DE3940866C2 - Kreislaufblock für Mischköpfe, insbesondere Paralleldüsenköpfe, für eine Polyurethanschäumanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kreislaufbock für Mischköpfe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Mischköpfe werden für die Vermischung von zwei Komponenten, Polyol und Isocyanat, im Hochdruckverfahren verwendet. Polyol und Isocyanat werden in den unterschiedlichsten Zusammensetzungen und Mengenanteilen zur Vermischung und Reaktion gebracht. Immer größer werdende, herzustellende Teile und kürzere Reaktionszeiten bringen die Anlagen an die Grenze ihrer Leistung. Isocyanat ist ein flüssiges Medium, welches nicht kompressibel ist. Polyol hat in seiner Ursprungsform ähnliche Fließeigenschaften, braucht aber überwiegend für eine gute Reaktion mit Isocyanat eine sehr hohe Luftbeladung, z. B. bis zu 60% und mehr. Dieses hoch komprimierbare Material braucht sehr große Vorlaufmengen, um den Arbeitsdruck von 200 bar zu erreichen. Deshalb ist für jede gasbeladene Komponente, die bei der Polyurethan-Herstellung zum Einsatz kommt (DE 34 16 442 C2), eine Druckspeicherung wichtig.

Nach jedem Schuß durch die offene Kreislaufdüse fällt der Druck auf das Niveau von z. B. 8 bar ab, das im Arbeitskessel für dieses Medium herrscht. Daher muß der Druckaufbau für den nächsten Schußabruf wieder auf diesem niedrigen Druckniveau beginnen und ausgehend davon ein Arbeitsdruck von z. B. ca. 200 bar erzeugt werden. Das hat erhebliche Nachteile. Der Arbeitszyklus dauert lange, da dieser Druckaufbau Zeit benötigt. Es sind nur geringe Austragsleistungen möglich.

Die Größe zu schäumender Teile ist daher begrenzt. Auch ergibt sich eine relativ große Ausschußquote, weil sich das Medium bei Schußabruf nur im Toleranzbereich des Arbeitsdruckes befindet, aber nicht seinen eigentlichen Sollwert erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kreislaufblock für Mischköpfe zu schaffen, der einen zu starken Druckabfall nach dem Schuß verhindert.

Diese Aufgabe ist bei einem Kreislaufblock der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen enthalten die abhängigen Ansprüche 2 bis 10.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht. Es wird verhindert, daß durch den Kreislaufbock der Druck bis zum Druckniveau im Arbeitskessel abfallt. Vielmehr bewirkt die die Düsennadel in Schließrichtung belastende Feder, daß in der Kreislaufdüse ein Öffnungsdruck von z. B. 30-40 bar eingestellt wird und somit der Systemdruck nur auf diesen Wert absinken kann. Bei gleicher Austragsleistung ergibt sich ein schnellerer Druckaufbau, so daß mehr Medium für die Dosierung in die Form gelangen kann.

Eine Dosiermaschine arbeitet im Kreislauf für jedes Medium wie folgt, was nachfolgend anhand von Fig. 1 und Fig. 2 und dabei nur für eines der beiden Medien erläutert ist.

Der Plunger 10 wird im Saughub aus dem Verdichterzylinder 11 ausgefahren. Dabei strömt über ein geöffnetes Ventil 12 in der Leitung 13 aus dem zugeordneten Arbeitskessel 14 das mit 8 bar vorgespannte Medium nach. Hat der Plunger 10 seine Ausgangsstellung erreicht, wird das Ventil 12 geschlossen, bei noch ausgefahrenem Plunger 10. Das gesamte Kreislaufssystem in den Leitungen 15, 16, 20 und in dem aus Schäumblock 18 und Kreislaufbock 19 bestehenden Mischkopf 17 hat sich jetzt auf das Druckniveau des Arbeitskessels 14 entspannt, denn in dieser Phase ist je Mediumskreislauf die Düsennadel 21 der Kreislaufdüse 22 geöffnet, so daß das Medium aus der Leitung 15 durch den Schäumblock 18 und den Kreislaufblock 19 und im Rücklauf über die Leitung 20 in den Arbeitskessel 14 zurückfließen kann.

Jetzt beginnt der Arbeitshub. Der Plunger 10 wird mit der jeweils für die Größe der zu schäumenden Teile unterschiedlichen Geschwindigkeit in den Verdichterzylinder 11 eingefahren. Das Medium strömt jetzt über das am Anfang der Druckleitung 15 sitzende Rückschlagventil 23 zum Mischkopf 17 und dort in die zugeordnete Schäumdüse 25 des Schäumblocks 18 und ferner über einen Ringraum 24 in dem Schäumblock 18 und über die Leitung 16 dann in den zugeordneten Kreislaufbock 19, deren geöffneter Kreislaufdüsenquerschnitt gleich dem der zum Schuß in die Form öffnenden zugeordneten Schäumdüse 25 des Schäumblocks 18 ist, da keine Druckunterschiede auftreten dürfen.

Für den Schuß wird über den eintauchenden Plunger 10 das Medium so lange verdichtet, bis 200 bar über die Fließgeschwindigkeit und den offenen Querschnitt der Kreislaufdüse 22 erreicht sind. Bei Schußabruf in die Schäumform wird im Kreislaufblock 19 die Düsennadel 21 hydraulisch herabgepreßt, und zwar durch Hydraulikmedium im Ringraum 26, das auf die Kolbenfläche 27 der Düsennadel 21 wirkt. Die Schäumdüse 25 wird über die gleiche nicht gezeigte hydraulische Steuerung durch Betätigen der Düsennadel 28 aufgerissen. Am Ende des Schusses wird die Schäumdüse 25 durch Schließen der Düsennadel 28 hydraulisch geschlossen. Bei der Kreislaufdüse 22 fällt die hydraulische Schließkraft ab, so daß diese entlastet wird. Geöffnet wird sie von dem immer noch fließenden Medium. Der Arbeitshub ist jetzt beendet, und der Plunger 10 geht wieder in deren Saughub über. Jetzt entspannt sich das vorher auf 200 bar verdichtete Material wieder auf 8 bar. Der Druckaufbau für den nächsten Schußabruf muß jetzt wieder bei 8 bar beginnen. Dies ist gerade für stark kompressibles Medium, wie luftbeladenes Polyol mit sehr langer Druckaufbauphase bis ca. 30-40 bar, sehr ungünstig. Durch die Erfindung, und zwar vor allem die Feder 29, die die Düsennadel 21 in Schließrichtung mit durch Drehen des Anschlagbolzens 30 einstellbarer Vorspannung beaufschlagt, und die so erreichte Druckhaltung kann sich nach Dosierende zwischen dem Rückschlagventil 23 im Anfang der Druckleitung 15 und dem Abgang der Kreislaufdüse 22 der Druck nicht mehr auf 8 bar entspannen. Er wird dauernd auf einstellbarem höheren Niveau gehalten. So erreicht man, daß das fließende Medium regelbar durch die Stärke der eingesetzten Feder 29 und durch Einstellung des Anschlagbolzens 30, bei ca. 40-40 bar im gesamten Hochdruckbereich aufrechterhalten wird, so daß dieser Druck für den nächsten Schußabruf als gespeicherte Komponente zur Verfügung steht.

Der Druckaufbau kann also jetzt bei 30-40 bar beginnen, statt sonst bei 8 bar. Messungen haben ergeben, daß bei bestimmten Voraussetzungen sich die Dauer des Hochdruckaufbaues von 12 sek. auf 3 sek. reduziert hat.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Feder 29 mittels einer eigenen Einstellschraube, die das zugewandte Ende der Feder 29 abstützt, einstellbar ist, während die formschlüssige Hubbegrenzung der Düsennadel 21 in Öffnungsstellung mittels eines separaten zugeordneten Anschlaggliedes, z. B. Bolzen, bewirkt wird.

Die Montage der Druckhaltungselemente im Kreislaufblock 19 ist wie folgt; Dabei geht man von der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform aus. Der Zwischenbolzen 31, mit darauf aufgesteckter Feder 29, die an der Ringfläche 32 endseitig abgestützt ist, wird in das Gehäuse 33 des Kreislaufblockes 19 eingeführt. Jetzt wird die Hülse 34 mit darin eingeschraubten Anschlagbolzen 30 aufgesetzt und in das Gehäuse 33 eingeschraubt. Die Düsennadel 21 wird dabei durch die Spannung der Feder 29 in den Düsensitz 35 gedrückt. Das auf ca. 30-40 bar verdichtete Medium steht jetzt im Ringraum 36 an und wirkt auf die dortige Ringfläche 37 der Düsennadel 21 im Öffnungssinne. Erst bei einem Druckanstieg über 50 bar wird die Düsennadel 21 gegen die Wirkung der Feder 29 angehoben, bis sie mit ihrem Ende unter Hubbegrenzung formschlüssig am Ende des Zwischenbolzen 31 anschlägt, wodurch der vorher eingestellte Kreislaufdüsenquerschnitt fixiert wird. Fällt der Druck ab, wird bei ca. 30-40 bar die Düsennadel 21 von der Feder 29 in den Düsensitz 35 gedrückt. Damit ist die Kreislaufdüse 22 geschlossen und das weitere Entspannen des Mediums verhindert. Eine Druckaddition entsteht nicht.

Bezugszeichenliste

10

Plunger

11

Verdichterzylinder

12

Ventil

13

Leitung

14

Arbeitskessel

15

Leitung

11

bis

18

16

Leitung

18

bis

19

17

Mischkopf

18

Schäumblock

19

Kreislaufblock

20

Leitung

19-14

21

Düsennadel v.

19

22

Kreislaufdüse v.

19

23

Rückschlagventil in

15

24

Ringraum in

18

25

Schäumdüse für ein Medium

26

Ringraum

26

in

19

27

Kolbenfläche v.

21

28

Düsennadel v.

25

,

18

29

Feder in

19

auf

21

30

Anschlagbolzen in

19

31

Zwischenbolzen

32

Ringfläche v.

31

33

Gehäuse v.

19

34

Hülse

35

Düsensitz

36

Ringraum

37

Ringfläche v.

21

Claims (10)

1. Kreislaufblock für Mischköpfe, insbesondere Paralleldüsen­ köpfe, für eine Polyurethanschäumanlage, mit einer Kreis­ laufdüse (22), die eine in einem Gehäuse (33) geführte Düsennadel (21) aufweist, welche mit ihrem Schließteil einen Düsensitz (35) in einem Mediumsdurchgangskanal (16, 20) beherrscht, wobei die Düsennadel (21) eine dem Mediumsdruck ausgesetzte Ringfläche (37) aufweist und mittels dieser unter dem Mediumsdruck öffenbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadel (21) in Schließrichtung von einer Feder (29) mit einstellbarer Vorspannung beaufschlagt ist.

2. Kreislaufblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (29) mit einem Ende gegen die Düsennadel (21) drückt und mit ihrem anderen Ende in bezug auf das Gehäuse (33) abgestützt ist.

3. Kreislaufblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (29) mit dem Ende, das dem an der Düsennadel (21) abgestützten Ende gegenüberliegt, an einem Einstell­ glied, z. B. Schraubbolzen, abgestützt ist.

4. Kreislaufblock nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellglied unmittelbar oder mittelbar am Gehäuse (33) einstellbar gehalten ist.

5. Kreislaufblock nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellglied in eine Hülse (34) eingeschraubt ist, die am Gehäuse (33) gehalten ist.

6. Kreislaufblock nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (29) koaxial zur Düsennadel (21) ange­ ordnet ist.

7. Kreislaufblock nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (29) als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet ist.

8. Kreislaufblock nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen gehäuseseitigen Anschlag für die Düsennadel (21), an dem diese in Öffnungsrichtung unter Hubbegrenzung formschlüssig anschlagen kann.

9. Kreislaufblock nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag als am Gehäuse (33) festgelegter Anschlagbolzen (30) oder als an letzterem anschlagbarer Zwischenbolzen (31) ausgebildet ist.

10. Kreislaufblock nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagbolzen (30) oder der Zwischenbolzen (31) eine Ringfläche (32) aufweist, an der die Feder (29) mit ihrem Ende, das der Düsennadel (21) abgewandt ist, abgestützt ist, wobei der Anschlagbolzen (30) bzw. der Zwischenbolzen (31) zugleich als Widerlager für die Feder (29) dient.