DD214207A1 - Vorrichtung zum messen des schaeumdrucks - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verarbeitung von Polyurethan-Rohstoffen zu Schaumstoffen. Ihre Anwendung ist insbesondere bei der Herstellung von Schaumformteilen in geschlossenen Formen gegeben. Ziel der Erfindung ist die Anordnung einer Messeinrichtung zur Bestimmung des zeitlichen Verlaufs des Schaeumdrucks beim Verschaeumen von Reaktionsgemischen, vorzugsweise Polyurethan. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, in der eine Messung des Schaeumdrucks mit der gleichzeitigen Kompensation unterschiedlicher Formteiltemperaturen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest,dass eine in einem Block angeordnete Messeinrichtung den Schaeumdruck auf eine inkompressible Fluessigkeit uebertraegt, die ueber einen Stoessel einen Waegebalken betaetigen, der ueber zwei Piezogeber an einem Voltmeter eine proportionale Anzeige des Schaeumdrucks ermoeglicht. Anwendungsgebiete der Erfindung sind in schaumherstellenden Betrieben und in schaumplattenherstellenden Betrieben gegeben.

Description

Vorrichtung zur Messung des Schäumdrucks

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verarbeitung von Polyurethan-Rohstoffen zu Schaumstoffen.

Ihre Anwendung ist insbesondere bei der Herstellung von Schaum-Normteilen sowie bei der Austestung von Rezepturen in geschlossenen Pormen gegeben.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Messung des seitlichen Verlaufs des Schäumdrucks, insbesondere bei der Verarbeitung von Reaktionsgemischen in geschlossenen Formen, bei denen die Treibwirkung von Gasen, die infolge chemischer und/oder physikalischer Vorgänge entstehen, zur Herstellung von Plastschäumen genutzt wird, besteht das Problem in der speziellen Aushärtungscharakteristik.

Nach Erreichen eines Marimaidrucks in der flüssigen Phase baut sich der Schäumdruck mit fortschreitender Aushärtung und Abkühlung über eine plastisch-feste Phase bis zur völligen Aushärtung auf den Wert des Umgebungsdruckes ab. Wahrend dieser Zeit ist der Plastschaum auf Grund des Überdrucks des Zellgases in Verbindung mit der noch vorhandenen Plastizität und unvollständigen Aushärtung bestrebt, zu expandieren, Diese sogenannte STachexpansion ist bis auf den Wert der thermischen Längenänderung irreversibel.

Die Zeit bis zum Abklingen des Schäumdruckes bestimmt das Verweilen der Schaumstoffteile in der Schäumform bis zur Entnahme und beeinflußt damit die Kapazität der gesamten Schäumeinrichtung.

Zur Messung des Schäumdruckes sind bereits mehrere Lösungen bekannt: so zum Beispiel die Beaufschlagung einer mit dem Formteil in Verbindung stehenden Membran mit einem Federdruck, wobei das au sich bekannte Prinzip der Federwaage zur Anwendung gelangt. Dieses Meßprinzip hat jedoch den Nachteil, daß nur der auftretende Maximaldruck, nicht aber der zeitliche Druckverlauf und der Zeitpunkt der Druckentlastung ermittelt werden kann·

Eine andere technische Lösung, bei der in einer völlig dichten Form der Druck der durch den aufsteigenden Schaum komprimierten Luft manometrisch gemessen wird, hat den gleichen Nachteil, wobei außerdem ein hoher Aufwand zum Abdichten der Form entsteht.

Sine weitere technische Lösung, bei der Drücke zähflüssiger und pastöser Stoffe mit einer oder mehreren Balkenfedern gemessen werden (BHD - OS - 2419187), ist auf Grund der beschriebenen Spezifik insbesondere von PUR-Schaumstoffen ebenfalls nur für die Messung des Maximaldrucks, nicht aber für den zeitlichen Druckverlauf geeignet.

Vielfach wird empirisch über mehrere Versuche die Zeit ermittelt, nach der eine definierte Hachexpansion der Formteile auftritt, wobei für die Formänderung zulässige Werte festgelegt werden.

Eine Optimierung der Formstandzeiten von Schaumformteilen in Abhängigkeit von der Chargenstreuung ist mit den bekannten Lösungen demzufolge nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Messung des zeitlichen Verlaufs des Schäumdruckes beim Verschäumen von Reaktionsgemischen, vorzugsweise Polyurethan, zu entwickeln, durch die eine Minimierung der IJOrmstandzeiten in Abhängigkeit vom Schäumsystem und von den technologischen Parametern, eine maximale Auslastung der Anlagenkapazität, die Vermeidung von Ausschuß und gleichzeitig eine technologische Prüfung des eingesetzten Schaumsystems möglich wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur diskontinuierlichen Messung des zeitlichen Verlaufs des Schäumdrucks, beispielsweise bei der Herstellung von Isolierplatten, zu schaffen, wobei eine Installation in beliebigen Schäumformen, eine einfache Kompensation der unterschiedlichen Formentemperaturen in Verbindung mit einer elektrischen Anzeige und ein einfacher, robuster Aufbau unter weitgehender Verwendung handelsüblicher Bauelemente ohne Fremdenergie zu realisieren ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllte Drucksonde, die an einer Seite mit einer Membran gegen die Umwelt abgeschlossen ist, im Moment der Messung mit einem Druckzylinder über eine Ventilkombination hydraulisch in Verbindung steht. Dabei ist der Druckzylinder als Element der Grundplatte über einen Stößel mit einem Joch in Berührung, welches fest mit der Grundplatte durch eine Schraubverbindung mit dazwischenliegenden gegensinnig polarisierten und elektrisch parallel geschalteten Piezogebern verbunden ist. Erfindungsgemäß sind die Piezogeber auf der Grundplatte leitend aber gegen die Grundplatte isoliert angeordnet und über einen Voltmeter und Kurzschlußschalter leitend verbunden.

Gemäß der Erfindung ist die Ventilkombination ein Wegeventil -mit mechanischer Stelleinheit und verbindet im unbelasteten Zustand den Druckzylinder mit der Olaustrittsleitung. Vorteilhafterweise ist die Verbindung der Piezogeber durch eine Kupferfolie ausgebildet und als inkompressible Flüssigkeit wird SiIikonöl verwendet.

Der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt der Gedanke zugrunde, daß der ständig anliegende und zeitlich veränderliche Schäumdruck in Verbindung mit einer Ventilkombination mit sogenannter Nullüberdeckung im Moment dea Messens mit der ,erfindungsgemäßen elektrisch-mechanischen Meßanordnung eine äußerst geringe elastische Verformung der Membran des Druckzylinders hervorruft, wobei die hierfür benötigte minimale Olmenge nach Rückversetzen der Ventilkombination in die Ausgangslage nach außen abfließen kann und so eine beliebig oft wiederholbare Messung de3 Schäumdrucks möglich wird. Die erfindungsgesaäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß alle Einzelelemente zu einem kompakten Block zusammengefügt sind, der eine gleichmäßige Temperaturverteilung gewährleistet und in allen Schäumformen, in denen Schauinformteile mit mindestens einer ebenen Fläche ausgebildet werden, eingesetzt werden kann.

Die mit dieser Vorrichtung durchgeführten Messungen des zeitlichen Verlaufs des Schäumdrucks zeichnen sich auf Grund der beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung durch eine hohe Reproduzierbarkeit der Meßwerte, durch einfache Handhabung und Ablesung der Werte unter Betriebsbedingungen aus. Heben der Messung des Maximaldruckes für die Dimensionierung von Schäumformen, ist eine Minimierung der Formstandzeiten entsprechend den tatsächlichen Druckverhältnissen in der Form und damit die Vermeidung von fehlerhaften Schaumformteilen möglich.

Auaf ühruna: sbei spiel

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Dabei zeigt die Zeichnung die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In der Zeichnung ist mit 1 die Drucksonde mit Membran 2 und 01-füllung 31 die in die Schäumformwandung 4 eingesetzt und mit ihr verschraubt ist, dargestellt. Die Drucksonde 1 ist über ein Rohrstück mit der Ventilkombination 5 verbunden, die in Ausgangsstellung gezeichnet ist· Die Ventilkombination 5 ist ihrerseits mit dem Druckzylinder 6 mit Membran 7 und der Olaustrittsleitung mit Auffanggefäß verbunden. An der Membran 7 ist ein Stößel 9 befestigt, der durch eine Bohrung der Grundplatte 10, die mit dem Druckzylinder 6 eine Einheit bildet, auf das Joch 11 drückt. Dieses Joch 11 ist mittels Schraube 12 über Schneide 13 mit der Grundplatte 10 fest verschraubt, wobei sich dazwischen die beiden Piezogeber 14 auf einer Kupferfolie 15 mit Isolierplatte befinden. Der Kurzschlußschalter 17 ist parallel zum Voltmeter geschaltet, das die am Joch 11 und Kupferfolie 15 abgenommene Spannung als Punktion des Schäumdruckes anzeigt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in einer Wandung der Schäumform installiert. Nachdem der Schaum die Form voll ausgefüllt hat und der Schaumdruck auf die Membran 2 drückt, wird der Kurzschlußschalter 18 zur Temperaturkompensation kurz betätigt, über den Zeitraum der Erfassung des Meßwertes wird die Ventilkombination 5 in Arbeitsstellung gebracht. Der nunmehr auf die Membran 7 wirkende Schäumdruck wirkt als Kraft über den Stößel 9 auf Joch 11, wodurch die Piezogeber 14 auf Druck beansprucht bzw. um den gleichen Betrag entlastet werden. Die dabei entstehende Spannung ist dem anliegenden Schäumdruck proportional und bewirkt eine Anzeige am Voltmeter 18.

Nach der Ablesung wird die Ventilkombination durch Pederrückstellung in die Au3gangslage zurückgeführt, wobei der Anschluß zur Drucksonde 1 verschlossen wird und sich das Öl des Druckzylinders 6 gegen den Atniosphärendruck entspannt. Die Anzeige am Voltmeter geht auf Null zurück. Dabei wurde ein Durchmesser-Verhältnis der Membranen untereinander von 3 ^: 1 gewählt, wobei die Dicke 0,2 mm betrug.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung läßt sich gegenüber den herkömmlichen technischen Lösungen die erforderliche Pormstandzeit exakt bestimmen, eine maximale Kapazitätsauslastung der gesamten Anlage erzielen, wobei gleichzeitig fehlerhafte Schaumformteile durch zu hohes lachexüandieren vermieden werden.

Claims (5)

* 7· Erf in dang g an sp r tich

1. Vorrichtung zum Messen des Schäumdrucks, insbesondere bei der Herstellung von PUE-Schaumstoffplatten, mit einer Kombination aus mechanischen, hydraulischen und elektrischen Elementen bestehend, gekennzeichnet dadurch, daß eine mit einer inkompressible!!"Flüssigkeit gefüllte Drucksonde (1 ), die an einer Seite mit einer Membran (2) gegen die Umwelt abgeschlossen ist, mit einen Druckzylinder (6) über eine Ventilkombination (5) hydraulisch in Verbindung steht und daß der Druckzylinder (6) als Element der Grundplatte (10) über einen Stößel (9) mit dem Joch (11) in Kontakt steht und daß parallel dazu das Joch (11) über Schneide (13) U-fld Schraube (12) mit Grundplatte (10) derart verbunden ist» daß die beiden mit entgegengesetzter Polarität angeordneten und elektrisch parallel geschalteten, vorgespannten Piezogeber (14) auf der Grundplatte (10) leitend aber gegen die Grundplatte (10) isoliert angeordnet sind und daß die beiden Piezogeber (14) über ein Voltmeter (18) mit Kurzschlußschalter (17) leitend verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Ventilkombination (5) ein Wegeventil mit mechanischer Stelleinheit mit Nullüberdeckung ist, das im unbelastetem Zustand eine Verbindung zwischen dem Druckzylinder (6) und der Olaustrittsleitung (8) gewährleistet.

3. Vorrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den gegenseitig polarisiert angeordneten Piezogebern (14) und der Isolierplatte (16) eine Metallfolie angeordnet ist, die vorzugsweise aus Kupfer besteht.

4. Vorrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis der Durchmesser der Membran (2) der Drucksonde (1) zur Membran (7) des Druckzylinders (6) etwa 3 : 1 ist.

5· Vorrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß als inkompressible Flüssigkeit ein Silikonöl verwendet wird.

6β Vorrichtung nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß der KursschluSschalter (17) parallel zum Voltmeter (18) geschaltet ist.

Hierzu siehe 1 Blatt Zeichnung