DE3920994C2

DE3920994C2 - Device for producing a reaction mixture from at least two components for the production of foams

Info

Publication number: DE3920994C2
Application number: DE3920994A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Jung
Original assignee: Elastogran GmbH
Current assignee: BASF Polyurethanes GmbH
Priority date: 1988-07-12
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2009-06-28
Also published as: DE3920994A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of Claim 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 29 33 327 A1 bekannt. Zum Vermischen eines Gases mit einer Reaktionskomponente wird dabei die Dichte der Komponente aufeinanderfolgend unter Hoch druck und unter Niederdruck radiometrisch gemessen. Aus der Messung unter Hochdruck wird der Massestrom der Komponente als Produkt der Dichte und des gemessenen Volumenstromes ermittelt und durch Vergleich mit einem vorgegebenen Sollwert geregelt. Die Messung der Dichte unter Niederdruck dient als Maß für die Gas beladung, wobei durch Vergleich der beiden Dichtewerte die be nötigte Gasmenge entsprechend einer Sollwert-Vorgabe geregelt wird. Hierdurch ist es zwar möglich, die Gasbeladung einer Reaktionskomponente reproduzierbar und meßbar zu gestalten, bei einigen Anwendungsfällen ist sie jedoch nicht zufriedenstellend. Die Meßgeräte reagieren nämlich nicht nur auf die Gasbeladung, sondern auch auf andere Zuschlagstoffe in der Reaktionskomponente, die z. B. Wasser, Glasfasern und andere Zusätze. Durch diese Zu schlagstoffe wird die Messung verfälscht. Darüber hinaus er fordert das Einführen des Gases in die Komponente verhältnismäßig viel Zeit und es ergibt sich ein breites Spektrum von Gasblasen größen, wovon die größeren Gasblasen schnell wieder aus der Komponente entweichen.Such a device is known from DE 29 33 327 A1. To mix a gas with a reaction component the density of the component successively below high pressure and radiometrically measured under low pressure. From the Measurement under high pressure is the mass flow of the component as Product of the density and the measured volume flow determined and regulated by comparison with a predetermined target value. The Measurement of density under low pressure serves as a measure of the gas loading, whereby by comparing the two density values the be Required gas volume regulated according to a setpoint specification becomes. This makes it possible to load the gas To make the reaction component reproducible and measurable however, in some use cases it is unsatisfactory. The measuring devices not only react to the gas load, but also on other additives in the reaction component, the z. B. water, glass fibers and other additives. Through this too the measurement is falsified. In addition, he proportionally demands introduction of gas into the component a lot of time and there is a wide range of gas bubbles sizes, of which the larger gas bubbles quickly come out of the Component escape.

Weiterhin ist es aus der DE 34 16 442 A1 bekannt, im Zusammenhang mit dem Beladen einer Reaktionskomponente mit einem Gas ein Steu ergerät zu verwenden, das in Abhängigkeit von der Abweichung des Meßwertes eines Gasbeladungsmeßgerätes von einem einstellbaren Sollwert ein Stellglied für ein die Gaszufuhr regelndes Ventil betätigt. Die Gaszufuhr erfolgt in einem getrennten Kreislauf der Komponente oder in einem Bypass zwischen Komponentenvorlauf und -rücklauf. Für die Verteilung des Gases in der Komponente wird das Gas-Komponenten-Gemisch komprimiert, wobei das Gas zumindest teilweise in Lösung übergeht, und wieder entspannt. Das in der Komponente gelöste Gas bleibt jedoch bei der Ermittlung des Gas anteils insgesamt unberücksichtigt, so daß zur Herstellung be stimmter Schaumgewichte jeweils Vorversuche durchgeführt werden müssen. Furthermore, it is known from DE 34 16 442 A1 in connection a tax with loading a reaction component with a gas to use the device depending on the deviation of the Measured value of a gas loading measuring device from an adjustable Setpoint is an actuator for a valve regulating the gas supply operated. The gas supply takes place in a separate circuit Component or in a bypass between component lead and -Rewind. For the distribution of the gas in the component compresses the gas component mixture, the gas at least partially passes into solution, and relaxed again. That in the However, component dissolved gas remains in the determination of the gas Proportion not taken into account in total, so that be certain foam weights, preliminary tests are carried out have to.

Dasselbe gilt für die Vorrichtung gemäß der JP 57-144 732 (A), bei der eine ein wäßriges Schäummittel enthaltende flüssige Komponente und ein Gas zusammengeführt und nachfolgend durch zwei hintereinander angeordnete Statikmischer gefördert werden.The same applies to the device according to JP 57-144 732 (A), in which a liquid containing an aqueous foaming agent Component and a gas merged and subsequently by two Static mixers arranged one behind the other are promoted.

Mit der Erfindung soll eine Vorrichtung geschaffen werden, mit der es auf einfache Weise möglich ist, Gas mit einer flüssigen Reaktionskomponente zu vermischen und das Gas besonders gleichmäßig in der Komponente zu verteilen.With the invention, a device is to be created with which is easily possible to use gas with a liquid Mix reaction component and the gas particularly evenly to distribute in the component.

Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the device of claim 1.

Erfindungsgemäß wird mit geringem apparativem Aufwand Gas einer flüssigen Reaktionskomponente zugemischt und in der Komponente verteilt. Die Gasbeladungseinrichtung weist keine bewegten Teile auf. Sie besteht aus einem in der Zuleitung der Komponente an geordneten Statikmischer mit in einem Gehäuse befestigten Misch elementen aus einem Gerüst ineinandergreifender und sich kreuzen der Stege. Derartige Statikmischer sind handelsüblich und bei spielsweise in der Firmenschrift "Mischverfahren" (d/23.27.06.20) von Gebr. Sulzer AG, 1986 beschrieben. According to the invention, gas becomes a with little equipment admixed liquid reaction component and in the component distributed. The gas loading device has no moving parts on. It consists of a component in the supply line orderly static mixer with mixer mounted in a housing elements from a scaffold interlocking and intersecting the bridges. Such static mixers are commercially available and at for example in the company brochure "Mixed Process" (d / 23.27.06.20) by Gebr. Sulzer AG, 1986.

Dem Statikmischer wird das Gas über einen Volumenstromzähler zu geführt. Dieser ist mit einem Regelgerät verbunden, welches in Abhängigkeit von einem einstellbaren Sollwert ein Stellglied für ein die Gaszufuhr regelndes Ventil betätigt. Als Volumenstromzähler sind Geräte geeignet, die auf dem thermischen Meßprinzip basieren und den wirklichen Gasdurchfluß erfassen und hieraus den Gasvolumenstrom im Normalzustand berechnen. Korrekturen für abweichende Temperatur- und Druckwerte sind somit nicht erforderlich.The gas is fed to the static mixer via a volume flow meter guided. This is connected to a control device, which in Depending on an adjustable setpoint, an actuator for actuates a valve regulating the gas supply. As a volume flow meter devices are suitable that based on the thermal measuring principle and record the real gas flow and from this the gas volume flow calculate in normal state. Corrections for different temperature and pressure values are therefore not necessary.

Die Gasbeladungseinrichtung und der Volumenstromzähler können entweder in der Kreislaufleitung mindestens eines separaten Kon ditionierbehälters oder in der Nachfülleitung mindestens eines Arbeitsbehälters oder in einer Nebenstromleitung des Arbeits behälters angeordnet sein.The gas loading device and the volume flow meter can either at least one separate con ditioning container or in the refill line at least one Work tank or in a work bypass line be arranged container.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist neben dem Volumen stromzähler für die Gaszufuhr ein zweiter Volumenstromzähler für die Komponente vorgesehen und mit dem Regelgerät verbunden. Auf diese Weise läßt sich der Gasgehalt einer Komponente mit hoher Genauigkeit und ohne manuellen Eingriff einstellen.According to a further embodiment of the invention, in addition to the volume electricity meter for the gas supply a second volume flow meter for the component is provided and connected to the control device. On in this way the gas content of a component can be high Set accuracy without manual intervention.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.In the following the invention is pointed out to the drawing based on an embodiment explained.

Fig. 1 zeigt schematisch die Beladung einer Komponente mit Gas. Die Komponente wird von einer Pumpe (1) durch ein Gasbeladungs meßgerät (8) und einen Volumenstromzähler (5) unter einem Druck von bis zu 10 bar zu dem Statikmischer (2) gefördert. Dieser ist aus mehreren in einem Rohr 13 befestigten Mischelementen (10) aufgebaut (Fig. 2). Die Mischelemente bestehen aus einem Gerüst ineinan dergreifender Stege (11), deren Achsen zum einen zueinander senk recht, zum anderen unter einem Winkel zur Rohrachse stehen und offene, sich kreuzende Strömungskanäle bilden. Die Mischelemente sind jeweils um 90° gegeneinander versetzt in dem Rohr (13) an geordnet, welches senkrecht stehend, mit Strömungsrichtung auf wärts in die Rohrleitung eingebaut ist. Fig. 1 shows schematically the loading of a component with gas. The component is conveyed by a pump ( 1 ) through a gas loading measuring device ( 8 ) and a volume flow meter ( 5 ) under a pressure of up to 10 bar to the static mixer ( 2 ). This is made up of several mixing elements ( 10 ) fastened in a tube 13 ( FIG. 2). The mixing elements consist of a scaffold interlocking webs ( 11 ), the axes of which are perpendicular to each other on the one hand, on the other at an angle to the pipe axis and form open, intersecting flow channels. The mixing elements are each offset by 90 ° in the tube ( 13 ), which is installed vertically, with the flow direction upwards in the pipeline.

Die Mischwirkung des Statikmischers beruht auf dem wiederholten Ausbreiten, Trennen, Umlagern und Zusammenführen der Produkt ströme. Im Falle der Beladung von Flüssigkeiten mit Gas zerteilen die durch die Mischelemente erzeugten Scherkräfte die Gasphase in feine Blasen. Durch ständige Koaleszenz und Neubildung der Blasen findet eine stetige Erneuerung der Phasengrenzfläche statt. The mixing effect of the static mixer is based on the repeated Spread, separate, relocate and merge the product currents. If gas is loaded into liquids, cut it up the shear forces generated by the mixing elements in the gas phase fine bubbles. Through constant coalescence and new formation of the bubbles there is a constant renewal of the phase interface.

Das Gas wird dem Komponentenstrom vor dem ersten Mischelement durch ein in Strömungskanalmitte ragendes, senkrecht zur Rohr achse stehendes Rohr (12) zudosiert (Fig. 2 und 3). Die Regelung des für genau definierte Gasgehalte erforderlichen Gasvolumen stromes erfolgt selbsttätig nach folgendem Prinzip:The gas is metered into the component stream upstream of the first mixing element through a tube ( 12 ) which projects into the center of the flow channel and is perpendicular to the tube axis (FIGS . 2 and 3). The regulation of the gas volume flow required for precisely defined gas contents takes place automatically according to the following principle:

Die Ausgangssignale des Gasbeladungsmeßgerätes (8) und des Volumenstromzählers (5) in der Komponentenleitung werden dem Regelgerät (9) zugeführt. Je nach Abweichung des Gasbeladungsmeß wertes von einem vorgegebenen Sollwert wirkt das Regelgerät (9) auf das Stellglied eines die Gaszufuhr regelnden Ventiles (7) und überwacht den Gasvolumenstrom mit Hilfe des Volumenstromzäh lers (6). Der Volumenstromzähler arbeitet nach dem thermischen Meßprinzip und erfaßt den tatsächlichen Gasdurchfluß. Dies hat den Vorteil, daß Korrekturen für abweichende Temperatur - und Druckwerte nicht erforderlich sind. Ein Rückkoppelkreis zwischen Regelgerät (9), Ventil (7) sowie Volumenstromzähler (6) sorgt für gutes dynamisches Regelverhalten und sehr gute Stabilität des Gasvolumenstromes. Die Rückschlagventile (3) und (4) verhindern das Rückströmen der Komponente bei Stillstand der Pumpe (1) bzw. bei Unterbrechung der Gaszufuhr.The output signals of the gas loading measuring device ( 8 ) and the volume flow meter ( 5 ) in the component line are fed to the control device ( 9 ). Depending on the deviation of the gas loading value from a predetermined setpoint, the control device ( 9 ) acts on the actuator of a gas supply regulating valve ( 7 ) and monitors the gas volume flow with the aid of the volume flow meter ( 6 ). The volume flow meter works on the thermal measuring principle and records the actual gas flow. This has the advantage that corrections for different temperature and pressure values are not necessary. A feedback circuit between control device ( 9 ), valve ( 7 ) and volume flow meter ( 6 ) ensures good dynamic control behavior and very good stability of the gas volume flow. The check valves ( 3 ) and ( 4 ) prevent the component from flowing back when the pump ( 1 ) is at a standstill or when the gas supply is interrupted.

Claims

1.Device for producing a reaction mixture from at least two components for the production of foams, in particular based on polyurethane, with storage containers for the components and feed lines which lead to a mixing head via metering pumps provided with adjusting devices from the storage containers, wherein in at least one of the supply lines a gas loading device ( 8 ), a gas loading device and a control device for readjusting the gas loading depending on the respective deviation of the gas loading measured value from an adjustable target value, characterized in that the gas loading device consists of a static mixer ( 2 ), contains the mixing elements ( 10 ) from a framework of intermeshing and intersecting webs ( 11 ), and that the control device ( 9 ) actuates an actuator for a gas supply regulating valve ( 7 ) and with a volume flow meter arranged in the gas supply line ( 6 ) connected is.

2. Device according to claim 1, characterized in that ne ben the volume flow meter ( 6 ) for the gas supply, a second volume flow meter ( 5 ) is provided for the component and is connected to the control device ( 9 ).