KR100438874B1 - 균질화 및 템퍼링 용기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히 폴리우레탄 사출 성형 장치의 폴리올 성분을 위한 균질화 및 템퍼링 용기(2.1)에 관한 것으로서, 상기 용기는 폴리올 성분을 템퍼링하는 열 교환기(14) 및 사출 성형 장치의 혼합 헤드를 가열하는 동안 용기의 배출구(36)로부터 유입구(20)로 용기의 폴리올 충전제의 일부 부피를 재순환시키는 재순환 펌프를 포함한다. 본 발명에 따라서 상기 열 교환기(14)가 폴리올 성분에 담겨 용기벽(12)과 거리를 두고 배치되며, 용기(2.1)를 동심의 환상 챔버(24, 26)로 분할하는 적어도 하나의 분리벽(22)에 의해 둘러싸이게 됨으로써, 재순환된 일부 폴리올 입자의 유동 경로가 열 교환기와 환상 챔버를 통해 역방향으로 연장되고, 그로 인해 균질화 및 템퍼링 면에서 고효율이 보장되는 동시에, 교반기 없이도 구조적 복잡성 및 에너지 소비가 현저히 감소된다.
Description
대개 활성화제, 안정화제 및 분리제와 같은 첨가제 또는 단섬유 또는 암석 분말과 혼합된 폴리올 성분의 템퍼링 및 균질화를 위한 폴리우레탄 사출 성형 장치와 결합되어 사용되는 방식의 공지된 용기는 온도 조절을 위해 대개 열 전달 매체로서 물이 공급되는 외부 용기 케이스 및 용기 내 액체 레벨 위에 있는, 규정된 용기 압력의 지지 및 충전재 양 변동의 보상을 위한 압력 가스 쿠션을 포함한다. 높은 생산 품질을 위해서는 폴리올 성분의 최대한 균등하고 정확한 템퍼링 및 균질화가 요구되지만, 폴리올 유동율이 용기의 충전재 양과 관련하여 일반적으로는 매우 낮기 때문에, 높은 순환 속도를 갖는 폴리올 충전재를 열 전달 매체에 의해 템퍼링된 용기 케이스를 따라 전달하고 완전 혼합하는 교반기가 필요하다. 그러나 상기 교반기는 장애를 일으키는 열원을 형성하고 구조적으로 복잡하며, 에너지 소비를 증가시키며, 또한 가스 입자가 가스 쿠션으로부터 폴리올 성분내로 투입되어 상기 성분을 팽창시킬 위험이 있다.
본 발명은 액체 작동 매체, 특히 청구항 제 1항의 전제부에 따라 첨가제와 혼합된, 플라스틱 사출 성형 장치의 액체 성분을 위한 균질화 및 템퍼링 용기에 관한 것이다.
도 1은 폴리올 성분을 위한 균질화 및 템퍼링 용기를 포함하는 폴리우레탄-사출 성형 장치의 기본 도면;
도 2는 본 발명에 따른 실시예에서 도 1에 따른 폴리올 용기의 종단면도;
도 3A 내지 도 3C는 용기 내부에 설치된 유동 스크린의 상이한 실시예이다.
본 발명의 목적은 서두에 언급된 방식의 균질화 및 템퍼링 용기를, 높은 품질을 유지하면서 구조적으로 간단하고 에너지가 절약되도록 제작하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제 1항에서 특징지어진 균질화 및 템퍼링 용기에 의해 달성된다.
본 발명에 따라 열 교환기의 내부면 및 외부면이 필연적으로 역 경로에 포함되는 것과 함께, 재순환된 작동 매체가 각각 연속적으로 흐름 반대 방향으로 관통하는 다수의 환상 챔버로 용기 체적이 분할됨으로써, 구조적으로 및 에너지 면에서 많은 비용이 드는 교반기 없이도 열 교환기의 열 손실이 감소되고 열 교환 표면이 효과적으로 확대될 뿐만 아니라 용기의 유동률이 낮을 때에도 용기 내부에서 높은 유동 속도가 달성되며, 용기 충전재를 포함하는 재순환된 작동 매체의 균일한 접촉 및 높은 혼합율이 달성된다. 그 결과, 본 발명에 따른 용기는 구조적인 관점에서 훨씬 더 간단하게 형성되고, 에너지 소비가 감소되는 동시에 용기 내 액체 성분의 팽창 위험에 효과적으로 대처한다.
폴리우레탄-사출 성형 장치의 경우와 같이, 폴리올 성분을 위한 균질화 및 템퍼링 용기 내 액체 레벨 위에서 가스 쿠션 또는 공기 쿠션이 형성되면, 청구항 제 2항에 따라 분리벽의 상부 에지가 바람직하게 용기 내 액체 레벨 위로 연장됨으로써, 분리벽-상부 에지 영역에서의 액체 유동이 상기 분리벽까지 이루어지고, 따라서 인접하는 환상 챔버들 사이에서 과류가 발생할 때 유동의 분할이 균일해지고 혼합 비율이 더욱 개선된다.
본 발명의 또 다른 특히 바람직한 실시예에서는 청구항 제 3 항에 따른 열 교환기가 환상 챔버(24, 26)의 상류쪽으로 용기(2.1)의 유입구 영역(20)에 배치된다. 즉, 재순환된 작동 매체와 용기 충전재 사이의 온도 보상이 이루어지지 않아 설정 온도에 대한 작동 매체의 온도차가 가장 큼으로써, 열 교환기의 온도 기울기가 커지고, 그에 따라 열 교환기 표면이 더 효율적으로 활용된다.
열 교환기로서 바람직하게는 플레이트 열 교환기 또는 청구항 제 4항에 따른 연관식 열 교환기가 사용된다.
특히 바람직한 방법으로는 청구항 제 5항에 따라 환상 챔버 중 하나의 적어도 유입구 영역에 횡단면이 좁아지는 스크린이 배치되고, 상기 스크린에 의해 유동이 국부적으로 가속되고 환상 챔버 중앙쪽으로 편향된다. 이로 인해 용기의 균질화 및 템퍼링 효과가 더욱 현저하게 개선된다. 이 때 유동은 스크린에서 다수의 평행한 개별 유동들로 분할되며, 이것은 청구항 제 6항에 따라 스크린이 다양하게 천공된, 분리벽 쪽으로 횡으로 뻗는 링형 칼라로서 형성되거나 또는 청구항 제 7항에 따라 톱니형 또는 파형 순환 에지를 가짐으로써, 구조적으로 간단한 방법에 의해 달성된다.
본 발명은 도면과 함께 하기의 실시예에 따라 자세히 기술된다.
도 1에 도시된 폴리우레탄-사출 성형 장치는 주요 구성 부품으로서 재순환 펌프(4)와 함께 폴리올 및 이소시안산염 용기(2.1 및 2.2)를 포함하며, 상기 재순환 펌프에 의해 두 플라스틱 성분이 각각 서로 분리되어 혼합 헤드(8)에 의해 몰딩 스테이션(6)에 공급되고, 상기 몰딩 스테이션으로부터 혼합 헤드(8)를 통과할 때 가열되는 과잉 성분이 저장기(10)로부터 배출된, 몰딩 스테이션(6)에서의 성분 소비에 상응하는 재충전재와 함께 개별 성분 용기(2.1 또는 2.2) 내부로 역류한다. 높은 생산 품질을 위해 대개 활성화제, 안정화제 및 분리제와 같은 첨가제 또는 단섬유 또는 암석 분말과 혼합된 폴리올 성분이 용기(2.1) 내에서 최대한 균등하고 정확하게 템퍼링 및 균질화 될 필요가 있다.
상기 목적에 필요한 성분 용기(2.1)는 완전히 교반기 없이 작동하고, 용기 내에 상기 용기벽(12)과 간격을 두고 배치된 연관식 열 교환기(14)를 포함하며, 상기 연관식 열 교환기는 전체 길이에 걸쳐 용기(2.1)의 폴리올 충전재 속에 완전히 잠긴다. 상기 충전재는 공기 쿠션(16)에 의해 압력을 받고 충전 레벨 개구(18)를 통해 레벨 조절된다. 상기 열 교환기(14)는 용기 유입구(20)의 유출측 가까이에 위치함으로써, 일반적으로 용기 충전재의 약간의 부분 체적만을 포함하는, 각각 순환된 폴리올이 나머지 용기 충전재와 접촉하기 전에 상기 열 교환기에서 가장 먼저 가열된다.
열 전달 매체로서는 템퍼링된 물이 사용되며, 상기 물은 도 2에 방향 화살표(W)로 표시된 것처럼 열 교환기 관의 외측에서 폴리올 성분에 대해 반대쪽으로 열 교환기(14)를 관류한다.
상기 열 교환기(14)는 내부 용기의 형태로 분리벽(22)에 의해 둘러싸여 있으며, 상기 내부 용기는 열 교환기(14)와 용기 외벽(12) 사이의 용기 체적을 서로 동축인 2개의 환상 챔버(24, 26)로 분할한다. 따라서 열 교환기 관을 통과하는 폴리올 성분은 하부 열 교환기 단부에서 내부 환상 챔버(24) 내부로 편향되어 열 교환기 관 내부에서의 유동 방향과 반대로 위쪽으로 상기 내부 환상 챔버(24)를 관류하며, 이 때 상기 폴리올 성분은 열 교환기(14) 외부면(28)과의 열교환시 계속해서 가열된다.
유동이 환상 챔버(24)에 대해 다시 반대 방향으로 진행되는 장소인 외부 환상 챔버(26)로 넘어가는 영역에서는, 분리벽(22)의 상부 과류 에지(30)가 환상 챔버(26) 내 액체 레벨(32) 위로 돌출함으로써, 환상 챔버(26) 내 액체 칼럼 내부로 유동이 이루어지기 전에, 상기 위치에서의 유동이 균일해지고 분리벽(22)의 외측까지 유동이 이루어진다.
환상 챔버 단면을 좁히는 스크린(34)이 액체 레벨(32) 바로 아래에서, 분리벽(22)에 대해 횡으로 뻗는 링형 칼라의 형태로 존재하고, 상기 링형 칼라에서 액체 칼럼 내부의 흐름이 환상 챔버 중심 쪽으로 편향됨으로써, 혼합 헤드(8)에서 필요한 폴리올이 재순환 펌프(4)에 의해 용기 배출구(36)를 통해 배출되기 전에, 템퍼링 및 균질화 작용이 더욱 개선된다.
도 3에는 스크린(34)이 다양한 실시예로 도시되어 있다. 도 3A에 따른 스크린(34A)은 용기벽(12)과 함께 일정한 링형 갭을 제한하는 원형 순환 에지(38)를 갖는다. 도 3B에 따라 스크린(34)은 다양하게 천공된 링형 칼라(34B)로서 형성되고, 액체 칼럼 내 유동이 국부적으로 이산된 다수의 개별 지로로 분할되며, 상기 액체 칼럼내에 있는 정지 상태의 액체 부피와 유동하는 액체 부피 사이의 경계면이 확대된다. 반면 도 3C에 따른 스크린(34C)은 톱니형 또는 파형 순환 에지(38)를 가지며, 상기 순환 에지에 의해 경계면 확대에 부가로 환상 챔버의 횡단면에 걸쳐 유동이 대체로 동일한 형태의 방사 형태로 분할된다.
Claims (7)
- 액체 작동 매체, 즉 첨가제와 혼합된 플라스틱 사출 성형 장치의 액체 성분을 위한 용기로서, 상기 작동 매체를 가열하는 열 교환기 및 상기 작동 매체를 용기 배출구로부터 용기 유입구로 역이송하는 재순환 펌프를 포함하는, 균질화 및 템퍼링 용기에 있어서,상기 열 교환기(14)가 작동 매체속에 담겨서 용기 내에서 용기벽(12)과 간격을 두고 배치되고, 용기(2.1)를 동심의 환상 챔버(24, 26)로 분할하는 적어도 하나의 분리벽(22)에 의해 둘러싸임으로써, 재순환된 작동 매체의 유동 경로가 열 교환기 및 환상 챔버를 통해 반대 방향으로 뻗는 것을 특징으로 하는 균질화 및 템퍼링 용기.
- 제 1항에 있어서,용기 내에 있는 액체의 레벨 위에 가스 쿠션을 포함하며, 상기 분리벽(22)의 상부 에지(30)가 용기(2.1) 내에 있는 액체의 레벨(32) 위로 뻗는 것을 특징으로 하는 균질화 및 템퍼링 용기.
- 제 1항 또는 2항에 있어서,상기 열 교환기(14)가 환상 챔버(24, 26)의 상류쪽으로 용기(2.1)의 유입구 영역(20)에 배치되는 것을 특징으로 하는 균질화 및 템퍼링 용기.
- 제 1항 또는 2항에 있어서,상기 열 교환기(14)가 연관식 열 교환기로서 형성되는 것을 특징으로 하는 균질화 및 템퍼링 용기.
- 제 1항 또는 2항에 있어서,상기 환상 챔버(26) 중 하나의 적어도 유입 영역에 횡단면이 좁아지는 스크린(34)이 배치되는 것을 특징으로 하는 균질화 및 템퍼링 용기.
- 제 5항에 있어서,상기 스크린(5)이 분리벽에 대해 횡으로 연장되고 다양하게 천공된 링형 칼라(34B)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 균질화 및 템퍼링 용기.
- 제 5항에 있어서,상기 스크린(34C)이 톱니형 또는 파형 순환 에지(38)를 갖는 것을 특징으로 하는 균질화 및 템퍼링 용기.
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