ES2242886T3 - Unidad de carga de gas para una instalacion de colada por inyeccion de poliuretano. - Google Patents

Abstract

Unidad de carga de gas para un componente de poliuretano líquido, especialmente un componente de poliuretano cargado con material de relleno, de una instalación de fundición inyectada de poliuretano, con un recipiente de mezclado en el que están dispuestos unos elementos de mezcla móviles y en el que se introduce el componente de poliuretano líquido con un gas añadido por una tobera, caracterizada porque los elementos de mezcla (39) móviles están situados en el recipiente de mezclado (38) alineados y regulables axialmente respecto de una abertura (41) en el recipiente de mezclado (38) a través de la cual puede ser introducido el componente de poliuretano con el gas añadido por una tobera.

Description

Unidad de carga de gas para una instalación de colada por inyección de poliuretano.

El invento se refiere a una unidad de carga de gas para un componente de poliuretano liquido, especialmente un componente de poliuretano cargado con material de relleno de una instalación de fundición inyectada de poliuretano según el preámbulo de la reivindicación 1.

En las unidades de carga de gas de este tipo ya conocidas el gas es introducido en el componente liquido con ayuda de un agitador que gira en el recipiente de mezclado. El gas puede ser introducido en el componente liquido a través del eje del agitador construido como un eje hueco y a través de canales de gas en las palas del agitador. En otra forma constructiva el gas puede ser conducido por una tubería de componentes que lleva al recipiente de mezclado, produciéndose el mezclado profundo y la carga del componente de liquido con el gas en el recipiente de mezclado por medio de la alta velocidad del agitador giratorio. A menudo la energía de mezclado necesaria no es suficiente, pero a la vez el material relleno (como por ejemplo fibras de refuerzo) puede ser rotos por el agitador que gira a alta velocidad. Por lo demás, existe la desventaja de que el tamaño de las burbujas de gas mezcladas no sea suficientemente pequeño y no sea suficientemente homogéneo. Además se pueden generar caminos de corriente no influidos por el agitador en los cuales no tenga lugar ningún mezclado digno de mención.

El invento tiene por ello como base la misión de crear una unidad de carga de gas para componentes de poliuretano (por ejemplo isocianato o poliol) líquidos y cargados con materia de relleno con la que conservando profundamente los componentes del relleno la carga de gas puede estar disponible siempre con el mayor porcentaje de gas físicamente posible.

Esta misión será resuelta de acuerdo con el invento por la unidad de gas definida en la

\hbox{reivindicación 1.}

De acuerdo con el invento, debido a la posibilidad de regulación axial de los elementos de mezcla éstos pueden ser colocados en el recipiente de mezclado respecto de la abertura de manera que o están situados separados de la abertura y forman un paso libre de impedimentos para la entrada del componente de poliuretano en el recipiente de mezclado, o se introducen en la abertura con lo que el componente de poliuretano junto con el gas soplado debe atravesar los elementos de mezcla. Con la posibilidad que tienen los elementos de mezcla móviles de ser colocados, la unidad de carga de gas puede ser utilizada con el rendimiento optimo en todas las condiciones de servicio y con diferentes grados de carga del componente de poliuretano líquido, porque con el sistema siempre puede aprovecharse la máxima presión del sistema (por ejemplo 25 bar) generada por la bomba. La viscosidad estructural del componente de poliuretano cargado con material de relleno, es decir, los valores de viscosidad variables dependiendo del grado de llenado y la temperatura así como el componente de poliuretano utilizado (por ejemplo, isocianato o poliol) pueden ser tenidos en cuenta totalmente.

Preferentemente el recipiente de mezclado es cilíndrico y la abertura es el extremo de un tubo que desemboca en el fondo del tanque previo de almacenamiento en el que van a ser introducidos los elementos de mezcla que pueden moverse axialmente respecto del eje del tubo. De manera favorable, en el otro extremo del tubo existen elementos de mezcla sólidos del tipo habitual en el comercio los cuales en el caso de una perdida de carga pequeña y una cortadura pequeña producen una buena premezcla de los componentes de poliuretano cargados con material de relleno y provistos con gas inyectado.

En otra configuración preferente del invento, en la zona de la inyección de gas se coloca un sonotrode de ultrasonido el cual promueve la división y homogenización del gas inyectado en burbujas de gas pequeñas y finamente distribuidas.

El invento será aclarado a continuación con mas detalle sobre la base de un ejemplo constructivo en unión de los dibujos.

Fig. 1a una forma constructiva de un recipiente de mezclado según el estado de la técnica,

Fig.1b otra forma constructiva de un recipiente de mezclado según el estado de la técnica,

Fig. 2 un esquema funcional de una unidad de carga de gas acorde con el invento,

Fig. 3 la representación en detalle del recipiente de mezclado según la figura 2 con elementos de mezcla y sonotrode por ultrasonido y

Fig. 4 la representación en detalle de un elemento de mezcla representado en las figuras 2 y 3 solo esquemáticamente.

El conocido recipiente de mezclado 1 representado en la figura 1 de una unidad de carga de gas, no representada con mas detalle, de una instalación de fundición inyectada de poliuretano contiene un agitador 2 con alas de agitado 3 accionado por un motor M. Al recipiente de mezclado 1 llega un tubería 4 de alimentación de componentes para el componente K (por ejemplo, poliol o isocianato con materiales de relleno). A través de la tubería 5 de alimentación de gas el gas G es pulverizado en el componente K en la tubería 4 de alimentación de componentes. Del recipiente de mezclado 1 parte la tubería de salida 6 para el componente K+ G cargado con gas.

Otra forma constructiva representada en la figura 1b de un conocido recipiente de mezclado 1 contiene un agitador 12 accionado por un motor M, el cual presenta un eje hueco 13 y alas 15 de agitador provistas con canales de gas. Al recipiente de mezclado llega un tubería 16 de alimentación de componentes para el componente K. Del recipiente de mezclado 11 parte la tubería de salida 17 para el componente K+ G cargado con gas. El gas es aspirado desde el volumen de gas 18 situado por encima del nivel de liquido del componente K a través del eje hueco 13 del agitador giratorio 12 e introducido en el componente K a través de los canales de gas 14 practicados en las alas 15 del agitador.

En estas unidades de gas ya conocidas existen las desventajas de que la energía de mezclado de los agitadores 2 y 12 no es suficiente para una introducción de gas máxima posible físicamente, porque los agitadores que giran a alta velocidad rompen el material de relleno (fibras de refuerzo) y exigen un sellado muy costoso. Además los agitadores dinámicos calientan relativamente mucho el componente de poliuretano (isocianato o poliol).

A continuación se describirá el dispositivo de introducción de gas acorde con el invento.

La figura 2 muestra el esquema funcional de la unidad de carga de gas con un tanque previo de almacenamiento 20 lleno con componente K de poliuretano en el que unos agitadores 21 que giran lentamente se ocupan de que no se depositen los materiales de relleno contenidos en el componente de poliuretano. Del fondo del tanque previo de almacenamiento 20 sale un tubería 22 de alimentación de componentes a través de una bomba 23 con motor de frecuencia variable hacia el recipiente de mezclado 23 acorde con el invento, el cual esta representado con mas detalle en la figura 3 y hacia esa figura se pasa a aclarar en detalle a continuación.

Del mezclador 24 parte una tubería de retorno 25 a través de una unidad de medida 26 para medir el grado de carga de gas en el tanque previo de almacenamiento 20. Los valores medidos por la unidad de medida 26 son llevados a un procesador 27.

En la tubería 22 de alimentación de componentes existe un punto 28 de medida de presión desde donde los valores medidos de presión del componente que llega al mezclador 24 son transmitidos al procesador 27. Además al procesador 27 se envían también los valores medidos de presión desde la tubería 29 de alimentación de gas.

Desde el procesador 27 se controlan los siguientes elementos de regulación:

Mediante el cable de control 30 se controla el motor de ajuste (no representado) que actúa transversalmente para la regulación de los elementos de mezcla 31 móviles y mediante el cable de control 31 se controla el elemento abrir/cerrar 33 para la alimentación de gas a través de la línea de alimentación de gas 29. Además desde el procesador 27 se controla mediante el cable de control 34 el motor de frecuencia variable para la bomba 23 y mediante el cable de control 35 un sonotrode de ultrasonido 36. Entre el procesador 27 y una unidad 37 para la medida del valor de la presión del gas y de la cantidad de caudal de gas existe otra conexión de control.

La figura 3 muestra el mezclador 24 acorde con la figura 2 a escala ampliada. El mezclador 24 se compone de un recipiente de mezclado 38 cilíndrico, en el que en la dirección del eje del recipiente de mezclado 38 hay situados elementos de mezcla 39 móviles de un lado a otro. El motor de accionamiento para el movimiento de un lado a otro (no representado) está fuera del recipiente de mezclado 38. Del recipiente de mezclado 38 sale la tubería 25 de retorno de componentes. Al fondo del recipiente de mezclado 38 está conectado un tubo 40 que desemboca en el recipiente de mezclado 38 por cuya abertura 41 pueden entrar y salir los elementos de mezcla 39. En la posición de los elementos de mezcla 39 representada por las líneas de trazo continuo éstos están situados separados de la abertura 41 y forman un paso libre para el componente de poliuretano desde el tubo 40 al recipiente de mezclado 38. En la posición de los elementos de mezcla 39 representada por las líneas de trazo discontinuo éstos están introducidos en el tubo 40 de manera que el componente de poliuretano debe atravesar los elementos de mezcla. La resistencia de paso puede por tanto ser modificada por la profundidad de inmersión del elemento de mezcla 39. En el otro extremo del tubo 40 hay situados unos elementos estáticos 42. Los elementos de mezcla 39 que pueden moverse axialmente y los elementos de mezcla 42 estáticos solo están representados esquemáticamente. Pueden tener idéntica construcción y corresponder a un modelo constructivo habitual en el mercado, como uno representado en la figura 4 en vista en perspectiva con superficies directrices y de turbulencia colocadas diferentemente. En la forma constructiva representada en la figura 3 el tubo 40 esta rodeado por una carcasa. Sin embargo, básicamente el tubo 40 puede estar formado solo por la carcasa. En el extremo inferior del tubo 40 desemboca la tubería 22 de alimentación de componentes para el componente K e igualmente la tobera de gas 43 para la alimentación 29 de gas. Además en la zona de la desembocadura del componente K y de los gases G se encuentra el sonotrode de ultrasonido 36.

Durante el servicio del mezclador 24 el componente K de poliuretano introducido en el extremo inferior del tubo 40 por medio de la tubería 22 de alimentación de componentes es cargado con gas G mediante la tobera de gas 43, gas que se reparte en pequeñas burbujas en el componente K de poliuretano. La distribución puede ser mejorada todavía más por el sonotrode de ultrasonido 36. El componente K+G de poliuretano cargado con gas atraviesa el elemento de mezcla 42 estático.

En una fase de servicio en la que se arranca la instalación de fundición inyectada de poliuretano, en el caso de un mezclador estático con elementos de mezclado estáticos puede que el componente de poliuretano enviado desde el tanque previo de almacenamiento 20 y de la tubería 22 de alimentación de componentes no haya alcanzado todavía la temperatura de servicio necesaria. El arranque de la instalación de fundición inyectada de poliuretano en estado frío no es posible con este tipo de mezcladores porque la viscosidad estructural del componente poliuretano (isocianato o poliol) tiene una viscosidad demasiado alta y la instalación sobrepasaría la presión máxima de servicio permitida.

De acuerdo con el invento, por el contrario, en la fase de arranque los elementos de mezcla 39 pueden ser ajustados de tal manera (representación en la figura 3 en líneas de trazo continuo) que entre la abertura 41 y los elementos de mezcla 39 existe un paso libre para el paso del componente de poliuretano K+G cargado con gas. La instalación puede entonces, precisamente en la fase de arranque, funcionar ya con la máxima presión de servicio (por ejemplo 25 bar) generada por la bomba 23. Al aumentar la temperatura del componente poliuretano el elemento de mezcla 39 móvil puede ser llevado a la abertura 41 y después introducido en el tubo 40. Este proceso es regulado por el circuito de regulación con procesador 27 representado en la figura 2, pero no descrito con mas detalle, con lo que el sistema cuando exista una presión de servicio permitida generada por la bomba 23 puede tener en cuenta las diferentes características o valores de viscosidad del componente poliuretano. Independiente de la temperatura o del tipo de componente de poliuretano (isocianato o poliol) o del grado de carga del componente de poliuretano el sistema de carga de gas puede ser hecho trabajar continuamente con un grado de rendimiento optimo, donde los elementos de mezclado 38 y 42 actúan como mezcladotes estáticos, que al contrario de los agitadores (2 y 12) que giran a alta velocidad (figuras 1a y 1b) solo precisan de un coste de construcción y mantenimiento pequeño y no causan ningún daño al material de relleno (fibras de refuerzo) en los componentes plásticos. La movilidad del elemento de mezclado 39 se refiere solo a los movimientos de ajuste transversales muy lentos.

Lista de símbolos de referencia

Fig. 1a

1

mezclador

2

agitador

3

ala del agitador

4

tubería de alimentación de componentes

5

tubería de alimentación de gas

Fig. 1b

11

mezclador

12

agitador

13

eje hueco

14

canal de gas

15

ala de agitador

16

tubería de alimentación de componentes

17

tubería de descarga

18

espacio de gas

Fig. 2

20

tanque previo de almacenamiento

21

agitador

22

tubería de alimentación de componentes

23

bomba

24

mezclador

25

tubería de retorno

26

unidad de medida

27

procesador

28

punto de medida de presión

29

tubería de alimentación de gas

30

tubería de control (para el motor de regulación del elemento de mezcla móvil)

31

elemento de mezcla, móvil

32

tubería de control (para el elemento de regulación abrir/cerrar de gas)

33

elemento de regulación abrir/cerrar

34

tubería de control (para la bomba 23)

35

tubería de control (para el sonotrode de ultrasonido 36)

36

sonotrode de ultrasonido

37

unidad para la medida de la presión del gas y del volumen circulante de gas

Fig. 3

38

recipiente de mezclado, cilíndrico

39

elemento de mezcla

40

tubo

41

abertura

42

elemento de mezcla, estático

43

tobera de gas.

Claims (3)

1. Unidad de carga de gas para un componente de poliuretano liquido, especialmente un componente de poliuretano cargado con material de relleno, de una instalación de fundición inyectada de poliuretano, con un recipiente de mezclado en el que están dispuestos unos elementos de mezcla móviles y en el que se introduce el componente de poliuretano liquido con un gas añadido por una tobera, caracterizada porque los elementos de mezcla (39) móviles están situados en el recipiente de mezclado (38) alineados y regulables axialmente respecto de una abertura (41) en el recipiente de mezclado (38) a través de la cual puede ser introducido el componente de poliuretano con el gas añadido por una tobera.

2. Unidad de carga de gas según la reivindicación 1, caracterizada porque el recipiente de mezclado (38) es cilíndrico y la abertura (41) es el extremo de un tubo (40) que desemboca en el recipiente de mezclado (38), en el que los elementos de mezcla (39) pueden ser introducidos y por el otro extremo del cual se añade el componente de poliuretano (K) liquido y el gas (G) es inyectado por una tobera (43), donde después de la inyección del gas el elemento de poliuretano (K) liquido es conducido a través de uno o varios elementos de mezcla (42) fijos.

3. Unidad de carga de gas según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque en la zona de la introducción por tobera del gas (G) en el componente de poliuretano (K) liquido existe un sonotrode por ultrasonido (36).