СМЕСИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАПОЛНЕННЫХ ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВ

Полезная модель относится к смесителю (смесительной головке) для смешения полиуретановой композиции и твердофазного сыпучего наполнителя, используемой в установках получения наполненных пенополиуретанов. Полезная модель предназначена для смешения полиуретановой композиции с наполнителем при содержании наполнителя до 40% по массе, при этом в качестве наполнителя используют абразивный материал с размером частиц до 1 мм, а полиуретановая композиция представляет собой два жидких компонента, в частности, полиол и полиизоцианат, при смешении которых происходит реакция вспенивания и последующая полимеризация полученной пены.
Наполненные пенополиуретаны находят свое применение в качестве амортизирующих, тепло- и звукоизоляционных слоев, в частности, для теплогидроизоляции трубопроводов и защиты их от коррозии и воздействий окружающей среды.
Смесительная головка позволяет получать высоконаполненные композиционные материалы на основе пенополиуретана, в частности пенополимерминеральную (ППМ) изоляцию.
Из уровня техники известны смесительные устройства для получения пенополиуретанов.
Так, из описания к авторскому свидетельству СССР №143547 известна смесительная головка машины для изготовления пенополиуретановых изделий, состоящая из корпуса, мешалки, запорного клапана, смонтированного на выходе корпуса, при этом, с целью обеспечения непрерывного процесса смешения компонентов при прерывной заливке ее в формы, применен гидравлический аккумулятор, цилиндр которого торцовой частью смонтирован в нижней части корпуса смесителя.
Кроме этого, известна смесительная головка для получения пенопласта из не менее двух реактивных компонентов, содержащая установленный на раме корпус с двумя подводящими каналами для компонентов, выполненный в виде смесительной трубы с выходным отверстием и запорный корпус, лопастную мешалку, расположенную во внутренней полости смесительной трубы и смонтированную на консольном валу, закрепленном в подшипнике запорной крышки и связанном с приводным устройством, причем верхняя торцевая поверхность цилиндрического корпуса мешалки выполнена дискообразной с образованием между ней и запорной крышкой спиралеобразной промежуточной полости, к которой подсоединен первый подводящий канал, при этом корпус лопастной мешалки, расположенный вдоль всей длины смесительной трубы, имеет на своей поверхности два участка, первый из которых содержит несколько рядов шипов, а второй - транспортный шнек, причем второй подводящий канал, выходящий во внутреннюю полость, расположен в смесительной трубе, выходное отверстие которой выполнено с фаской для придания конусности выходящему потоку смешанного материала (патент РФ №2070856, опубликован 27.12.1996, МПК 6: В29С 67/20).
Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является смеситель для получения двухфазовой смеси, известный из патента РФ №46948 (опубликован 10.08.2005, МПК 7: B01F 7/08). Смеситель содержит корпус с патрубком подачи твердофазного сыпучего наполнителя, патрубком подачи связующего наполнителя в жидкостной фазе и патрубком выгрузки готовой смеси, размещенный в корпусе приводной вал смесителя со шнеком и с перемешивающим узлом, электродвигатель, соединенный с первым концом приводного вала, и торцевую крышку с подшипником для размещения второго конца приводного вала, при этом корпус снабжен, по меньшей мере, одним штуцером для подвода сжатого воздуха, а электродвигатель соединен с первым концом приводного вала с помощью первого быстроразъемного соединения, а торцевая крышка соединена с корпусом с помощью второго быстроразъемного соединения.
Недостатком известного смесителя является неравномерность перемешивания пенополиуретановой смеси с твердым наполнителем из-за жесткой связи шнека с перемешивающим устройством, медленная скорость перемешивания. Данная конструкция предполагает быструю разборку и последующую очистку от остатков вспененной композиции смесительной камеры сразу после каждой заливки.
Техническим результатом патентуемого решения является повышение качества пенополиуретановой смеси с наполнителем, упрощение конструкции, герметичность устройства. Патентуемая конструкция позволяет производить очистку смесительной камеры сжатым воздухом смешанным с наполнителем сразу после каждой заливки, не разбирая смесительную головку, а также позволяет точно дозировать наполнитель, изменяя скорость его подачи независимо от скорости вращения смесительного устройства. Предложенное решение позволяет регулировать скорость вращения смесительного устройства в широком диапазоне, что позволяет найти оптимальную скорость перемешивания различных полиуретановых композиций при разных соотношениях с наполнителем. Кроме этого, патентуемая смесительная головка позволяет использовать машину низкого давления для перемешивания системы пенополиуретана, благодаря высокой скорости механического перемешивания системы в смесительной камере, что снижает стоимость всей установки для получения наполненных пенополиуретанов в целом.
Заявленный технический результат достигается за счет использования смесительной головки для получения высоконаполненных пенополиуретанов, содержащей корпус, выполненный в виде участка подачи твердофазного сыпучего наполнителя со шнековым питателем и последовательно установленной вертикальной смесительной камеры, при этом на участке подачи твердофазного сыпучего наполнителя расположен патрубок подачи твердофазного сыпучего наполнителя, а вертикальная смесительная камера содержит патрубок подачи полиуретановой композиции, патрубок выгрузки готовой смеси, патрубки подачи сжатого воздуха и мешалку.
Для интенсификации процесса перемешивания патрубок подачи твердофазного сыпучего наполнителя может быть расположен на участке подачи твердофазного сыпучего наполнителя тангенциально.
В частности, в качестве перемешивающего устройства может быть использован пальчиковый смеситель.
В результате работы смесительной головки твердофазный сыпучий наполнитель сначала равномерно будет распределяться вдоль горизонтального участка, а затем одинаковыми дозами непрерывно поступать в последовательно расположенную за горизонтальным участком камеру смешения с вертикально ориентированным в ней перемешивающим устройством. За счет силы тяжести и вращения по вертикали твердофазный наполнитель, смешиваясь с полиуретановой композицией, будет равномерно распределяться в ней. Также качественное смешение обеспечивается за счет оптимально подобранного расстояния от загрузочного канала твердофазного сыпучего наполнителя до выходного отверстия.
Отсутствие торцевой крышки приводит к герметичности устройства.
При этом упрощение конструкции смесительной головки обеспечивается за счет разделения приводов на привод шнека и привод мешалки.
Получение высоконаполненных пенополиуретанов с заданными характеристиками достигается за счет независимой настройки подачи наполнителя и подачи полиуретановой композиции, при этом можно задавать любое соотношение компонентов. Изменяя (настраивая) соотношение компонентов, получают пенополиуретаны с различными свойствами (например, получают различную плотность).
Далее полезная модель поясняется ссылкой на фигуру, на которой приведен общий вид смесительной головки. Смесительная головка выполнена в виде корпуса 1, состоящего из горизонтального участка подачи твердофазного сыпучего наполнителя 2 с размещенным в его канале шнековым питателем 3 и тангенциально расположенным патрубком 4, через который осуществляется подвод твердофазного сыпучего наполнителя. Последовательно, за горизонтальным участком расположена смесительная камера 5 с вертикально ориентированным в ней перемешивающим устройством 6, выполненным в виде пальчиковой мешалки. Один конец вала шнекового питателя 3 соединен с электродвигателем 7, а вал перемешивающего устройства 6 - с электродвигателем 8. Смесительная камера также содержит патрубок 9 для подачи полиуретановой композиции, патрубок 10 для подвода сжатого воздуха. Смесительная камера выполнена цилиндрической с днищем, в котором расположен патрубок 11 выгрузки готовой двухфазной смеси (полиуретановой композиции с наполнителем).
Смесительная головка основана на принципе смешивания готовой полиуретановой композиции (смесь компонентов А и Б) и наполнителя (компонент С). Смесительная головка работает следующим образом
В патрубок 4 загружается песок, который подается в участок подачи твердофазного наполнителя (песок), откуда шнековым питателем 3 подается в смесительную камеру 5. Одновременно в смесительную камеру 5 по патрубку 9 подводят полиуретановую композицию. За счет вращения перемешивающего устройства 6 происходит перемешивание песка и полиуретановой композиции. При этом скорости вращения шнека и его геометрические параметры, а также давление жидкого пенополиуретана и диаметр патрубка 3 подобраны таким образом, что смесь имеет требуемое соотношение компонентов. Регулирование этого соотношения осуществляется изменением подачи пенополиуретана насосами и изменением частоты вращения вала электродвигателя в приводе шнека.
Готовая двухфазовая смесь (смесь полиуретана с песком) выходит из патрубка 11.
Примерно один раз в две недели при условии постоянной работы головки осуществляют очистку внутренней поверхности корпуса 1 от налипших кусков смеси. Для этого смесительную головку разбирают, вынимают перемешивающее устройство 6 и зачищают внутреннюю поверхность корпуса 1 и поверхность перемешивающего устройства 6, заменяют, при необходимости, сточившиеся пальцы перемешивающего устройства 6. Самоочистка смесителя производится после каждого цикла работы смесительной головки, для удаления пенящейся двухфазовой смеси из камеры смешения, для предотвращения ее застывания (отвердевания) внутри камеры. Самоочистка осуществляется автоматически смесью наполнителя и сжатого воздуха.
Таким образом, при реализации полезной модели обеспечивается улучшение качества вырабатываемой двухфазовой смеси, увеличивается производительность, снижаются трудозатраты на чистку и ремонт смесительной головки, продляется срок службы устройства.