DE4223437C2

DE4223437C2 - Device for producing a flowable reaction mixture which forms solid or cellular plastic

Info

Publication number: DE4223437C2
Application number: DE4223437A
Authority: DE
Inventors: Karl-Dieter Kreuer; Klaus Dipl Ing Schulte
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1992-07-16
Filing date: 1992-07-16
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2012-07-17
Also published as: ITMI931432A1; FR2693675B1; GB2268891A; ITMI931432A0; IT1264649B1; FR2693675A1; GB2268891B; GB9314526D0; JPH0671641A; DE4223437A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines massiven oder zelligen Kunststoff bildenden, fließfähigen Reaktionsgemisches aus mindestens zwei fließfähigen Reaktionskomponenten und mindestens einer Zusatzkomponente, bestehend aus Vorratsbehältern, von denen Zuleitungen für Reaktionskomponenten über Dosier pumpen zu einem Mischkopf führen, und einer Zuleitung für jede Zusatzkomponente, die vor einem oder in einen in einer der Reaktionskomponenten-Zuleitungen angeordneten Vormischer mit Rührwerkswelle mündet, wie aus US 36 17 029 bekannt.The invention relates to a device for manufacturing a solid or cellular plastic, flowable reaction mixture of at least two flowable reaction components and at least one Additional component, consisting of storage containers, from which supply lines for reaction components via dosing pump lead to a mixing head, and a supply line for each additional component before or in one in a premixer arranged in one of the reaction component feed lines Agitator shaft opens, as known from US 36 17 029.

Derartige Vorrichtungen werden insbesondere bei der Ver arbeitung von Polyurethan-Systemen jeglicher Art einge setzt, um einer oder beiden Hauptkomponenten - es handelt sich in der Regel um ein Polyol und ein Iso cyanat - Zusatzkomponenten beizugeben. Solche Zusatz komponenten sind Aktivatoren, Flammschutzmittel, Farb pasten usw., aber auch niedrigsiedende Treibmittel, wie im "Kunststoff Handbuch", Band 7, Polyurethane, Carl Hanser Verlag, München, Wien (1983), Seite 103, be schrieben; aber auch explosionsfähige Treibmittel, wie Pentan. Schließlich kann es sich auch um fasrige und pulvrige Zusatzstoffe handeln (DE 38 41 671 C1).Such devices are used in particular in the Ver Work of polyurethane systems of all kinds puts to one or both main components - it is usually a polyol and an iso add cyanate components. Such addition components are activators, flame retardants, paints pastes, etc., but also low-boiling blowing agents, such as in the "Kunststoff Handbuch", Volume 7, Polyurethane, Carl Hanser Verlag, Munich, Vienna (1983), page 103, be wrote; but also explosive blowing agents, such as Pentane. After all, it can also be fibrous and act powdery additives (DE 38 41 671 C1).

Die Zugabe solcher Zusatzstoffe geschieht auf üblichen Anlagen über Vormischer im Niederdruckbereich. Nachtei lig ist dabei, daß an den Wellenabdichtungen unliebsame Leckagen auftreten können. Häufig sind den Vormischern auch Zwischenbehälter nachgeordnet, in denen das Gemisch bis zur Verarbeitung zwischengelagert wird. Sofern die Zusatzkomponente ein Treibmittel ist, kann dieses im Zwischenbehälter in den Gasraum entweichen. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es vorteilhaft, das Treib mittel hochdruckseitig beizugeben. Dies ist grundsätz lich bekannt. Die durch Eindosierung mittels statischer Mischer erzielte Mischqualität ist jedoch nicht ausrei chend. Der Einsatz eines hochwertigen mechanischen Rühr werkes ist aber wegen der zwangsläufig notwendigen An triebswellen-Durchführung wegen der verstärkten Leckage gefahr hochdruckseitig nicht möglich.Such additives are added in the usual way Systems via pre-mixers in the low pressure range. Night egg lig is that unpleasant on the shaft seals Leaks can occur. Frequent are the premixers subordinate intermediate containers, in which the mixture until it is temporarily stored for processing. If the Additional component is a blowing agent, this can be in the Escape the intermediate container into the gas space. Around To avoid disadvantages, it is advantageous to drive medium to be added on the high pressure side. This is fundamental known. The by metering using static Mixing quality achieved by mixers is however not sufficient chatting. The use of a high quality mechanical stirrer but is because of the inevitably necessary drive shaft bushing due to the increased leakage danger not possible on the high pressure side.

Es besteht somit die Aufgabe, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art den Vormischer so zu gestalten, daß er leckagefrei arbeitet und den gewünschten Ver mischungsgrad gewährleistet.It is therefore the task of a device to design the premixer at the beginning that he works leak-free and the desired Ver degree of mixing guaranteed.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem Vormischer zwei miteinander kämmende, als von der Reaktionskomponente beaufschlagter Hydromotor arbeitende Zahnräder vorgeordnet sind, wobei die Rührwerkswelle des Vormischers eine Verlängerung aufweist, auf welcher eines der beiden Zahnräder angeordnet ist, wobei der Ablauf des Hydromotors in den Vormischer mündet und wobei die Lager der Zahnräder und der Rührwerkswelle nach außen abgekapselt sind.This object is achieved in that the premixer two intermeshing than from the reaction component acted hydraulic motor working Gears are arranged, the agitator shaft of the Premixer has an extension on which one of the two gears is arranged, the Drain of the hydraulic motor opens into the premixer and the bearings of the gears and the agitator shaft are encapsulated to the outside.

Die als Hydromotor arbeitenden Zahnräder erübrigen einen externen Antrieb mit Wellendurchführung. Es ist über raschend, daß die Reaktionskomponente selbst und - je nach Eingabe vor oder hinter dem Hydromotor - auch die Zu satzkomponente den Vormischer antreiben können und da bei auch noch ihre ausreichende Vermischung bewirken. Durch die neuartige Anordnung entsteht zwar ein größerer Druckabfall, der aber nicht ins Gewicht fällt. Insbe sondere bei Hochdruckbetrieb von mehreren 100 bar wirkt sich der Druckverlust, der beim Antrieb des Hydromotors auftritt, kaum aus. Der Vormischer läßt sich besonders vorteilhaft hochdruckseitig einsetzen. Es versteht sich, daß er auch bei Einsatz auf der Niederdruckseite durch die Vermeidung von Leckagen Vorteile bringt. Der ankom mende Strom der Hauptkomponente, welchem die Zusatzkom ponente bereits vor den als Hydromotor wirkenden Zahn rädern beigegeben ist oder welche erst dahinter in den Vormischer eingebracht wird, treibt die Zahnräder an, wobei die Flüssigkeit in den Zahnlücken transportiert wird und ablaufseitig direkt in den Vormischer ein geführt wird. Handelt es sich bei den Zusatzstoffen um nichtabrasive Materialien, so wird man sie vor dem Hy dromotor in die Zuleitung der Hauptkomponente einspei sen, weil dann bereits eine Vorvermischung stattfindet. Abrasive Zusatzstoffe gibt man wegen des unvermeidbaren Verschleißes vorteilhafterweise erst in den Vormischer ein. Als Rührwerkswellen eignen sich solche, welche mit Stacheln, Schaufeln, Paddeln und dergleichen besetzt sind. Es ist auch möglich, solche Stacheln, Schaufeln und Paddel zusätzlich stationär auf der Innenwandung des Vormischers anzuordnen.The gears working as hydraulic motors make one superfluous external drive with shaft bushing. It's over surprising that the reaction component itself and - depending after entering before or after the hydraulic motor - also the Zu set component can drive the premixer and there also cause their sufficient mixing. The new arrangement creates a larger one Pressure drop that is not significant. In particular works especially with high pressure operation of several 100 bar the pressure loss that occurs when driving the hydraulic motor hardly occurs. The premixer can be particularly use advantageously on the high pressure side. It goes without saying that it can also be used on the low pressure side the avoidance of leakage has advantages. The arriving current of the main component, to which the additional comm component in front of the tooth that acts as a hydraulic motor wheels is added or which is only behind in the Pre-mixer is inserted, drives the gears, whereby the liquid is transported in the tooth gaps and directly on the outlet side into the premixer to be led. Are the additives non-abrasive materials, so they will be in front of the Hy Feed the dromotor into the supply line of the main component because premixing then already takes place. Abrasive additives are used because of the inevitable Wear advantageously only in the premixer a. Suitable as agitator shafts are those which have spikes, blades, Paddling and the like are occupied. It is also possible to use such spines, Buckets and paddles are also stationary on the inner wall of the premixer to arrange.

Vorzugsweise ist den Zahnrädern ein Initiator zugeordnet, welcher mit einem Dreh zahlmesser gekoppelt ist.An initiator, which rotates with one turn, is preferably assigned to the gear wheels counter is coupled.

Dadurch läßt sich die effektive Drehzahl und damit, unter Berücksichtigung des Fördervolumens pro Umdrehung, die effektive Fördermenge ermitteln. Erforder lichenfalls lassen sich in Abhängigkeit von der gemessenen effektiven Drehzahl über ein Steuergerät die Drehzahlen der Dosierpumpen für die Hauptkomponente und die Zusatzkomponente steuern.This allows the effective speed and thus, taking into account the Delivery volume per revolution, determine the effective delivery rate. Required If necessary, depending on the measured effective speed The speed of the metering pumps for the main component via a control unit and control the additional component.

In der Zeichnung ist die Vorrichtung nach der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel rein schematisch dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigt:In the drawing, the device according to the invention is pure in one embodiment represented schematically and explained in more detail below. It shows:

Fig. 1 die Vorrichtung im Schema, Fig. 1 shows the device in the schema

Fig. 2 die in Fig. 1 symbolisch dargestellte Einzelheit A detailliert und vergrößert im Schnitt, Fig. 2 shows the detail A shown symbolically in Fig. 1 in detail and enlarged in section,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie B-C in Fig. 2 und Fig. 3 shows a section along line BC in Fig. 2 and

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie D-E in Fig. 3. Fig. 4 shows a section according to line DE in Fig. 3.

Die Vorrichtung arbeitet mit Hochdruckdosierung von 200 bar und weist einen Vor ratsbehälter 1 für Isocyanat, einen Vorratsbehälter 2 für Polyol, einen Vorrats behälter 3 für ein Treibmittel und einen Vorratsbehälter 4 für einen abrasiven Stoff auf. Dabei sind Polyol und Isocyanat die Haupt- bzw. Reaktionskomponenten und das Treibmittel sowie der abrasive Stoff Zusatzkomponenten. Von den Vorrats behältern 1, 2 führen Zuleitungen 5, 6, welche Hochdruckdosierpumpen 7, 8 enthalten, zu einem Hochdruckmischkopf 9. In der Zuleitung 6 ist ein Vormischer 10 mit mechanischer Rührwerkswelle 11 angeordnet, und zwar zwischen der Hoch druckdosierpumpe 8 und dem Hochdruckmischkopf 9. Dem Vormischer 10 vor geordnet ist ein Hydromotor 12. Vor ihm mündet eine vom Vorratsbehälter 3 abführende, eine Hochdruckdosierpumpe 13 enthaltende Zuleitung 14 in die Zuleitung 6. Eine zweite, ebenfalls eine Hochdruckdosierpumpe 15 enthaltende Zuleitung 16 führt vom Vorratsbehälter 4 ab und mündet vor dem Rührbereich der Rührwerkswelle 11 in den Vormischer 10. Dem Hydromotor 12 ist ein Initiator 17 zugeordnet, welcher mit einem Drehzahlmeßgerät 18 verbunden ist.The device works with high pressure dosing of 200 bar and has a storage tank 1 for isocyanate, a storage tank 2 for polyol, a storage tank 3 for a propellant and a storage tank 4 for an abrasive substance. Polyol and isocyanate are the main or reaction components and the blowing agent as well as the abrasive substance additional components. From the storage containers 1, 2 lead lines 5, 6 , which contain high-pressure metering pumps 7, 8 , to a high-pressure mixing head 9 . In the feed line 6 , a premixer 10 with a mechanical agitator shaft 11 is arranged, specifically between the high pressure metering pump 8 and the high pressure mixing head 9 . The pre-mixer 10 is arranged in front of a hydraulic motor 12 . A supply line 14 leading away from the storage container 3 and containing a high-pressure metering pump 13 opens into the supply line 6 in front of it. A second feed line 16 , likewise containing a high-pressure metering pump 15 , leads from the storage container 4 and opens into the premixer 10 in front of the stirring area of the agitator shaft 11 . An initiator 17 is associated with the hydraulic motor 12 and is connected to a speed measuring device 18 .

In Fig. 2, 3 und 4 weisen der Vormischer 10 sowie der Hydromotor 12 ein gemein sames, aus zwei dicht miteinander verschraubten Gehäuseteilen 19, 20 bestehendes Gehäuse 21 auf. Darin sind die mit Rührstacheln 22 besetzte Rührwerkswelle 11 sowie zwei den Hydromotor 12 bildende, miteinander kämmende Zahnräder 23, 24 angeordnet. Das Zahnrad 24 sitzt auf der Verlängerung 25 der Rührwerkswelle 11. Alle Wellenlager 26 sind nach außen völlig abgekapselt. In die Zuleitung 6 mündet die Zuleitung 14 ein. Die Zuleitung 6 öffnet auf der einen Seite zwischen den beiden Zahnrädern 23, 24 und führt gegenüber auf der anderen Seite als Auslauf 27 ab, welcher in den Vor mischer 10 mündet. Die Zuleitung 16 mündet direkt in den Vormischer 10. Vom Auslauf 28 des Vormischers 10 führt dann die Zuleitung 6 weiter zum Mischkopf 9.In Fig. 2, 3 and 4 of the pre-mixer 10, and the hydraulic motor 12 have a common Sames, consisting of two tightly screwed together housing parts 19, 20 housing 21. The agitator shaft 11 , which is equipped with stirring spikes 22 , and two gear wheels 23, 24 , which form the hydraulic motor 12 and mesh with one another, are arranged therein. The gear wheel 24 is seated on the extension 25 of the agitator shaft 11 . All shaft bearings 26 are completely sealed off from the outside. The feed line 14 opens into the feed line 6 . The feed line 6 opens on one side between the two gears 23, 24 and leads opposite on the other side as an outlet 27 which opens into the mixer 10 before. The feed line 16 opens directly into the premixer 10 . The feed line 6 then leads from the outlet 28 of the premixer 10 to the mixing head 9 .

Es wäre auch möglich, zwischen Vormischer 10 und Misch kopf 9 einen Zwischenbehälter und gegebenenfalls eine weitere Dosierpumpe, insbesondere Hochdruckdosierpumpe, vorzusehen. In diesem Falle könnten die Dosierpumpen 8, 13 und 15 als Niederdruckpumpen ausgebildet sein, so daß der Vormischer 10 im Niederdruckbereich arbeitet.It would also be possible to provide an intermediate container and optionally a further metering pump, in particular a high-pressure metering pump, between the premixer 10 and the mixing head 9 . In this case, the metering pumps 8 , 13 and 15 could be designed as low-pressure pumps, so that the premixer 10 operates in the low-pressure range.

Claims

1.Device for producing a solid or cellular plastic-forming, flowable reaction mixture of at least two flowable reaction components and at least one additional component, consisting of storage containers ( 1, 2 ), of which feed lines ( 5, 6 ) for reaction components via metering pumps ( 7, 8 ) lead to a mixing head ( 9 ), and a feed line ( 14, 16 ) for each additional component which is arranged in front of or in a premixer ( 10 ) with agitator shaft ( 11 ) arranged in one of the reaction component feed lines ( 6 ). opens, characterized in that the premixer ( 10 ) two intermeshing, as acted upon by the reaction component hydraulic motor ( 12 ) working gears ( 23, 24 ) are arranged upstream, the agitator shaft ( 11 ) of the premixer ( 10 ) an extension ( 25 ), on which one of the gears ( 24 ) is arranged, the outlet ( 27 ) of the hydraulic motor ( 12 ) in the premixer ( 10 ) opens and the bearings ( 26 ) of the gears ( 23 , 24 ) and the agitator shaft ( 11 ) are encapsulated to the outside.

2. Device according to claim 1, characterized in that the gears ( 23, 24 ) is associated with an initiator ( 17 ) for a speed measuring device ( 18 ).