RU30099U1

RU30099U1 - Device for filling a closed volume with a multicomponent polymer

Info

Publication number: RU30099U1
Application number: RU2002110505/20U
Authority: RU
Inventors: Г.В. Аношин; Ю.А. Державец; С.Б. Сивчиков; А.И. Турков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "С.П.Б."
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2003-06-20

Description

iiiiwpipppppp™iiiiiwpipppppp ™ i

i i

Устройство для заполнения замкнутого объема многокомпонентным полимеромDevice for filling a closed volume with a multicomponent polymer

Полезная модель относится к технологии изготовления продукции из многокомпонентных полимеров.The utility model relates to the technology of manufacturing products from multicomponent polymers.

Известны устройства для изготовления продукции из многокомпонентных полимеров, описанные, например, в 1, с.71-81.Known devices for the manufacture of products from multicomponent polymers, described, for example, in 1, S. 71-81.

Такие устройства содержат рабочие баки для жидких компонентов полимеров, насосы объемного действия для подачи и объемного дозирования компонентов в заданной пропорции, приводы насосов, смесительную головку, в которой компоненты перемешиваются, присоединительное устройство для подвода смеси от смесительной головки в заполняемую форму или в полость изделия, и соединительные трубопроводы или шланги. Готовая смесь подается из устройства в форму или в объем, где производится полимеризация состава.Such devices include working tanks for liquid polymer components, volumetric pumps for supplying and volumetric dosing of components in a predetermined proportion, pump drives, a mixing head in which the components are mixed, a connecting device for supplying the mixture from the mixing head to the mold to be filled or to the cavity of the product, and connecting pipes or hoses. The finished mixture is fed from the device into the mold or into the volume where the composition is polymerized.

Основным требованием, предъявляемым к устройствам такого типа, является выдерживание точности объемного дозирования компонентов, с тем чтобы смешивание компонентов осуществлялось в определенной пропорции, заданной производителем полимерных компонентов. Несоблюдение требуемой пропорции смешивания приводит к ухудшению свойств получавМПК B05C 5/00, 7/00 B29D 30/04The main requirement for devices of this type is to maintain the accuracy of volumetric dosing of components so that the components are mixed in a certain proportion specified by the manufacturer of polymer components. Failure to comply with the required mixing ratio leads to a deterioration in the properties of receiving MPC B05C 5/00, 7/00 B29D 30/04

мого полимера, и даже к неполной полимеризации состава, что отрицательно сказывается на качестве готовой продукции.polymer, and even incomplete polymerization of the composition, which negatively affects the quality of the finished product.

Особенно трудно выдержать требуемую точность объемного дозирования при заполнении замкнутых объемов с обеспечением избыточного давления готового продукта, в частности, при заполнении упругим полимером внутренней полости пневматических шин с целью защиты их от прокола 2.It is especially difficult to maintain the required accuracy of volumetric dosing when filling closed volumes with ensuring overpressure of the finished product, in particular when filling the inner cavity of pneumatic tires with elastic polymer in order to protect them from puncture 2.

При свободной заливке в открытые формы требуемая точность дозирования достигается обеспечением высокой степени точности подачи компонентов. В известных устройствах необходимая точность дозирования компонентов осуществляется путем применения специальных насосов, имеющих высокую точность объемной подачи, и при помощи микропроцессорных схем управления, регулирующих скорости насосов 1, там же. Это ведет к существенному усложнению и удорожанию конструкции.With free pouring into open molds, the required dosing accuracy is achieved by ensuring a high degree of accuracy of the component feed. In known devices, the required accuracy of the dosage of components is carried out by using special pumps having high volumetric feed accuracy, and using microprocessor control circuits that control the speed of the pumps 1, ibid. This leads to a significant complication and cost of construction.

Известно устройство для нанесения двухкомпонентных материалов 3, в котором для повышении точности дозирования установлен дозатор компонентов, состоящий из двух блоков, включающих распределительное устройство с золотником. Сложная конструкция дозатора существенно увеличивает стоимость устройства и не способствует его надежности.A device for applying two-component materials 3 is known, in which, to increase the accuracy of dispensing, a component dispenser is installed, consisting of two blocks, including a switchgear with a spool. The complicated design of the dispenser significantly increases the cost of the device and does not contribute to its reliability.

В качестве дозирующих насосов наибольшее применение находят шестеренные и плунжерные или поршневые насосы. Плунжерные или поршневые насосы менее чувствительны к противодавлению, чем шестеренные. Устройства для подачи и дозирования компонентов на основе поршневых насосов известны, например, из 4 и 5. В описанных там устройствах для повышения точности дозирования применены привод поршней с помощью ходовых винтов, приводимых в действие зубчатыми колесами, и регуляторAs metering pumps, gear and plunger or piston pumps are most used. Plunger or piston pumps are less sensitive to back pressure than gear pumps. Devices for feeding and dispensing components based on reciprocating pumps are known, for example, from 4 and 5. In the devices described there, to increase the accuracy of dispensing, a piston drive with spindle driven gears and a regulator are used

хода поршней. Существенный недостаток устройств для подачи и дозирования вязких жидкостей с плунжерными и поршневыми насосами состоит в том, что эти насосы имеют неравномерную подачу и низкую производительность. Неравномерность подачи можно уменьшить путем применения многоплунжерных насосов, но в этом случае конструкция усложняется и становится существенно дороже. Шестеренные насосы имеют более простую конструкцию и позволяют обеспечить более высокий расход жидкости. Они имеют достаточно равномерную подачу, что позволяет рассматривать создаваемый насосом поток жидкости как квазистационарный. Протечки жидкости по поверхности вершин зубьев и по торцам шестерен снижают объемный к.п.д. насоса и увеличивают погрешность дозирования вследствие чувствительности этих насосов к противодавлению в нагнетающей магистрали 6. Поэтому в качестве дозирующих насосов обычно используют вьюокоточные шестеренные насосы, у которых внутренние протечки минимальны.piston stroke. A significant drawback of devices for feeding and dispensing viscous fluids with plunger and piston pumps is that these pumps have an uneven flow and low productivity. The irregularity of the supply can be reduced by the use of multi-plunger pumps, but in this case, the design is complicated and becomes significantly more expensive. Gear pumps have a simpler design and allow for a higher fluid flow rate. They have a fairly uniform supply, which allows us to consider the fluid flow created by the pump as quasi-stationary. Leakage of liquid along the surface of the tops of the teeth and along the ends of the gears reduces the volumetric efficiency. pump and increase the metering error due to the sensitivity of these pumps to backpressure in the discharge line 6. Therefore, as the metering pumps, usually used viewcot gear pumps, in which the internal leakage is minimal.

Наиболее близким по количеству общих признаков к предлагаемой полезной модели является устройство, описанное в 1, с. 111.The closest in number of common features to the proposed utility model is the device described in 1, p. 111.

Устройство-прототип содержит рабочие баки для жидких компонентов полимеров, насосы объемного действия (поршневые, плунжерные, винтовые или шестеренные) для подачи и объемного дозирования компонентов в заданной пропорции, приводы насосов, смесительную головку, в которой компоненты перемешиваются, присоединительный элемент для подвода смеси от смесительной головки в заполняемую форму или в полость изделия. Дозирующие насосы соединены с рабочими баками магистралями рециркуляции, снабженными регулируемыми дросселями а со смесительной головкойThe prototype device contains working tanks for liquid polymer components, volumetric pumps (piston, plunger, screw or gear) for feeding and volumetric dosing of components in a predetermined proportion, pump drives, a mixing head in which the components are mixed, an connecting element for supplying the mixture from a mixing head into a fillable mold or into a product cavity. Dosing pumps are connected to the working tanks by recirculation lines equipped with adjustable chokes and with a mixing head

соединены нагнетающими магистралями, снабженными расходомерными дросселями и дифференциальными манометрами (расходомерами).connected by discharge lines equipped with flow chokes and differential pressure gauges (flow meters).

Недостаток этого устройства состоит в том, что если конечный продукт заливки должен находиться под избыточным давлением, что имеет место, например, при заполнении пневматических шин, процесс заполнения формы будет проходить при переменном давлении в форме. Поскольку компоненты полимера имеют различные значения динамической вязкости, то изменение давления в заполняемой форме в процессе заполнения будет вызывать отклонения величин объемной подачи компонентов, в особенности, при использовании шестеренных дозирующих насосов, что вызовет нарушение заданной пропорции дозирования компонентов и снижение качества готовой продукции.The disadvantage of this device is that if the final pouring product must be under excess pressure, which occurs, for example, when filling pneumatic tires, the process of filling the mold will take place at a variable pressure in the mold. Since polymer components have different values of dynamic viscosity, a change in pressure in the filled form during the filling process will cause deviations of the volumetric feed of the components, especially when using gear metering pumps, which will cause a violation of the set proportion of the dosage of the components and lower quality of the finished product.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности дозирования компонентов при заполнении многокомпонентным полимером замкнутого объема под давлением с обеспечением заданного избыточного давления в готовом продукте.The objective of the proposed utility model is to increase the accuracy of the dosing of components when filling a closed volume under pressure with a multicomponent polymer to provide a predetermined overpressure in the finished product.

Для решения поставленной задачи в. устройство для заполнения замкнутого объема многокомпонентным полимером, содержащее рабочие баки для жидких компонентов, дозирующие насосы по числу компонентов с общим или раздельным приводом, смесительную головку, соединенную присоединительным устройством с заполняемым объемом, причем дозирующие насосы соединены с рабочими баками магистралями рециркуляции, снабженными регулируемыми дросселями, а со смесительной головкой соединены нагнетающими магистралями , снабженными расходомерными дросселями и дифференциальными манометрами (расходомерами), введены новые признаки, a именно: заполняемый замкнутый объем снабжен штуцером для подачи воздуха под заданным избыточным давлением и автоматическим регулятором постоянного давления.To solve the problem c. a device for filling a closed volume with a multicomponent polymer, containing working tanks for liquid components, metering pumps according to the number of components with a common or separate drive, a mixing head connected by a connecting device with a filled volume, the metering pumps being connected to the working tanks by recirculation lines equipped with adjustable chokes, and with the mixing head are connected by discharge lines equipped with flow chokes and differential pressure gauges (flowmeters), new features have been introduced, namely: a filled closed volume is equipped with a nozzle for supplying air under a given excess pressure and an automatic constant pressure regulator.

Техническим результатом от использования предложенной полезной модели является обеспечение повышенной точности дозирования. Действительно, поскольку в течение всего процесса заполнения замкнутого объема избыточное давление в нем поддерживается постоянным, тем самым поддерживается постоянное противодавление для насосов, вследствие чего обеспечивается заданная высокая точность объемного дозирования компонентов в течение всего процесса заполнения замкнутого объема и полимеризации полимера, и таким образом, достигается заданная рецептура готового продукта в изделии.The technical result from the use of the proposed utility model is to provide increased metering accuracy. Indeed, since the overpressure in it is maintained constant throughout the entire process of filling a closed volume, thereby maintaining a constant back pressure for the pumps, as a result of which a predetermined high accuracy of volumetric dosing of components is ensured during the entire process of filling the closed volume and polymerisation, and thus, Preset formulation of the finished product in the product.

Сущность заявленного устройства поясняется фиг. 1, где приведена гидравлическая схема предлагаемого устройства для заполнения замкнутого объема двухкомпонентным полимером.The essence of the claimed device is illustrated in FIG. 1, which shows the hydraulic circuit of the proposed device for filling a closed volume with a two-component polymer.

Устройство содержит рабочие баки 1, 2 для дозируемых жидких компонентов, привод 3 , выполненный в виде одного или нескольких электродвигателей с механическими передачами, который вращает шестеренные дозирующие насосы 4, 5. Насосы соединены с нагнетающими магистралями 6, 7 и магистралями 8, 9 рециркуляции, предназначенными для настройки системы и стабилизации ее работы. Нагнетающие магистрали 6, 7 соединяют дозирующие насосы 4, 5 со смесительной головкой 10. Конструкции смесительных головок известны и в данном изобретении не рассматриваются. Магистрали 8, 9 рециркуляции снабжены регулируемыми дросселями 11, 12, позволяющими менять гидравлические сопротивления магистралей 8, 9 рециркуляции при настройке системы. Нагнетающие магистрали снабжены расходомерными дросселями 13, 14 и дифференциальными манометрами (расходомерами) 15, 16, которые позволяют осуществлять непрерывный контроль за текущим значением расхода в каждой из нагнетающих магистралей. Манометр 17 служит для контроля давления на входе в смесительную головку 10. Смесительная головка 10 соединена соединительным шлангом 18с присоединительным устройством 19, которое подключено к замкнутому объему 20. В данном примере замкнутый объем 20 представляет собой пневматическую шину транспортного средства, заполняемую двухкомпонентным полиуретаном с целью защиты от прокола. Форма 20 со стороны, противоположной присоединительному устройству 19, снабжена штуцером 21, для предварительного заполнения формы 20 воздухом при заданном избыточном давлении (от 1,5 до 8 бар, в зависимости от типа шины) и автоматическим регулятором давления 22, который выполнен в виде предохранительного клапана, срабатывающего при превышении заданного избыточного давления. Вентиль 23, установленный на штуцере 21, служит для перекрытия канала в штуцере 21 при подсоединении или отсоединении источника сжатого воздуха или регулятора 22 давления.The device contains working tanks 1, 2 for dosed liquid components, a drive 3 made in the form of one or more electric motors with mechanical gears, which rotates the gear dosing pumps 4, 5. The pumps are connected to the delivery lines 6, 7 and recirculation lines 8, 9, designed to configure the system and stabilize its operation. The delivery lines 6, 7 connect the metering pumps 4, 5 to the mixing head 10. The designs of the mixing heads are known and are not considered in this invention. The recirculation lines 8, 9 are equipped with adjustable chokes 11, 12, allowing you to change the hydraulic resistance of the recirculation lines 8, 9 when setting up the system. The discharge lines are equipped with flowmeter chokes 13, 14 and differential pressure gauges (flowmeters) 15, 16, which allow continuous monitoring of the current flow rate in each of the discharge lines. The pressure gauge 17 serves to control the pressure at the inlet to the mixing head 10. The mixing head 10 is connected by a connecting hose 18c with a connecting device 19, which is connected to the closed volume 20. In this example, the closed volume 20 is a pneumatic tire of the vehicle, filled with two-component polyurethane for protection from a puncture. The mold 20 from the side opposite to the connecting device 19 is equipped with a nozzle 21 for pre-filling the mold 20 with air at a given overpressure (from 1.5 to 8 bar, depending on the type of tire) and an automatic pressure regulator 22, which is made in the form of a safety valve a valve that operates when a predetermined overpressure is exceeded. The valve 23 mounted on the fitting 21 serves to block the channel in the fitting 21 when connecting or disconnecting a source of compressed air or pressure regulator 22.

Все элементы гидравлической схемы: регулируемые дроссели расходомерные дроссели и дифференциальные манометры (расходомеры), манометры, магистрали в виде трубопроводов или шлангов известны (см., например, 1) и широко применяются в технологии получения продукции из многокомпонентных полимеров.All elements of the hydraulic circuit: adjustable chokes, flow chokes and differential manometers (flow meters), manometers, pipelines or hoses are known (see, for example, 1) and are widely used in the technology for producing products from multicomponent polymers.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Через штуцер 21 при открытом вентиле 23 форму 20 заполняют воздухом при заданном избыточном давлении. После этого закрывают вентиль 23, подсоединяют регулятор 22 давления к штуцеру 21, открывают вентиль 23 и подсоединяют присоединительное устройство 19 к форме 20. Затем включают привод 3, и приводят в действие насосы 4 и 5. Насосы 4, 5 подают жидкие компоненты в нагнетающие магистрали 6, 7 и в магистрали рециркуляции 8, 9. Заданное исходное соотношение объемных компонентов обеспечивают при настройке системы, управляя регулируемыми дросселями 11, 12 магистралей 8, 9 рециркуляции. Расходы в нагнетающих магистралях контролируют при помощи расходомерных дросселей 13, 14 и дифференциальных манометров (расходомеров) 15, 16. Давление на входе в смесительную головку 10 контролируют манометром 17. Нагнетающие магистрали 6, 7 подают компоненты в смесительную головку 10. Смешивание компонентов производится в смесительной головке 10, после чего готовая смесь подается через присоединительное устройство 19 в заполняемый замкнутый объем (форму) 20.Through the fitting 21 with the valve 23 open, the mold 20 is filled with air at a given overpressure. After that, close the valve 23, connect the pressure regulator 22 to the fitting 21, open the valve 23 and connect the connecting device 19 to the form 20. Then turn on the actuator 3, and drive the pumps 4 and 5. Pumps 4, 5 supply liquid components to the discharge lines 6, 7 and in the recirculation line 8, 9. A predetermined initial ratio of the volume components is provided when setting up the system by controlling the adjustable chokes 11, 12 of the recirculation lines 8, 9. The flow rates in the discharge lines are controlled by flow chokes 13, 14 and differential pressure gauges (flow meters) 15, 16. The pressure at the inlet to the mixing head 10 is controlled by a pressure gauge 17. The discharge lines 6, 7 feed the components to the mixing head 10. The components are mixed in the mixing head the head 10, after which the finished mixture is fed through the connecting device 19 into the filled closed volume (form) 20.

В форме 20 в процессе ее заполнения поддерживается постоянное давление. Автоматический регулятор 22 давления, выполненный в форме предохранительного клапана стравливает воздух при превышении избыточного давления в форме 20 выше заданного и тем самым предотвращает повышение давления в форме 20 при ее заполнении жидкой смесью и сжатии находящегося в ней воздуха.In mold 20, constant pressure is maintained during filling. An automatic pressure regulator 22, made in the form of a safety valve, bleeds air when excess pressure in the form 20 is exceeded above a predetermined one and thereby prevents an increase in pressure in the form 20 when it is filled with a liquid mixture and the air contained in it is compressed.

Таким образом, заполнение формы 20 происходит при постоянном давлении внутри нее и, следовательно, при постоянном давлении на входе в смесительную головку 10, что обеспечивает точное выдерживание заданнойThus, the filling of the mold 20 occurs at a constant pressure inside it and, therefore, at a constant pressure at the inlet to the mixing head 10, which ensures accurate keeping

пропорции дозирования в течение всего процесса заполнения формы 20. Таким образом, поставленную задачу можно считать решенной.the proportion of dosing during the entire process of filling out the form 20. Thus, the task can be considered solved.

Источники информации:Sources of information:

1.Любартович С.А., Морозов Ю.Л., Третьяков О.Б. Реакционное формование полиуретанов. - М.: Химия, 1990.1.Lyubartovich S.A., Morozov Yu.L., Tretyakov O.B. Reactive molding of polyurethanes. - M .: Chemistry, 1990.

2.Акцептованная заявка Японии № 60-34451, МПК В29 D 30/042. Japan Accepted Application No. 60-34451, IPC B29 D 30/04

3.Авторское свидетельство СССР № 757202, МПК В 05 В 7/26.3. The author's certificate of the USSR No. 757202, IPC B 05 V 7/26.

4.Авторское свидетельство СССР №1034789, МПК В 05 С 5/02.4. The author's certificate of the USSR No. 1034789, IPC B 05 C 5/02.

5.Авторское свидетельство СССР № 1623786, МПК В 05 С 5/00.5. The author's certificate of the USSR No. 1623786, IPC B 05 C 5/00.

6.Нефедов А.С., Апанасенко Э.Я., Кондауров А.Л. и др. Оборудование для производства РТИ методом жидкого формования. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1979. 6.Nefedov A.S., Apanasenko E.Ya., Kondaurov A.L. and other equipment for the production of rubber goods by liquid molding. M .: TSINTIHIMNEFTEMASH, 1979.

Claims

A device for filling a closed volume with a multicomponent polymer, containing working tanks for liquid components, metering pumps according to the number of components with a common or separate drive, a mixing head connected by a connecting device with a filled volume, the metering pumps being connected to the working tanks by recirculation lines equipped with adjustable chokes, and with the mixing head are connected by discharge lines equipped with flow chokes and differential pressure gauges (flow meters), characterized in that the closed volume is equipped with a fitting for supplying air under a given overpressure and an automatic constant pressure regulator.