СМЕСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ПЕРЕСТАНОВОЧНЫМ УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРА
MIXING DEVICE WITH PERMUTABLE DEVICE FOR GAP ADJUSTMENT

Данное изобретение относится к смесительному устройству с признаками ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Изобретение может наиболее предпочтительно применяться при изготовлении вспененных полимеров (например, в виде пластиковых уплотнений). Для достижения желаемой микроструктуры полимера необходимым является то, что в смесительном устройстве имеется давление, находящееся в определенном окне давления. Если предусмотрено нагружение газом одного из обоих жидких полимерных компонентов, то определенное окно давления зависит также от нагружения газом. Если необходимое количество выгружаемого из выпускного отверстия полимера изменяется, то может доходить до сильных колебаний качества микроструктуры вспененного полимера.
Известно, что также при колебаниях температуры или вязкости первого и второго жидких полимерных компонентов, а также ввиду загрязнений в смесительном устройстве может доходить до изменений качества микроструктуры.
Поэтому уже известны меры: стабилизировать температуру, устранять загрязнения и удерживать неизменной вязкость и использовать для адаптации различных количеств выгружаемого полимера различные сопла. Так в DE 42 35 850 B4 раскрыто соответствующее типу смесительное устройство, мешалка которого выполняет двойную функцию, а именно с одной стороны функцию перемешивания и с другой стороны функцию закрытия выпускного отверстия. Для выполнения функции закрытия мешалка расположена с возможностью поднятия и опускания в смесительной камере смесительного устройства. Для того чтобы была возможность производить адаптацию к различным количествам выгружаемого полимера, корпус выпускного сопла может заменяться.
В EP 1 123 180 B1 также показано соответствующее типу смесительное устройство, мешалка которого выполняет двойную функцию перемешивающего устройства и запорного устройства. Для предотвращения возникновения резких движений открытия или закрытия мешалки, которые при обработке чувствительных материалов могут вызывать потери качества у изготовленных из перемешанной смеси деталей, приводной блок для поднятия и опускания мешалки снабжен кулачковой передачей, исполнительный кулачок которой имеет профиль кулачка с плавным и соответственно не имеющим скачков ходом.
Известные до сих пор смесительные устройства не занимались качеством микроструктуры вспененного из смеси полимера, так что оно при использовании известных смесительных устройств может в отдельных случаях сильно варьироваться.
Задача изобретения состоит в достижении постоянного качества микроструктуры вспененного полимера.
Эта задача решается с помощью смесительного устройства с признаками пункта 1 формулы изобретения.
Изобретение основывается на том неожиданном познании, что посредством удержания неизменным давления в смесительном устройстве может автоматически достигаться постоянное качество микроструктуры вспененного полимера, так как таким образом могут регулироваться изменения количества выгружаемого полимера, колебания температуры, вязкость первого и второго жидких полимерных компонентов и загрязнения, которые непредсказуемо влияют на давление в смесительном устройстве.
Уровень давления в смесительном устройстве зависит, среди прочего, от величины зазора между мешалкой и выпускным отверстием, а также от размера выпускного отверстия. Дальнейшие факторы воздействия на давление, как например размеры сопла, могут считаться неизменными. Посредством определения имеющегося в смесительном устройстве давления и регулировки зазора или размера выпускного отверстия при помощи датчика, регулировочного устройства и перестановочного устройства давление в смесительном устройстве может устанавливаться на необходимое предопределенное значение и удерживаться по существу неизменным.
Предложенное смесительное устройство является, в частности, предпочтительным, если смесительное устройство эксплуатируется в области низкого давления при имеющемся в смесительном устройстве давлении примерно менее чем 20 бар. В этой области давления газ, имеющийся, например, в первом жидком полимерном компоненте, - например, растворенный в полиоле воздух - может выделяться уже в смесительной камере. Выделившийся уже в смесительной камере газ служит в качестве центра конденсации и обеспечивает равномерное вспенивание смеси при выпуске из смесительного устройства.
В результате экспериментов было установлено, что при помощи предложенного смесительного устройства может достигаться остающаяся постоянной микроструктура для большого диапазона различных количеств выгружаемого полимера. Так, например, при удвоении или утроении количества выгружаемого полимера могла достигаться по существу неизменная микроструктура и тем самым постоянное качество микроструктуры.
Говоря о первом жидком полимерном компоненте, речь может идти предпочтительно о вязкой жидкости. Примерами являются полиолы, силиконы, эпоксиды, полиэфиры, акрилаты и MS-полимеры (средней мягкости).
Примерами второго жидкого полимерного компонента являются изоцианат и силиконы.
Примерами газа, с которым может быть смешан первый и/или второй жидкий полимерный компонент, являются воздух, азот и углекислый газ.
Может быть предусмотрено, что газ имеется, по меньшей мере, в частично растворенном виде в первом и/или втором жидком полимерном компоненте.
Дальнейшими примерами систем, по меньшей мере, с двумя компонентами являются:
- молекулярно сшивающий силикон с силиконом в качестве первого жидкого полимерного компонента и силиконом в качестве молекулярно сшивающего средства сшивки;
- сшитый при конденсации силикон, например, с водой и/или гликолями, или согласно DE 10 2008 011 986 A1 с силиконом в качестве вязкой жидкости и водой и/или гликолями в качестве сшивающего при конденсации средства сшивки;
- полиуретан (результат) сшитый, с изоцианатом в качестве отвердителя. Полимерный компонент в виде жидкости может содержать, например, полиэстровые полиолы, полиэфирные полиолы, тиолы, гликоли, амины, удлинители цепи и акрилаты. Изоцианаты могут быть ароматическими (например, на основе MDI, TDI), а также алифатическими (например, на основе HDI, IPDI, 12-кратно гидрированного MDI);
- полиизоцианураты, второй компонент содержит катализаторы тримеризации и при необходимости еще полиолы, другие субстанции с активным водородом или неактивные разбавители;
- 1K NCO терминированные полиуретаны с водой и/или гликолями в качестве средства отверждения или сшивки (бустерные системы);
- системы эпоксидных смол;
- модифицированные силаном полимеры с водой и/или гликолями в компоненте B, например MS-полимеры;
- акрилаты, радикально отвержденные;
- ненасыщенные полиэфирные смолы, радикально отвержденные;
- смолы сложных виниловых эфиров, радикально отвержденные.
Согласно предпочтительному примеру осуществления может быть предусмотрено, что мешалка выполнена с возможностью перемещения относительно выпускного отверстия. При этом может быть предусмотрено, что перестановочное устройство соединено с мешалкой, причем посредством перестановочного устройства мешалка может перемещаться относительно выпускного отверстия.
Может быть предусмотрено, что перестановочное устройство включает в себя линейный двигатель, который расположен предпочтительно на валу мешалки.
Может быть предусмотрено, что выпускное отверстие выполнено с возможностью изменения размера. При этом может быть предусмотрено то, что перестановочное устройство соединено с выпускным отверстием, причем посредством перестановочного устройства размер выпускного отверстия может изменяться. Перестановочное устройство может быть выполнено, например, в виде ирисовой диафрагмы, причем выпускное отверстие образуется посредством свободной центральной области ирисовой диафрагмы. Альтернативно перестановочное устройство может быть выполнено в виде эластичного элемента наподобие шлангового зажима, причем выпускное отверстие образовано посредством свободной в свету ширины в шланге.
Если смесительное устройство имеет вытянутую конструкцию, то может быть предпочтительным, если, по меньшей мере, одно подающее отверстие, по меньшей мере, для одного первого жидкого полимерного компонента и, по меньшей мере, одно другое подающее отверстие, по меньшей мере, для одного второго жидкого полимерного компонента расположены в различных осевых положениях смесительного устройства. Так как смешивание обоих жидких полимерных компонентов происходит только в области того подающего отверстия, которое расположено ближе к выпускному отверстию, в области, расположенной в осевом направлении над этой областью, не доходит до загрязнения или доходит лишь до незначительного загрязнения.
Может быть предусмотрено то, что выпускное отверстие смесительного устройства соединено с соплом.
Предпочтительно может быть предусмотрено то, что предопределенное значение для преобладающего в смесительном устройстве давления меньше 20 бар, предпочтительно меньше 10 бар, наиболее предпочтительно составляет примерно от 2 бар до примерно 4 бар.
Защита также требуется для системы, включающей в себя смесительное устройство, соответствующее, по меньшей мере, одному из предшествующих примеров осуществления, и источник, по меньшей мере, для одного первого жидкого полимерного компонента, который соединен с, по меньшей мере, одним подающим отверстием, по меньшей мере, для одного первого жидкого полимерного компонента, причем предпочтительно, по меньшей мере, один первый жидкий полимерный компонент смешан с газом, и источник, по меньшей мере, для одного второго жидкого полимерного компонента, который соединен с, по меньшей мере, одним другим подающим отверстием, по меньшей мере, для одного второго жидкого полимерного компонента, причем предпочтительно, по меньшей мере, один второй жидкий полимерный компонент смешан с газом.
Далее варианты осуществления изобретения рассматриваются при помощи чертежей.
На чертежах показано:
фиг.1 - первый пример осуществления соответствующего изобретению смесительного устройства;
фиг.2 - подробный вид смесительного устройства согласно фиг.1; и
фиг.3 - второй пример осуществления соответствующего изобретению смесительного устройства.
Фиг.1 показывает смесительное устройство 1 со смесительной камерой 12. Можно увидеть подающее отверстие 2, по меньшей мере, для одного первого жидкого полимерного компонента (например, полиола) и другое подающее отверстие 3, по меньшей мере, для одного второго жидкого полимерного компонента (например, изоцианата), которые проведены в смесительную камеру 12. Смесительное устройство 1 выполнено динамическим и включает в себя мешалку 7, которая может вращаться в смесительной камере 12. Первый и/или второй жидкий полимерный компонент могут быть смешаны с газом - например, воздухом.
Для производства смеси из первого и второго жидкого полимерного компонента вводятся смешанный в этом примере с воздухом первый жидкий полимерный компонент, который предоставляется источником 10, через первое подающее отверстие 2 и второй жидкий полимерный компонент, который предоставляется другим источником 11, через второе подающее отверстие 3 в различных осевых положениях имеющего здесь вытянутую конструкцию смесительного устройства 1. Благодаря вращению мешалки 7 доходит до перемешивания этих обоих компонентов.
Рядом с острием мешалки 7 предусмотрено выпускное отверстие 4 для выпуска смеси, состоящей из первого и второго жидкого полимерного компонента, из смесительной камеры 12. Через остающийся между мешалкой 7 и выпускным отверстием 4 зазор 6 смесь может выводиться из выпускного отверстия 4 в направлении сопла 9.
Предусмотрено перестановочное устройство 5, посредством которого может вызываться относительное движение между выпускным отверстием 4 и мешалкой 7, и тем самым может изменяться зазор 6 между мешалкой 7 и выпускным отверстием 4. Перестановочное устройство 5 имеет шаговый двигатель, который через вал входит в зацепление с зубчатым колесом, которое сбоку входит в зацепление с расположенной концентрически к валу 16 резьбовой втулкой. Вращение зубчатого колеса шаговым двигателем вызывает осевое перемещение резьбовой втулки, вследствие чего осуществляется регулировка высоты мешалки 7, что устанавливает зазор между мешалкой 7 и выпускным отверстием 4. При помощи схематично изображенной шкалы измерение произошедшего перемещения может осуществляться и передаваться на регулировочное устройство 14 (соответствующие сигнальные линии не изображены). Во время дозирования воздух вводится в направлении схематично показанной стрелки в область над уплотнением 15, что приводит к поднятию мешалки 7 против нагружения силовым аккумулятором 8 вплоть до заданного резьбовой втулкой упора. Если давление воздуха отключается, то силовой аккумулятор 8 перемещает мешалку 7 в направлении выпускного отверстия 4 (на этом изображении вниз) до тех пор, пока мешалка 7 не перекроет выпускное отверстие 4.
Для определения давления, имеющегося в смесительном устройстве 1 или в его смесительной камере 12, предусмотрен датчик 17, который через сигнальную линию 18 находится в передающем сигнал соединении с регулировочным устройством 14. В свою очередь регулировочное устройство 14 через линию 19 управления находится в передающем сигнал соединении с перестановочным устройством 5, так что регулировочное устройство 14 может посредством перестановочного устройства 5 устанавливать зазор 6 таким образом, что преобладающее в смесительном устройстве 1 или в его смесительной камере 12 давление имеет предопределенное значение, например менее 20 бар. Альтернативно показанному расположению датчика 17 также возможны другие расположения, например на линии 10.
В данном примере осуществления соотношения давлений выбраны таким образом, что в смесительной камере 12 доходит до постоянного давления, которое является достаточно низким, чтобы имеющееся в смеси пенообразующее средство могло пениться.
Если во время или после процесса выпуска смеси из смесительного устройства 1 давление в смесительном устройстве 1 или в его смесительной камере 12 изменяется, то это изменение давления может регистрироваться датчиком 17, и регулировочное устройство 14 может управлять перестановочным устройством 5 таким образом, что этому изменению давления оказывается противодействие соответствующим относительным движением между мешалкой 7 и выпускным отверстием 4, и необходимое заданное давление сохранится в смесительном устройстве 1. В частности соответствующая адаптация давления может осуществляться после каждого процесса выпуска или после каждого дозирования.
Уплотнение 15 (которое может иметь уплотняющее действие в одном направлении или в обоих направлениях) герметично окружает вращающийся вал 16 мешалки 7 и уплотняет смесительную камеру 12 в области вала 16 мешалки 7. Уплотнение 15 может состоять, например, из тефлона и допускать легкоходное осевое движение вращающегося вала 16. Вследствие того, что вал 16 вращается, и уплотнение 15 вызывает незначительное трение, может достигаться очень точная осевая адаптация положения мешалки 7. В частности могут вследствие этого предотвращаться нежелательные колебания давления из-за резкого осевого смешения мешалки 7 вследствие медленного прерывистого движения. Благодаря вращению вала 16 также облегчается осевое перемещение мешалки 7. Предпочтительно уплотнение 15 выполнено в виде уплотнения вращающейся и совершающей поступательно движение детали.
Фиг.2 показывает подробный вид острия мешалки 7 смесительного устройства 1 согласно фиг.1 в измененном рабочем состоянии, в котором мешалка 7 была смещена в осевом направлении относительно выпускного отверстия 4 настолько, что она закрывает выпускное отверстие 4. Острие мешалки 7 выполнен более острым, чем наклон торцевой поверхности 13 смесительной камеры 12. Вследствие этого острие мешалки 7 прилегает только "по кольцу" к торцевой поверхности 13 и вдается в выпускное отверстие 4, для того чтобы перекрывать его "по кольцу".
Фиг.3 показывает дальнейший пример осуществления предложенного смесительного устройства 1. В отличие от примера осуществления согласно фиг.1 перестановочное устройство 5 включает в себя здесь расположенный на валу 16 мешалки 7 линейный двигатель, который мешалку 7 непосредственно в осевом направлении может поднимать и опускать и таким образом вызывать необходимое относительное движение между мешалкой 7 и выпускным отверстием 4, для того чтобы в необходимой степени изменять зазор 6, чтобы преобладающее в смесительном устройстве 1 или в его смесительной камере 12 давление имело необходимое заданное значение. При помощи схематично изображенной шкалы измерение произошедшего перемещения может осуществляться и передаваться на регулировочное устройство 14 (соответствующие сигнальные линии не изображены).
В отличие от изображенного, перестановочное устройство 5 может также включать в себя, например, по существу известный кулачковый привод, привод ходовым винтом или гидравлический привод.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 смесительное устройство
2 первое подающее отверстие, по меньшей мере, для одного первого жидкого полимерного компонента
3 второе подающее отверстие, по меньшей мере, для одного второго жидкого полимерного компонента
4 выпускное отверстие
5 перестановочное устройство
6 зазор
7 мешалка
8 силовой аккумулятор (пружина)
9 сопло
10 источник, по меньшей мере, для одного первого жидкого полимерного компонента
11 источник, по меньшей мере, для одного второго жидкого полимерного компонента
12 смесительная камера
13 торцевая поверхность
14 регулировочное устройство
15 уплотнение
16 вал
17 датчик
18 сигнальная линия
19 линия управления