DE4223437C2 - Vorrichtung zum Herstellen eines massiven oder zelligen Kunststoff bildenden, fließfähigen Reaktionsgemisches - Google Patents

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.

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).

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.

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.

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.

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.

Vorzugsweise ist den Zahnrädern ein Initiator zugeordnet, welcher mit einem Dreh­ zahlmesser gekoppelt ist.

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.

In der Zeichnung ist die Vorrichtung nach der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel rein schematisch dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Vorrichtung im Schema,

Fig. 2 die in Fig. 1 symbolisch dargestellte Einzelheit A detailliert und vergrößert im Schnitt,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie B-C in Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie D-E 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.

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.

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.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Herstellen eines massiven oder zel­ ligen Kunststoff bildenden, fließfähigen Reaktions­ gemisches aus mindestens zwei fließfähigen Reak­ tionskomponenten und mindestens einer Zusatzkompo­ nente, bestehend aus Vorratsbehältern (1, 2), von denen Zuleitungen (5, 6) für Reaktionskomponenten über Dosierpumpen (7, 8) zu einem Mischkopf (9) führen, und einer Zuleitung (14, 16) für jede Zu­ satzkomponente, die vor einem oder in einen in einer der Reaktionskomponenten-Zuleitungen (6) angeordneten Vormischer (10) mit Rührwerkswelle (11) mündet, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Vormischer (10) zwei mitein­ ander kämmende, als von der Reaktionskomponente beaufschlagter Hydromotor (12) arbeitende Zahnräder (23, 24) vorgeordnet sind, wobei die Rührwerkswelle (11) des Vormischers (10) eine Ver­ längerung (25) aufweist, auf welcher eines der bei­ den Zahnräder (24) angeordnet ist, wobei der Ablauf (27) des Hydromotors (12) in den Vormischer (10) mündet und wobei die Lager (26) der Zahnräder (23, 24) und der Rührwerkswelle (11) nach außen abge­ kapselt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß den Zahnrädern (23, 24) ein Initiator (17) für ein Drehzahlmeßgerät (18) zugeordnet ist.