DE3434443A1

DE3434443A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen herstellen eines fliessfaehigen, schaumstoffbildenden reaktionsgemisches aus fliessfaehigen komponenten

Info

Publication number: DE3434443A1
Application number: DE19843434443
Authority: DE
Inventors: Kurt 4019 Monheim Krippl; Klaus Dipl.-Ing. 5090 Leverkusen Schulte
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1984-09-19
Filing date: 1984-09-19
Publication date: 1986-03-20
Also published as: DE3434443C2

Description

BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk

Konzernverwaltung RP
Patentabteilung Mr/m-c

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Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines fließfähigen, Schaumstoffbildenden Reaktionsgemisches aus fließfähigen Komponenten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines fließfähigen, schaumstoff bildenden Reaktionsgemisches aus fließfähigen Komponenten, von denen mindestens eine mit Gas beladen wird, bestehend aus Vorratsbehältern, von denen Zuleitungen über Dosierpumpen zu einem Mischkopf führen, wobei mindestens einer der Zuleitungen zwischen Vorratsbehälter und Dosierpumpe ein Begasungsgerät zugeordnet ist, und wobei das Begasungsgerät als Rührwerkbehälter mit Rührerantrieb und Hohlrührer mit Hohlwelle ausgebildet ist und die Hohlwelle eine mit einer Gasquelle in Verbindung stehende Ansaugöffnung aufweist.

Zweck der Gasbeladung ist die Bildung von Nukleationskeimen für die Schaumstoffbildung, denn je nach Art der chemischen Reaktionskomponenten reicht hierfür oft das darin bereits enthaltene Gas nicht aus.

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.If.

Bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist an der vom Vorratsbehälter über die Dosierpumpe zum Mischkopf führenden Zuleitung eine Stichleitung vorgesehen, an welche als Begasungsgerät ein Rührwerksbehälter angeschlossen ist. In der Zuleitung sind vor und hinter der Stichleitung Absperrventile angeordnet, so daß man diesen Rührwerksbehälter chargenweise mit der Komponente beschicken und auch chargenweise zum Mischkopf hin entleeren kann. Das Rührwerk besteht aus einem Hohlrührer mit Hohlwelle, welche kurz unter dem Deckel des Behälters eine Ansaugöffnung aufweist, über welche oberhalb des Komponentenspiegels im Rührwerkbehälter aus dem dort vorhandenen Gasraum Gas angesaugt wird und über die öffnungen der Rührflügel in die Komponente unter feiner Verteilung eingebracht wird. Der Behälter selbst ist an eine Druckgasquelle angeschlossen. Die Begasung findet also bei laufendem Rührwerk statt. Dem Rührwerkbehälter ist ein Dichtemesser zugeordnet, welcher den gemessenen Dichtewert an einen Sollwertvergleieher weitergibt, welcher bei Erreichen der unteren oder oberen Toleranzschwelle das Rührwerk an- oder ausschaltet.

In Verbindung mit über längere Zeit kontinuierlich arbeitenden Anlagen, wie beispielsweise Blockschaumanlagen, sogenannten Doppelbandanlagen oder Mehrstellendosieranlagen z.B. für die Formverschäumung, auf denen relativ viel Gemisch pro Zeiteinheit verarbeitet wird, müßte das Begasungsgerät nicht realisierbare Dimensionen aufweisen oder es müssen zwei Rührwerkbehälter parallel geschaltet werden, so daß immer einer nachgefüllt werden kann, während aus dem anderen die begaste Komponente verbraucht wird.

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Es besteht die Aufgabe, diese Vorrichtung für den Einsatz an über längere Zeit kontinuierlich laufenden Schaumstoff-Fertigungsanlagen mit hohem Durchsatz verwendbar zu machen.

Dies wird dadurch erreicht, daß der Rührwerkbehälter als Durchflußbehälter mit getrennten, voneinander Abstand aufweisenden Zulauf und Ablauf für die zum Mischkopf führende Zuleitung ausgebildet ist und on-line in dieser Zuleitung angeordnet ist.

■\ g Auf diese Weise wird eine außerordentlich kleine Bauweise des Rührwerkbehälters erzielt. Da das Produkt in der Regel immer aus den gleichen Ausgangskomponenten mit gleichbleibenden Eigenschaften hergestellt wird, läßt sich die erforderliche Menge an Gas pro Zeiteinheit 5 vorausberechnen und das Rührwerk entsprechend auslegen, um diese Gasmenge anzusaugen, in die Komponente einzurühren und darin fein zu disperieren. überraschenderweise gelingt es, mit der neuen Vorrichtung das Gas derart fein zu verteilen, daß beim Dosieren der gasbeladenen Komponente mittels der Dosierpumpe keinerlei Blasenbildung entsteht. Dichtemeßgerät und Steuergerät sind für die Gasbeladung hierbei nicht notwendig.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist in der Zuleitung zwischen dem als Durchflußrührwerkbehälter ausgebildeten Begasungsgerät und der Dosierpumpe ein Zwischenlagerungsbehälter angeordnet.

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Bei dieser Ausführungsform wird ebenfalls on-line begast und die begaste Komponente zwischengelagert. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführungsform beispielsweise für Formverschäumungsanlagen mit mehreren Mischköpfen, denen dann allen die begaste Komponente aus diesem Zwischenlagerungsbehälter zugeführu wird. Bei entsprechend raschem Verbrauch, d.h. geringer Verweilzeit im Zwischenlagerungsbehälter, entweicht auch das Gas nicht vorzeitig aus der Komponente.

■jO Um das Begasungsgerät für die Zufuhr verschiedener Gasmengen pro Zeiteinheit geeignet zu machen, ist das Rührwerk vorzugsweise derart ausgebildet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Rührflügel des Rührers einstellbar ist.

Auf diese Weise lassen sich Komponenten mit unterschiedlichem Gasbedarf verarbeiten. Man kann recht einfach empirisch ermitteln, in welche Komponente man bei welcher Umfangsgeschwindigkeit der Rührflügel wieviel Gas pro Zeiteinheit einbringen kann. Anhand der einmal ermittelten Kennlinien kann man später die jeweils erforderliche Umfangsgeschwindigkeit der Rührflügel wählen.

Dies geschieht entweder durch Variation der Drehzahl des Rührers oder, etwas aufwendiger bei entsprechender Gestaltung des Rührers, durch Verstellung der Rührflügel. Als weitere Variante sind die Rührflügel bzw. der gesamte 5 Rührer austauschbar.

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Wie bei der eingangs beschriebenen vorbekannten Vorrichtung ist gemäß einer Ausfuhrungsform die Ansaugöffnung der Hohlwelle in Höhe des Gasraumes im Durchflußrührwerkbehälter angeordnet, so daß sie über die Gaszuleitung mit der externen Gasquelle indirekt verbunden ist. Die Hohlwelle kann aber auch soweit aus dem Behälter herausgeführt sein, daß die Ansaugöffnung außerhalb angeordnet ist. In diesem Falle muß die Hohlwelle im Bereich der Ansaugöffnung von einem Ringkammergehäuse umgeben und TO an eine Gasquelle angeschlossen sein. Der Gasdruck muß mindestens dem in der Zuleitung bzw. im Rührwerkbehälter herrschenden Druckverhältnxssen angepaßt sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform läßt sich der Gasraum des Durchflußrührwerkbehälters mit dem Gasraum des Vorratsbehälters verbinden, welcher in aller Regel wegen des erforderlichen Vordruckes mit einer Gasquelle verbunden ist. Man kann auch sowohl Vorratsbehälter als auch Durchflußrührwerkbehälter an die gleiche Gasquelle, z.B. an ein vorhandenes Druckluftnetz, anschließen.

In der Zeichnung ist die neue Vorrichtung in zwei Ausführungsbeispielen rein schematisch dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung mit direkt beschickbarem

Mischkopf und

₂,- Fig. 2 die Vorrichtung mit einem Zwischenlagerungsbehälter .

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In Fig. 1 führen aus Vorratsbehältern 1,2 Zuleitungen 3,4 über Dosierpumpen 5,6 zu einem Mischkopf 7. In der Zuleitung 3 ist ein Begasungsgerät 8 z.wischengeordnet, welches aus einem Durchflußrührwerkbehälter 8 besteht. Der Zulauf 9 zu diesem Durchflußrührwerkbehälter 8 befindet sich am Boden 10 und der Ablauf 11 etwas unterhalb des minimalen Komponentenspiegels 12. über dem Komponentenspiegel 12 ist ein Gasraum 13 vorhanden. In diesen mündet eine mit einer Gasquelle 14 (Druckluftnetz) über eine mit einem Absperrventil 15 versehene Gasleitung 16. Das Rührwerk 17 besteht im einzelnen aus einem Rührerantrieb 18 mit einstellbarer Drehzahl und einem Hohlrührer 19 mit Hohlwelle 20 und Rührflügeln 21 mit öffnungen 22. Die Hohlwelle 20 weist eine in den Gasraum 13 öffnende Ansaugöffnung 23 auf, welche somit indirekt mit der Gasquelle 14 in Verbindung steht. Zum Verstellen der Rührerdrehzahl ist ein Drehzahleinstellgerät 24 vorgesehen.

In Fig. 2 führen aus Vorratsbehältern 51,52 Zuleitungen 53,54 über Dosierpumpen 55,56 zu einem Mischkopf 57. In der Zuleitung 53 sind ein Begasungsgerät 58 sowie ein Zwischenlagerungsbehälter 59 zwischengeordnet. Das Begasungsgerät 58 besteht aus einem Durchflußrührwerkbehälter 58/ dessen Zulauf 60 sich am Boden 61 und dessen Ablauf 62 sich etwas unterhalb des minimalen Komponentenspiegels 63 befinden, über dem Komponentenspiegel 63 ist ein Gasraum 64 vorhanden. In diesen mündet eine mit dem Gasraum 65 des Vorratsbehälters 51 in Verbindung stehende Gasleitung 66. Sie weist einen Absperrhahn 67

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auf. Der Gasraum 65 ist über eine mit einem Absperrhahn 68 versehene Anschlußleitung 69 an eine Druckgasquelle 70 angeschlossen. Das Rührwerk 71 des Durchflußrührwerkbehälters 58 besteht im einzelnen aus einem Rührerantrieb 72 und einem Hohlrührer 73 mit Hohlwelle 74 und Rührflügeln 75 mit öffnungen 76. Die Rührflügel 75 sind zur Beeinflussung ihrer Umfangsgeschwindigkeit mittels einer Verstelleinrichtung 77 durch die Hohlwelle 74 hindurch verstellbar. Die Hohlwelle 74 weist eine in den Gasraum 64 öffnende Ansaugöffnung 78 auf, welche somit indirekt über die Gasleitung 66, den Gasraum 65 und die Anschlußleitung 69 mit der Druckgasquelle 70 verbunden ist. Mittels einer Förderpumpe 79 wird die Komponente aus dem Vorratsbehälter 51 in den Durchflußrührwerkbehälter 58 transportiert. Vom Durchflußrührwerkbehälter 58 wird über den weiteren Verlauf der Zuleitung 53 die begaste Komponente in den mit einem Rührwerk 80 ausgestatteten Zwischenlagerungsbehälter 59 eingespeist. Aus ihm kann sie gleichzeitig oder auch zeitversetzt entnommen und von der Dosierpumpe 55 in den Mischkopf 57 dosiert werden. Bei dieser Ausführungsform sind in der Regel mehrere Mischköpfe an den Vorratsbehälter 52 und den Zwischenlagerungsbehälter 59 angeschlossen, so daß ein nahezu kontinuierlicher Verbrauch stattfindet, wobei der Zwischenlagerungsbehälter 59 lediglich Verbrauchsschwankungen auszugleichen hat.

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Betriebsbeispiel

Verwendet wird die Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Mittels der Dosierpumpe 5 werden aus dem unter einem Vordruck von 4 bar stehenden Vorratsbehälter 1 3 l/min PoIyol und mittels der Dosierpumpe 6 aus dem ebenfalls unter 4 bar Druck stehenden Vorratsbehälter 2 3,5 l/min Isocyanat angesaugt und in den Mischkopf 7 dosiert, wo ein Reaktionsgemisch hergestellt wird. Die Polyol-Komponente

IQ wird im Begasungsgerät 8 mit 83 cm³ Gas pro 1 Polyol beladen, indem 250 cm³ Gas/min zugeführt werden. Diese Gasmenge entspricht einem Gasgehalt von 0,46 1 im fertigen Reaktionsgemisch unter atmosphärischen Bedingungen. Dabei sinkt dementsprechend die Dichte des Polyols von 1,18 g/cm³ auf 1,09 g/cm³ ab. Der Durchfluß-Rührwerkbehälter 8 steht unter einem Druck von 4 bar. Er besitzt einen Durchmesser von 130 mm und ein Volumen von 200 cm³, wovon 150 cm³ vom Polyol ausgefüllt sind. Der Rest wird von dem darüber befindlichen Gasraum 13 eingenommen. Der durch die Rührflügel 21 gebildete Rührstern hat einen Außendurchmesser von 80 mm. Der Rührer 19 rotiert mit 3000 U/min. Daraus ergibt sich eine Umfangsgeschwindigkeit von etwa 754 m/min. Aufgrund dieser Auslegung saugt der Rührer 19 die obenangegebene Gasmenge an und dispergiert sie sehr fein in dem Polyol, welches anschließend von der Dosierpumpe 5 in den Mischkopf 7 dosiert wird.

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- Leerseite -

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines fließfähigen, schaumstoffbildenden Reaktionsgemisches aus fließfähigen Komponenten, von denen mindestens eine mit Gas beladen wird, bestehend aus Vorratsbehältern (1,2;51,52), von denen Zuleitungen (3,4;53,54) über Dosierpumpen (5,6;55,56) zu einem Mischkopf (7;57) führen, wobei mindestens einer der Zuleitungen (3;53) zwischen Vorratsbehäl-

IQ ter (1 ;51) und Dosierpumpe (5;55) ein Begasungsgerät (8;58) zugeordnet ist, und wobei das Begasungsgerät (8;58) als Rührwerksbehälter (8;58) mit Rührerantrieb (18; 72) und Hohlrührer (19; 73) mit Hohlwelle (20;74) und Rührflügeln (21;75) ausgebildet ist und die Hohlwelle (20;74) eine mit einer Gasquelle (14; 70) in Verbindung stehende Ansaugöffnung (23;78) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührwerkbehälter (8;58) als Durchflußrührwerkbehälter (8;58) mit getrennten, voneinander Abstand aufweisenden Zulauf (9,60) und Ablauf (11;62) für die zum Mischkopf (7;57) führende Zuleitung (3;53) ausgebildet ist und on-line in dieser Zuleitung (3;53) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (53) zwischen dem als Durchflußrührwerkbehälter (58) ausgebildeten Begasungsgerät (58) und der Dosierpumpe (55) ein Zwischenlagerungsbehälter (59) angeordnet ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet/ daß die Umfangsgeschwindigkeit der Rührflügel (21,-75) des Rührers (19;73) einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Rührers (19) einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührflügel (75) verstellbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührflügel (21 ;75) austauschbar sind.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührer (19,73) austauschbar ist.

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