DE3434443C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines fließfähigen, schaum­ stoffbildenden Reaktionsgemisches aus fließfähigen Kom­ ponenten, von denen mindestens eine mit Gas beladen wird, bestehend aus Vorratsbehältern, von denen Zulei­ tungen über Dosierpumpen zu einem Mischkopf führen und aus einem mindestens einer der Zuleitungen zwischen Vor­ ratsbehälter und Dosierpumpe zugeordneten Begasungsge­ rät, das einen Rührwerkbehälter mit Rührerantrieb und einen Hohlrührer mit Hohlwelle und Rührflügeln umfaßt, wobei die Hohlwelle eine mit einer Gasquelle in Ver­ bindung stehende Ansaugöffnung aufweist.

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

Bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art (DE-OS 32 44 037) 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 Zulei­ tung sind vor und hinter der Stichleitung Absperrventile angeordnet, so daß man diesen Rührwerksbehälter chargen­ weise mit der Komponente beschicken und auch chargen­ weise zum Mischkopf hin entleeren kann. Das Rührwerk besteht aus einem Hohlrührer mit Hohlwelle, welche kurz unter dem Deckel des Behälters eine Ansaugöffnung auf­ weist, 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 ange­ schlossen. Die Begasung findet also bei laufendem Rühr­ werk statt. Dem Rührwerkbehälter ist ein Dichtemesser zugeordnet, welcher den gemessenen Dichtewert an einen Sollwertvergleicher weitergibt, welcher bei Erreichen der unteren oder oberen Toleranzschwelle das Rührwerk an- oder ausschaltet.

In Verbindung mit über längere Zeit kontinuierlich ar­ beitenden Anlagen, wie beispielsweise Blockschauman­ lagen, sogenannten Doppelbandanlagen oder Mehrstellen­ dosieranlagen 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.

Andererseits ist die on-line-Begasung mittels einer Venturidüse (DE-OS 25 44 559) in der direkten Verbin­ dungsleitung vom Vorratsbehälter zum Mischkopf bekannt.

Es besteht die Aufgabe, die eingangs beschriebene Vor­ richtung für den Einsatz an über längere Zeit konti­ nuierlich laufenden Schaumstoff-Fertigungsanlagen mit hohem Durchsatz verwendbar zu machen.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Rührwerkbehälter für einen Durchlaufbetrieb des Begasungsgerätes als Durch­ flußrührwerkbehälter mit einem getrennten, voneinander Abstand aufweisenden Zulauf und Ablauf für die zum Mischkopf führende Zuleitung ausgebildet ist und on- line in dieser Zuleitung angeordnet ist.

Es wird hier also gegenüber der Technik gemäß DE-OS 25 44 559 ein völlig anderer Weg gegangen. Auf diese Weise wird eine außerordentlich kleine Bauweise des Rührwerkbehälters erzielt. Da das Produkt in der Regel immer aus den gleichen Ausgangskomponenten mit gleich­ bleibenden Eigenschaften hergestellt wird, läßt sich die erforderliche Menge an Gas pro Zeiteinheit vorausberech­ nen und das Rührwerk entsprechend auslegen, um diese Gasmenge anzusaugen, in die Komponente einzurühren und darin fein zu dispergieren. Überraschenderweise gelingt es, mit der neuen Vorrichtung das Gas derart fein zu verteilen, daß beim Dosieren der gasbeladenen Komponente mittels der Dosierpumpe keinerlei Blasenbildung ent­ steht. Dichtemeßgerät und Steuergerät sind für die Gas­ beladung hierbei nicht notwendig.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist in der Zulei­ tung zwischen dem Durchflußrührwerkbehälter und der Dosierpumpe ein Zwischenlagerungsbehälter angeordnet.

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 Zwischen­ lagerungsbehälter zugeführt wird. Bei entsprechend ra­ schem Verbrauch, d.h. geringer Verweilzeit im Zwischen­ lagerungsbehälter, entweicht auch das Gas nicht vorzeitig aus der Komponente.

Um das Begasungsgerät für die Zufuhr verschiedener Gas­ mengen pro Zeiteinheit geeignet zu machen, ist das Rühr­ werk vorzugsweise derart ausgebildet, daß die Umfangs­ geschwindigkeit der Rührflügel des Rührers einstellbar ist.

Auf diese Weise lassen sich Komponenten mit unterschied­ lichem 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 ermittel­ ten 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 Ge­ staltung des Rührers, durch Verstellung der Rührflügel. Als weitere Variante sind die Rührflügel bzw. der gesamte Rührer austauschbar.

Wie bei der eingangs beschriebenen vorbekannten Vorrich­ tung ist gemäß einer Ausführungsform die Ansaugöffnung der Hohlwelle in Höhe des Gasraumes im Durchflußrühr­ werkbehälter angeordnet, so daß sie über die Gaszuleitung mit der externen Gasquelle indirekt verbunden ist. Die Hohlwelle kann aber auch soweit aus dem Behälter heraus­ geführt sein, daß die Ansaugöffnung außerhalb angeordnet ist. In diesem Falle muß die Hohlwelle im Bereich der Ansaugöffnung von einem Ringkammergehäuse umgeben und an eine Gasquelle angeschlossen sein. Der Gasdruck muß mindestens den in der Zuleitung bzw. im Rührwerkbehälter herrschenden Druckverhältnissen entsprechen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform läßt sich der Gas­ raum des Durchflußrührwerkbehälters mit dem Gasraum des Vorratsbehälters verbinden, welcher in aller Regel wegen des erforderlichen Vordruckes mit einer Gasquelle ver­ bunden 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 Vorrichtung in nach der Erfindung zwei Aus­ führungsbeispielen rein schematisch dargestellt und nach­ stehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Vorrichtung mit direkt beschickbarem Mischkopf und

Fig. 2 die Vorrichtung mit einem Zwischenlagerungs­ behälter.

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 zwischengeordnet, welches aus einem Durchflußrührwerkbehälter 8 besteht. Der Zulauf 9 zu diesem Durchflußrührwerkbehälter 8 be­ findet sich am Boden 10 und der Ablauf 11 etwas unterhalb des minimalen Komponentenspiegels 12. Über dem Komponen­ tenspiegel 12 ist ein Gasraum 13 vorhanden. In diesen mündet eine mit einer Gasquelle 14 (Druckluftnetz) verbundene und mit einem Absperrventil 15 versehene Gasleitung 16. Das Rührwerk 17 besteht im einzelnen aus einem Rührer­ antrieb 18 mit einstellbarer Drehzahl und einem Hohl­ rührer 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 vor­ gesehen.

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 Be­ gasungsgerät besteht aus einem Durchflußrührwerkbe­ hälter 58, dessen Zulauf 60 sich am Boden 61 und dessen Ablauf 62 sich etwas unterhalb des minimalen Komponenten­ spiegels 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 auf. Der Gasraum 65 ist über eine mit einem Absperrhahn 68 versehene Anschlußleitung 69 an eine Druckgasquelle 70 angeschlossen. Das Rührwerk 71 des Durchflußrührwerk­ behälters 58 besteht im einzelnen aus einem Rührerantrieb 72 und einem Hohlrührer 73 mit Hohlwelle 74 und Rühr­ flügeln 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 Anschluß­ leitung 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 Kom­ ponente 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 wer­ den. Bei dieser Ausführungsform sind in der Regel mehrere Mischköpfe an den Vorratsbehälter 52 und den Zwischenla­ gerungsbehälter 59 angeschlossen, so daß ein nahezu kon­ tinuierlicher Verbrauch stattfindet, wobei der Zwischen­ lagerungsbehälter 59 lediglich Verbrauchsschwankungen auszugleichen hat.

Betriebsbeispiel

Verwendet wird die Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Mittels der Dosierpumpe 5 werden aus dem unter einem Vor­ druck von 4 bar stehenden Vorratsbehälter 1 3 l/min Poly­ ol und mittels der Dosierpumpe 6 aus dem ebenfalls unter 4 bar Druck stehenden Vorratsbehälter 2 3,5 l/min Isocya­ nat angesaugt und in den Mischkopf 7 dosiert, wo ein Reaktionsgemisch hergestellt wird. Die Polyol-Komponente wird im Begasungsgerät 8 mit 83 cm³ Gas pro l Polyol beladen, indem 250 cm³ Gas/min zugeführt werden. Diese Gasmenge entspricht einem Gasgehalt von 0,46 l im fertigen Reaktionsgemisch unter atmosphärischen Bedin­ gungen. Dabei sinkt dementsprechend die Dichte des Polyols von 1,18 g/cm³ auf 1,09 g/cm³ ab. Der Durchfluß-Rühr­ werkbehälter 8 steht unter einem Druck von 4 bar. Er be­ sitzt 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 einge­ nommen. 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 Umfangs­ geschwindigkeit von etwa 754 m/min. Aufgrund dieser Aus­ legung 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.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines fließfähigen, schaumstoffbildenden Reaktionsge­ misches 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, und aus einem mindestens einer der Zuleitungen (3; 53) zwischen Vorratsbe­ hälter (1; 51) und Dosierpumpe (5; 55) zugeordneten Begasungsgerät, das einen Rührwerkbehälter (8, 58) mit Rührerantrieb (18; 72) und einen Hohlrührer (19; 73) mit Hohlwelle (20; 74) und Rührflügeln (21; 75) umfaßt, wobei die Hohlwelle (20; 74) eine mit einer Gasquelle (14; 70) in Verbindung stehende Ansaugöffnung (23; 78) aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rührwerkbehälter für einen Durch­ laufbetrieb des Begasungsgerätes als Durchflußrühr­ werkbehälter (8; 58) mit einem getrennten, vonein­ ander Abstand aufweisenden Zulauf (9,60) und Ablauf (11, 62) für die zum Mischkopf (7, 57) führende Zu­ leitung (3; 53) ausgebildet ist und on-line in dieser Zuleitung (3; 53) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Zuleitung (53) zwischen dem Durch­ flußrührwerkbehälter (58) und der Dosierpumpe (55) ein Zwischenlagerungsbehälter (59) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Rühr­ flügel (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.

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