JP3685531B2 - Method and apparatus for mixing gas into flowable material - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスケット発泡体を形成するための液体樹脂原料などの流動性材料に空気など種々のガスを混入させる方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
高粘度の液体樹脂原料からガスケット発泡体を成形する場合に、発泡組織を緻密にし弾性力などの物性を良くする目的から、空気を気泡として混入する方法が従来から採用されている。
【0003】
従来において、気泡を混入するための方法として、空気を圧縮して液体原料内に吹き込むことが行われている。
しかし、従来の混入方法では、圧縮空気を単に吹き込んでも、原料の圧力による影響もあるため、吹き込みを行っている間において実際に圧縮空気が定常的に原料内に吹き込まれているかどうかは明らかでなく、吹き込まれる圧縮空気の総量、したがって混入率が一定となるように制御することは困難であった。
【0004】
この問題を解決するため、本発明者は流動性材料にガスを混入させる方法を先に特開平6−198152号として提案した。この方法は、ピストンの往復移動によって圧力室内への流動性材料の吸入及び当該圧力室からの流動性材料の吐出を行うピストンポンプを用い、ピストンポンプの吸入工程の途中において、ピストンポンプに圧縮ガスを送給して圧力室内へ圧縮ガスを吸入させ、ピストンポンプの吐出工程において、圧力室内の流動性材料及び圧縮ガスを圧送し、圧送した流動性材料及び圧縮ガスを混合機に送り込む。混合機は、モータによって回転する羽根によって、混合室内の液体樹脂原料及び圧縮空気が攪拌されるようになっており、攪拌によって生じる熱は外周に設けられた冷却装置によって冷却される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述の提案された方法では、流動性材料に空気などのガスを効率よく混入させることができ、混入率を容易に制御することが可能となる。
【0006】
しかし、圧送された流動性材料及び圧縮ガスを混合するための混合機が必要であるため、装置の構成が複雑となっていた。特に、攪拌のための羽根には大きな負荷が加わるため、羽根の損傷又はモータの焼損などの生じる恐れがあり、定期的な点検又は修理が必要であった。
【0007】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成によって流動性材料に空気などのガスを効率よく混入させることができ、混入率を容易に制御することのできる方法及び装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係る方法は、同一の経路によって流動性材料とガスとを1〜5kg/cm 2 程度の圧力で交互に送り出す工程と、前記経路の途中において、高圧ポンプによって前記流動性材料及び前記ガスを100〜400kg/cm 2 程度の高圧に加圧する工程と、前記高圧ポンプによって加圧された後の経路において前記流動性材料及び前記ガスを高圧で圧送することにより前記流動性材料と前記ガスとを混合する工程とを有する。
【0009】
請求項2の発明に係る方法は、前記高圧ポンプによって加圧された後の経路中に狭路を設け、前記流動性材料及び前記ガスが前記狭路を通過するように圧送する。
【0010】
請求項3の発明に係る装置は、同一の経路によって流動性材料とガスとを1〜5kg/cm 2 程度の圧力で交互に送り出す手段と、前記経路の途中に設けられ、1〜5kg/cm 2 程度の圧力で交互に送り出されてきた前記流動性材料及び前記ガスを100〜400kg/cm 2 程度の高圧に加圧する高圧ポンプと、前記高圧ポンプによって100〜400kg/cm 2 程度の高圧に加圧された後の経路に設けられ前記流動性材料及び前記ガスを高圧で圧送することにより前記流動性材料と前記ガスとを混合する高圧管路と、を有して構成される。
請求項4の発明に係る装置は、流動性材料及びガスを計量して1〜5kg/cm 2 程度の圧力で管路内に交互に送りだす計量手段と、前記計量手段により送り出された前記流動性材料及び前記ガスを100〜400kg/cm 2 程度の高圧に加圧する高圧ポンプと、前記高圧ポンプによって100〜400kg/cm 2 程度の高圧に加圧された後の経路に設けられ前記流動性材料及び前記ガスを高圧で圧送することにより前記流動性材料と前記ガスとを混合する高圧管路と、前記高圧管路に接続され、当該高圧管路よりも狭い通路を有するメッシュが設けられた狭路手段と、を有して構成される。
【0011】
計量手段によって、流動性材料及びガスが計量して管路内に交互に送り出される。高圧ポンプによって、流動性材料及びガスが加圧され高圧管路内に圧送される。流動性材料及びガスは、高圧管路において、高圧で圧送されることによる混合作用によって混合される。
【0012】
流動性材料及びガスは、狭路手段を通過することにより、一層緻密に混合される。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る混合装置1の概略の構成を示す図である。
混合装置1は、材料タンク11、三方バルブ12、高圧ポンプ13、メッシュ管路14、チェック弁15、ポート16、管路21,22、及び高圧管路23から構成されている。
【0014】
材料タンク11は、流動性材料である液体樹脂原料を貯留する密閉型の加圧タンクであり、蓋体がシリンダ装置によって下方へ押圧されることにより、内部に収容された液体樹脂原料を加圧するようになっている。なお、蓋体を材料タンク11と一体に固定し、材料タンク11の内部上方に圧縮空気を供給し、圧縮空気の圧力によって液体樹脂原料を加圧してもよい。液体樹脂原料は例えばガスケット発泡体を形成するためのものである。
【0015】
材料タンク11内に収容された液体樹脂原料は、三方バルブ12が開通している間において、管路21,22を通り高圧ポンプ13によって高圧管路23に計量圧送される。
【0016】
ポート16には圧縮ガス源が接続されており、チェック弁15を介して三方バルブ12に供給されている。三方バルブ12は、液体樹脂原料と圧縮ガスとを選択的に切り換えて管路22に送り出すためのものであり、三方バルブ12の切り換えのタイミング又は時間を制御することにより、液体樹脂原料と圧縮ガスとの混合量の比率(混入率)を調整するようになっている。なお、管路22における圧力は、例えば1〜5kg/cm2 程度である。
【0017】
高圧ポンプ13は、吸入口に供給される液体樹脂原料又は圧縮ガスを、それぞれ供給されてきた順に高圧に加圧して計量圧送するものである。高圧ポンプ13による圧送圧力は、例えば100〜400kg/cm2 程度である。
【0018】
高圧ポンプ13から圧送された液体樹脂原料及び圧縮ガスは、高圧管路23内を通過する。高圧管路23内では、高圧ポンプ13から圧送された液体樹脂原料M及び圧縮ガスGが、高圧ポンプ13に近い位置においては交互に明確に分断された状態であるが、高圧管路23を通過するにしたがって液体樹脂原料と圧縮ガスとが混合する。
【0019】
液体樹脂原料と圧縮ガスとが高圧管路23内において混合するのは、それらが管路内で一定圧力以上に加圧圧送されると、圧送中に液体とガスとの混合作用によってガスが液体内に溶け込んで混入するためと考えられる。このような混合作用は、液体樹脂原料の粘性によって、管路を通過中にガスと一緒に練られることにより生じると考えられる。高圧管路23内における混合は、圧送圧力と摩擦による混合作用によって、分断されていたガスが液体樹脂原料に溶け込む作用が生じることを利用したものである。
【0020】
メッシュ管路14は、1mm程度のメッシュを有した金網が鋼製の管部材の内部に装着されたものであり、これによって液体樹脂原料の通路中に高圧管路23よりも狭い通路が形成される。液体樹脂原料及び圧縮ガスは、高圧管路23を通過することによって一層緻密に混合し、圧縮ガスが液体樹脂原料に充分に分散して混入する。つまり、メッシュ管路14のように、液体樹脂原料の流れに適当な狭路を生じさせるオリフィス状のものを設けることによって、液体樹脂原料に溶け込むガスの分散がより緻密になる。
【0021】
図2は本発明に係る他の実施例の混合装置1aの構成を示す図、図3は混合装置1aの一部である材料供給装置2及び圧縮ガス供給装置3を示す図である。
図2において、混合装置1aは、駆動シリンダ31,32、計量ポンプ33,34、チェック弁35〜38,40〜42、二方電磁弁38,39,43,44、増圧シリンダ51、増圧ポンプ52,53、チェック弁54〜57、アキュムレータ58、金網メッシュ59、レギュレータ60、吐出バルブ61、及び管路71〜74から構成されている。
【0022】
図3において、材料供給装置2は、液体樹脂原料が収容された材料タンク81、圧送ポンプ82、及びレギュレータ83からなる。レギュレータ83は例えば2kg/cm2 程度に調整されており、そこから圧送された液体樹脂原料は、図2の二方電磁弁38,43に供給される。なお、液体樹脂原料として、例えばシリコーン(粘度20000cps程度)、ウレタン(粘度100000cps程度)が用いられる。
【0023】
圧縮ガス供給装置3は、圧縮ガスタンク84、及びレギュレータ85からなる。圧縮ガスタンク84には例えば高圧窒素ガスが充填されている。レギュレータ85は例えば5kg/cm2 程度に調整されており、そこから圧送される圧縮ガスは、図2の二方電磁弁39,44に供給される。
【0024】
図2において、2つの駆動シリンダ31,32は交互に前進又は後退するように駆動される。したがって、計量ポンプ33,34は、いずれか一方が吸入工程である場合には他方は吐出工程となる。計量ポンプ33,34の吸入工程において、二方電磁弁38,39,43,44は、一方の二方電磁弁38,43と他方の二方電磁弁39,44とが交互にオンし、これによって液体樹脂原料と圧縮ガスとが交互に計量ポンプ33,34内に吸入される。これら二方電磁弁38,39,43,44の切り換えのタイミングを制御することによって、混入率を容易に調整することができる。
【0025】
計量ポンプ33,34から吐出された液体樹脂原料又は圧縮ガスは、管路71を経て増圧ポンプ52,53に入る。増圧ポンプ52,53は、増圧シリンダ51の往復駆動によって、吸入工程と吐出工程とが交互に繰り返される。増圧ポンプ52,53からは、液体樹脂原料及び圧縮ガスが、例えば100〜400kg/cm2 程度の高圧で管路72に圧送される。管路72は、内径が10mm、長さが2m程度の高圧ホースである。
【0026】
管路72において、増圧ポンプ52,53から圧送された液体樹脂原料及び圧縮ガスが、増圧ポンプ52,53に近い位置においては交互に分断された状態であるが、管路72を通過するにしたがって液体樹脂原料と圧縮ガスとが混合する。液体樹脂原料及び圧縮ガスが管路72を通過するのに、例えば30秒程度かかる。
【0027】
アキュムレータ58は、内部に高圧のガスが充填されたものであり、管路72の圧力を常に高圧に維持するためのものである。
金網メッシュ59は、上述のメッシュ管路14と同様のものであり、例えば、内径が10〜15mm、長さが50mm程度の高圧配管材料の内部に、線径が0.5〜0.3mmの鋼線からなる1mm角程度のメッシュが装着されたものである。これは例えば100〜500メッシュのものである。液体樹脂原料及び圧縮ガスが金網メッシュ59を通過することにより、液体樹脂原料及び圧縮ガスは一層緻密に混合する。
【0028】
レギュレータ60は、圧送されてくる液体樹脂原料と圧縮ガスとの混合物を、例えば20kg/cm2 程度の圧力に落として吐出バルブ61に供給する。
吐出バルブ61は、内蔵したバルブがオンオフすることにより、供給される液体樹脂原料及び圧縮ガスの混合物を下方のノズルから吐出し又は吐出を停止するものである。レギュレータ60及び吐出バルブ61は、例えば、図示しないロボットのマニプレータに取り付けられて移動する。したがって、管路73には移動可能なように高圧ホースが用いられている。
【0029】
上述の実施例の混合装置1によると、液体樹脂原料と圧縮ガスとが、三方バルブ12の切り換えと高圧ポンプ13によって計量圧送され、高圧管路23を通過することによってそれらが混合される。また、混合装置1aによると、液体樹脂原料と圧縮ガスとが計量ポンプ33,34によって計量された後、増圧ポンプ52,53によって高圧で圧送され、管路72を通過することによってそれらが混合される。
【0030】
これによって、液体樹脂原料に圧縮ガスを効率よく混入させるとともに、混入率を正確に且つ容易に制御することができる。また、メッシュ管路14又は金網メッシュ59を通過することによって、それらが一層緻密に混合される。したがって、従来のように回転する羽根を有した混合機が必要なく、混合装置1,1aの構成が簡単になるとともに、回転部分がないので羽根の損傷やモータの焼損などが生じることなく、定期的な点検や修理を必要としない。特に混合装置1aにおいては、混合物を連続的に吐出させることができる。
【0031】
上述の実施例において、各部の圧力は種々変更することができる。混合装置1,1aの全体又は各部の構成は、本発明の主旨に沿って種々変更することができる。
【0032】
【発明の効果】
請求項1乃至請求項4の発明によると、簡単な構成によって流動性材料に空気などのガスを効率よく混入させることができ、混入率を容易に制御することができる。
また、従来のように回転する羽根などを有した混合機が必要なく、羽根の損傷やモータの焼損などが生じることないので、保守が容易である。
【0033】
請求項2および4の発明によると、流動性材料とガスとを一層緻密に混合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る混合装置の概略の構成を示す図である。
【図2】本発明に係る他の実施例の混合装置の構成を示す図である。
【図3】本発明に係る他の実施例の混合装置の一部である材料供給装置及び圧縮ガス供給装置を示す図である。
【符号の説明】
1,1a 混合装置
12 三方バルブ(計量手段)
13 高圧ポンプ(加圧圧送手段)
14 メッシュ管路(狭路手段)
21,22 管路(経路)
23 高圧管路(経路)
33,34 計量ポンプ(計量手段)
52,53 増圧ポンプ(加圧圧送手段)
59 金網メッシュ(狭路手段)
71 管路(経路)
72 管路(高圧管路、経路)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for mixing various gases such as air into a fluid material such as a liquid resin raw material for forming a gasket foam.
[0002]
[Prior art]
In the case of molding a gasket foam from a liquid resin raw material having a high viscosity, a method of mixing air as bubbles has been conventionally employed for the purpose of improving the physical properties such as the elastic force by making the foamed structure dense.
[0003]
Conventionally, as a method for mixing bubbles, air is compressed and blown into a liquid material.
However, in the conventional mixing method, even if compressed air is simply blown, there is an influence due to the pressure of the raw material, so it is clear whether compressed air is actually blown into the raw material constantly during blowing. In addition, it was difficult to control the total amount of compressed air to be blown, and thus the mixing rate, to be constant.
[0004]
In order to solve this problem, the present inventor previously proposed a method of mixing gas into a fluid material as Japanese Patent Laid-Open No. 6-198152. This method uses a piston pump that sucks the fluid material into the pressure chamber and discharges the fluid material from the pressure chamber by reciprocating movement of the piston, and in the course of the piston pump suction process, , The compressed gas is sucked into the pressure chamber, the fluid material and the compressed gas in the pressure chamber are pumped in the discharge process of the piston pump, and the pumped fluid material and the compressed gas are fed into the mixer. In the mixer, the liquid resin raw material and the compressed air in the mixing chamber are stirred by blades rotated by a motor, and heat generated by the stirring is cooled by a cooling device provided on the outer periphery.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the proposed method described above, a gas such as air can be efficiently mixed into the flowable material, and the mixing rate can be easily controlled.
[0006]
However, since a mixer for mixing the pumped fluid material and the compressed gas is required, the configuration of the apparatus is complicated. In particular, since a large load is applied to the blades for stirring, there is a possibility that the blades may be damaged or the motor may be burned out, so that periodic inspection or repair is necessary.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems. A method and an apparatus capable of efficiently mixing a gas such as air into a flowable material with a simple configuration and easily controlling the mixing rate. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method according to the first aspect of the present invention includes a step of alternately sending a flowable material and a gas at a pressure of about 1 to 5 kg / cm 2 through the same path, and a high pressure pump in the middle of the path. and the liquidity and the step of pressurizing said gas to 100~400kg / cm 2 about high pressure by pumping to Rukoto at high pressure the flowable material and the gas in the path after being pressurized by the high pressure pump and a step you mixing the gas with the material.
[0009]
The method according to the invention of
[0010]
The apparatus according to the invention of
Device according to the invention of claim 4 includes a metering means for feeding alternately to the conduit in a flowable material and a pressure of about 1-5 kg / cm 2 and weighing the gas, the flowable fed by said metering means material and a high-pressure pump for pressurizing the gas in 100~400kg / cm 2 about high pressure, the flowable material is provided in the path after being pressurized to 100~400kg / cm 2 about high pressure by the high pressure pump And a high-pressure line for mixing the flowable material and the gas by pumping the gas at a high pressure, and a narrow pipe provided with a mesh connected to the high-pressure line and having a passage narrower than the high-pressure line. And a path means.
[0011]
By the metering means, the flowable material and the gas are metered and fed alternately into the pipeline. The high-pressure pump pressurizes the fluid material and gas and pumps them into the high-pressure line. The flowable material and the gas are mixed by a mixing action by being pumped at a high pressure in a high-pressure line.
[0012]
The flowable material and gas are mixed more densely by passing through the narrow path means.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a mixing apparatus 1 according to the present invention.
The mixing apparatus 1 includes a
[0014]
The
[0015]
The liquid resin raw material accommodated in the
[0016]
A compressed gas source is connected to the
[0017]
The high-
[0018]
The liquid resin raw material and the compressed gas pumped from the
[0019]
The liquid resin raw material and the compressed gas are mixed in the high-
[0020]
The
[0021]
FIG. 2 is a view showing a configuration of a mixing apparatus 1a according to another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view showing a
In FIG. 2, the mixing device 1a includes
[0022]
In FIG. 3, the
[0023]
The compressed
[0024]
In FIG. 2, the two
[0025]
The liquid resin raw material or compressed gas discharged from the metering pumps 33 and 34 enters the pressure-increasing
[0026]
In the
[0027]
The
The
[0028]
The
The
[0029]
According to the mixing device 1 of the above-described embodiment, the liquid resin raw material and the compressed gas are metered and pumped by the switching of the three-
[0030]
As a result, the compressed gas can be efficiently mixed into the liquid resin material, and the mixing rate can be accurately and easily controlled. Further, by passing through the
[0031]
In the above-described embodiment, the pressure of each part can be variously changed. The whole of the mixing devices 1 and 1a or the configuration of each part can be variously changed in accordance with the gist of the present invention.
[0032]
【The invention's effect】
According to the first to fourth aspects of the invention, a gas such as air can be efficiently mixed into the flowable material with a simple configuration, and the mixing rate can be easily controlled.
Further, since a mixer having rotating blades and the like as in the prior art is not necessary and the blades are not damaged and the motor is burned out, maintenance is easy.
[0033]
According to the second and fourth aspects of the invention, the fluid material and the gas can be mixed more precisely.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a mixing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a mixing apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a material supply apparatus and a compressed gas supply apparatus which are a part of a mixing apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,
13 High-pressure pump (pressurized pressure feeding means)
14 Mesh pipeline (narrow path means)
21, 22 pipeline (route)
23 High-pressure line (route)
33, 34 Metering pump (measuring means)
52,53 Booster pump (Pressurizing and pumping means)
59 Wire mesh (narrow path means)
71 Pipeline (route)
72 pipeline (high-pressure pipeline, route)
Claims (4)
前記経路の途中において、高圧ポンプによって前記流動性材料及び前記ガスを100〜400kg/cm 2 程度の高圧に加圧する工程と、
前記高圧ポンプによって加圧された後の経路において前記流動性材料及び前記ガスを高圧で圧送することにより前記流動性材料と前記ガスとを混合する工程と、
を有することを特徴とする流動性材料にガスを混入させる方法。A step of alternately feeding the flowable material and the gas at a pressure of about 1 to 5 kg / cm 2 through the same path;
In the middle of the path, a step of pressing said flowable material and the gas in 100~400kg / cm 2 about high pressure by the high pressure pump,
A step you mixing the gas with the flowable material by pumping to Rukoto at high pressure the flowable material and the gas in the path after being pressurized by the high pressure pump,
The method of mixing gas into flowable material and having a.
請求項1記載の流動性材料にガスを混入させる方法。 The provided Semaro in the path after being pressurized by a high pressure pump, the flowable material and the gas feed pressure so as to pass through the narrow passage,
A method of mixing a gas into the flowable material according to claim 1.
前記経路の途中に設けられ、1〜5kg/cmProvided in the middle of the path, 1-5 kg / cm 2 2 程度の圧力で交互に送り出されてきた前記流動性材料及び前記ガスを100〜400kg/cm100 to 400 kg / cm of the flowable material and the gas that have been alternately delivered at a certain pressure 2 2 程度の高圧に加圧する高圧ポンプと、A high-pressure pump that pressurizes to a high pressure,
前記高圧ポンプによって100〜400kg/cm100-400 kg / cm by the high-pressure pump 2 2 程度の高圧に加圧された後の経路に設けられ前記流動性材料及び前記ガスを高圧で圧送することにより前記流動性材料と前記ガスとを混合する高圧管路と、A high-pressure line that mixes the flowable material and the gas by pumping the flowable material and the gas at a high pressure provided in a path after being pressurized to a high pressure of a certain degree;
を有することを特徴とする流動性材料にガスを混入させる装置。A device for mixing a gas into a fluid material characterized by comprising:
前記計量手段により送り出された前記流動性材料及び前記ガスを100〜400kg/cm 2 程度の高圧に加圧する高圧ポンプと、
前記高圧ポンプによって100〜400kg/cm 2 程度の高圧に加圧された後の経路に設けられ前記流動性材料及び前記ガスを高圧で圧送することにより前記流動性材料と前記ガスとを混合する高圧管路と、
前記高圧管路に接続され、当該高圧管路よりも狭い通路を有するメッシュが設けられた狭路手段と、
を有してなることを特徴とする流動性材料にガスを混入させる装置。Metering means for metering the flowable material and gas and alternately feeding them into the pipe line at a pressure of about 1 to 5 kg / cm 2 ;
A high pressure pump for pressurizing the flowable material and the gas in 100~400kg / cm 2 about the high-pressure sent out by the metering means,
A high pressure that mixes the flowable material and the gas by pumping the flowable material and the gas at a high pressure provided in a path after being pressurized to a high pressure of about 100 to 400 kg / cm 2 by the high pressure pump. A pipeline,
Narrow path means provided with a mesh connected to the high pressure line and having a narrower path than the high pressure line;
A device for mixing a gas into a fluid material characterized by comprising:
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