DE4005562C2 - Kreislaufblock für Mischköpfe, insbesondere Paralleldüsenköpfe, für eine Polyurethanschäumanlage - Google Patents
Kreislaufblock für Mischköpfe, insbesondere Paralleldüsenköpfe, für eine PolyurethanschäumanlageInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kreislaufblock für Mischköpfe der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 der genannten Art.
Mischköpfe werden für die Vermischung von zwei Komponenten, Polyol und
Isocyanat, im Hochdruckverfahren verwendet. Polyol und Isocyanat werden in
den unterschiedlichsten Zusammensetzungen und Mengenanteilen zur
Vermischung und Reaktion gebracht. Immer größer werdende, herzustellende
Teile und kürzere Reaktionszeiten bringen die Anlagen an die Grenze ihrer
Leistung. Isocyanat ist ein flüssiges Medium, welches nicht kompressibel ist.
Polyol hat in seiner Ursprungsform ähnliche Fließeigenschaften, braucht aber
überwiegend für eine gute Reaktion mit Isocyanat eine sehr hohe Luftbeladung,
z. B. bis 60% und mehr. Dieses hoch komprimierbare Material braucht sehr große
Vorlaufmengen, um den Arbeitsdruck von 200 bar zu erreichen. Deshalb ist für
jede gasbeladene Komponente, die bei der Polyurethan-Herstellung zum Einsatz
kommt (DE 34 16 442 C2), eine Druckspeicherung wichtig. Nach jedem Schuß
durch die offene Kreislaufdüse fällt der Druck auf das Niveau von z. B. 8 bar ab,
das im Arbeitskessel für dieses Medium herrscht. Daher muß der Druckaufbau
für den nächsten Schußabruf wieder auf diesem niedrigen Druckniveau beginnen
und ausgehend davon ein Arbeitsdruck von z. B. ca. 200 bar erzeugt werden. Das
hat erhebliche Nachteile. Der Arbeitszyklus dauert lange, da dieser Druckaufbau
Zeit benötigt. Es sind nur geringe Austragsleistungen möglich.
Die Größe zu schäumender Teile ist daher begrenzt. Auch ergibt sich eine relativ
große Ausschußquote, weil sich das Medium bei Schußabruf nur im
Toleranzbereich des Arbeitsdruckes befindet, aber nicht seinen eigentlichen
Sollwert erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kreislaufblock für Mischköpfe
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, der hier Abhilfe
schafft und diese Nachteile beseitigt, insbesondere einen zu starken Druckabfall
verhindert.
Diese Aufgabe ist bei einem Kreislaufblock der eingangs genannten
Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen enthalten die übrigen Ansprü
che 2 bis 5, auf die hier allesamt zur Vermeidung wörtlicher
Wiederholungen Bezug genommen ist.
Die Erfindung hat zwei wesentliche Eigenschaften. Die eine ist
der Vorteil, daß während des Intervalls die Kreislaufdüsen in
Schließrichtung nicht druckbeaufschlagt sind. Wird die Polyure
thananlage im Intervallbetrieb gefahren, werden beide Medien in
Fließrichtung bewegt, um einmal im System die Temperatur konstant
zu halten. Beim Medium Polyol ist außer der hohen Gasbeladung
auch noch Glasfaser im Verhältnis von ca. 3 Teilen Polyol und
1 Teil Glas beigemischt, welche später dem fertigen Kunststoff
teil die Stabilität gibt. Würde also die Kreislaufdüse im Kreis
laufblock permanent mit Hydraulikdruck in Schließrichtung belas
tet, müsste der Mediumsdruck die Düsennadel bei jedem Intervall
entgegen dem Hydraulikdruck anheben. Die an der Kreislaufdüsen
spitze entstehende hohe Fließgeschwindigkeit läßt die Glasfaser
teilchen brechen und im längeren Intervallbetrieb zu kleinsten
Kügelchen werden. Dies wiederum wirkt sich negativ auf die Stabi
lität der Teile aus. Der Intervallbetrieb wird bei Formenträger
stillstand, bei Pausen und über Wochenenden gefahren. Der Inter
vallhub kann bis zu 75% der gesamten Maschinenlaufzeit ausmachen.
Der zweite Vorteil besteht darin, daß durch das Zuschalten einer
besonderen hydraulischen Steuervorrichtung die Düsennadel in
Schließrichtung durch ein Hydraulikmedium in ihren Sitz gepresst
werden kann. Dieses Zuschalten kann erfolgen für den Schußabruf
direkt durch den Formenträger oder als Schaltung permanent im
Produktionsbetrieb. Dadurch wird verhindert, daß durch den Kreis
laufblock ein Druckabfall bis zum Druckniveau geschieht. Vielmehr
bewirkt der die Düsennadel in Schließrichtung belastende Hydrau
likdruck, daß in der Kreislaufdüse ein Öffnungsdruck von z. b.
30 bis 40 bar eingestellt wird und somit der Systemdruck nur auf
diesen Wert absinken kann.
Bei gleicher Austragsleistung ergibt sich ein schnellerer Druck
aufbau, so daß mehr Material für die Dosierung in die Form gelan
gen kann. Eine Dosiermaschine arbeitet im Kreislauf für jedes
Medium wie folgt, was nachfolgend anhand von Fig. 1 und Fig. 2
erläutert ist.
Der Plunger 1 wird im Saughub aus dem Verdichterzylinder 2 ausge
fahren. Dabei strömt über ein geöffnetes Ventil 3 in die Leitung
4 aus dem zugeordneten Arbeitskessel 5 das mit 8 bar vorgespannte
Medium nach. Hat der Plunger 1 seine Ausgangsstellung erreicht,
wird das Ventil 3 geschlossen, bei noch ausgefahrenem Plunger 1.
Das gesamte Kreislaufsystem in den Leitungen 7, 8, 9 und in dem
aus Schäumblock 11 und Kreislaufblock 12 bestehenden Mischkopf 10
hat sich jetzt auf das Druckniveau des Arbeitkessels 5 entspannt
denn in dieser Phase ist je Mediumskreislauf die Düsennadel 13
der Kreislaufdüse 14 geöffnet, so daß das Medium aus der Leitung
7 durch den Schäumblock 11 und den Kreislaufblock 12 und im Rück
lauf über die Leitung 9 in den Arbeitskessel 5 zurückfließen kann.
Jetzt beginnt der Arbeitshub. Der Plunger 1 wird mit der jeweils
für die Größe der zu schäumenden Teile unterschiedlichen Geschwin
digkeit in den Verdichterzylinder 2 eingefahren. Das Medium strömt
jetzt über das am Anfang der Druckleitung 7 sitzende Rückschlag
ventil 6 zum Mischkopf 10 und dort in die zugeordnete Schäumdüse
15 des Schäumblocks 11 und ferner über einen Ringraum 16 darin
und über die Leitung 8 dann in den zugeordneten Kreislaufblock 12,
dessen geöffneter Kreislaufdüsenquerschnitt gleich dem der zum Schuß
in die Form öffnenden zugeordneten Schäumdüse 15 des Schäumblocks
11 ist, da keine Druckunterschiede auftreten dürfen.
Für den Schuß wird über den eintauchenden Plunger 1 das Medium
so lange verdichtet, bis 200 bar über die Fließgeschwindigkeit
und den offenen Querschnitt der Kreislaufdüse 14 erreicht sind.
Bei Schußabruf in die Schäumform wird im Kreislaufblock 12 die Düsennadel 13
hydraulisch herabgepreßt, und zwar durch Hydraulikmedium, welches durch eine
Steuereinrichtung 42 mit einem Steuerventil 40, z. B. in Form eines 2/4-Wege-
Hydraulikventil 25, gesteuert wird und über die Hydraulikleitung 17 bei Anschluß
a in ein Wechselventil 18 eintritt. Der Anschluß b des Wechselventils 18 wird
gesperrt und das Hydrauliköl kann über Anschluß c vom Wechselventil 18 über
die Hydraulikleitung 17a in den Ringraum 19 gelangen und dort auf die
Kolbenfläche 20 der Düsennadel 13 wirken. Die Düsennadeln 21 und 50 für
beide Medien in der Schäumdüse 15 werden über die gleiche hydraulische
Steuerung von 17a über den Ringraum 22 im Schäumblock 11 aufgerissen,
wobei der Hydraulikdruck auf die Kolbenfläche 23 bzw. 24 der Düsennadel 21
bzw. 50 wirkt. Das entsperrbare Rückschlagventil 27 wird durch die an 17
angeschlossene Steuerleitung 41 geöffnet und ermöglicht den Rücklauf des
Hydrauliköls aus Ringraum 28. Am Ende des Schusses wird durch Umschalten
des 2/4-Wege-Hydraulikventils 25 die Düsennadel 50 und 21 über die Hydraulik
leitung 26 und das offene Rückschlagventil 27 unter Hydraulikdruck, der im
Ringraum 28 im Schäumblock 11 auf die Kolbenfläche 29 und 30 der Düsennadel
50 bzw. 21 wirkt, geschlossen. Bei der Kreislaufdüse 14 fällt die hydraulische
Schließkraft, die auf die Kolbenfläche 20 der Düsennadel 13 wirkt ab, indem das
Hydrauliköl über die Leitung 17a in das Wechselventil 18 und dort über den
Anschluß a und die Leitung 17 über das 2/4-Wege-Hydraulikventil 25 abgeführt
wird. Geöffnet wird die Kreislaufdüse 14 von dem immer noch fließenden
Medium.
Der Arbeitshub ist jetzt beendet. Der Plunger 1 geht wieder in den Saughub über.
Jetzt könnte sich das vorher auf 200 bar verdichtete Medium wieder auf 8 bar
entspannen. Der Druckaufbau für den nächsten Schußabruf müßte dann wieder
bei 8 bar beginnen.
Dies ist gerade für stark kompressibles Material, wie luftbeladenes Polyol, mit
sehr langer Druckaufbauphase bis ca. 30 bis 40 bar sehr ungünstig.
Das wird jedoch durch eine einstellbare Steuervorrichtung 38 verhindert, die ein
von einem Steuerventil 31, z. B. einem 2/3-Wege-Hydraulikventil 32, über eine
Leitung 33 separat gespeistes einstellbares Druckreduzierventil 51 und das
Wechselventil 18 aufweist. Der vorher eingestellte, beliebig veränderbare Druck
wirkt über die Leitung 33a und den Anschluß b in das Wechselventil 18. Der
Anschluß a des Wechselventils 18, der tankseitig entlastet ist, wird geschlossen,
und der Druck wirkt über den Anschluß c des Wechselventils 18 und über die
Leitung 17a im Ringraum 19 des Kreislaufblocks 12 und dort auf die Kolbenfläche
20 der Düsennadel 13 im Schließsinne. Der Druckaufbau im Ringraum 22 von
Schäumblock 11, der auf Kolbenfläche 23 bzw. 24 der Düsennadel 21 bzw. 50 im
Öffnungssinne wirkt, ist völlig unerheblich, da dem Hydraulikdruck von ca. 20 bar
auf der kleinen Kolbenfläche ein Druck von 180 bar in Schließrichtung auf der
großen Kolbenfläche 29 und 30 entgegenwirkt, der über das 2/4-Wege-
Hydraulikventil 25 und die Leitung 26 im Ringraum 28 herrscht. Das entsperrbare
Rückschlagventil 27 ist ein zusätzliches Sicherheitselement. Durch die so
erreichte Druckhaltung kann sich nach Dosierende zwischen Rückschlagventil 6
im Anfang der Druckleitung 7 und dem Abgang der Kreislaufdüse 14 der Druck
nicht mehr auf 8 bar entspannen. Er wird auf einstellbarem höheren Niveau
gehalten. So erreicht man, daß das fließende Medium regelbar durch den
einstellbaren Druck am Druckreduzierventil 51 bei ca. 30 bis 40 bar im gesamten
Hochdruckbereich gestoppt wird, so daß dieser Druck für den nächsten
Schußabruf als gespeicherte Komponente zur Verfügung steht. Der Druckaufbau
kann also jetzt bei ca. 40 bis 50 bar beginnen, statt sonst bei 8 bar. Messungen
haben ergeben, daß bei bestimmten Voraussetzungen sich die Dauer des
Hochdruckaufbaues von 12 sec. auf 3 sec. reduziert hat.
Die Montage der "Zuschaltbaren hydraulischen Druckhaltung" ist wie folgt:
Dabei geht man von der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform aus. Das
2/3-Wege-Hydraulikventil 32 wird mit einer Druckquelle verbunden, welche über
die Leitung 33 auf das Druckreduzierventil 51 und über Leitung 33a auf das
Wechselventil 18 wirkt. Das Wechselventil 18 ist mit seinen Anschlüssen a und c
in die Hydraulikleitung 17 bzw. 17a eingebunden. Über den Anschluß b besteht
die Verbindung zum Druckreduzierventil 51.
Wenn jetzt nach Schußende der Hydraulikdruck aus Leitung 17, 17a abfällt, wird
durch den anstehenden Druck vom 2/3-Wege-Hydraulikventil 32 und
Druckreduzierventil 51 in der Leitung 33a der Ausgang a im Wechselventil 18
gesperrt. Damit ist ein Entweichen des Hydraulikdrucks tankseitig verhindert.
Daher drückt das Hydraulikmedium über 18c in Leitung 17a und dort über den
Ringraum 19 in der Kreislaufdüse 14 auf die Kolbenfläche 20 der Düsennadel 13.
Die Düsennadel 13 wird durch den jetzt anstehenden Hydraulikdruck in den
Düsensitz 34 gedrückt. Das bis auf ca. 40 bis 50 bar verdichtete Medium steht
jetzt im Ringraum 35 an und wirkt auf die dortige Ringfläche 36 der Düsennadel
13 im Öffnungssinne. Erst bei einem Druck von über 50 bar wird die Düsennadel
13 gegen die Wirkung des Hydraulikdrucks angehoben, bis sie mit ihrer
Kolbenfläche 20 formschlüssig am Ende des Anschlagbolzens 37 anschlägt,
wodurch der vorher eingestellte Kreislaufdüsenquerschnitt bestimmt ist. Dabei
kann das verdrängte Hydrauliköl über die Leitung 17a und die offenen
Anschlüsse c und b des Wechselventils 18 in die Leitung 33a und von da über
Leitung 39 in den Tank abfließen. Fällt der Mediumsdruck ab, wird bei ca. 40 bis
50 bar die Düsennadel 13 vom Hydraulikdruck im Ringraum 19 wieder in den
Düsensitz 34 gedrückt. Damit ist die Kreislaufdüse 14 geschlossen und das
weitere Entspannen des Mediums verhindert. Eine Druckaddition entsteht nicht.
Ersichtlich liegt also eine wesentliche Besonderheit
der Erfindung darin, daß an die zur Öffnungsseite des
Mischkopfes 10 führende Leitung 17 über ein Wechselventil
18 und eine davon abgehende Leitung 33a eine Steuer
vorrichtung 38 angeschlossen ist, wobei diese Steuer
vorrichtung 38 über eine Leitung 33 an ein fremd ge
speistes Steuerventil 31, insbesondere 2/3-Wegeventil
32, angeschlossen ist. Dieses Steuerventil 31 ist mit
einer in Fig. 2 nicht weiter gezeigten eigenen Druckquelle
verbunden. Die Steuervorrichtung 38 ist über das Wechsel
ventil 18 an die zur Öffnungsseite des Mischkopfes 10
führende Leitung 17 angeschlossen, wobei der Anschluß
über die mit a bzw. c bezeichneten Anschlußstellen erfolgt,
während der Anschluß an die Leitung 33a mit b bezeichnet
ist. Mittels der fremd gespeisten Steuervorrichtung 38
ist im Ringraum 19 des Kreislaufblockes 12 ein vorgebbarer
erhöhter Druck fremd einspeisbar und aufrechterhaltbar,
wobei dies im Druckhaltebetrieb geschieht, in dem das Wech
selventil 18 den Durchgang von der Leitung 33a zu der Lei
tung 17a freigibt und die Verbindung mit dem zum Steuer
ventil 40 führenden Teil dieser Leitung 17 sperrt. In die
sem Druckhaltebetrieb kann somit ein Druck in der Größen
ordnung z. B. von etwa 30 bis 40 bar aufrechterhalten werden.
Bei Schußabruf wird das Wechselventil 18 so umgesteuert,
daß es die zur Öffnungsseite führende Leitung 17a, d. h.
die Anschlüsse a und c, freigibt, so daß das Wechselventil
18 wie ein Leitungsdurchgang innerhalb der Leitung 17,
17a wirkt, während die an diese Leitung 17, 17a angeschlos
sene und zur Steuervorrichtung 38 führende Leitung 33a
an der Anschlußstelle b gesperrt ist. Mit Hilfe der fremd
gespeisten Steuervorrichtung 38 ist somit im Druckhalte
betrieb im Ringraum 19 ein vorgebbarer, erhöhter Druck
fremd einspeisbar und aufrechterhaltbar. Die Steuervor
richtung 38 bewirkt bei Öffnungsbewegung der Düsennadel
13 unter dem Mediumdruck und bei über den vorgegebenen
Druck steigendem Druck im Ringraum 19 einen Druckabbau
auf den vorgegebenen Druck, so daß also dadurch der er
höhte Systemdruck aufrechterhalten bleibt. Besonders ein
fach ist es, dass die Steuervorrichtung 38 das einstell
bare Druckreduzierventil 51 aufweist. Das Wechselventil 18
kann druckabhängig umschaltbar sein.
Claims (5)
1. Kreislaufblock für Mischköpfe, insbesondere Paralleldüsenköpfe, für eine
Polyurethanschäumanlage, mit einer Kreislaufdüse (14), die eine in einem
Gehäuse geführte Düsennadel (13) aufweist, welche mit ihrem Schließteil
einen Düsensitz (34) in einem Mediumdurchgangskanal (8, 9) beherrscht,
wobei die Düsennadel (13) eine dem Mediumdruck ausgesetzte Ringfläche
(36) aufweist und mittels dieser unter dem Mediumdruck öffenbar ist, und mit
einer hydraulischen Steuereinrichtung (42), die ein umsteuerbares
Steuerventil (40) in zwei Leitungen (26, 17) enthält, von denen die eine
Leitung (26) auf die Schließseite und die andere Leitung (17) auf die
Öffnungsseite des Mischkopfes (10) geführt ist und je nach Stellung des
Steuerventils (40) die Schließseite mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt oder
die Öffnungsseite mit einem Öffnungsdruck beaufschlagt, wobei die zur
Öffnungsseite führende Leitung (17) ferner mit einem Ringraum (19) des
Kreislaufblockes (12) verbunden ist und darüber dessen Düsennadel (13)
zugleich schließbar ist, dadurch gekennzeichnet,daß die zum Ringraum (19) des Kreislaufblockes (12) führende Leitung (17)
ein Wechselventil (18) aufweist und daß über dieses Wechselventil (18) an
diese Leitung (17) eine einstellbare, fremd gespeiste und im Ringraum (19)
einen vorgebbaren erhöhten Druck fremd einspeisende und
aufrechterhaltende und bei Öffnungsbewegung der Düsennadel (13) und bei über den vorgegebenen Druck steigendem Druck im Ringraum (19) einen Druckabbau auf den vorgegebenen Druck vornehmende Steuervorrichtung (38) angeschlossen ist.
aufrechterhaltende und bei Öffnungsbewegung der Düsennadel (13) und bei über den vorgegebenen Druck steigendem Druck im Ringraum (19) einen Druckabbau auf den vorgegebenen Druck vornehmende Steuervorrichtung (38) angeschlossen ist.
2. Kreislaufblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Wechselventil (18) bei Schußabruf die zur Öffnungsseite führende
Leitung (17a) freigibt und eine an diese Leitung (17a) angeschlossene und
zur Steuervorrichtung (38) führende Leitung (33a) sperrt.
3. Kreislaufblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Wechselventil (18) im Druckhaltebetrieb den Durchgang von
der Leitung (33a), die an die Steuervorrichtung (38) angeschlossen ist, zu der
zur Öffnungsseite führenden Leitung (17a) freigibt und die Verbindung mit
dem zum Steuerventil (40) führenden Teil dieser Leitung (17) sperrt.
4. Kreislaufblock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuervorrichtung (38) über ein Hydraulikventil (31),
insbesondere ein 2/3-Wegeventil (32), an eine separate Druckversorgung
angeschlossen ist.
5. Kreislaufblock nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuervorrichtung (38) ein einstellbares
Druckreduzierventil (51) aufweist.
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DE4005562A DE4005562C2 (de) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | Kreislaufblock für Mischköpfe, insbesondere Paralleldüsenköpfe, für eine Polyurethanschäumanlage |
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DE4005562A Expired - Lifetime DE4005562C2 (de) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | Kreislaufblock für Mischköpfe, insbesondere Paralleldüsenköpfe, für eine Polyurethanschäumanlage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4005562C2 (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3416442C2 (de) * | 1983-05-07 | 1988-12-08 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen, De |
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1990
- 1990-02-22 DE DE4005562A patent/DE4005562C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3416442C2 (de) * | 1983-05-07 | 1988-12-08 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen, De |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE4005562A1 (de) | 1991-08-29 |
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