CZ2002155A3

CZ2002155A3 - A method for producing foam materials and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ2002155A3
Application number: CZ2002155A
Authority: CZ
Inventors: Hendrik Vulturius
Original assignee: Hendrik Vulturius
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2002-10-16
Also published as: ES2193101T3; HUP0202633A2; CA2379226A1; AU6693000A; TR200200059T2; JP2003504191A; EP1198287A1; PL353402A1; DE50001291D1; ATE232753T1; EP1198287B1; DE19933245A1; DK1198287T3; WO2001005494A1

Abstract

The invention relates to a method for producing a foam, especially a foamed porous light-density material, in which a slurry that contains a carrier liquid and a foaming agent as well as optionally containing additional additives such as retarders, accelerators, stabilizers, liquefiers, binders and fillers is converted into a foam or light-density material by adding a gas. According to the invention, the slurry is firstly fed into an intermediate reservoir out of which it is transported to a foaming device which is arranged downstream and which comprises an air supply valve that can be regulated.

Description

Způsob výroby pěnových materiálů a zařízení k jeho prováděníMethod for producing foam materials and equipment for carrying it out

Oblast technikyTechnical area

Vynález se týká způsobu výroby pěnových materiálů, zejména napěněné pórovité lehčené hmoty, u kterého se kašovitá směs, která obsahuje nosnou kapalinu a vytvářeč pěny, jakož i případně další přídavné látky, jako například retardéry, urychlovače, stabilizátory, plastifikátory, slučovače a plniva, přeměňuje přidáním plynu na pěnu, případně porovitou lehčenou hmotu, jakož i zařízeni k prováděni tohoto způsobu.The invention relates to a method for producing foam materials, in particular foamed porous expanded material, in which a slurry mixture containing a carrier liquid and a foam former, as well as optionally other additives, such as retarders, accelerators, stabilizers, plasticizers, binders and fillers, is converted into foam, or porous expanded material, by adding gas, as well as a device for carrying out this method.

D°savadní_stav_technikyCurrent_state_of_the_art

U způsobu v předcházejícím popsaného druhu, který je známý z patentu DE 41 18 537 Cl, se uskutečňuje smichavá— ní všech podílů a napěňování ve ventilovém bloku se dvěma za sebou uspořádanými tryskami, čímž se v praxi vytváří konstrukční jednotka, která vyžaduje malý prostor a je také jednoduchá a levná. Toto známé uspořádání s uvedeným způsobem však pracuje bezchybně jen za určitých provozních podmínek, a to zejména tehdy, pokud se pracuje kontinuálně. Pokud se však vytvářejí velmi rozdílné smíchávací poměry přídavných látek a potřebných tlakových poměrů a pokud se k tomu ještě má uskutečnit výroba pěny nebo pórovitých lehčených hmot velmi diskontinuálně, vznikají značné funkční problémy.In the method of the type described above, which is known from DE 41 18 537 C1, the mixing of all components and the foaming are carried out in a valve block with two nozzles arranged one behind the other, which in practice creates a structural unit which requires little space and is also simple and inexpensive. However, this known arrangement with the method only works flawlessly under certain operating conditions, especially when it is operated continuously. However, if very different mixing ratios of additives and the required pressure ratios are created and if, in addition, the production of foam or cellular foamed materials is to be carried out very discontinuously, significant functional problems arise.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Vynález si proto klade za úkol zdokonalit způsob a k jeho provádění vhodné zařízení v úvodu uvedených druhů tak, aby se nezávisle na druhu použitých nosných kapalin a přídavných látek a nezávisle na té skutečnosti, jak mají být účelně nastaveny tlakové a míchací poměry, dosahovalo vždy optimálních výsledků, a to i tehdy, když má zařízení pracovat v diskontinuálním provozu.The invention therefore aims to improve the method and the device suitable for its implementation of the types mentioned in the introduction so that, regardless of the type of carrier liquids and additives used and regardless of how the pressure and mixing ratios are to be set appropriately, optimal results are always achieved, even when the device is to operate in discontinuous operation.

Pro vyřešení tohoto úkolu se podle vynálezu předpokládá, že kašovitá směs se nejprve dopravuje do mezilehlého zásobníku, ze kterého se přivádí do připojeného napěňovacího ústrojí, které má regulovatelný ventil pro přívod vzduchu .To solve this problem, it is provided according to the invention that the slurry mixture is first conveyed to an intermediate container, from which it is fed to an attached foaming device which has a controllable air supply valve.

Přitom se uskutečňuje provádění tohoto způsobu podle vynálezu s výhodou tak, že se nosná kapalina, případně tuto nosnou kapalinu a přídavné látky obsahu lící předběžné kašovité směsi v prvním vstřikovacím čerpadle smíchávají s vytvářečem pěny a přivádějí se do mezilehlého zásobníku a že jako napěňovací ústrojí se použije druhé vstřikovací čerpadlo, které přivádí pod tlakem plyn sloužící pro napěnování při nasávání kašovitých směsí z mezilehlého zásobníku.The method according to the invention is preferably carried out in such a way that the carrier liquid, or the pre-slurry mixtures containing this carrier liquid and additives, are mixed with the foaming agent in a first injection pump and fed into an intermediate container, and that a second injection pump is used as a foaming device, which supplies a gas under pressure for foaming when the slurry mixtures are drawn from the intermediate container.

Podle vynálezu vytvořená úprava mezilehlého zásobníku mezi prvním vstřikovacím čerpadlem, které slouží jen pro smíchávání nosné kapaliny se všemi požadovanými přídavnými látkami, a mezi druhým vstřikovacím čerpadlem, které vytváří vlastní napěnění při přívodu plynu, například vzduchu, má tu výhodu, že se umožní přesné a rovnoměrné dávkování přísad také v nejmenších množstvích a že mimoto jsou také na sobě navzájem nezávisle nastavitelné a regulovatelné tlakové poměry prvního vstřikovacího čerpadla a druhého vstřikovacího čerpadla. To opět umožňuje výrobu pórovitých lehčených hmot se suchou hrubou hustotou pod 100 kg/m .The arrangement of the intermediate reservoir between the first injection pump, which serves only to mix the carrier liquid with all the required additives, and the second injection pump, which creates its own foaming when a gas, for example air, is supplied, has the advantage that it allows for precise and uniform dosing of additives even in the smallest quantities and that, in addition, the pressure ratios of the first injection pump and the second injection pump can also be set and regulated independently of each other. This again allows the production of porous expanded materials with a dry gross density of below 100 kg/m.

Způsob pro výrobu pěny nebo pórovité lehčené hmoty se přitom liší jen prostřednictvím použitých přísad. Pokud se použije jen nosná kapalina, pěnový prostředek a případně stabilizátor, tak se vytváří pěna. Pokud se použijí ještě další slučovací prostředky, například cement nebo podobně a případně také přídavné hmoty jako granulát nebo podobně, je možné vytvářet místo pěny napěněnou pórovitou lehčenou hmotu.The method for producing foam or porous expanded material differs only in the additives used. If only a carrier liquid, a foaming agent and possibly a stabilizer are used, a foam is produced. If further binding agents are used, for example cement or the like and possibly also additional materials such as granulate or the like, it is possible to produce a foamed porous expanded material instead of a foam.

Nezávisle na té skutečnosti, zda se má vyrábět pěna nebo napěněná pórovitá lehčená hmota, lze podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu předpokládat, že nosná kapalina a/nebo přídavné látky a/nebo kašovité směsi a/nebo napěnovací plyn se přivádějí přes nastavitelné dávkovači ústrojí, zejména průtokové měřiče, čerpadla nebo regulační ventily.Regardless of whether foam or foamed cellular expanded material is to be produced, it can be assumed according to a further advantageous embodiment of the invention that the carrier liquid and/or additives and/or slurry mixtures and/or foaming gas are supplied via adjustable metering devices, in particular flow meters, pumps or control valves.

I když je to samozřejmě možné a v praxi k tomu také často dojde, aby se realizovalo za jednoduchých výrobních podmínek jednoduché a snadno transportovatelné zařízení pro výrobu pěny nebo pórovité lehčené hmoty, přičemž se jednoduchá dávkovači zařízení přestavují manuálně, například pro střednictvím odpovídajících nastavovacích koleček, ukázalo se podle dalšího uspořádání vynálezu jako zlváště výhodné, když se dávkovači ústrojí pro dosažení požadovaných vlastností pěny případně pórovité lehčené hmoty na sobě navzájem sladěně regulují programovatelným elektrickým ovládacím zařízením. Jak pěna, tak také napěněná pórovitá lehčená hmota je tak vyrobitelná prostřednictvím takového programem ovládaného elektrického ovládacího ústrojí ve variabilním složení, přičemž kromě volné přestavitelnosti a programovatelnosti může být upraven větší počet standardních programů, které automaticky předem poskytují vhodné výrobní podmínky pro nejrůznější případy použití a pro nejrůz4 nější typy pěn, případně napěněných pórovitých lehčených hmot, a které zabezpečují, že k určitému množství nosné kapaliny jsou přiváděna optimální množství přídavných látek nebo aditiv a že dochází za optimálních tlakových podmínek ke smíchávání a k napěňování ve druhém vstřikovacím čerpadle vždy za nejvhodnějších tlaků způsobu.Although it is of course possible, and in practice this often happens, to implement a simple and easily transportable device for producing foam or cellular foam under simple production conditions, whereby the simple metering devices are adjusted manually, for example by means of corresponding adjustment wheels, it has proven particularly advantageous according to a further embodiment of the invention if the metering devices are regulated in a coordinated manner with one another by a programmable electrical control device in order to achieve the desired properties of the foam or cellular foam. Both foam and foamed porous expanded material can thus be produced by means of such a program-controlled electrical control device in a variable composition, whereby in addition to free adjustment and programmability, a larger number of standard programs can be adjusted, which automatically provide suitable production conditions in advance for a variety of applications and for a variety of types of foams or foamed porous expanded materials, and which ensure that optimal amounts of additives are supplied to a certain amount of carrier liquid and that mixing and foaming in the second injection pump always take place under optimal pressure conditions at the most suitable process pressures.

Podle dalšího výhodného uspořádání vynálezu lze také provést takovou úpravu, že při diskontinuální spotřebě se na napěňovacím ústrojí vyrábějí kašovité směsi v závislosti na stavu naplnění mezilehlého zásobníku, to znamená, že první vstřikovací čerpadlo pracuje kontinuálně až do stanoveného stavu naplnění mezilehlého zásobníku, a to nezávisle na té skutečnosti, zda se uskutečňuje nebo nikoli spotřeba na druhém vstřikovacím čerpadle. Prostřednictvím této kontinuální nebo téměř kontinuální práce prvního vstřikovacího čerpadla lze zachovávat značně rovnoměrné výrobní podmínky pěny a nasávání aditiv se přitom může uskutečňovat skutečně dávkovaně, což by při velmi diskontinuální spotřebě na napěnovacím ústrojí a v souladu s tím současně uskutečňovaném diskontinuálním provozu prvního, pro přimíchávání přídavných látek sloužícího prvního vstřikovacího čerpadla nebylo možné. Provoz s mezilehlým zásobníkem podle vynálezu, do kterého první vstřikovací čerpadlo dodává tak dlouho, až je do určité míry naplněn, má tu výhodu, že kromě rovnoměrného smíchávání a z toho vyplývající lepší kvalitu pěny, případně napěněné pórovité lehčené hmoty jsou také méně opotřebovávány součásti zařízení a v důsledku toho může být zařízení v provozu bez údržby a po delší dobu.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is also possible to provide that, in the case of discontinuous consumption, the foaming device produces slurry mixtures depending on the filling level of the intermediate container, i.e., the first injection pump operates continuously up to a specified filling level of the intermediate container, regardless of whether or not consumption is taking place at the second injection pump. By means of this continuous or almost continuous operation of the first injection pump, it is possible to maintain substantially uniform foam production conditions and the addition of additives can be carried out in a truly metered manner, which would not be possible in the case of very discontinuous consumption at the foaming device and the correspondingly simultaneous discontinuous operation of the first injection pump serving to mix in the additives. Operation with an intermediate reservoir according to the invention, into which the first injection pump supplies until it is filled to a certain extent, has the advantage that in addition to uniform mixing and the resulting better quality of the foam or foamed porous expanded material, there is also less wear on the components of the device and as a result the device can be operated maintenance-free and for a longer period of time.

Pro provádění způsobu podle vynálezu je určeno zařízení, které se vyznačuje tím, že výstup prvního vstřikovacího čerpadla je spojen s předřazeným přívodním čerpadlem kapaliny a s nasávacím přívodem pro přísady se vstupem a s nasávacím přívodem druhého vstřikovacího čerpadla, opatřeného předřazeným ústrojím pro přívod plynu, se vstupem mezilehlého zásobníku.For carrying out the method according to the invention, a device is provided, which is characterized in that the outlet of the first injection pump is connected to an upstream liquid supply pump and to a suction inlet for additives with an inlet, and to the suction inlet of the second injection pump, provided with an upstream gas supply device, with an inlet of an intermediate reservoir.

Ustrojí pro přívod plynu přitom může být vytvořeno bud jako plynové čerpadlo nebo také jako tlakový zásobník plynu, například vysokotlaká plynová láhev s připojeným regulačním výpustným ventilem.The gas supply device can be designed either as a gas pump or as a pressurized gas reservoir, for example a high-pressure gas cylinder with a connected regulating outlet valve.

V rámci vynálezu je také ještě ta skutečnost, že dávkovači ústrojí, průtokové měřiče, čerpadla, regulační ventily nebo podobně jsou nejméně částečně dálkově ovladatelně regulovatelné a jsou spojeny s programovatelnou ovládací jednotkou.It is also within the scope of the invention that the dosing devices, flow meters, pumps, control valves or the like are at least partially remotely controllable and are connected to a programmable control unit.

Přehled obrázku na výkreseOverview of the image on the drawing

Další výhody, znaky a podrobnosti vynálezu vyplývají z následujícího popisu příkladu provedení ve spojení s výkresovou částí, kde je na obrázku schematicky znázorněno zařízení podle vynálezu pro výrobu pěny nebo pórovité lehčené hmoty.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of an exemplary embodiment in conjunction with the drawing, where the figure schematically shows a device according to the invention for producing foam or porous expanded material.

Příklady_proyedení_vynálezuExamples of the invention

Zařízení podle vynálezu má první vstřikovací čerpadlo 1 sepřívodem 3, který vede ke trysce 2 a do kterého se přivádí buď nosná kapalina, jako například voda, speciálně při výrobě pěny, nebo také předběžné kašovité směsi, sestávající z nosné kapaliny a z přídavných látek, jako slučovačů, plniv, granulátů nebo podobně. Přívod se uskutečňuje pro střednictvím neznázorněného regulovatelného čerpadla. První vstřikovací čerpadlo X má kromě přívodu 3 pro nosnou kapalinu nebo předběžné kašovité směsi nasávací přívod 4 pro přídavné přísady, zejména pro vytvářeč pěny, který působením podtlaku vytvářeného tryskou 2 nasává přísady a uvnitř je smíchává s nosnou kapalinou nebo s předběžnými kašovitými směsmi. Prostřednictvím výstupu 5 prvního vstřikovacího čerpadla 1 se dopravují takto vyrobené kašovité směsi í) do mezilehlého zásobníku 7, který je ?svýhi výtokem 8 spojen s nasávacím přívodem 9 druhého vstřikovacího čerpadla 10. Toto v souladu s prvním vstřikovacím čerpadlem JL vytvořené druhé vstřikovací čerpadlo 10, které má také trysku 11 a přívod 12, je tímto přívodem 12 připojeno na tlakový zásobník plynu, tedy buď na plynovou láhev s tlakovým redukčním ventilem nebo na plynové čerpadlo, které zpracovává jako napěnovací plyn okolní prostředí. Z trysky 11 vystupující plyn nasává kašovité směsi 6 z mezilehlého zásobníku 7. a přivádí je na konci vynášecí pěnové trubky _13, která je s výhodou na konci kuželovité rozšířena, k napěnění, takže v miste 14 vystupuje pěna nebo při přidání odpovídajících slučovacích látek a plnicích látek napěněná pórovitá lehčená hmota.The device according to the invention has a first injection pump 1 with a feed line 3 which leads to a nozzle 2 and into which either a carrier liquid, such as water, especially in the production of foam, or also a pre-slurry mixture consisting of a carrier liquid and additives, such as binders, fillers, granulates or the like, is fed. The feed is carried out by means of a controllable pump (not shown). The first injection pump X has, in addition to the feed line 3 for the carrier liquid or the pre-slurry mixture, a suction line 4 for additional additives, in particular for a foam generator, which sucks in the additives under the action of the vacuum generated by the nozzle 2 and mixes them internally with the carrier liquid or the pre-slurry mixtures. The thus produced slurry mixtures 1) are conveyed via the outlet 5 of the first injection pump 1 to an intermediate container 7, which is connected by its outlet 8 to the suction inlet 9 of the second injection pump 10. This second injection pump 10, which is designed in accordance with the first injection pump 11 and also has a nozzle 11 and an inlet 12, is connected via this inlet 12 to a pressurized gas container, i.e. either to a gas cylinder with a pressure reducing valve or to a gas pump which processes the surrounding environment as a foaming gas. The gas emerging from the nozzle 11 sucks the slurry mixture 6 from the intermediate container 7 and feeds it to the end of the discharge foam tube 13, which is preferably conically widened at the end, for foaming, so that foam or, with the addition of appropriate binders and fillers, a foamed porous expanded mass emerges at the location 14.

Čerpadla pro napájení prvního vstřikovacího čerpadla 1. a druhého vstřikovacího čerpadla 10, jakož i všechna další dávkovači ústrojí a ventily, které nejsou pro jednoduchost na výkrese znázorněny, jakož i případně přestavitelné trysky 2 a Π. mohou být přestavitelné jak manuálně, tak také s výhodou nejméně částečně dálkově regulovatelně a mohou být spojeny s programovatelnou ovládací jednotkou. Tak je možné dosáhnout přesných a vždy požadovaných poměrů, tedy druhu a stupně napěnění pěny, jakož i hustoty pórovité lehčené hmoty prostřednictvím optimálně přizpůsobených výrobních podmínek. Mezilehlý zásobník 7 je opatřen měřicím ústrojím, které je jen schematicky znázorněno jako skřínka JL_5 a které zjištuje z prvního vstřikovacího čerpadla χ do vstupu 1_6 mezilehlého zásobníku 7 přiváděné kašovité směsi 6, přičemž toto měřicí ústrojí může být také spojeno s uvedenou programovatelnou ovládací jednotkou, aby se zabránilo, že první vstřikovací čerpadlo X musí být provozováno stejně přerušovaně, jako druhé vstřikovací čerpadlo 10, které je při práci na staveništi velmi často diskontinuálně zapínáno a vypínáno. První vstřikovací čerpadlo X dopravuje kašovité směsi 6 do mezilehlého zásobníku T_ tak dlouho, až je tento naplněn do předem stanoveného stavu naplnění, a to nezávisle na tom, zda druhé vstřikovací čerpadlo 10 pracuje nebo ne, to znamená nezávisle na té skutečnosti, zda se v daném okamžiku skutečně vyrábí pěna nebo pórovitá lehčená hmota. To znamená, že první vstřikovací čerpadlo X pracuje bud kontinuálně, když je na druhém vstřikovacím čerpadle χθ trvalá spotřeba, nebo je nejméně jakoby kontinuálně provozováno po delší dobu a není vždy krátkodobě zapínáno a vypínáno. Toto krátkodobé zapínání a vypínání by totiž velmi nepříznivě ovlivňovalo přesné smíchávání a nasávání nosné kapaliny, případně předběžných kašovitých směsí a přísad v prvním vstřikovacím čerpadle X a jejich vnitřní smíchávání, čímž se zabrání tomu, že by se dosáhlo skutečně optimálně odolných a rovnoměrných získávaných vlastností výrobků, tedy pěn nebo pórovitých lehčených hmot.The pumps for supplying the first injection pump 1 and the second injection pump 10, as well as all other metering devices and valves which are not shown in the drawing for the sake of simplicity, as well as the optionally adjustable nozzles 2 and Π. can be adjusted both manually and also, preferably at least partially, remotely and can be connected to a programmable control unit. In this way, it is possible to achieve the exact and always desired ratios, i.e. the type and degree of foaming of the foam, as well as the density of the porous expanded material, by means of optimally adapted production conditions. The intermediate tank 7 is provided with a measuring device, which is only schematically shown as a box JL_5 and which detects the slurry mixture 6 fed from the first injection pump χ to the inlet 1_6 of the intermediate tank 7, this measuring device can also be connected to the said programmable control unit in order to prevent the first injection pump X from having to be operated in the same intermittent manner as the second injection pump 10, which is very often switched on and off discontinuously during work on the construction site. The first injection pump X transports the slurry mixture 6 into the intermediate tank T_ until it is filled to a predetermined filling level, independently of whether the second injection pump 10 is operating or not, i.e. independently of whether foam or porous expanded material is actually being produced at a given time. This means that the first injection pump X either operates continuously when there is a permanent consumption at the second injection pump x, or at least is operated as if continuously for a longer period and is not always switched on and off for short periods. This short-term switching on and off would have a very negative effect on the precise mixing and suction of the carrier liquid, or the preliminary slurry mixtures and additives in the first injection pump X and their internal mixing, thereby preventing the achievement of truly optimally durable and uniform product properties, i.e. foams or porous expanded materials.

Claims

1. A method for producing foam materials, in particular foamed porous expanded material, in which a slurry mixture (6) containing a carrier liquid and a foam former, as well as optionally other additives, such as retarders, accelerators, stabilizers, plasticizers, binders and fillers, is converted by adding gas into foam, or porous expanded material, characterized in that the slurry mixture (6) is first transported to an intermediate container (7), from which it is fed to a connected foaming device, which has a controllable air supply valve.

2. Method according to claim 1, characterized in that the carrier liquid, or the pre-slurry mixtures (6) containing this carrier liquid and additives are mixed with the foaming agent in the first injection pump (1) and fed into the intermediate container (7) and that a second injection pump (10) is used as the foaming device, which supplies a gas under pressure for foaming when sucking the slurry mixtures (6) from the intermediate container (7).

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier liquid and/or additives and/or slurry mixtures (6) and/or foaming gas are supplied via adjustable metering devices, in particular flow meters, pumps or control valves.

4. Method according to claim 3, characterized in that the dosing devices are regulated in a coordinated manner with each other by a programmable electrical control device in order to achieve the desired properties of the foam or porous expanded material.

5. Method according to one of claims 1 to 4, characterised in that, during discontinuous consumption, slurries (6) are produced in the foaming device depending on the filling level of the intermediate container (7).

6. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, characterised in that the outlet (5) of the first injection pump (1) is connected to an upstream liquid supply pump and to the suction inlet (4) for additives with an inlet (16) and to the suction inlet (9) of the second injection pump (10), provided with an upstream gas supply device, with the inlet of the intermediate reservoir (7).

7. The device according to claim 6, characterized in that the dosing devices, flow meters, pumps, control valves or the like are at least partially remotely controllable and are connected to a programmable control unit.