DE3136297C2 - Device for the production of multi-component plastics - Google Patents

Device for the production of multi-component plastics

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DE3136297C2 DE3136297A DE3136297A DE3136297C2 DE 3136297 C2 DE3136297 C2 DE 3136297C2 DE 3136297 A DE3136297 A DE 3136297A DE 3136297 A DE3136297 A DE 3136297A DE 3136297 C2 DE3136297 C2 DE 3136297C2
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Abstract

Bei der Herstellung von Mehrkomponentenkunststoffen, insbesondere solchen mit Feststoffen als Zuschlag zu zumindest einer der Komponenten, erfolgt deren Förderung mit Hilfe einer Kolben-Zylinder-Einheit, die aus Dosierzylinder und Antriebszylinder besteht. Die Änderung der Komponentenmenge im Dosierzylinder wird durch Änderung der Fördermenge eines hydraulischen Druckmittels bewirkt, mit dem der Antriebszylinder beaufschlagbar ist. Zwecks Entlastung der Dichtelemente, insbesondere zur Entlastung der die Komponente im Dosierzylinder absperrenden Dachmanschettendichtung, wird der Raum zwischen den im Abstand zueinander angeordneten Dichtelementen mit einer gegenüber dem Werkstoff der Dichtelemente chemisch neutralen Sperrflüssigkeit beaufschlagt. Auf diese Weise wird ein Eindringen von abrasiven Feststoffpartikeln in die Dachmanschettendichtungen verhindert, und die Kunststoffkomponente und die Sperrflüssigkeit stehen im zeitlichen Ablauf immer unter proportional gleicher Druckdifferenz.In the production of multicomponent plastics, in particular those with solids as an addition to at least one of the components, they are conveyed with the aid of a piston-cylinder unit, which consists of a metering cylinder and a drive cylinder. The change in the amount of components in the metering cylinder is brought about by changing the delivery rate of a hydraulic pressure medium with which the drive cylinder can be acted upon. In order to relieve the sealing elements, in particular to relieve the V-ring seal blocking the component in the dosing cylinder, the space between the spaced-apart sealing elements is acted upon with a barrier fluid that is chemically neutral to the material of the sealing elements. In this way, the penetration of abrasive solid particles into the V-ring seal is prevented, and the plastic component and the barrier liquid are always under proportionally the same pressure difference over time.

Description

•ί 3 • ί 3

ϊ* Zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemä- zwischen der Kolbenpumpe (14) und dem Antriebszylinf ί Ben Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprü- der (5) vorgesehen ist, verändert werden. Es wird also 'S chv;n 2 und 3. der zeitliche Druckverlauf der Kunststoffkomponenteϊ * Appropriate developments of the invention between the piston pump (14) and the drive cylinder ί Ben device result from the subclaims (5) intended to be changed. So it will 'S chv; n 2 and 3. the pressure curve of the plastic component over time

Die Erfindung wird nachfolgend durch ein Ausfüh- und der Sperrflüssigkeit hydraulisch/mechanisch gesj rungsbeispiel unter Hinweis auf die Zeichnung näher 5 koppelt, wobei in der Phase des Hochdruckes der Druck || erläutert in der Sperrflüssigkeit auch niedriger eingestellt werdenThe invention is subsequently carried out hydraulically / mechanically by means of an execution and the barrier fluid Approximate example with reference to the drawing in more detail 5 couples, with the pressure in the high pressure phase || explained in the barrier fluid can also be set lower

ig Bei der Polyurethanherstellung werden Zusatzstoffe, kann, als es dem Übersetzungsverhältnis der Kolben- I% wie Faserstoffe, insbesondere Glasfasern, feine Granu- pumpe entsprichtig In the production of polyurethane, additives are used, as it corresponds to the transmission ratio of the piston I%, such as fibrous materials, in particular glass fibers, fine granules

|ä| late, ζ. B. Talkum und Bariumsulfat, oder Kreide vor- Die Kolbenpumpe (14) kann für -den Fai! einer Stö-| ä | late, ζ. B. talc and barium sulfate, or chalk. The piston pump (14) can be used for -den Fai! a fault

Il zugsweise der Polyolkomponente zugegeben. Diese 10 rung im Kreislauf der Sperrflüssigkeit durch einen IgE Komponente ist in dem Vorratsbehälter (1) gelagert. Ein Grenztaster (17) gesichert werden. Dieser Grenztaster *' Rührer ist angedeutet Die Austrittsleitung (2) aus die- wird dann betätigt, wenn die Kolbenstange beispiels-[ * sem Behälter führt zu einem Dosierzylinder (3), der die weise wegen des Verlusts von Sperrflüssigkeit zu weit Komponente mit den Feststoffen in einen Mischkopf (6) aus der Kolenpumpe herausfährtIl preferably added to the polyol component. This 10 tion in the circuit of the barrier liquid by a IgE component is stored in the storage container (1). A limit switch (17) can be secured. This limit switch * 'Stirrer is indicated. The outlet line (2) from the- is actuated when the piston rod, for example- [ * sem container leads to a dosing cylinder (3), which is too far due to the loss of sealing liquid Component with the solids moves out of the piston pump into a mixing head (6)

,'••l und gegebenenfalls über die Rückführleitung (7) wieder 15 Der Strömungskreislauf der Isocyanatkomponente in den Vorratsbehäler (1) fördert Zwischen Vorratsbe- besteht ^- in Strömungsrichtung — aus Vorratsbehälter halter und Dosierzylinder ist ein Rückschlagventil (19) (20), Pumpe (z. B. Radialkolbenpumpe) (21), Zulaufleivorgesehen. Der Kolben des Dosierzylinders ist als tung (22), Mischkopf (6) mit Steuerkolben und Rücklauf-, „ Plunger-Kolben (4) ausgebildet und wird über einen leitung (23). Grundsätzlich ist es auch möglich, beide oder mehrere Antriebszylinder (5) bewegt Dosierzylin- 20 Komponenten so zu fördern, wie die aus dem Vorrats-ί der und Antriebszylinder sind über ein Joch (8) mitein- behälter (1) austretende Polyolkomponente. In diesem * ander verbunden und bilden eine Einheit. Der Antrieb Fall muß für beide Kunststoffkomponenten jeweils eine dieser Kolben-Zylinder-Einheit erfolgt über eine konti- entsprechende Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen nuierlich arbeitende Pumpe (9), die auf den oder die sein., '•• l and if necessary again via the return line (7) 15 The flow circuit of the isocyanate component in the storage container (1) conveys between the storage material ^ - in the direction of flow - from the storage container holder and the dosing cylinder is a check valve (19) (20), Pump (e.g. radial piston pump) (21), inlet provided. The piston of the dosing cylinder is designed as a device (22), mixing head (6) with control piston and return, "plunger piston" (4) and is connected via a line (23). In principle, it is also possible to convey both or more drive cylinders (5) moving dosing cylinder components in the same way as the polyol components exiting from the supply cylinder and drive cylinder are via a yoke (8) with a container (1). In this * other connected and form a unit. The drive case must for each of the two plastic components one of these piston-cylinder units takes place via a continuously operating pump (9) that is provided on the or the.

Antriebszylinder wirkt und lediglich anstelle der unmit- 25 Drive cylinder acts and only instead of the immediate 25

telbaren Förderung der Komponente ein hydraulisches Hierzu 1 Blatt Zeichnungentelbaren conveying of the component a hydraulic for this purpose 1 sheet of drawings

Druckmittel aus dem Behälter (10) fördert Conveying pressure medium from the container (10)

, Zur direkten Einwirkung auf die Komponente ist der Dosierzylinder zwischengeschaltet, um für den entsprechenden Druck zu sorgen, der während des Mischvorgangs der Komponenten etwa 100 bis etwa 320 bar betragen kann. , For direct action on the component is the Dosing cylinder interposed to ensure the appropriate pressure during the mixing process of the components can be from about 100 to about 320 bar.

Zum Zwecke der Abdichtung der füllstoffhaltigen Komponente im Dosierzylinder sind zwischen dem Plunger-Kolben (4) und der Zylinderwand zwei im Abstand zueinander angeordnete Dichtelemente (11) und (12) vorgesehen. Das Dichtelement (12) besteht dabei zweckmäßigerweise aus einer oder mehreren Dachmanschettendichtungen. Für eine Entlastung der Dachmanschettendichtungen wird der Raum (13) zwischen den Dichtungen mit einer Sperrflüssigkeit unter entsprechendem Druck beaufschlagt. Vorteilhaft ist das Druckniveau der Sperrflüssigkeit im Raum (13) zwischen den Dichtungen (11) und (12) gleich oder größer als das Druckniveau der Kunststoffkomponente im Dosierzylinder (3). Auf diese Weise wird ein Eindringen von Polyol, insbesondere das Eindringen von abrasiven Fcststoffpartikeln in die Dachmanschettendichtung(en) verhindert. Im Falle eines höheren Druckniveaus der Sperrflüssigkeit wird die Dichtung (12) weitgehend mit Sperrflüssigkeit benetzt und in Folge der guten Gleiteigenschaften werden Reibungsverluste und damit vorzeitiger Verschleiß der Dichtungen vermieden.For the purpose of sealing the filler-containing component in the dosing cylinder are between the Plunger piston (4) and the cylinder wall two spaced apart sealing elements (11) and (12) provided. The sealing element (12) expediently consists of one or more V-ring seals. To relieve the pressure on the V-ring seals, the space (13) between the seals is filled with a barrier fluid under the appropriate Pressure applied. The pressure level of the barrier liquid in the space (13) between the seals (11) and (12) equal to or greater than the pressure level of the plastic component in the dosing cylinder (3). In this way, polyol penetration, especially abrasive penetration, is avoided Prevents plastic particles from getting into the V-ring seal (s). In the case of a higher pressure level the Barrier fluid, the seal (12) is largely wetted with barrier fluid and as a result of the good sliding properties Frictional losses and thus premature wear of the seals are avoided.

Die Förderung der Sperrflüssigkeit erfolgt durch eine Kolbenpumpe (14), die an den Kreislauf des hydrauli-The sealing liquid is conveyed by a piston pump (14), which is connected to the circuit of the hydraulic

sehen Druckmittels bzw. an den Antriebszylinder (5) : see pressure medium or the drive cylinder (5) :

angeschlossen ist. Mit (15) ist die den Raum (13) mit Sperrflüssigkeit versorgende Leitung bezeichnet. Durch entsprechende Wahl der Verhältnisse und Dimensionierung des Kolbens bzw. der Kolbenstange der Kolben- - pumpe (i4) kann diese als Druckübersetzter ausgebildet werden, um höhere Drücke als bei handelsüblichen kontinuierlich arbeitenden Pumpen zu erzeugen, die nicht über den Bereich von 200 bar arbeiten. Damit ergibt sich, daß die Kunststoffkomponente und die Sperrflüssigkeit auch im zeitlichen Ablauf immer unter proportional gleicher Druckdifferenz stehen. Diese Druckdifferenz kann über ein Druckbegrenzungsventil (16), dasconnected. With (15) the line supplying space (13) with barrier fluid is designated. By Appropriate selection of the proportions and dimensions of the piston or the piston rod of the piston - pump (i4) this can be designed as a pressure booster to generate higher pressures than commercially available continuously operating pumps that do not work over the range of 200 bar. This means that the plastic component and the barrier liquid are always under proportionally the same pressure difference even in the course of time. This pressure difference can via a pressure relief valve (16) that

Claims (3)

3t 36 297 1 2 nicht gewährleistet Zudem ergeben sich aufgrund der Patentansprüche: Reaktivität der einzelnen Kunststoffkomponenten har te Ablagerungen an den abzudichtenden Bauteilen, was3t 36 297 1 2 not guaranteed In addition, due to the patent claims: reactivity of the individual plastic components hard deposits on the components to be sealed, what 1. Vorrichtung zur Herstellung von Mehrkompo- zu raschem Verschleiß der Dichtelemente führt,
nentenkunststoffen, insbesondere Polyurethan, un- 5 Weiterhin ist es aus der DE-PS 19 66 541 bekannt, zur ter Verwendung zumindest einer feste Zuschlagstof- Verarbeitung füllstoffhaltiger Gießharze einen aus fe enthaltenden Komponente oder einer hochvisko- Speicherkolben und Mischorgan bestehenden Fertigmisen Komponente, mit einer aus einem Dosierzylin- scher zu verwenden. Der Speicherkolben und die KoI-der und einem Antriebszylinder bestehenden KoI- benstange des Mischorgans weisen jeweils zwei im Abben-Zylinder-Einheit, deren Antriebszylinder an ei- io stand voneinander angeordnete Dichtungen auf, weiche nen hydraulischen Druckmittelkreis angeschlossen zwischen sich in der Mantelfläche des Mischergehäuses ist und deren Dosierzylinder mit einem Behälter für Ringräume ausbilden, die über Leitungen mit einem die gefüllte oder hochviskose Kunststoffkomponen- Spülmittelkreis verbunden sind. Hierdurch soll ein Verte sowie mit einem Mischkopf in Verbindung steht schleiß der entsprechenden Bauteile vermieden werden, und einen gegenüber dem Zylinder abgedichteten 15 d.h. Gießharz und hydraulisches Druckmittel, welche Plunger-Kolben enthält, dadurch gekenn- über die Dichtungen in die Ringräume gelangen, sollen zeichnet, daß die Abdichtung des Plunger-KoI- durch intensive Spülung-entfernt werden. Eine Verbesbens (4) zwei im Abstand zueinander angeordnete serung der Dichtwirkung dieser Elemente ist damit je-Dichtungen (11) und (12) aufweist und der Raum (13) doch nicht erreichbar.1. Device for the production of multi-component leads to rapid wear of the sealing elements,
nentenkunststoffen, especially polyurethane, un- 5 Furthermore, it is known from DE-PS 19 66 541, for the use of at least one solid aggregate processing filler-containing casting resins a component containing Fe or a high-viscosity storage piston and mixing element consisting of a ready-made component, with a to be used from a dosing cylinder. The storage piston and the piston rod of the mixing element, which consists of a drive cylinder and a piston rod, each have two seals arranged in the Abben cylinder unit, the drive cylinder of which stands apart from one another, and which have a hydraulic pressure medium circuit connected between them in the lateral surface of the mixer housing is and form the dosing cylinder with a container for annular spaces, which are connected via lines to a filled or highly viscous plastic component rinsing agent circuit. This is intended to avoid a Verte and a mixing head connected to wear of the corresponding components, and a seal against the cylinder, ie cast resin and hydraulic pressure medium, which contains plunger pistons, should get through the seals into the annular spaces that the sealing of the plunger KoI can be removed by intensive flushing. A verb (4) two spaced apart serung of the sealing effect of these elements is therefore always seals (11) and (12) and the space (13) is not accessible. zwischen den Dichtungen an eine Zufuhrleitung (15) io Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolfür eine Sperrflüssigkeit angeschlossen ist, die mit ben-Zylinder-Einheit zu schaffen, bei der auch während einer an den Druckmittelkreis für den Antriebszylin- der Phase des Einspritzvorganges, d.h. während des der (5) angeschlossenen Kolbenpumpe (14) verbun- dann vorherrschenden hohen Druckniveaus im Dosierden ist. zylinder, eine Entlastung seiner Dichtelemente und da-between the seals to a supply line (15) io The invention is based on the object of a Kolfür a barrier fluid is connected to create the ben-cylinder unit at which also during one to the pressure medium circuit for the drive cylinder phase of the injection process, i.e. during the the (5) connected piston pump (14) then connected to the prevailing high pressure levels in the metering unit is. cylinder, a relief of its sealing elements and there- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 mit eine verbesserte Dichtwirkung erzielt wird,
zeichnet, daß die innenliegende Dichtung (12) eine Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch ge-Dachmanschettendichtung ist. löst, daß die Abdichtung des Plunger-Kolbens zwei im2. Device according to claim 1, characterized marked 25 with an improved sealing effect is achieved,
characterized in that the inner seal (12) is a V-ring seal according to the invention. solves that the seal of the plunger piston two im 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Abstand zueinander angeordnete Dichtungen aufweist gekennzeichnet, daß zwischen der Kolbenpumpe und der Raum zwischen den Dichtungen an eine Zuführ-(14) und dem Antriebszylinder (5) ein Druckbegren- 30 leitung für eine Sperrflüssigkeit angeschlossen ist, die zungsventil (16) vorgesehen ist. mit einer an den Druckmittelkreis für den Antriebszylinder angeschlossenen Kolbenpumpe verbunden ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized having spaced apart seals characterized in that between the piston pump and the space between the seals to a feed (14) and a pressure limiting line for a barrier fluid is connected to the drive cylinder (5), which tongue valve (16) is provided. with one to the pressure medium circuit for the drive cylinder connected piston pump. Erfindungsgemäß werden die Dichtelemente in demAccording to the invention, the sealing elements in the Dosierzylinder dadurch entlastet, daß der Raum zwi-35 sehen den Dichtungen mit einer Sperrflüssigkeit unterThe load on the dosing cylinder is relieved by the fact that the space between the seals is covered with a barrier fluid Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur entsprechendem Druck beaufschlagt wird. Dabei gilt. Herstellung von Mehrkomponentenkunststoffen, insbe- daß das die Kunststoffkomponente absperrende Dichlsondere Polyurethan, unter Verwendung zumindest ei- element umso weniger beansprucht wird, je geringer die ner feste Zuschlagstoffe enthaltenden Komponente Druckdifferenz zwischen den abzudichtenden Räumen oder einer hochviskosen Komponente, mit einer aus ei- 40 ist. Vorzugsweise ist der Druck der Sperrflüssigkeit nem Dosierzylinder und einem Antriebszylinder beste- gleich oder größer als der Komponentendruck im Dohenden Kolben-Zylinder-Einheit, deren Antriebszylin- sierzylinder. Auf diese Weise wird ein Eindringen von der an einen hydraulischen Druckmittelkreis änge- abrasiven Feststoffpartikeln in die Dichtungen verhinschlossen ist und deren Dosierzylinder mit einem Behäl- dert. Die Abdichtung der Sperrflüssigkeit selbst erfolgt ter für die gefüllte oder hochviskose Kunststoffkompo- 45 in einfacher Weise durch in der Hydraulik übliche Dichnente sowie mit einem Mischkopf in Verbindung steht tungen. Damit ist das Problem der Abdichtung bei ground einen gegenüber dem Zylinder abgedichteten Plun- Ben Druckdifferenzen von der schwierig abzudichtenger-Kolben enthält. den Kunststoffkomponente weg zur einfach und pro-The invention relates to a device for the corresponding pressure is applied. The following applies. Manufacture of multicomponent plastics, in particular the special seal that seals off the plastic component Polyurethane, using at least one element, the less stressed, the lower the ner component containing solid aggregates pressure difference between the spaces to be sealed or a highly viscous component, one of which is 40. Preferably the pressure is the barrier liquid A metering cylinder and a drive cylinder at best equal to or greater than the component pressure in the Dohenden Piston-cylinder unit, its drive cylinder. This way there will be an intrusion of which blocked long abrasive solid particles in the seals on a hydraulic pressure medium circuit and its dosing cylinder with a container. The sealing liquid itself is sealed ter for the filled or highly viscous plastic composite in a simple way by means of the seals commonly used in hydraulics as well as with a mixing head is connected. So the problem of sealing at ground a plunger sealed against the cylinder pressure differences from the piston that is difficult to seal contains. the plastic component way to simple and pro- Mit einer derartigen, aus der DE-OS 28 37 425 be- blemlos abzudichtenden Sperrflüssigkeit hin verlagert,With such a sealing liquid from DE-OS 28 37 425 to be sealed off without any problems, kannten Vorrichtung wurden bisher flüssige Kunststoff- 50 Die Zufuhr der Sperrflüssigkeit erfolgt durch eineKnown device were previously liquid plastic 50 The supply of the barrier liquid is carried out by a komponenten mit hoher Viskosität oder mit abrasiven Kolbenpumpe, die an den Kreislauf des hydraulischencomponents with high viscosity or with abrasive piston pump attached to the circuit of the hydraulic Eigenschaften unter hohen Drücken einer Gegenstrom- Druckmittels für den Antriebszylinder angeschlossenProperties connected under high pressures of a countercurrent pressure medium for the drive cylinder Injektionsvermischung zugeführt. Dabei erfolgt die Do- ist. Damit stellt der zeitliche Druckverlauf der Kunst-Injection mixing supplied. This is where the do is. Thus, the temporal pressure curve of the art sierung der Kunststoffkomponenten, beispielsweise Po- Stoffkomponente im Dosierzylinder ein Maß für dassization of the plastic components, for example, the po- material component in the dosing cylinder is a measure of that lyol und Isocyanat zur Herstellung von Polyurethan, mit 55 momentane Druckniveau der Sperrflüssigkeit dar. Beilyol and isocyanate for the production of polyurethane, with 55 current pressure level of the barrier fluid Hilfe langsam laufender Kolbenpumpen, die bei jeder hohem Komponentendruck im Dosierzylinder ergibtThe help of slowly running piston pumps, which results in every high component pressure in the dosing cylinder Dosierung nur einen Hub ausführen. In der Praxis hat es sich zwangsläufig auch ein entsprechend hoher DruckOnly carry out dosing one stroke. In practice there is inevitably a correspondingly high pressure sich jedoch gezeigt, daß mit der Verwendung solcher der Sperrflüssigkeit in dem Raum zwischen den Dieh-it has been shown, however, that with the use of such the barrier liquid in the space between the die Dosierzylinder in der Hochdrucktechnik die Dichtele- tungen.Dosing cylinder in high pressure technology, the sealing elements. mente zwischen Kolben und Zylinder zu einem kriti- 60 Als Sperrflüssigkeiten kommen insbesondere solcheelements between the piston and cylinder become a critical factor sehen Baute·! v/erden. Ur.ier den erschwerten Einsatz in Betracht, die gegenüber dem Werkstoff der Dichtclc-see buildings ·! v / earth. First of all, the more difficult use, which compared to the material of the sealing bedingungen genügen die bekannten Dichtungen viel- mente chemisch inert sind und gute GleiteigenschaftenThe known seals, many of which are chemically inert and have good sliding properties, meet the requirements fach nicht den gestellten Anforderungen. Insbesondere besitzen, beispielsweise Phthalsäurediester auf Basisfold does not meet the requirements. In particular, have, for example, phthalic diesters based on eine hinreichende Dichtwirkung gegenüber der füll- von Alkoholen mit 1 bis 18 C-Atomen. Geeignet sinda sufficient sealing effect against the filling of alcohols with 1 to 18 carbon atoms. Are suitable stoffhaltigen Kunststoffkomponente einerseits und dem 65 auch niedrigviskose Polyester- oder Polyetheröle aufmaterial-containing plastic components on the one hand and the 65 also low-viscosity polyester or polyether oils in die Kolben-Zylinder-Einheit eingeleiteten Druckmit- Basis von aliphatischen Dicarbonsäuren und Glykolen,pressure introduced into the piston-cylinder unit based on aliphatic dicarboxylic acids and glycols, tel andererseits ist bei den geforderten Drücken zwi- wie Alkylenoxiden, z. B. Ethylen- und/oder Propylen-tel on the other hand is at the required pressures between such as alkylene oxides, z. B. Ethylene and / or propylene schen 100 und 320 bar über einen längeren Zeitraum oxid.between 100 and 320 bar over a longer period of time oxide.
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