DE19736534A1 - Vorrichtung zum Ausschäumen von Hohlräumen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausschäumen von Hohlräumen mit einem aus mindestens zwei Rohstoffkomponen­ ten bestehenden Schaum.

Ein Anwendungsbeispiel für eine derartige Vorrichtung ist das Ausschäumen des Zwischenraums zwischen Außen- und Innenbehälter eines Kühl- und/oder Gefriergeräts. Dabei werden normalerweise die für die Herstellung von Polyurethanschaum erforderlichen zwei Rohstoffkomponenten in einem Mischkopf zunächst in einer Mischkammer unter hohem Druck gegeneinander injiziert. Die ver­ mischten Komponenten werden anschließend über ein Auslaufrohr in den auszuschäumenden Hohlraum eines Bauteils, beispielsweise Kühlschrankgehäuse oder -tür, eingetragen.

In den Mischkopf werden also vorliegend zwei Zuführungsleitun­ gen für Rohrstoffkomponenten geführt, wobei den Zuführungslei­ tungen im Mischkopf jeweils ein Ventil, das mittels einer hy­ draulischen Steuerleitung öffen- oder schließbar ist, zugeord­ net ist. Weil hier vorliegend nur zwei Rohstoffkomponenten ein­ gesetzt werden, sind zwei Schäumdüsen vorgesehen, die in der Regel über eine hydraulische Steuerleitung parallel geschaltet sind und mittels eines hydraulischen Steuerventils im Bedarfs­ fall geöffnet bzw. geschlossen werden.

Vor dem eigentlichen Schaumeintrag bei geöffneten Schäumdüsen werden die Rohstoffkomponenten unter hohem Druck an den ge­ schlossenen Düsen vorbeigespielt, um den für den Schäumvorgang erforderlichen Druck aufzubauen. Dies wird umgesetzt, indem ei­ ne Ventilkombination eine Verbindung zwischen einer bereits un­ ter Druck stehenden Maschinenringleitung und dem Mischkopf her­ stellt. Dabei muß zuverlässig sichergestellt sein, daß die Schäumdüsen während dieser Zeit des Druckaufbaus auch tatsäch­ lich geschlossen sind, weil ansonsten ein unkontrollierter Schaumeintrag erfolgen würde. Dieser Schaumeintrag würde eine Schaumverteilung und Schaumqualität sehr minderer Güte bewir­ ken.

Bedingt durch die sehr kleine Bauweise derartiger Düsen können die Düsen in ihren Endlagen (ganz geöffnet oder ganz geschlos­ sen) nicht in üblicher Weise abgefragt werden. In der Regel wird lediglich mit einem in der Druckleitung vor dem Steuerven­ til angeordneten Kontaktmanometer oder Druckschalter geprüft, ob der zum Zuhalten der Düsen erforderliche hydraulische Druck tatsächlich ansteht. Es erfolgt also keine Überprüfung des Steuerventils selbst, der Leitungen zum Düsenkörper und auch nicht der Düse selbst. Dies ist insofern nachteilig, daß die Schäumdüsen trotz ansonsten ordnungsgemäßen Meßsignalen Defekte haben können und beispielsweise nicht richtig geschlossen oder richtig geöffnet sind.

Aus Umweltschutzgründen werden heute bei der Schaumherstellung für die Gehäuse von Kältegeräten anstelle von Fluorchlorkohlen­ wasserstoffen halogenfreie, aber brennbare Treibmittel einge­ setzt. In Zusammenhang mit der großflächigen Einführung dieser umweltfreundlichen Erzeugung von Polyurethanschaum muß daher aus Sicherheitsgründen die Bildung von explosionsfähigen Luft/Gasgemischen im auszuschäumenden Hohlraum vermieden wer­ den. Eine wirksame Maßnahme ist dabei der Eintrag von Stick­ stoffgas, mit dem der gesamte auszuschäumende Hohlraum vor dem Polyurethanschaumeintrag aufgefüllt und damit inertisiert wird. Hierzu ist es aus der DE-OS 39 39 534 bekannt im Mischkopf eine zusätzliche Düse für Stickstoff vorzusehen, wobei ein Zugang für den Stickstoff in dieselbe Mischkammer und über ein Abfluß über dasselbe Auslaufrohr gegeben ist, damit der zu inertisie­ rende bzw. anschließend auszuschäumende Hohlraum aufgefüllt werden kann.

Bei Anwendung dieses heute vielerorten eingesetzten Verfahrens ist es aus sicherheitstechnischer Sicht unbedingt erforderlich, daß die Reihenfolge, nämlich zuerst Stickstoffeintrag und an­ schließend Polyurethanschaumeintrag, eingehalten wird. Anson­ sten kann bei umgekehrter oder gleichzeitiger Reihenfolge der Stickstoff nicht vor dem Polyurethaneintrag den Hohlraum iner­ tisieren. Hierzu ist es ebenfalls wichtig, den Prozeß nur dann freizugeben, wenn die Schäumdüsen sicher geschlossen sind. Auch diese aus sicherheitstechnischer Sicht erforderliche Konstella­ tion wird heute noch nicht zufriedenstellend erreicht, da auch dieses Verfahren mit den oben genannten Nachteilen der indirek­ ten Überprüfung der Stellung der Düsen behaftet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zum Ausschäumen von Hohlräumen mit einem aus mindestens zwei Rohstoffkomponenten bestehenden Schaum anzugeben, bei der sichergestellt ist, daß ein Fehleintrag der Komponenten und die Bildung zündfähiger Gemische sicher vermieden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zum Ausschäumen von Hohlräumen mit einem aus mindestens zwei Roh­ stoffkomponenten bestehenden Schaum gelöst, wobei jede Roh­ stoffkomponente eine zu einer gemeinsamen Mischkammer führende Zuführungsleitung aufweist, denen in oder an der Mischkammer jeweils ein Ventil, das mittels einer hydraulischen Steuerlei­ tung öffen- oder schließbar ist, zugeordnet ist, wobei die Öff­ nung oder Schließung der Ventile in Abhängigkeit von dem in mindestens einer der Steuerleitungen und/oder der Zuführungs­ leitungen erfaßten Druck oder Druckwechsel erfolgt.

Auf diese Weise werden die während des Ausschäumvorgangs herr­ schenden absoluten Druckniveaus oder entsprechend die während des Ausschäumvorgangs ablaufenden Druckwechsel erfaßt. Hier­ durch ist es durch den Vergleich mit Referenzwerten, die sich bei Vorhandensein eines bestimmten Betriebszustandes normaler­ weise eingestellt haben müßten, ermittelbar, ob der tatsäch­ lich anliegende Druck oder der sich vollzogene Druckwechsel ge­ eignet ist, den gewünschten Betriebszustand sicher nachzuwei­ sen. Auf diese Weise ist der Fehleintrag von Schaumkomponenten sicher vermieden, was die Güte der Vorrichtung in sicherheits­ technischer und schaumqualitätstechnischer Sicht erheblich ge­ genüber dem Stand der Technik verbessert.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß in den Mischkopf eine separate Zuführungsleitung für ein Inertisierungsmittel, wie z. B. Stickstoff, mündet, wobei der Zuführungsleitung in oder am Mischkopf ein Ventil, das mittels einer hydraulischen Steuerleitung öffen- oder schließbar ist, zugeordnet ist. Auf diese Weise kann auch der Eintrag von Stickstoff zum einen überwacht und zum anderen kann sicherge­ stellt werden, daß Stickstoff eingefüllt ist, bevor anschlie­ ßend die Rohstoffkomponenten des Schaums in die Mischkammer und anschließend in den auszuschäumenden Hohlraum eingebracht wer­ den.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeich­ nung näher erläutert. Dabei ist schematisch eine Vorrichtung 2 gezeigt, die zum Ausschäumen der Gehäuse und Türen von Kältege­ räten eingesetzt wird. Dabei umfaßt die Vorrichtung 2 eine zen­ tral angeordnete Mischkammer 4 mit einem Auslaßrohr 6 zum Aus­ trag eines vorliegend aus zwei Rohstoffkomponenten bestehenden Polyurethan-Schaumgemisches 8. In diese Mischkammer 4 münden zwei Düsenöffnungen 10, 12, welche jeweils über eigene Ringlei­ tungen 14 bzw. 16 zum Heranführen der zwei Komponenten aufwei­ sen. Dabei setzt sich jede Ringleitung 14, 16 aus einem Vorlauf­ leitungsteil 18 und einem Rücklaufleitungsteil 20 zusammen.

In die Mischkammer 4 mündet weiter eine Zuführungsleitung 22 für Stickstoff. Die Eintragdüsen 10,12 werden im Ausführungs­ beispiel parallel an eine A-Steuerleitung 24 und eine B-Steuerleitung 26 angeschlossen. Die Steuerleitungen 24, 26 sind als hydraulische Steuerleitungen ausgeführt und weisen jeweils einen eigenen Druckschalter 28 bzw. 30 auf, der vorliegend als Kontaktmanometer ausgeführt ist.

Die Druckschalter 28, 30 sind an eine Auswerteeinheit 32 ange­ schlossen (stellvertretend für beide Druckschalter 28, 30 ist dies nur für den Druckschalter 30 dargestellt). Die Auswerte­ einheit 32 wiederum ist an ein hydraulisches Steuerventil 34 angeschlossen.

Mit der gezeigten Vorrichtung 2 können beispielsweise die Ge­ häuse und Türen für Kühlgeräte mit dem Polyurethanschaum 8 aus­ geschäumt werden. Hierzu ist in dem Gehäuse oder der Tür eine Eintrittsöffnung vorgesehen, die an das Ende des Schaumauslauf­ rohres 6 herangeführt wird. Anschließend wird der gesamte aus­ zuschäumende Hohlraum mit Stickstoff gespült, wodurch eine Inertisierung dieses Hohlraums gegeben ist. Bei nachfolgend richtiger Funktion des hydraulischen Steuerventils 34 und bei intakten Verbindungen zu den Düsen 10, 12 ergibt sich beim Öff­ nen bzw. beim Schließen der Düsen 10, 12 in den Steuerleitungen 24, 26 ein druckabhängiger Signalwechsel.

Dieser Signalwechsel wird mittels der Druckschalter 28, 30 er­ faßt und von der Auswerteeinheit 32 aufgenommen. In dieser Aus­ werteeinheit 32 ist zudem ein Referenzverlauf für den druckab­ hängigen Signalwechsel abgelegt, so daß die Auswerteeinheit 32 zu jeder Zeit in der Lage ist, den aktuell erfaßten druckabhän­ gigen Signalwechsel mit einem zugehörigen Referenzverlauf zu vergleichen.

Bei einer sicherheitsrelevanten Abweichung des erfaßten Signal­ verlaufs von dem zugehörigen Referenzverlauf, beispielsweise dadurch gekennzeichnet, daß sich beim Öffnen oder Schließen der Düsen 10, 12 nicht das erforderliche Druckniveau in den jeweili­ gen Steuerleitungen 24, 26 einstellt, gibt die Auswerteeinheit 32 ein Signal an das hydraulische Steuerventil 34, daß darauf­ hin die Düsen 10, 12 entweder gar nicht öffnet oder, falls die­ se bereits schon geöffnet worden sind, sofort wieder schließen. Dieser als Störung erkannte Zustand kann wiederum weitere Schritte der allgemeinen Sicherheitstechnik einleiten, wie bei­ spielsweise die sofortige Druckminderung in den Ringleitungen 14, 16 oder das sofortige Unterbinden der Heranfuhr der beiden Schaumkomponenten.

Die hier beschriebene Vorrichtung 2 ist grundsätzlich auch zum Ausschäumen anderer Hohlräume, beispielsweise im Fahrzeugbe­ reich, geeignet.

Claims (4)

1. Vorrichtung (2) zum Ausschäumen von Hohlräumen mit einem aus mindestens zwei Rohstoffkomponenten bestehenden Schaum, wobei jede Rohstoffkomponente eine zu einer gemeinsamen Mischkammer (4) führende Zuführungsleitung (14, 16) aufweist, denen in oder an der Mischkammer (4) jeweils ein Ventil (10, 12), das mittels einer hydraulischen Steuerleitung (24, 26) öffen- oder schließ­ bar ist, zugeordnet ist, wobei die Öffnung oder Schließung der Ventile (10, 12) in Abhängigkeit von dem in mindestens einer der Steuerleitungen (24, 26) und/oder der Zuführungsleitungen (14, 16) erfaßten Druck oder Druckwechsel erfolgt.

2. Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteeinheit (32) vorgesehen ist, die den Signalverlauf des Drucks erfaßt und in Abhängigkeit von einer die Ventilstel­ lung betreffenden Maßnahme den erfaßten Verlauf mit einem Refe­ renzverlauf vergleicht.

3. Vorrichtung (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei sicherheitsrelevanter Abweichung des erfaßten Signalver­ laufs von dem zugehörigen Referenzverlauf ein Schließen der Ventile (10, 12) veranlaßbar ist.

4. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Mischkammer (4) eine separate Zuführungsleitung (22) für ein Inertisierungsmittel, z. B. Stickstoff, mündet, wobei der Zuführungsleitung (22) in der oder an der Mischkammer ein Ven­ til, das mittels einer hydraulischen Steuerleitung öffen- oder schließbar ist, zugeordnet ist.