DE3920994A1 - Vorrichtung zum herstellen eines reaktionsgemisches aus mindestens zwei komponenten fuer die produktion von schaumstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 29 33 327 bekannt. Zum Vermischen eines Gases mit einer Reaktionskomponente wird dabei die Dichte der Komponente aufeinanderfolgend unter Hochdruck und unter Niederdruck radiometrisch gemessen. Aus der Messung unter Hochdruck wird der Massestrom der Komponente als Produkt der Dichte und des gemessenen Volumenstromes ermittelt und durch Vergleich mit einem vorgegebenen Sollwert geregelt. Die Messung der Dichte unter Niederdruck dient als Maß für die Gasbeladung, wobei durch Vergleich der beiden Dichtewerte die benötigte Gasmenge entsprechend einer Sollwert-Vorgabe geregelt wird. Hierdurch ist es zwar möglich, die Gasbeladung einer Reaktionskomponente reproduzierbar und meßbar zu gestalten, bei einigen Anwendungsfällen ist sie jedoch nicht zufriedenstellend. Die Meßgeräte reagieren nämlich nicht nur auf die Gasbeladung sondern auch auf andere Zuschlagstoffe in der Reaktionskomponente, wie z.B. Wasser, Glasfasern und andere Zusätze. Durch diese Zuschlagstoffe wird die Messung verfälscht. Darüber hinaus erfordert das Einführen des Gases in die Komponente verhältnismäßig viel Zeit und es ergibt sich ein breites Spektrum von Gasblasengrößen, wovon die größeren Gasblasen schnell wieder aus der Komponente entweichen.

Mit der Erfindung soll eine Vorrichtung geschaffen werden, mit der es auf einfache Weise möglich ist, Gas mit einer flüssigen Reaktionskomponente zu vermischen und das Gas besonders gleichmäßig in der Komponente zu verteilen.

Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird mit geringem apparativem Aufwand Gas einer flüssigen Reaktionskomponente zugemischt und in der Komponente verteilt. Die Gasbeladungseinrichtung weist keine bewegten Teile auf. Sie besteht aus einem in der Zuleitung der Komponente angeordneten Statikmischer mit in einem Gehäuse befestigten Mischelementen aus einem Gerüst ineinander­ greifender und sich kreuzender Stege. Derartige Statikmischer sind handelsüblich und beispielsweise in der Firmenschrift "Mischverfahren" (d/23.27.06.20) von Gebr. Sulzer AG, 1986 beschrieben.

Dem Statikmischer wird das Gas über einen Volumenstromzähler zugeführt. Dieser enthält ein Regelgerät, welches in Abhängigkeit von einem ein­ stellbaren Solllert ein Stellglied für ein die Gaszufuhr regelndes Ventil betätigt. Als Volumenstromzähler sind beispielsweise solche der Fa. TyIan GmbH geeignet. Diese Geräte basieren auf dem thermischen Meßprinzip und erfassen den wirklichen Gasdurchfluß und berechnen hieraus den Gasvolumenstrom im Normalzustand. Korrekturen für abweichende Temperatur- und Druckwerte sind somit nicht erforderlich.

Die Gasbeladungseinrichtung und der Volumenstromzähler können entweder in der Kreislaufleitung mindestens eines separaten Konditionierbehälters oder in der Nachfülleitung mindestens eines Arbeitsbehälters oder in einer Nebenstromleitung des Arbeitsbehälters angeordnet sein.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist neben dem Volumenstromzähler für die Gaszufuhr ein zweiter Volumenstromzähler für die Komponente vor­ gesehen, wobei die Ausgangssignale beider Volumenstromzähler verglichen werden und entsprechend dem Vergleich das Stellglied betätigt wird. Auf diese Weise läßt sich der Gasgehalt einer Komponente mit hoher Genauigkeit und ohne manuellen Eingriff einstellen.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Hinweis auf die Zeichnung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch die Beladung einer Komponente mit Gas. Die Komponente wird von einer Pumpe (1) durch ein Gasbeladungsmeßgerät (8) und einen Volumenstromzähler (5) unter einem Druck von bis zu 10 bar zu dem Statikmischer (2) gefördert. Dieser ist aus mehreren in einem Rohr 13 befestigten Mischelementen (10) aufgebaut. Die Mischelemente bestehen aus einem Gerüst ineinandergreifender Stege (11), deren Achsen zum einen zueinander senkrecht, zum anderen unter einem Winkel zur Rohrachse stehen und offene, sich kreuzende Strömungskanäle bilden. Die Mischelemente sind jeweils um 90°C gegeneinander versetzt in dem Rohr (13) angeordnet, welches senkrecht stehend, mit Strömungsrichtung aufwärts in die Rohrleitung eingebaut ist.

Die Mischwirkung des Statikmischers beruht auf dem wiederholten Aus­ breiten, Trennen, Umlagern und Zusammenführen der Produktströme. Im Falle der Beladung von Flüssigkeiten mit Gas zerteilen die durch die Misch­ elemente erzeugten Scherkräfte die Gasphase in feine Blasen. Durch ständige Koaleszenz und Neubildung der Blasen findet eine stetige Erneuerung der Phasengrenzfläche statt.

Das Gas wird dem Komponentenstrom vor dem ersten Mischelement durch ein in Strömungskanalmitte ragendes, senkrecht zur Rohrachse stehendes Rohr (12) zudosiert (Fig. 2 und 3). Die Regelung des für genau definierte Gas­ gehalte erforderlichen Gasvolumenstromes erfolgt selbsttätig nach folgendem Prinzip:

Die Ausgangssignale des Gasbeladungsmeßgerätes (8) und des Volumenstrom­ zählers (5) in der Komponentenleitung werden dem Regelgerät (9) zugeführt. Je nach Abweichung des Gasbeladungsmeßwertes von einem vorgegebenen Soll­ wert wirkt das Regelgerät (9) auf das Stellglied eines die Gaszufuhr regelnden Ventiles (7) und überwacht den Gasvolumenstrom mit Hilfe des Volumenstromzählers (6). Der Volumenstromzähler arbeitet nach dem thermi­ schen Meßprinzip und erfaßt den tatsächlichen Gasdurchfluß. Dies hat den Vorteil, daß Korrekturen für abweichende Temperatur- und Druckwerte nicht erforderlich sind. Ein Rückkoppelkreis zwischen Regelgerät (9), Ventil (7) sowie Volumenstromzähler (6) sorgt für gutes dynamisches Regelverhalten und sehr gute Stabilität des Gasvolumenstromes. Die Rückschlagventile (3) und (4) verhindern das Rückströmen der Komponente bei Stillstand der Pumpe (1) bzw. bei Unterbrechung der Gaszufuhr.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Herstellen eines Reaktionsgemisches aus mindestens zwei Komponenten für die Produktion von Schaumstoffen, insbesondere auf Basis Polyurethan, mit Vorratsbehältern für die Komponenten und Zuleitungen, die über mit Verstelleinrichtungen versehene Dosierpumpen von den Vorratsbehältern zu einem Mischkopf führen, wobei in mindestens einer der Zuleitungen ein Gasbeladungsmeßgerät (8), eine Gasbeladungseinrichtung und ein Volumenstromzähler angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasbeladungseinrichtung aus einem Statikmischer (2) besteht, der Mischelemente (10) aus einem Gerüst ineinandergreifender und sich kreuzender Stege (11) enthält, und daß der Volumenstromzähler (6) ein Regelgerät enthält, welches in Abhängigkeit von einem einstellbaren Sollwert ein Stellglied für ein die Gaszufuhr regelndes Ventil (7) betätigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Volumenstromzähler (6) für die Gaszufuhr ein zweiter Volumenstromzähler (5) für die Komponente vorgesehen ist, wobei die Ausgangssignale beider Volumenstromzähler verglichen werden und entsprechend dem Vergleich das Ventil (7) betätigt wird.