DE1632408C3 - Mischkopf für Zersprühanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mischkopf für eine Zersprühanlage zum Zersprühen eines Harzes zusammen mit einem Katalysator, umfassend eine Sprühpistole, eine Harzquelle, eine Katalysatorquelle, eine Vorrichtung zum Anliefern des Harzes und des Katalysators an die Sprühpitole sowie eine Mischvorrichtung zum Durchmischen des Harzes und des Katalysators vor der Zuführung zur Sprühpistole, welche Mischvorrichtung einen mit einer Sprühpistole kommunizierenden Mischkopf, eine erste Pumpe, Leitungen zwischen Harzquelle und Pumpe bzw. Pumpe und Mischkopf, eine zweite Pumpe, Leitungen zwichen Katalysatorquelle und Pumpe bzw. Pumpe und Mischkopf aufweist, wobei der Mischkopf einen ersten Einlauf für das von der Harzquelle kommende Harz und einen zweiten Einlauf für den von der Katalysatorquelle kommenden Katalysator, ein Mischorgan zur Durchmischung des Harzes und des Katalysators, sowie eine Auslaufkammer und eine mit der Auslaufkammer in Verbindung stehende Abströmvorrichtung aufweist.
Aus der schwedischen Patentschrift 214 063 ist ein Mischkopf der eingangs erläuterten Art bekannt, bei welchem das Mischorgan als drehbar gelagerte Weile ausgebildet ist, auf der entlang der Welle in Abständen voneinander radial abstehende Arme angebracht

ίο sind. Diese Welle ist in einer kreiszylindrischen Kammer gelagert, von deren Innenwand radiale Arme nach innen vorstehen und so angeordnet sind, daß sie sich jeweils zwischen den radialen Armen der drehbar gelagerten Welle befinden. Die drehbare Welle ist mit einem Motor gekoppelt und wird von diesem in Drehung versetzt. Bei diesem bekannten Mischkopf werden die zu vermischenden Medien von einer Stirnseite her der zylindrischen Kammer, in der das Mischorgan angeordnet ist, zugeführt. Durch die Drehung der an der drehbaren Welle angeordneten Arme relativ zu den feststehenden Armen der Kammerwand erfolgt eine Vermischung der zu vermischenden Medien bei deren Weg durch die zylindrische Kammer hindurch.

Dieser bekannte Mischkopf hat jedoch den Nachteil, daß bei der Relativbewegung der Arme.an dei' drehbaren Welle und der feststehenden Arme der Kammerwand auch eine relativ intensive mechanische Durcharbeitung der zu vermischenden Medien erfolgt. Hierdurch kann eine ungünstige Beeinträchtigung der Mischungskomponenten und damit der Mischung selbst erfolgen. Außerdem muß bei dem bekannten Mischkopf das Mischorgan mittels eines Motors gedreht werden, was einen ungünstigen Energieverbrauch bedingt. Der bekannte Mischkopf weist eine große Anzahl beweglicher Teile auf, von denen jedes für sich eine Störquelle darstellt, so daß eine hohe Betriebssicherheit nicht gewährleistet ist. Das als langgestreckte Welle mit einer Anzahl von radial abstehenden Armen ausgebildete Mischorgan nimmt einen ungünstig großen Raum ein, so daß der bekannte Mischkopf nicht kompakt gebaut werden kann. Der bekannte Mischkopf mag zwar zur Vermischung von Komponenten, deren Anteile in der Mischung etwa gleich groß sind, oder zur Herstellung von Mischungen, bei denen es nicht auf eine besonders gleichmäßige Durchmischung ankommt, geeignet sein, zur Herstellung gleichmäßiger Mischung aus Komponenten, deren Anteile in der Mischung sich stark unterscheiden, ist der bekannte Mischkopf infolge des Aufbaus des Mischorgans als Welle mit »Rührarmen« nicht geeignet, da eine gleichmäßige Erfassung und Durcharbeitung der Mischungsbestandteile und damit eine vollständig gleichmäßige Durchmischung mit einem solchen Mischorgan, wenn das Mischorgan auf eine praktisch vertretbare Länge beschränkt bleibt, nicht erreicht werden kann. Insgesamt gesehen besteht somit die Gefahr, daß in dem bekannten Mischkopf Mischungskomponenten teilweise in ihren Eigenschaften verändert oder beeinträchtigt werden und eine gleichmäßige Vermischung nicht erzielt wird.

Aus der schweizerischen Patentschrift 401 010 ist eine Anlage der eingangs erläuterten Art bekannt, bei welcher das Mischorgan im Mischkopf als Kegelrollenlager ausgebildet ist. Der zentrale Teil des Kegelrollenlagers ist als massiver Kegelstumpf ausgebildet, der von einem Druckluftmotor in Drehung ver-

setzt wird. Die zu mischenden Flüssigkeiten werden ponente relativ unbeaufschlagt. Eine weitere Diskusdem Kegelrollenlager über zwei Zufuhrkanäle züge- sion dieser bekannten Vorrichtung erscheint nicht führt, die an einer Seite des Ringspalts zwischen In- sachdienlich, da sie weder zur Gattung des Anmelnenkegel und Außenkegelring, in dem die Rollen dungsgegenstandes gehört noch ein Mischorgan aufumlaufen, münden. An der von den Zuführkanälen 5 weist, in dem eine Mischung zwischen den beiden abgewandten Seite des Kegelrollenlagers ist eine Komponenten bewerkstelligt wird.
Aüslaufkammer vorgesehen, welche mit einer Ab- Aus der britischen Patentschrift 717 784 ist eine

Strömvorrichtung verbunden ist. Vorrichtung bekannt, welche dazu dienen soll, be-

Mit dieser bekannten Anlage ist es nicht möglich, reits vorhandene Emulsionen zu vergleichmäßigen, eine gleichmäßig homogene Vermischung der beiden io und insbesondere dazu, die in den Emulsionen vorzu vermischenden Komponenten zu erreichen. Bei handenen Tröpfchen der einen Komponente zu verder Einleitung der Komponenten in den Ringspalt, in kleinern, um eine gleichmäßigere Verteilung der dem die Rollen des Kegelrollenlagers umlaufen, wer- Komponente in der Emulsion zu erreichen. In der den die Komponenten zwar, soweit sie von den RoI- britischen Patentschrift 717 784 sind eine Anzahl len erfaßt werden, durchgearbeitet. Die Breite des 15 von Ausbildungen von Vorrichtungen beschrieben, Kegelrollenlagers ist jedoch im Vergleich zur Um- die alle Kammern bzw. Kanalsysteme aufweisen, in fangslänge des Ringspalts sehr gering, so daß ein die die Emulsion so eingeleitet wird, daß sie beim Großteil der quer zum Umlaufweg der Rollen einge- Durchströmen der Kammern bzw. Kanalsysteme leiteten, zu mischenden Komponenten durch den starken Scherbeanspruchungen unterworfen wird. Ringspalt durchtreten, ohne von den Rollen erfaßt 20 Dies wird bei einer Ausführungsform dadurch er- und durchgearbeitet und mit der jeweils anderen reicht, daß die Strömung tangential eingeleitet wird Komponente vermischt zu werden. Eine gleichmä- und somit einer starken Zentrifugalkraft unterworfen ßige Mischung ist somit nicht erzielbar. Dies gilt wird. Bei anderen Ausführungsformen der bekannten auch, wenn mehrere Kegelrollenlager als Mischor- Vorrichtung wird die Strömung um scharfe Ecken gane hintereinandergeschaltet werden. Das als Kegel- 25 umgelenkt. Durch diese Strömungsführung soll errollenlager ausgebildete Mischorgan muß im übrigen reicht werden, daß die einzelnen in der Emulsion von einem Motor angetrieben werden, was einen un- vorhandenen Tropfen der einen Komponente in eine günstigen und unwirtschaftlichen Leistungsbedarf be- Vielzahl kleinerer Tropfen zerrissen werden. Die bedeutet. Die Durcharbeitung der durch das Kegelrol- kannte Vorrichtung gehört somit einer grundsätzlich lenlager tretenden, zu vermischenden Komponenten 30 anderen Gattung an als der Anmeldungsgegenstand, durch die Rollen des Lagers ist in vielen Fällen eben- und sie weist auch kein Mischorgan auf, das zu einer falls ungünstig, weil dadurch gegebenenfalls eine me- Vermischung zweier separat eingeleiteter Komponenchanische negative Beeinflussung der Eigenschaften ten zur Herstellung einer gleichmäßigen Mischung der zu mischenden Komponenten eintritt. Insgesamt dienen könnte.

gesehen ergibt die bekannte Anlage daher Mischun- 35 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gen, die wegen ihrer ungleichmäßigen Konsistenz Zersprühanlage der eingangs erläuterten Art zu und wegen des teilweisen Abbaus der Komponenten schaffen, welche einfach aufgebaut ist, eine gute und unbefriedigend ist. gleichmäßige Durchmischung von Harz und Kataly-

In der belgischen Patentschrift 536 454 ist eine sator und eine präzise Einstellbarkeit und Einhaltung Vorrichtung zum Mischen zweier Fluide beschrieben, 40 des gewünschten Mischungsverhältnisses auch dann bei welcher ein Fluid mittels einer brausenartig ge- gewährleistet, wenn eine der zuzumischenden Flüsbauten Vorrichtung in die Strömung des anderen sigkeiten nur in geringer Menge beigegeben werden Fluids eingebracht wird. Die brausenartige Vorrich- sollte.

tung weist eine Lochplatte mit einer Anzahl von Lö- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

chern auf. Der Lochplatte wird die eine Fluidkompo- 45 löst, daß das zwischen der mit dem Einlauf verbunnente durch eine Leitung zugeführt. Durch die Loch- denen Kammer und Auslauf versehene Mischorgan platte wird die Komponentenströmung in eine An- von Kanälen durchdrungen ist, welche die zentrale zahl von feineren Strömen aufgeteilt. Diese feineren Kammer mit der Auslaufkammer verbinden, und Ströme treten durch die Lochplatte aus und nach Art weiter zusätzliche Kanäle, die einerseits in die erstgevon Stromfäden in eine Kanalströmung der anderen 50 nannten Kanäle und andererseits in Kanäle münden, Fluidkomponente ein. Die Lochplatte dieser bekann- die den zweiten Einlauf mit den zusätzlichen Kanäten Vorrichtung stellt somit kein Mischorgan dar, in len des Mischorgans verbinden,
welchem die beiden Komponenten miteinander ver- Die erfindungsgemäße Zersprühanlage hat gegenmischt werden, sondern stellt nur eine Vorrichtung über dem Stand der Technik wesentliche Vorteile, zur Aufteilung der Strömung der einen Komponente 55 Bei der erfindungsgemäßen Anlage wird die Mira eine Anzahl feinerer Stromfäden dar. Die Mi- schung der beiden Komponenten Harz und Katalysaschung der beiden zu vermischenden Fluidkompo- tor in ein Mischorgan bewerkstelligt, das äußerst einnenten soll nachträglich nach dem Austreten der fach aufgebaut ist, keine beweglichen Teile enthält einen Komponente aus der Lochplatte erfolgen. Bei und eine gleichmäßige Durchmischung der beiden dieser bekannten Vorrichtung kann eine gleichmä- 60 Komponenten gewährleistet. In dem Mischkopf der ßige Durchmischung der beiden Komponenten eben- erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Harz zufalls nicht erfolgen, weil die aus der Lochplatte aus- nächst einer vor dem Mischorgan angeordneten zentretenden Strömungsfäden der einen Komponente tralen Kammer zugeführt und auf seinem weiteren nur dort mit der Strömung der anderen Komponente Weg durch das Mischorgan in einzelne feine Teilvermischt werden, wo sie auf die Strömung der ande- 65 ströme aufgeteilt, die durch die Kanäle in dem Mischren Komponente auftreffen. Andere Bereiche der organ durchströmen. Jedem dieser Teilströme wird Strömung der anderen Komponente bleiben von der durch die zusätzlichen, in dem Mischorgan vorStrömung der aus der Lochplatte austretenden Korn- gesehenen Kanäle jeweils ein feiner Teilstrom des

Katalysators zugeleitet. Die feinen Harzströme vermischen sich mit den ihnen zugeleiteten feinen Katalysatorströmen, wobei gegebenenfalls ein gewisser injektorartiger Effekt an der jeweiligen Einmündung des Katalysatorstroms in den Harzstrom auftritt. Beim Austreten aus dem Mischorgan sind die Katalysatorströme mit den Harzströmen bereits gleichmäßig vermischt, und die einzelnen feinen austretenden Strömungen werden in der nachgeschalteten Auslaufkammer gesammelt und beim Zusammenfließen weiter vermischt und dann einer Sprühvorrichtung zugeführt. Das Mischorgan der erfindungsgemäßen Anlage gewährleistet somit einerseits eine gleichmäßige Vermischung von Harz und Katalysator auch dann, wenn nur ein geringer Katalysatoranteil mit einem großen Harzanteil vermischt werden soll; andererseits ist jedoch die Gefahr, daß in dem Mischorgan ein Abbau einer oder beider Komponenten durch mechanische Beanspruchung erfolgen könnte, von vornherein wegen des Fehlens irgendwelcher beweglicher Teile im Mischorgan ausgeschaltet. Insgesamt gesehen ist die erfindungsgemäße Anlage einfach aufgebaut und im Betrieb robust und zuverlässig, und sie ermöglicht die Herstellung exakter gleichmäßiger Mischungen. Mit einer Zersprühanlage gemäß der Erfindung ist es möglich, genaue Mischungen selbst mit einem Mischungsverhältnis von 100 :1 von Harz und Katalysator herzustellen. Trotz dieser großen Mischungsverhältnisse ist es nicht nötig, den Katalysator zu verdünnen oder das Harz in mehrere Teilmengen zu unterteilen. Eine häufige Neueinstellung der Dosierungsvorrichtung ist ebenfalls nicht notwendig, wodurch die Anlaufzeit der Anlage wesentlich herabgesetzt wird. Es ist offensichtlich, daß dadurch Verdünnungsmittel eingespart werden und daß gleichzeitig die Aufbewahrungsdauer der Stoffe wesentlich verlängert wird.

Mit Vorteil ist eine Zersprühanlage gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß die Kanäle für den Katalysator am Außenumfang des Mischorgans münden, und daß eine um das Mischorgan herumlaufende Kammer (90) in dem Mischkopf vorgesehen ist, die mit den zusätzlichen Kanälen (98, 100) kommuniziert. Auf diese Weise ergibt sich eine Ausbildung mit einer besonders günstigen Mischwirkung.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht eines Mischkopfes der Zersprühanlage von hinten,

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Mischkopfes,

F i g. 3 eine Draufsicht auf den Mischkopf,

F i g. 4 eine Ansicht des Mischkopfes von vorne,

F i g. 5 eine Ansicht der in dem Mischkopf verwendeten Mischscheibe,

F i g. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 6.

Wegen des hohen Mischungsverhältnisses von Harz und Katalysator und der sehr geringen Menge des Katalysators ist eine durch und durch gleichmäßige Durchmischung der beiden Bestandteile unbedingt notwendig. Diese Durchmischung wird erzielt in dem in F i g. 1 bis 4 dargestellten Mischkopf 18. Dieser Mischkopf ist auch für andere Anwendungen geeignet, wie z.B. zur Verteilung von abgemessenen Flüssigkeitsmengen an zusammenwirkende Matrizen (Formen).

Der Mischkopf 18 umfaßt einen Körper 54 mit vier Gewindebohrungen an einem seiner Enden zur Aufnahme von vier Anschlußelementen 56, 58, 60, 62 mit Rückschlagventilen 64, 66, 68, 70. Diese Ventile erlauben ein Durchfließen in Richtung des Körpers, aber nicht in umgekehrter Richtung.

Das Anschlußelement 56 ist verbunden mit der Speiseleitung 40 für das Harz. Das Anschlußelement 58 ist verbunden mit der Speiseleitung 48 für den

ίο Katalysator. Das Anschlußelement 60 ist verbunden mit einer ersten Reinigungsleitung 72, welche an eine erste Reinigungspumpe 74 angeschlossen ist, und das vierte Anschlußelement 62 ist verbunden mit einer zweiten Reinigungsleitung 76, welche an eine zweite Reinigungspumpe 77 angeschlossen ist. Die Arbeitsweise dieses Reinigungssystems ist hiernach im einzelnen beschrieben.

Das Anschlußelement 56 kommuniziert mit einem Kanal 78, der in eine zentrale, in dem Körper 54 ausgebildete Beschickungskammer 80 einmündet. Auslaufseitig ist diese Kammer 80 begrenzt durch eine Mischscheibe 82, die in dem Körper 54 zwischen zwei Ringdichtungen 84 und 86 von einer Schraube 88 gehalten ist. Die Mischscheibe 82 ist umgeben von einer ringförmigen Zuführkammer 90, in die der Katalysator über einen Kanal 92 von dem Anschlußelement 58 her eingespeist wird. Das Anschlußelement 60 kommuniziert mit dem Kanal 78 über zwei Kanäle 61 und 77, ebenso wie das An-Schlußelement 62 über zwei nicht dargestellte identische Kanäle mit dem Kanal 92 kommuniziert.

Wie insbesondere in F i g. 4 und 5 dargestellt, umfaßt die Mischscheibe 82 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrere gleichmäßig winkelbeabstandete und auf einem Kreis liegende äußere Kanäle 94 sowie einen zentralen Kanal 96. Jeder dieser Kanäle 94 und 96 ist in einem Punkt auf seiner Länge durch Radialkanäle 98 bzw. 100 unterbrochen, die am Umfang der Mischscheibe 82 in die ringförmige Zuführkammer 90 münden. Auf diese Weise wird in jeden Harzkanal 94 und 96 ein eigener Katalysatorstrom über die Radialkanäle 98 und 100 eingespeist.

Die Mischscheibe gewährleistet so eine gleichmäßige Durchmischung des Harzes und des Katalysators. Diese Durchmischung wird fortgeführt in einer zentralen Auslaufkammer 102, welche an ein Anschlußteil 104 der Sprühpistole angeschlossen ist. Der Querschnitt dieser Kammer 102 nimmt von der Mischscheibe 82 zu dem Anschlußteil 104 der Sprühpistole hin ab, um die Vermischung des Harzes und des Katalysators noch zu verstärken, bevor das Gemisch in die Sprühpistole gelangt. Trotz des sehr großen Mischungsverhältnisses zwischen dem Harz und dem Katalysator ermöglicht es die Vielzahl der Mischkanäle, ein gleichmäßig durchmischtes Gemisch herzustellen. Wenn eine zusätzliche Durchmischung erwünscht wird, kann in dem Durchtritt zwischen dem Mischkopf und der Sprühpistole ein spiraliges Leitelement angeordnet sein.

Es ist von großer Bedeutung, daß die Teile der Anlage, die gleichzeitig den Katalysator und das Harz aufnehmen, sorgfältig gereinigt werden, wenn die Sprühpistole außer Betrieb gesetzt wird. Würde nämlich das Harz verhärten, dann wären die Zeit und die Kosten für die Reinigung der Anlage und das Freimachen der Kanäle erheblich. Wenn ferner die Reinigung unvollkommen ist, kann sich verhärtetes Harz in Ecken oder gewissen Kanälen der Anlage

ansammeln und möglicherweise eine Verstopfung hervorrufen. Würde man nur eine einzige Pumpe und eine einzige Leitung zur Reinigung der Kanäle für das Harz und der Kanäle für den Katalysator in dem Mischkopf 18 sowie für den Kanal in der Sprühpi-

stole und für die Sprühdose verwenden, dann könnte es zu einer solchen Ansammlung oder gar Verstopfung in dem einen oder anderen Kanal kommen. Mit getrennten Leitungen und Pumpen erzielt man hingegen eine vollständige und gründliche Reinigung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 509/165

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Mischkopf für Zersprühanlage zum Zersprühen eines Harzes zusammen mit einem Katalysator, umfassend eine Sprühpistole, eine Harzquelle, eine Katalysatorquelle, eine Vorrichtung zum Anliefern des Harzes und des Katalysators an die Sprühpistole sowie eine Mischvorrichtung zum Durchmischen des Harzes und des Katalysators vor der Zuführung zur Sprühpistole, welche Mischvorrichtung einen mit einer Sprühpistole kommunizierenden Mischkopf, eine erste Pumpe, Leitungen zwischen Harzquelle und Pumpe bzw. Pumpe und Mischkopf, eine zweite Pumpe, Leitungen zwischen Katalysatorquelle und Pumpe bzw. Pumpe und Mischkopf aufweist, wobei der Mischkopf einen ersten Einlauf für das von der Harzquelle kommende Harz und einen zweiten Einlauf für den von der Katalysatorquelle kommenden Katalysator, ein Mischorgan zur Durchmischung des Harzes und des Katalysators, sowie eine Auslaufkammer und eine mit der Auslaufkammer in Verbindung stehende Abströmvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen der mit dem Einlauf (56) verbundenen Kammer (80) und Auslauf (102) vorgesehene Mischorgan (82) von Kanälen (94, 96) durchdrungen ist, welche die zentrale Kammer (80) mit der Auslaufkammer (102) verbinden, und weiter zusätzliche Kanäle (98, 100), die einerseits in die erstgenannten Kanäle (94, 96) und andererseits in Kanäle (92, 90) münden, die den zweiten Einlauf (58) mit den zusätzlichen Kanälen (98, 100) des Mischorgans (82) verbinden.

2. Mischkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle für den Katalysator am Außenumfang des Mischorgans münden und daß eine um das Mischorgan herumlaufende Kammer (90) in dem Mischkopf vorgesehen ist, die mit den zusätzlichen Kanälen (98, 100) kommuniziert.