstellung maßgeblich ist, hängt jedoch in einem erheblichen Maße auch von der an der Schäumungsstelle herrschenden Temperatur ab. Bei unterschiedlichen Temperaturen kann sich daher ein unterschiedlicher Verbrauch an Rohmaterialien zur Herstellung des gleichen Schaumvolumens ergeben. Denn das Schaumvolumen ist bei schwankenden Temperaturen nicht proportional dem Verbrauch der Rohstoffe.However, the foam volume, which is decisive for billing, also depends to a large extent on the temperature at the foaming point. At different temperatures, this can result in different consumption of raw materials to produce the same volume of foam. This is because the foam volume is not proportional to the consumption of raw materials at fluctuating temperatures.
Eine genauere Bestimmung des Verbrauchs wäre natürlich ohne weiteres möglich, indem man dem Pumpendurchfluß Mengenmeßgeräte nachschaltet. Aber Probleme liegen nicht nur hinsichtlich der exakten Verbrauchsmessung vor, sondern auch hinsichtlich der Qualitätskontrolle, wobei diese Qualitätskontrolle nicht erst am fertig erzeugten Schaum, sondern zweckmäßig schon während des Schäumens erfolgen soll.A more precise determination of consumption would of course be possible by installing flow meters downstream of the pump flow. However, problems exist not only with regard to the exact measurement of consumption, but also with regard to quality control, whereby this quality control should not be carried out on the finished foam, but rather during the foaming process.
Aus der eingangs genannten DE-OS 29 36 223 ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines Reaktionsgemisches aus fließfähigen, Schaum- oder Massivstoff-bildenden Komponenten bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist für jede Komponente einen Vorratsbehälter auf, von dem eine Zuleitung zu einem gemeinsamen Mischkopf führt. In der Zuführleitung ist eine Dosierpumpe angeordnet. Weiterhin sind dort von der Zuführleitung abzweigende, in den jeweiligen Behälter zurückführende Bypass-Leitungen, in denen je ein über eine Impulsleitung betätigbares Drosselventil angeordnet ist, vorgesehen. Die bekannte Vorrichtung zum Ausschäumen von Hohlräumen ist insbesondere für die Fertigung von Formteilen in Formwerkzeugen gedacht, also zur Herstellung von festen, eine bestimmte Form aufweisenden Schaumprodukten. Damit ein solches Schaumprodukt eine reproduzierbare gleichmäßige Eigenschaft aufweist, ist es dort wichtig, bei vorgegebenen Drücken eine selbsttätige Einregelung und Überwachung der Durchsatzmengen während des Einspritzens in den Hohlraum zu gewährleisten.From the aforementioned DE-OS 29 36 223, a device for producing a reaction mixture from flowable, foam- or solid-forming components is known. The known device has a storage container for each component, from which a supply line to a common mixing head A metering pump is arranged in the feed line. Furthermore, bypass lines branching off from the feed line and leading back to the respective container are provided, each of which has a throttle valve that can be operated via a pulse line. The known device for foaming cavities is intended in particular for the production of molded parts in molds, i.e. for the production of solid foam products with a specific shape. In order for such a foam product to have reproducible, uniform properties, it is important to ensure automatic regulation and monitoring of the throughput quantities during injection into the cavity at predetermined pressures.
Ausgehend von der bekannten Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Ausschäumen von Hohlräumen mit Aminoplastschaum auf Basis einer Harnstoffharzlösung und einer Härterlösung zu schaffen, bei der neben einer exakten Verbrauchskontrolle der verwendeten Rohmaterialien eine exakte Qualitätskontrolle während der Schaumbildung ermöglicht wird.Starting from the known device according to the preamble of the patent claim, the object of the invention is to provide a device for foaming cavities with aminoplast foam based on a urea resin solution and a hardener solution, which enables not only an exact consumption control of the raw materials used but also an exact quality control during foam formation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Dosierpumpen von einem einzigen Motor antreibbar sind und ihnen jeweils ein Pulsationsdämpfer nachgeschaltet ist, daß in die Bypass-Leitungen außer dem Drosselventil jeweils ein Überdruckventil und ein Kontaktmanometer eingebaut sind, und daß die beiden Drosselventile und die beiden Kontaktmanometer mit einem Verzögerungsrelais verbunden sind, das an ein Zeitschaltwerk und an den Motor der Dosierpumpen angeschlossen ist, wobei das Verzögerungsrelais bei Öffnung nur eines Überdruckventils bei geschlossenem Drosselventil vom jeweiligen Kontaktmanometer im Sinne eines Abschaltens des Zeitschaltwerks und des Motors und bei Öffnung beider Überdruckventile von beiden Kontaktmanometern im Sinne eines Abschaltens des Zeitschaltwerks und einer Öffnung beider Drosselventile betätigbar ist.This object is achieved according to the invention in that the two metering pumps can be driven by a single motor and a pulsation damper is connected downstream of each of them, that in addition to the throttle valve, a pressure relief valve and a contact manometer are installed in each of the bypass lines, and that the two throttle valves and the two contact manometers are connected to a delay relay which is connected to a time switch and to the motor of the metering pumps, whereby the delay relay can be actuated by the respective contact manometer to switch off the time switch and the motor when only one pressure relief valve is opened when the throttle valve is closed, and by both contact manometers to switch off the time switch and open both throttle valves when both pressure relief valves are opened.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit eine genaue Kontrolle der verwendeten Materialien, unabhängig von der Größe der auszuschäumenden Hohlräume. Ebenso wird aber die exakte Qualitätskontrolle ermöglicht, weil bei einem unprogrammgemäßen Druckverlauf die Schaumbildung durch Abstoppen der Zufuhr der die Reaktanten enthaltenden Lösung zum Spritzkopf unterbrochen und damit die Produktion eines fehlerhaften oder minderwertigen Schaums verhindert wird.The device according to the invention thus enables precise control of the materials used, regardless of the size of the cavities to be foamed. However, exact quality control is also possible because, in the event of an unplanned pressure curve, foam formation is interrupted by stopping the supply of the solution containing the reactants to the spray head, thus preventing the production of faulty or inferior foam.
Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert, in welcher die elektrischen Verbindungen gestrichelt dargestellt sind.The invention is explained by an embodiment with reference to the drawing, in which the electrical connections are shown in dashed lines.
Die über den Motor 1 angetriebenen Dosierpumpen 2 und 3 sind über den Behältern für die Komponenten (I) und (II) installiert (Komponente (I) Harzkomponente, Komponente (II) Härterlösung). Die Komponenten (I) und (II) werden angesaugt. Den Pumpen nachgeschaltet sind Pulsationsdämpfer 4 und 5.The dosing pumps 2 and 3 , driven by the motor 1, are installed above the containers for the components (I) and (II) (component (I) resin component, component (II) hardener solution). The components (I) and (II) are sucked in. Pulsation dampers 4 and 5 are connected downstream of the pumps.
An den Pulsationsdämpfern zweigen die Schlauchleitungen zum Spritzkopf und je eine Bypass-Leitung ab. In den Bypass-Leitungen, die zum jeweiligen Komponentenbehälter zurückgeführt werden, sind die als Rückschlagventile fungierenden Überdruckventile 6, die Kontaktmanometer 7 und die Drosselventile 8 eingebaut.The hose lines to the spray head and a bypass line branch off from the pulsation dampers. The pressure relief valves 6 , which function as check valves, the contact pressure gauges 7 and the throttle valves 8 are installed in the bypass lines, which are returned to the respective component container.
Die Überdruckventile 6 sind beispielsweise bei einem erforderlichen Arbeitsdruck von 9 bar auf 10 bar eingestellt und sorgen dafür, daß die gesamte Fördermenge zum Spritzkopf geführt wird. Befindet sich nun in einer Düse Schmutz, so baut sich in der entsprechenden Leitung ein Druck auf, das Überdruckventil öffnet sich und infolge des nachgeschalteten geschlossenen Magnetventils baut sich im Bypass ein Druck auf, der vom Kontaktmanometer registriert wird. Das Manometer gibt einen elektrischen Impuls auf das Verzögerungsrelais 9, welches abwartet, ob aus dem Kontaktmanometer des zweiten Kreises der gleiche Impuls kommt. Da dieser Impuls im Normalfall, bei dem nur eine Düse verstopft ist, nicht kommt, schaltet das Verzögerungsrelais das Zeitschaltwerk 10 und den Pumpenmotor 1 ab. Jetzt kann der Fehler beseitigt werden (wobei es sich in den meisten Fällen um die Reinigung der Düse handelt), bevor das Schäumen wieder aufgenommen wird.For example, when the required working pressure is 9 bar, the pressure relief valves 6 are set to 10 bar and ensure that the entire delivery rate is fed to the spray head. If there is dirt in a nozzle, pressure builds up in the corresponding line, the pressure relief valve opens and, as a result of the downstream closed solenoid valve, pressure builds up in the bypass, which is registered by the contact manometer. The manometer sends an electrical pulse to the delay relay 9 , which waits to see whether the same pulse comes from the contact manometer in the second circuit. Since this pulse does not normally come when only one nozzle is blocked, the delay relay switches off the timer 10 and the pump motor 1. The error can now be rectified (in most cases this involves cleaning the nozzle) before foaming is resumed.
Werden jedoch beide Spritzkopfventile geschlossen, also das Schäumen absichtlich unterbrochen, so ergibt sich in beiden Bypassleitungen ein Druckaufbau und beide Kontaktmanometer geben ihre Impulse auf das Verzögerungsrelais 9. Dies schaltet das Zeitschaltwerk 10 aus und öffnet die Drosselventile 8, so daß die Komponenten jetzt im Kreislauf umgepumpt werden und gleichzeitig umgewälzt werden. Bei Wiederaufnahme des Schäumens durch Öffnen der Ventile am Spritzkopf werden die Bypass Leitungen drucklos, die Kontaktmanometer geben einen zweiten Impuls, der das Schießen der Drosselventile 8 und das Einschalten des Zeitschaltwerkes 10 auslöst.However, if both spray head valves are closed, meaning that foaming is intentionally interrupted, pressure builds up in both bypass lines and both contact pressure gauges send their pulses to the delay relay 9 . This switches off the timer 10 and opens the throttle valves 8 so that the components are now pumped around the circuit and circulated at the same time. When foaming is resumed by opening the valves on the spray head, the bypass lines are depressurized and the contact pressure gauges send a second pulse, which triggers the closing of the throttle valves 8 and the switching on of the timer 10 .
Da die Dosierpumpen je Zeiteinheit exakt die gleiche Materialmenge fördern, kann das Zeitschaltwerk auf eine Mengenmessung umgeeicht werden. Hierfür ist die einfache Multiplikation "Zeit · Fördermenge/Zeiteinheit" durchzuführen.Since the dosing pumps deliver exactly the same amount of material per unit of time, the timer can be calibrated to measure quantities. To do this, simply multiply "time · delivery rate/time unit".
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