PL B1. Urządzenie do wytwarzania i dystrybucji mieszaniny o regulowanym stosunku składników. SAVEPOL POLIURETANY Sp. z o.o.

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. B67D 5/56 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Urządzenie do wytwarzania i dystrybucji mieszaniny o regulowanym stosunku składników (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 06/06 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 09/09 (73) Uprawniony z patentu: SAVEPOL POLIURETANY Sp. z o.o., Laryszów,PL (72) Twórca(y) wynalazku: Adam Bąk,Laryszów,PL (74) Pełnomocnik: Łukaszyk Szymon, Rzecznik Patentowy, Kancelaria Patentowa Łukaszyk PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania i dystrybucji mieszaniny, co najmniej dwóch składników, o regulowanym stosunku składników, gdzie poszczególne składniki dostarczane są przez oddzielne pompy tłokowe sprzężone ze sobą za pośrednictwem drążka sprzęgającego połączonego z popychaczem urządzenia napędowego. W szczególności przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania i dystrybucji mieszanki poliuretanowej. Znane urządzenia tego typu najczęściej zawierają komorę mieszania oraz pompy tłokowe dostarczające do niej, najczęściej dwie, substancje składowe, które reagując ze sobą chemicznie w komorze mieszania tworzą mieszaninę, która jest następnie nakładana na daną powierzchnię poprzez element natryskowy (pistolet). W najprostszym wykonaniu tego typu urządzenia w celu zmiany stosunku dostarczanych składników należy wymienić daną pompę na pompę o innej wydajności. Układy tego typu są jednak rozwiązaniami kosztownymi z uwagi na konieczność posiadania wielu pomp o zróżnicowanych parametrach, a poza tym nie pozwalają one na uzyskanie dowolnego stosunku. Dodatkowo doświadczenia eksploatacyjne wykazują, iż nawet w przypadku posiadania pomp o wydajnościach teoretycznie gwarantujących uzyskanie wymaganego stosunku składników, utrzymanie tego stosunku w czasie pracy urządzenia jest niemożliwe z uwagi na różnice w lepkościach przetłaczanych substancji i wynikające z nich różnice w oporach przepływu w wężach przelotowych. Z tego względu opracowano wiele innych rozwiązań pozwalających na regulację wydajności pomp bez konieczności ich wymiany na jednostki o innych parametrach znamionowych, których przykłady przedstawiono poniżej. W opisie patentowym US 3,642,175 przedstawiono urządzenie dozujące kompozycji utworzonej z mieszaniny przynajmniej dwóch składników, zawierające zbiornik pierwszego składnika, zbiornik drugiego składnika, komorę mieszania, pierwszą i drugą komorę cylindryczną o różnych średnicach z tłokami mającymi możliwość przesuwu w jednym kierunku dla dostarczania pierwszego składnika z jego zbiornika do pierwszej komory, a jednocześnie drugiego składnika z drugiej komory do komory mieszania, i możliwość przesuwu w przeciwnym kierunku dla odwrócenia pracy komór, elementy sprzęgające obejmujące element przegubowy połączony z tłokami i elementy napędzające połączone z elementem przegubowym pomiędzy połączeniami tłoków dla ich napędzania przemiennie w rzeczonych kierunkach, przy czym stosunek odległości pomiędzy odpowiednimi połączeniami tłoków pierwszej i drugiej komory a połączeniem z elementami napędzającymi jest równy odwrotności stosunku średnic odpowiednio pierwszej i drugiej komory, zaś związek odległości pomiędzy tymi połączeniami a połączeniem z elementami napędzającymi dobrano tak aby tłoki dostarczały predefiniowany stosunek pierwszego i drugiego składnika. W opisie patentowym EP 0,311,792 ujawniono układ pomp dla jednoczesnego dostarczania dwóch cieczy w regulowanym stosunku zawierający dwa pneumatycznie sterowane tłoki (silniki powietrzne z zaworami przestawialnymi) i dwie pompy napędzane drążkami silnika powietrznego, z których każda jest na wlocie połączona do linii zasilającej jednego z dwóch składników a na wylocie do urządzenia natryskowego. Drążki silników powietrznych są ze sobą połączone mechanicznie poprzez nastawne ramię równoważące, a oba silniki powietrzne są w każdym przypadku wyposażone w dwa zawory sterujące, które mogą być mechanicznie sterowane przez tłoki silnika i które kontrolują zawory przestawialne silników powietrznych. Innego typu urządzenia i systemy dla mieszania i dostarczania substancji złożonej z co najmniej dwóch składników przedstawiono między innymi w opisach patentowych US 3,677,442, US 3,984,510 czy US 5,133,483. Celem wynalazku jest dostarczenie prostego urządzenia umożliwiającego wytwarzanie mieszanin wielu substancji składowych z możliwością płynnej i dokładnej regulacji objętościowego stosunku tych substancji, a w szczególności urządzenia do wytwarzania i dystrybucji mieszanki poliuretanowej. Istotą wynalazku jest urządzenie do wytwarzania i dystrybucji mieszaniny co najmniej dwóch substancji składowych, w którym według wynalazku co najmniej jedna pompa połączona jest z jednej strony z obudową urządzenia za pośrednictwem przegubu posiadającego możliwość regulowanego przesuwu, w określonym zakresie, w kierunku prostopadłym do osi wzdłużnej popychacza urządzenia napędowego, a z drugiej strony z drążkiem sprzęgającym za pośrednictwem przegubu posiadającego możliwość regulowanego przesuwu w określonym zakresie, wzdłuż drążka sprzęgającego, przy czym

3 PL B1 3 drążek sprzęgający jest połączony przegubowo z ramieniem kompensującym, które z drugiej strony jest przegubowo osadzone w obudowie. Poszczególne składniki są dostarczane przez osobne pompy tłokowe, zaś stosunek objętości dostarczanych substancji składowych może być płynnie zmieniany, poprzez zmianę odległości pomiędzy poszczególnymi pompami, powodującą w konsekwencji zmniejszenie bądź zwiększenie długości ich suwu. Związana z tym zmiana wydajności wytwarzania docelowej mieszaniny, może być z łatwością skompensowana proporcjonalnym zmniejszeniem lub zwiększeniem prędkości urządzenia napędowego. Dzięki zastosowaniu ramienia kompensującego uzyskuje się zasadniczo prostoliniowy ruch tłoczysk w cylindrach pomp, w rezultacie, czego uszczelnienia na tłoczyskach pomp są narażone na działanie mniejszych sił, co znacznie przedłuża ich żywotność. Korzystne jest, aby jedna z pomp była nieprzegubowo zamocowana w obudowie urządzenia i nieprzegubowo połączona z popychaczem urządzenia napędowego. Upraszcza to w znacznym stopniu konstrukcję urządzenia i mimo, że długość suwu osadzonej nieprzegubowo pompy będzie wówczas stała, to stosunek objętości składników może być nadal zmieniany poprzez zmianę odległości pomiędzy tą pompą a pozostałymi pompami. Szczególnie korzystne jest, aby cylindry pomp były połączone z obudową urządzenia, a ich tłoczyska z drążkiem sprzęgającym. Choć połączenie odwrotne, to jest połączenie tłoczysk pomp z obudową, a cylindrów z drążkiem sprzęgającym jest także możliwe, z uwagi na konieczność połączenia pomp ze zbiornikami substancji składowych i komorą mieszania, korzystniejsze jest, aby ich cylindry były zasadniczo nieruchome. Korzystne jest ponadto, kiedy co najmniej jeden przegub łączący pompę z obudową i/lub przegub łączący pompę z drążkiem sprzęgającym posiadał możliwość zmiany położenia w czasie pracy urządzenia. Pozwala to na precyzyjne dostrojenie stosunku składników. Poszczególne pompy mogą się oczywiście znajdować po dowolnej stronie drążka sprzęgającego, choć z uwagi na prostotę konstrukcji korzystne jest by były one zamocowane pomiędzy popychaczem urządzenia napędowego, a ramieniem kompensującym. Urządzenie napędowe jest korzystnie silnikiem powietrznym, bądź hydraulicznym. Zamiast silnika powietrznego można oczywiście zastosować inne urządzenie napędzające, na przykład silnik hydrauliczny lub silnik o ruchu obrotowym połączony z drążkiem sprzęgającym za pośrednictwem mechanizmu korbowego. Dla ułatwienia obsługi urządzenia korzystne jest także zaopatrzenie drążka sprzęgającego i/lub obudowy w odpowiednie skale, dzięki którym możliwe będzie szybkie i dokładne pozycjonowanie pomp dla uzyskania określonego składu mieszaniny. Przedstawione urządzenie może być szczególnie korzystnie stosowane jako agregat do wysokociśnieniowego wytwarzania mieszaniny poliuretanowej. Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia przykład wykonania urządzenia mieszającego według wynalazku, w widoku z boku wraz z zasadniczymi elementami systemu zasilania mieszanki. fig. 2 przedstawia inny przykład wykonania urządzenia mieszającego według wynalazku do wytwarzania i dystrybucji mieszanki poliuretanowej w widoku z boku, a fig. 3 przedstawia przekrój urządzenia z rysunku fig. 2 wzdłuż linii A-A. Jak przedstawiono na rysunku fig. 1 urządzenie, według wynalazku, składa się z obudowy 1, na której została zamontowana pierwsza pompa tłokowa 2 dla pierwszego składnika, druga pompa tłokowa 3 dla drugiego składnika oraz trzecia pompa tłokowa 4 dla trzeciego składnika docelowej mieszaniny. Cylindry 21, 31 i 41 pomp 2, 3 i 4 są równoległe i usytuowane pionowo, tak, że tłoczyska 22, 32 i 42 tłoków 23, 33 i 43 wystają nad obudowę, a głowice 24, 34 i 44 leżą na tej samej wysokości. Tłoki 23, 33 i 43 wyposażone są w zawory zwrotne 25, 35 i 45, zaś cylindry 21, 31 i 41 w zawory zwrotne 26, 36 i 46 na przyłączach ssących. Pompy połączone są ze zbiornikami 5, 6 i 7, w których zmagazynowane są poszczególne składniki, za pośrednictwem elastycznych przewodów zasilających 51, 61 i 71. Urządzenie napędzane jest za pomocą silnika powietrznego 8 (na przykład typu S, firmy Wagner), który jest zamocowany na czterech pionowych kolumnach 81, a jego tłoczysko 82 jest połączone przegubowo z drążkiem sprzęgającym 9, służącym do wprawiania tłoków pomp w ruch posuwisto-zwrotny. Na jednym końcu drążek sprzęgający 9 jest połączony przegubem 91 z ramieniem kompensującym 10, które z kolei jest połączone z obudową Iza pośrednictwem przegubu 11. Zadaniem

4 4 PL B1 ramienia 10 jest kompensacja ruchu obrotowego drążka sprzęgającego 9 tak, aby tłoczysko 82 silnika powietrznego 8 miało możliwość przesuwania się wzdłuż jego osi podłużnej. Cylindry pomp 2, 3 i 4 są zamocowane na przegubach 271, 371 i 471 w podstawach 27, 37 i 47, zaś tłoczyska 22, 32 i 42 połączone są za pośrednictwem przegubów 111, 121 i 131 z obejmami 11, 12 i 13 osadzonymi na drążku sprzęgającym 9. Dzięki takiemu sprzężeniu, podczas pracy pompy jednocześnie wykonują suw ssania tub tłoczenia. Zarówno podstawy 27, 37 i 47, jak i obejmy 11, 12 i 13 posiadają możliwość regulowanego przesuwu, w określonych zakresach, w kierunku prostopadłym do osi podłużnej silnika powietrznego 8. W czasie pracy układu pozycja obejm 11, 12 i 13 na drążku sprzęgającym 9 oraz podstaw 27, 37 na obudowie 1 jest ustalona. Jedynie pozycja podstawy 47 pompy 4 może być zmieniana w trakcie pracy urządzenia poprzez przekręcanie śruby 141 na poziomym nagwintowanym trzpieniu regulacyjnym 14. Jednoczesna zmiana położenia dowolnej obejmy na drążku sprzęgającym 9 oraz odpowiadająca mu zmiana położenia korespondującej z nim podstawy na obudowie 1, skutkuje zmianą odległości połączonej z nimi pompy względem wszystkich pozostałych pomp. Za wyjątkiem regulacji podstawy 47 pompy 4, zmiany tej można dokonać jedynie podczas postoju urządzenia. W zależności od odległości cylindra danej pompy od przegubu 91 można osiągnąć różną wydajność jej pracy, ponieważ wydajność ta zależy od długość skoku tłoka pompy. Tak więc przesuwając daną pompę w kierunku wolnego końca drążka sprzęgającego 9 zwiększa się skok jej tłoka, a tym samym ilość tłoczonego przez nią składnika mieszaniny. Natomiast przesuwając daną pompę w kierunku ramienia kompensującego 11 uzyskuje się efekt odwrotny. W rezultacie zastosowania regulacji według wynalazku można zmieniać stosunek zawartości poszczególnych składników względem siebie w granicach, na jakie pozwalają zakresy ruchu obejm i podstaw, związane z wzajemnymi odległościami między poszczególnymi pompami. Substancje składowe tłoczone są przez każdą z pomp pod ciśnieniem roboczym, przykładowo na poziomie 250 bar, za pośrednictwem elastycznych przewodów do filtrów 15 usuwających ewentualne zanieczyszczenia. Następnie trafiają one do rozdzielacza 16, który przekazuje poszczególne substancje do komory mieszania 17 i dalej do pistoletu natryskowego 18 lub przy zamkniętym pistolecie natryskowym 18 i przy braku poboru mieszaniny, transportuje poprzez przewody zwrotne 52, 62 i 72 niezmieszane jeszcze substancje składowe do zbiorników 5, 6 i 7. Zarówno filtry 15, rozdzielacz 16, jak i komora mieszania 17 oraz pistolet natryskowy 18 mogą mieć dowolną konstrukcję znaną dla znawców dziedziny. Na rysunku fig. 2 przedstawiono inny przykład wykonania urządzenia, do wytwarzania i dystrybucji dwuskładnikowej mieszanki poliuretanowej, w skład której wchodzi poliol zawarty w zbiorniku 5 i izocyjanian zawarty w zbiorniku 6. Odsyłacze numeryczne elementów spełniających te same funkcje są takie same, jak na rysunku fig. 1. Urządzenie to zawiera dwie pompy 2 i 3, przy czym pierwsza pompa tłokowa 2 jest osadzona sztywno na obudowie 1, zaś cylinder 31 drugiej pompy 3 jest zamocowany na przegubie 371 umieszczonym w podstawie 37, posiadającej możliwość regulowanego przesuwu, w określonym zakresie, w kierunku prostopadłym do osi pierwszej pompy 2. Bezpośrednio nad pierwszą pompą tłokową 2 znajduje się silnik powietrzny 8, którego tłoczysko 82 jest sztywno połączone z tłoczyskiem 22 tłoka 23 pierwszej pompy 2. Tak jak w poprzednim przykładzie wykonania, w zależności od odległości pomiędzy cylindrami 21 i 22 pomp 2 i 3 można osiągnąć różny stosunek wydajności pracy pomp (2, 3), przy czym zmiana ta jest osiągana jedynie poprzez zmianę wydajności drugiej pompy 3 przy stałej wydajności pierwszej pompy 2. W tym przykładzie wykonania urządzenia stosunek zawartości pierwszego składnika do drugiego składnika może być zmieniany w zakresie od 1:0,1 do 1:0,88. Rysunek fig. 3 przedstawia szczegóły sposobu osadzenia pompy 3 w podstawie 1 oraz jej zamocowania do drążka sprzęgającego 9. Jak widać cylinder 31 pompy 3 jest wyposażony w zewnętrzne, naprzeciwległe sworznie 311, które po osadzeniu w łożyskach 371 podstawy 37 tworzą połączenie przegubowe pomiędzy cylindrem 31 a podstawą 37. Podstawa 37 jest zamocowana do obudowy 1 śrubami 372 wkręconymi w miedziane elementy ślizgowe 373. dzięki czemu możliwe jest jej przesuwanie podczas pracy urządzenia. Połączenie tłoczyska 32 pompy 3 z obejmą 12 jest wykonane za pośrednictwem łącznika 19, w którego łożyskach 191 osadzone są trzpienie 122 obejmy 12. Tłoczysko 32 pompy 3 jest trwale połączone z łącznikiem 19 za pośrednictwem śruby 192, zaś pozycja obejmy 12 na drążku sprzęgającym 9 jest ustalona dzięki śrubom 123.

5 PL B1 5 Urządzenie według wynalazku można z powodzeniem stosować do wytwarzania i dystrybucji mieszanin poliuretanowych składających się zasadniczo z poliolu oraz izocyjanianu, a także innych mieszanin np. mieszanin żywic epoksydowych czy poliestrowych. Oczywistym jest, że poszczególne pompy nie muszą być zamocowane na jednym elemencie obudowy. W przypadku, gdy obudowa ma konstrukcję złożoną bądź zamkniętą niektóre z pomp mogą być na przykład zamocowane tłoczyskami w dół w górnej części obudowy, przy czym w takim przypadku będą one pracowały przeciwbieżnie. Równie oczywista jest możliwość zastosowania elementów alternatywnych dla obejm 11, 12 i 13, przykładowo w postaci elementów C-kształtnych, których konstrukcja pozwala na ich pewne zamocowanie do drążka sprzęgającego 9. Również sam drążek sprzęgający 9 nie musi koniecznie mieć kształtu prostoliniowego, ale może mieć strukturę nieregularną, na przykład w formie krzywej łamanej, która pozwala na przesunięcie zakresu wartości, w jakim można zmieniać długości suwów poszczególnych pomp. Odnosząc się do rysunku fig. 1 należy uwzględnić fakt, iż dla każdej z pomp może zostać zainstalowany oddzielny mechanizm dyskretnej zmiany jej położenia podczas pracy urządzenia, dzięki czemu możliwa jest bieżąca zmiana składu wytwarzanej mieszaniny. Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do wytwarzania i dystrybucji mieszaniny, co najmniej dwóch składników, o regulowanym stosunku składników, gdzie poszczególne składniki dostarczane są przez oddzielne pompy tłokowe sprzężone ze sobą za pośrednictwem drążka sprzęgającego połączonego z popychaczem urządzenia napędowego, znamienne tym, że co najmniej jedna pompa (2, 3, 4) połączona jest z jednej strony z obudową urządzenia za pośrednictwem przegubu (271, 371 i 471) posiadającego możliwość regulowanego przesuwu, w określonym zakresie, w kierunku prostopadłym do osi wzdłużnej popychacza (82) urządzenia napędowego (8), a z drugiej strony z drążkiem sprzęgającym (9) za pośrednictwem przegubu (111, 121 i 131) posiadającego możliwość regulowanego przesuwu w określonym zakresie, wzdłuż drążka sprzęgającego (9), przy czym drążek sprzęgający (9) jest połączony przegubowo z ramieniem kompensującym (10), które z drugiej strony jest przegubowo osadzone w obudowie (1). 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jedna z pomp (2) jest nieprzegubowo zamocowana w obudowie (1) urządzenia i nieprzegubowo połączona z popychaczem (82) urządzenia napędowego (8). 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że cylindry (21, 31, 41) pomp (2, 3, 4) są połączone z obudową (1) urządzenia, a ich tłoczyska (22, 32, 42) są połączone z drążkiem sprzęgającym (9). 4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że co najmniej jeden przegub (471) łączący pompę (4) z obudową i/lub przegub łączący pompę z drążkiem sprzęgającym (9) posiada możliwość zmiany położenia w czasie pracy urządzenia. 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że pompy (2, 3) umieszczone są pomiędzy popychaczem (82) urządzenia napędowego (8), a ramieniem kompensującym (10). 6. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że urządzenie napędowe (8) jest silnikiem powietrznym lub hydraulicznym. 7. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że na drążku sprzęgającym i/lub na obudowie urządzenia naniesiona jest skala pozycjonująca.

6 6 PL B1 Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.