1. Fachgebiet der Erfindung1. Field of the invention
Diese
Erfindung betrifft ein Steuersystem und ein Verfahren zur kontinuierlichen
Herstellung von Mischungen aus pulverisierten Feststoffen in Flüssigkeiten,
zur Beseitigung von mitgeführten
Bläschen
aus derartigen Mischungen und zur Steuerung derartiger Verfahren.
Die Erfindung ist insbesondere nützlich
für die Herstellung
von bläschenfreien
Aufschlämmungen
aus fein gemahlenen Polyurethanschaumpartikeln in Polyol und für die Herstellung
neuer Polyurethanartikel, welche die fein gemahlenen Polyurethanschaumpartikel
enthalten.These
The invention relates to a control system and a method for continuous
Preparation of mixtures of pulverized solids in liquids,
for the removal of entrained
vesicle
from such mixtures and for controlling such processes.
The invention is particularly useful
for the production
of bubble-free
slurries
from finely ground polyurethane foam particles in polyol and for the production
new polyurethane article containing the finely ground polyurethane foam particles
contain.
2. Hintergrund des Systems2. Background of the system
"Polyurethan" (PUR) beschreibt
eine allgemeine Klasse von Polymeren, die durch Polyaddition, Polymerisation
von Polyisozyanatmolekülen
und einer oder mehreren aktiven Wasserstoffverbindungen hergestellt werden. "Aktive Wasserstoffverbindungen" umfassen Wasser
und polyfunktionelle Hydroxyl-enthaltende (oder "Polyhydroxyl-" enthaltende) Verbindungen, wie etwa
Diole, Polyesterpolyole und Polyetherpolyole. Aktive Wasserstoffverbindungen
umfassen auch polyfunktionelle Aminogruppen-enthaltende Verbindungen,
wie etwa Polyamine und Diamine. Ein verbreitetes Beispiel für eine aktive
Wasserstoffverbindung ist ein Polyetherpolyol, wie etwa ein durch
Glyzerin initiiertes Polymer aus Ethylenoxid oder Propylenoxid.
Polymerpolyole für Schaumstoffblockware
aus flexiblen Polyurethanschaumstoffen haben im allgemeinen ein
Molekulargewicht im Bereich von 2000 bis 6000 g/mol, eine Funktionalität im Bereich
von 2 bis 7 (bevorzugt etwa 3) und bei 25°C im allgemeinen eine Viskosität im Bereich
von 100 bis 10000 mPa·s."Polyurethane" (PUR) describes
a general class of polymers by polyaddition, polymerization
of polyisocyanate molecules
and one or more active hydrogen compounds. "Active hydrogen compounds" include water
and polyfunctional hydroxyl-containing (or "polyhydroxyl" containing) compounds, such as
Diols, polyester polyols and polyether polyols. Active hydrogen compounds
also include polyfunctional amino group-containing compounds,
such as polyamines and diamines. A common example of an active
Hydrogen compound is a polyether polyol, such as a through
Glycerin-initiated polymer of ethylene oxide or propylene oxide.
Polymer polyols for foam block goods
of flexible polyurethane foams generally have a
Molecular weight in the range of 2000 to 6000 g / mol, a functionality in the range
from 2 to 7 (preferably about 3) and at 25 ° C generally a viscosity in the range
from 100 to 10,000 mPa · s.
"PUR-Schaumstoffe" werden durch eine
Reaktion zwischen einer oder mehreren aktiven Wasserstoffverbindungen
und einer polyfunktionellen Isozyanatverbindung gebildet, was zu
Urethanbindungen führt. PUR-Schaumstoffe
werden weithin in einer Vielfalt an Produkten und Anwendungen verwendet.
Diese Schäume
können
mit einer großen
Auswahl an Dichten gebildet werden und können flexible, halbflexible,
halbsteife oder steife Schaumstrukturen sein. Im allgemeinen sind "flexible Schaumstoffe" die, welche nach
einer Verformung ihre Form wiedererlangen. Daneben, daß sie reversibel
verformbar sind, neigen flexible Schaumstoffe dazu, eine begrenzte
Widerstandsfähigkeit
gegen angewendete Lasten zu haben, und neigen dazu, meistens offene
Zellen zu haben. "Steife
Schaumstoffe" sind
die, welche nach einer Verformung im allgemeinen die verformte Form,
ohne eine wesentliche Wiederherstellung, beibehalten. Steife Schaumstoffe
neigen dazu, meistens geschlossene Zellen zu haben. "Halbsteife" oder "halbflexible" Schaumstoffe sind
die, welche verformt werden können,
aber ihre ursprüngliche
Form langsam, vielleicht nicht vollständig, wiedererlangen. Eine Schaumstoffstruktur
wird durch Verwendung von sogenannten "Treibmitteln" gebildet. Treibmittel werden während der
Schaumbildung durch die Verflüchtigung
von niedrigsiedenden Flüssigkeiten
oder durch die Bildung von Gas aufgrund einer chemischen Reaktion
eingeführt.
Zum Beispiel bildet eine Reaktion zwischen Wasser und Isozyanat
Kohlendioxid-Bläschen
(CO2) in dem PUR-Schaumstoff. Diese Reaktion
erzeugt auch Wärme und
führt zu
Harnstoffverbindungen in dem Polymer. Außerdem können oberflächenaktive Stoffe verwendet werden,
um die Polymerschaumstruktur während
der Polymerisation zu stabilisieren. Katalysatoren werden verwendet,
um die Polymerisationsreaktionen auszulösen, welche die Urethanverbindungen
bilden, um die Treibreaktion zum Bilden von Gas zu steuern. Das
Gleichgewicht dieser zwei Reaktionen, das durch die Arten und Mengen
an Katalysatoren gesteuert wird, ist auch eine Funktion der Reaktionstemperatur.
Eine typische Schaumstoffrezeptur umfaßt mindestens ein Polyol, mindestens
ein Iso zyanat und umfaßt
typischerweise auch Wasser, einen oberflächenaktiven Stoff und Katalysatoren
und umfaßt
wahlweise zusätzlich
ein Treibmittel, Füllstoffe
und Zusatzstoffe für
die Farbe, das Brennverhalten, die antimikrobielle Aktivität, etc."PUR foams" are formed by a reaction between one or more active hydrogen compounds and a polyfunctional isocyanate compound, resulting in urethane bonds. PUR foams are widely used in a variety of products and applications. These foams can be formed with a wide range of densities and can be flexible, semi-flexible, semi-rigid or rigid foam structures. In general, "flexible foams" are those which regain their shape after deformation. In addition to being reversibly deformable, flexible foams tend to have limited resistance to applied loads and tend to have mostly open cells. "Stiff foams" are those which, after deformation, generally retain the deformed shape without substantial recovery. Rigid foams tend to have mostly closed cells. "Semi-rigid" or "semi-flexible" foams are those that can be deformed but regain their original shape slowly, perhaps not completely. A foam structure is formed by using so-called "blowing agents". Propellants are introduced during foaming by the volatilization of low boiling liquids or by the formation of gas due to a chemical reaction. For example, a reaction between water and isocyanate forms carbon dioxide bubbles (CO 2 ) in the PUR foam. This reaction also generates heat and leads to urea compounds in the polymer. In addition, surfactants can be used to stabilize the polymer foam structure during polymerization. Catalysts are used to initiate the polymerization reactions that form the urethane compounds to control the blowing reaction to form gas. The balance of these two reactions, which is controlled by the types and amounts of catalysts, is also a function of the reaction temperature. A typical foam formulation comprises at least one polyol, at least one isocyanate and typically also comprises water, a surfactant and catalysts, and optionally additionally comprises a blowing agent, fillers and additives for color, burning behavior, antimicrobial activity, etc.
Polyurethanschaum
kann zum Beispiel unter Verwendung von Tieftemperaturverfahren oder
Walzenmühlen
in feine Partikel gemahlen werden (siehe zum Beispiel die am 21.
Dezember 2000 eingereichte US-Patentanmeldung Nr. 09/748307, die
hier per Referenz eingebunden ist). Diese feinen Partikel können dann
verwendet werden, um Chemikalien in Rezepturen für neue Schaumstoffe zu ersetzen.
Die Verwendung von wieder verwertetem Polyurethanschaum stellt einen
Umweltvorteil und häufig
Kosteneinsparungen bereit.polyurethane foam
For example, using cryogenic or
rolling mills
be ground into fine particles (see, for example, the 21.
U.S. Patent Application No. 09 / 748,307, filed Dec. 2, 2000, the
here by reference is included). These fine particles can then
used to replace chemicals in formulations for new foams.
The use of recycled polyurethane foam provides one
Environmental advantage and often
Cost savings ready.
Um
Polyurethanpulver zu der Rezeptur hinzuzufügen, muß das Pulver mit flüssigen Reaktionspartnern gemischt
werden. Ferner muß die
Aufschlämmung
frei von mitgeführten
Bläschen
sein, weil sie eine unerwünschte
unregelmäßige Zellenstruktur
mit Löchern
und Rissen in dem Schaumstoff erzeugen. Pulver kann in einem Chargenverfahren
mit flüssigen
Reaktionspartnern gemischt werden, indem eine bekannte Masse von Pulver
zu einer bekannten Masse von Polyol hinzugefügt wird, gründlich gemischt wird und genügend Zeit
gelassen wird (im allgemeinen 8 bis 48 Stunden), damit mitgeführte Bläschen die
Aufschlämmung
verlassen. Ein derartiges natürliches
Entgasungsverfahren braucht lange Zeit, weil die Aufschlämmung eine
hohe Viskosität, im
allgemeinen etwa 500 bis 20000 mPa·s, hat. Ein kontinuierliches
Verfahren für
die Entfernung von mitgeführter
Luft wird gegenüber
einem Chargenverfahren bevorzugt, weil das kontinuierliche Verfahren
kein Warten erfordern würde,
daß die
mitgeführte
Luft die Aufschlämmung
auf natürliche
Weise verläßt, und
das kontinuierliche Verfahren würde
keine große
Lagerungskapazität
erfordern, die notwendig ist, um die Aufschlämmung aufzunehmen, die für die Schaumstoffherstellung
eines ganzen Tages benötigt
wird.To add polyurethane powder to the formulation, the powder must be mixed with liquid reactants. Further, the slurry must be free of entrained bubbles because they create an undesirable irregular cell structure with holes and cracks in the foam. Powder can be mixed in a batch process with liquid reactants by adding a known mass of powder to a known mass of polyol, thoroughly mixing and allowing sufficient time (generally 8 to 48 hours) for entrained bubbles to exit the slurry. One Such a natural degassing process takes a long time because the slurry has a high viscosity, generally about 500 to 20,000 mPa · s. A continuous process for the removal of entrained air is preferred over a batch process because the continuous process would not require waiting for the entrained air to naturally exit the slurry, and the continuous process would not require a large storage capacity necessary to to absorb the slurry needed for one full day of foam production.
Die
Akte US-A-5 951 161 offenbart ein Steuersystem, das für das kontinuierliche
Mischen einer Aufschlämmung
unter Beseitigung von mitgeführten
Bläschen
geeignet ist.The
US-A-5 951 161 discloses a control system suitable for continuous
Mix a slurry
with removal of entrained
vesicle
suitable is.
Es
sind Verfahren für
die Herstellung von bläschenfreien
Aufschlämmungen
von feinen Partikeln aus Polyurethan in Polyol und zur Herstellung
von Schaumstoffen mit diesen Aufschlämmungen wünschenswert. Insbesondere besteht
ein Bedarf an Vorrichtungen und Verarbeitungsverfahren, um fein
gemahlene Polyurethan-Schaumpartikel zu nehmen, sie als eine Aufschlämmung in
Polyol fein zu verteilen, im wesentlichen alle mitgeführten Bläschen aus
der Aufschlämmung
zu entfernen und diese Aufschlämmung
als einen direkten Ersatz für
zumindest etwas von dem Polyol in der Herstellung neuer Polyurethanartikel
zu verwenden. Es ist ferner wünschenswert,
daß ein
derartiges Verfahren in der Lage ist, kontinuierlich zu laufen,
so daß Pulver
und Polyol gemischt, entgast und verwendet werden, um ohne Verzögerung neue
Polyurethanartikel herzustellen. Das gewünschte kontinuierliche Verfahren
muß in
der Lage sein, eine bläschenfreie
Aufschlämmung
mit einer genau gesteuerten Feststoffkonzentration mit einem genau
gesteuerten Durchsatz zu liefern.It
are procedures for
the production of bubble-free
slurries
of fine particles of polyurethane in polyol and for production
of foams with these slurries desirable. In particular exists
a need for devices and processing methods to be fine
To take ground polyurethane foam particles, use them as a slurry
Polyol to distribute fine, essentially all entrained bubbles
the slurry
remove and this slurry
as a direct substitute for
at least some of the polyol in the production of new polyurethane articles
to use. It is also desirable
the existence
such process is capable of running continuously,
so that powder
and polyol mixed, degassed and used to new without delay
Produce polyurethane article. The desired continuous process
must be in
be able to get a bubble-free
slurry
with a precisely controlled solids concentration with a precise
to deliver controlled throughput.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Das
vorliegende System weist ein Steuersystem und ein Verfahren für die kontinuierliche
Herstellung von im wesentlichen bläschenfreien Aufschlämmungen
aus Feststoffpulvern in Flüssigkeiten
und für
die Zuführung
derartiger Aufschlämmungen
mit genau gesteuerter Konzentration und Durchsatz auf. Das System weist
auch ein Verfahren zur Steuerung des Verfahrensbetriebs auf, während eine
genaue und stabile Aufschlämmungskonzentration
und ein ebensolcher Durchsatz bereitgestellt werden.The
The present system has a control system and a method for continuous
Preparation of substantially bubble-free slurries
from solid powders in liquids
and for
the feeder
such slurries
with precisely controlled concentration and throughput. The system points
Also, a method for controlling the process operation, while a
accurate and stable slurry concentration
and provide such throughput.
Pulver
und Flüssigkeit
(zum Beispiel fein gemahlenes Polyurethanpulver und Polyolflüssigkeit)
werden kontinuierlich an einen Mischer zugeführt, wo sie sich eng berühren, und
eine Aufschlämmung
wird hergestellt. In der vorliegenden Offenbarung ist eine Aufschlämmung als
eine Mischung aus ei ner Flüssigkeit
und einem Feststoff definiert, in dem zumindest etwas von dem Feststoff
sich nicht löst,
und soll sowohl Mischungen, die sich natürlicherweise trennen, als auch
stabile Suspensionen umfassen. Die Aufschlämmung, die mitgeführte Luftbläschen enthalten
kann, wird von dem Mischer an einen Entgasungsschritt zugeführt, wo
mitgeführte Bläschen kontinuierlich
entfernt werden. Die im wesentlichen bläschenfreie Aufschlämmung wird
von dem Entgasungsschritt kontinuierlich an nachgelagerte Verwendungen
zugeführt.powder
and liquid
(For example, finely ground polyurethane powder and polyol liquid)
are continuously fed to a mixer where they are in close contact, and
a slurry
is produced. In the present disclosure, a slurry is described as
a mixture of egg ner liquid
and a solid defining at least some of the solid
does not dissolve,
and should be both mixtures that naturally separate, as well
include stable suspensions. The slurry containing entrained air bubbles
can, is supplied from the mixer to a degassing step, where
entrained bubbles continuously
be removed. The substantially bubble-free slurry becomes
from the degassing step continuously to downstream uses
fed.
Ein
Rückkopplungssystem
sorgt für
den kontinuierlichen Betrieb des Verfahrens mit einer guten Kontrolle über die
Aufschlämmungskonzentration
und den Durchsatz. Die Beschreibung des Steuerverfahrens beginnt
mit dem Ende des Verfahrens. Der Durchsatz der fertigen Aufschlämmung wird
zum Beispiel mit einem Massendurchflußmesser, bevorzugt einem Coriolis-Effekt-Massendurchflußmesser
in der Verarbeitungslinie, gemessen. Die Durchsatzmessung wird verwendet,
um die Geschwindigkeit der Pumpe zu steuern, welche die Aufschlämmung von
dem Boden des Ausdehnungsbehälters
ansaugt. Die Menge der Aufschlämmung
in dem Ausdehnungsbehälter
wird zum Beispiel von einem Füllstandsensor,
bevorzugt einem kontinuierlichen Ultraschall-Füllstandsensor, gemessen. Die
Füllstandmessung
wird verwendet, um den Durchsatz der Transferpumpe zu steuern, die
Aufschlämmung
von dem Boden des Mischbehälters
ansaugt und die Aufschlämmung an
die Zentrifuge zuführt.
Die Menge der Aufschlämmung
in dem Mischbehälter
wird zum Beispiel durch einen Füllstandsensor,
bevorzugt einen wertkontinuierlichen kapazitiven Füllstandsensor,
gemessen. Die Füllstandmessung
wird verwendet, um den Referenzdurchsatz der Pulverzugabe an den
Mischer zu steuern. Der tatsächliche
Durchsatz der Pulverzugabe an den Mischer wird zum Beispiel durch
eine Waage, bevorzugt eine Dossierdifferentialwaagenzuführung, gemessen.
Der tatsächliche
Durchsatz der Pulverzugabe an den Mischer wird verwendet, um den
erforderlichen Durchsatz der Polyolzugabe an den Mischbehälter algebraisch
zu bestimmen, um die gewünschte
Aufschlämmungskonzentration
bereitzustellen. Der Durchsatz der Polyolzuführungspumpe wird auf diese
Weise durch den tatsächlichen
Durchsatz der Pulverzugabe an den Mischer und die gewünschte Aufschlämmungskonzentration
gesteuert. Das Steuerverfahren stellt eine hervorragende Steuerung
der Aufschlämmungskonzentration
bereit, da Pulver und Polyol immer gemeinsam in dem gewünschten
Verhältnis
an den Mischbehälter
hinzugefügt
werden. Das Steuerverfahren stellt auch, selbst wenn sich der Durchsatz
der Pulverzugabe an den Mischbehälter ändert, eine
hervorragende Steuerung des Aufschlämmungsausgangsdurchsatzes bereit.One
Feedback system
takes care of
the continuous operation of the process with good control over the
slurry
and throughput. The description of the tax procedure begins
with the end of the procedure. The throughput of the finished slurry becomes
for example with a mass flow meter, preferably a Coriolis effect mass flow meter
in the processing line, measured. Throughput measurement is used
to control the speed of the pump, which is the slurry of
the bottom of the expansion tank
sucks. The amount of slurry
in the expansion tank
is for example a level sensor,
preferably a continuous ultrasonic level sensor, measured. The
level measurement
is used to control the flow rate of the transfer pump
slurry
from the bottom of the mixing tank
aspirates and the slurry
feeds the centrifuge.
The amount of slurry
in the mixing container
for example, by a level sensor,
prefers a value-continuous capacitive level sensor,
measured. The level measurement
is used to set the reference rate of powder addition to the
To control mixer. The actual
Throughput of the powder addition to the mixer is, for example, by
a balance, preferably a Dossierdifferentialwaagenzuführung measured.
The actual
Throughput of powder addition to the mixer is used to make the
required throughput of polyol addition to the mixing container algebraic
to determine the desired
slurry
provide. The throughput of the polyol feed pump will be on this
Way through the actual
Throughput of powder addition to the mixer and the desired slurry concentration
controlled. The control method provides excellent control
the slurry concentration
ready, because powder and polyol always in common in the desired
relationship
to the mixing container
added
become. The control method also sets, even if the throughput
the powder addition to the mixing container changes, one
excellent control of slurry output throughput.
Ein
besseres Verständnis
der Merkmale und Vorteile des vorliegenden Systems wird unter Bezug
auf die folgende detaillierte Beschreibung des Systems und die beigefügten Zeichnungen
erzielt, die eine veranschaulichende Ausführungsform darlegen, in der
die Prinzipien des Systems genutzt werden.One
better understanding
The features and advantages of the present system will be described with reference to FIG
to the following detailed description of the system and the accompanying drawings
which set forth an illustrative embodiment in which
the principles of the system are used.
Kurze Beschreibung der
ZeichnungenShort description of
drawings
1 ist
ein Verfahrensflußdiagramm,
das ein Verfahren für
die kontinuierliche Herstellung der im wesentlichen bläschenfreien
Aufschlämmung
zeigt. 1 Figure 3 is a process flow diagram showing a process for the continuous production of the substantially bubble-free slurry.
2 ist
ein schematisches Diagramm des offenbarten Mischers. 2 Fig. 10 is a schematic diagram of the disclosed mixer.
3 ist
ein schematisches Diagramm des offenbarten Mischers von 2,
der mit einem Mischbehälter
integriert ist. 3 FIG. 12 is a schematic diagram of the disclosed mixer of FIG 2 which is integrated with a mixing tank.
4 ist
ein schematisches Diagramm einer Zentrifuge in einer Vakuumkammer
für die
Entfernung von mitgeführten
Luftbläschen
aus einer Aufschlämmung. 4 Figure 3 is a schematic diagram of a centrifuge in a vacuum chamber for removing entrained air bubbles from a slurry.
5 ist
ein schematisches Diagramm des offenbarten Ausdehnungsbehälters. 5 FIG. 12 is a schematic diagram of the disclosed expansion tank. FIG.
6 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren für die kontinuierliche Herstellung
einer im wesentlichen bläschenfreien
Aufschlämmung
mit dem offenbarten Verfahren zur Verfahrenssteuerung zeigt. 6 Figure 10 is a schematic diagram showing a process for the continuous production of a substantially bubble-free slurry with the disclosed process control method.
7 ist
ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Durchsatzsteuersystems, um
den Durchsatz einer Aufschlämmung
zu steuern. 7 FIG. 12 is a schematic block diagram of one embodiment of a flow control system to control the flow rate of a slurry. FIG.
8 ist
ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Flüssigkeitsstandsteuersystems,
um den Flüssigkeitsstand
in einem Ausdehnungsbehälter
zu steuern. 8th Figure 3 is a schematic block diagram of one embodiment of a liquid level control system for controlling the level of liquid in an expansion tank.
9a ist
ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Pulver- und
Flüssigkeitsdurchsatzsteuersystems
für die
Feststoffkonzentration und den Flüssigkeitsstand in einem Mischbehälter. 9a Figure 3 is a schematic block diagram of one embodiment of a powder and liquid flow control system for the solids concentration and liquid level in a mixing vessel.
9b ist
ein schematisches Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform
eines Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuersystems
für die
Feststoffkonzentration und den Flüssigkeitsstand in einem Mischbehälter. 9b Figure 4 is a schematic block diagram of another embodiment of a powder and liquid flow control system for the solids concentration and liquid level in a mixing vessel.
9c ist
ein schematisches Blockschaltbild noch einer anderen Ausführungsform
eines Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuersystems
für die
Feststoffkonzentration und den Flüssigkeitsstand in einem Mischbehälter. 9c Fig. 12 is a schematic block diagram of yet another embodiment of a powder and liquid flow control system for solids concentration and liquid level in a mixing vessel.
10 ist
ein Flußdiagramm
des offenbarten Verfahrens für
die kontinuierliche Herstellung einer im wesentlichen bläschenfreien
Aufschlämmung. 10 Figure 3 is a flow chart of the disclosed process for the continuous production of a substantially bubble-free slurry.
Detaillierte Beschreibung
des SystemsDetailed description
of the system
Ein
schematisches Diagramm eines Verfahrens der vorliegenden Offenbarung 100 ist
in 1 gezeigt. Feststoffpulver 105 (z.B.
in Schüttgutbeuteln
oder aus einem Silo zugeführt)
wird von geeigneten Einrichtungen 110 (zum Beispiel einem
Schneckenförderer)
an den Einlauftrichter einer Pulverzuführung 120 transportiert.
Zum Beispiel kann die Pulverzuführung
ein Differentialwaagenband oder ein Differentialwaagen-Schneckenförderer oder
eine volumetrische Pulverzuführung
sein, die mit einer Vorrichtung zum Messen des Pulverdurchsatzes,
wie etwa einem Aufpralldurchflußmesser,
verbunden ist. Die Pulverzuführung 120 führt Pulver
mit einem bekannten und gesteuerten Durchsatz an den Mischer 200 (zum
Beispiel den weiter unten im Detail beschriebenen offenbarten Mischer)
in dem Behälter 250 zu.
Durch den Einlaß 251 wird
dem Behälter 250 ein
flüssiger
Bestandteil (zum Beispiel Polyol) hinzugefügt. Dieser flüssige Bestandteil
wird, beispielsweise mittels einer keine Kavitäten bildenden Verdrängerpumpe 170,
mit einer bekannten und gesteuerten Drehgeschwindigkeit, die aus
einem (nicht gezeigten) Behälter
oder einer anderen Quelle für
die Flüssigkeit 130 ansaugt,
mit einem bekannten und gesteuerten Durchsatz hinzugefügt. Alternativ
kann der Durchsatz der Flüssigkeitszugabe
mit einem Durchflußmesser
oder mit Hilfe der Volumen- oder Gewichtsänderungen in dem Behälter oder
der anderen Flüssigkeitsquelle
gemessen werden. Der Mischer 200 in dem Behälter 250, wie
weiter unten im Detail beschrieben, führt die Funktion des gründlichen
Mischens des Pulvers in die Flüssigkeit
mit einer guten Dispersion und Durchnässung des Pulvers durch. Die
vermischte Aufschlämmung,
die im allgemeinen auch mitgeführte
Bläschen
enthält,
verläßt den Behälter 250 durch
einen Auslaß 254.
In der vorliegenden Offenbarung ist eine Aufschlämmung definiert als eine Mischung
aus einer Flüssigkeit
und einem Feststoff, in dem zumindest etwas von dem Feststoff sich
nicht löst,
und soll sowohl Mischungen, die sich natürlicherweise trennen, als auch
stabile Suspensionen umfassen. Ablaßventile 260 sind über das
Verfahren hinweg für
die Reinigung und die Abschaltung vorgesehen. Der Behälter 250 kann
ein Luftloch 259, einen wertkontinuierlichen Füllstandsensor 258,
einen Hochstandsensor 256, einen Tiefstandsensor 257 für die Messung und
Steuerung (siehe 6) des Flüssigkeitsstands in dem Behälter haben.
Das Verhältnis
des Pulverzugabedurchsatzes zu dem Flüssigkeitszugabedurchsatz in
den Mischer/Behälter
wird konstant gehalten. [Überlegung: "gesteuert" statt "konstant gehalten"?]A schematic diagram of a method of the present disclosure 100 is in 1 shown. Solid powder 105 (eg in bulk bags or fed from a silo) is provided by suitable facilities 110 (For example, a screw conveyor) to the inlet funnel of a powder feeder 120 transported. For example, the powder feeder may be a differential scale belt or a differential scale screw feeder or a volumetric powder feeder connected to a device for measuring powder throughput, such as an impingement flow meter. The powder feeder 120 feeds powder at a known and controlled rate to the mixer 200 (for example the mixer disclosed in detail below) in the container 250 to. Through the inlet 251 gets to the container 250 a liquid ingredient (for example, polyol) is added. This liquid component is, for example, by means of a no-forming positive displacement pump 170 with a known and controlled rotational speed coming from a container (not shown) or other source of fluid 130 sucks, with a known and controlled throughput added. Alternatively, the rate of fluid addition may be measured by a flow meter or by the volume or weight changes in the container or other fluid source. The mixer 200 in the container 250 As described in detail below, the function of thorough mixing of the powder into the liquid with good dispersion and wetting of the powder. The mixed slurry, the generally contains entrained bubbles leaves the container 250 through an outlet 254 , In the present disclosure, a slurry is defined as a mixture of a liquid and a solid in which at least some of the solid does not dissolve, and is intended to encompass both mixtures that naturally separate and stable suspensions. drain valves 260 are provided throughout the process for cleaning and shutdown. The container 250 can be an air hole 259 , a value-continuous level sensor 258 , a high-level sensor 256 , a depression sensor 257 for the measurement and control (see 6 ) of the liquid level in the container. The ratio of the powder addition rate to the liquid addition rate in the mixer / container is kept constant. [Consideration: "controlled" instead of "constant"?]
An
dem Mischbehälterauslaß 254 können in
der Aufschlämmung
mitgeführte
Bläschen
typischerweise in einer Konzentration von etwa 10 Volumenprozent
vorhanden sein. Die gemischte Aufschlämmung wird durch eine beliebige
geeignete Einrichtung (Schwerkraft, Pumpe, Vakuumsog), zum Beispiel
eine Verdrängerpumpe 270,
von dem Behälter 250 durch
den Auslaß 254 gesaugt
und zu dem Einlaß 320 einer
Vakuumzentrifuge 300 übertragen.
Die Vakuumzentrifuge 300 entfernt, wie in Verbindung mit 4 weiter
unten beschrieben, kontinuierlich mitgeführte Bläschen aus der Aufschlämmung. Das
Vakuum wird von der Zentrifuge 300 abgesaugt, um in ihr
einen niedrigen absoluten Druck, zum Beispiel weniger als 1050 mbar,
bevorzugt zwischen 1 und 300 mbar, aufrechtzuerhalten. Das Vakuum
wird unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Einrichtung, zum
Beispiel einer Vakuumpumpe 353 mit einem Regler 351,
einer Kondensatfalle 352, einer Druckmeßvorrichtung 354 und
einer Entlüftung
in die Atmosphäre 356,
abgesaugt. Die im wesentlichen bläschenfreie Aufschlämmung verläßt die Zentrifuge 300 durch
den Auslaß 335.
Das Rückschlagventil 350 ermöglicht der
Aufschlämmung,
ohne Rückfluß von Aufschlämmung oder
Luft in die Zentrifuge durch einen Einlaß 401 von mindestens
einem Ausdehnungsbehälter 400 zu
gehen.At the mixing vessel outlet 254 For example, bubbles carried in the slurry may typically be present at a concentration of about 10 percent by volume. The mixed slurry is made by any suitable means (gravity, pump, vacuum suction), for example a positive displacement pump 270 , from the container 250 through the outlet 254 sucked and to the inlet 320 a vacuum centrifuge 300 transfer. The vacuum centrifuge 300 removed, as related to 4 described below, continuously entrained bubbles from the slurry. The vacuum is from the centrifuge 300 aspirated to maintain in it a low absolute pressure, for example less than 1050 mbar, preferably between 1 and 300 mbar. The vacuum is made using any suitable means, for example a vacuum pump 353 with a regulator 351 , a condensate trap 352 , a pressure measuring device 354 and a vent to the atmosphere 356 , sucked off. The substantially bubble-free slurry leaves the centrifuge 300 through the outlet 335 , The check valve 350 allows the slurry to flow back into the centrifuge without any flow of slurry or air through an inlet 401 from at least one expansion tank 400 to go.
Der
Ausdehnungsbehälter 400 oder
mehrere derartige Behälter
können
groß genug
sein, um genug Aufschlämmung
für einen
ganzen Tag Schaumstoffherstellung aufzunehmen. In einem derartigen
Fall wird das Verfahren verwendet, um eine große Charge von im wesentlichen
bläschenfreier
Aufschlämmung
herzustellen. 1 stellt ein Verfahren dar,
das auch für
die kontinuierliche Herstellung der Aufschlämmung und die Verwendung dieser
Aufschlämmung
für die
Schaumstoffherstellung ohne Verzögerung
geeignet ist.The expansion tank 400 or more such containers may be large enough to contain enough slurry for a full day of foam production. In such a case, the process is used to make a large batch of substantially vesicle-free slurry. 1 represents a process which is also suitable for the continuous production of the slurry and the use of this slurry for foam production without delay.
Der
weiter unten im Detail beschriebene Ausdehnungsbehälter 400 kann
ein Luftloch 459, einen wertkontinuierlichen Füllstandsensor 458,
einen Hochstandsensor 456 und einen Tiefstandsensor 457 für die Messung
und Steuerung (siehe 6) des Flüssigkeitsstands in dem Behälter haben.The expansion tank described in detail below 400 can be an air hole 459 , a value-continuous level sensor 458 , a high-level sensor 456 and a depression sensor 457 for the measurement and control (see 6 ) of the liquid level in the container.
Die
im wesentlichen bläschenfreie
Aufschlämmung
verläßt den Ausdehnungsbehälter, angesaugt
von einer beliebigen geeigneten Einrichtung (Schwerkraft, Pumpe,
Vakuumsog), zum Beispiel einer keine Kavitäten bildenden Verdrängerpumpe 470,
durch den Auslaß 405.
Der Massendurchsatz wird mit dem Meßgerät 490, zum Beispiel
einem Coriolis-Effekt-Massen durchflußmesser in der Verarbeitungslinie,
gemessen. Mit Hilfe des Dreiweg-Verteilerventils 494 wird
die Aufschlämmung über das
Rohr 495 an nachgelagerte Verfahren (zum Beispiel eine
Schaumstoffertigung oder ein Lager) übertragen oder über das
Rohr 496 wieder in den Einlaß 404 des Ausdehnungsbehälters 400 zugeführt. Die
Option für
das erneute Zuführen
in den Ausdehnungsbehälter
ermöglicht
eine einfache Integration des Verfahrens in bestehende Schaumstoffblockwaren-Polurethanschaum-Fertigungsfabriken.
Zum Beispiel kann das Ventil 494 in nächster Nähe zu dem Mischkopf einer Schaumstoffblockwarenmaschine
angeordnet werden, das Mischverfahren 100 kann vorgefertigte
Aufschlämmung
durch eine Wiederzuführungsleitung 496 laufen
lassen, und im wesentlichen bläschenfreie
Aufschlämmung
kann direkt nach einer Drehung des Ventils 494 für das Schaumstoffherstellungsverfahren
zur Verfügung stehen.
Ebenso kann das Ventil 494 verwendet werden, um die nachgelagerte
Verwendung der Aufschlämmung
ohne eine Unterbrechung des Mischverfahrens 100 abzustellen.
Dies entkoppelt das nachgelagerte Schaumstoffherstellungsverfahren
wirksam von jeglichen Übergängen am
Beginn oder beim Beenden des Mischverfahrens 100. In einer
integrierten Fabrik kann das Ventil 494 zum Beispiel von
einem nachgelagerten Verfahrenssteuersystem automatisch betätigt werden.The substantially bubble-free slurry exits the expansion tank, aspirated by any suitable means (gravity, pump, vacuum suction), for example, a non-cavity positive displacement pump 470 , through the outlet 405 , The mass flow rate is measured with the meter 490 , for example, a Coriolis effect mass flow meter in the processing line, measured. With the help of the three-way distribution valve 494 gets the slurry over the pipe 495 transferred to downstream processes (for example, a foam production or a warehouse) or over the pipe 496 back in the inlet 404 of the expansion tank 400 fed. The option of refeeding into the expansion tank allows for easy integration of the process into existing foam block product polyurethane foam fabrication factories. For example, the valve 494 placed in close proximity to the mixing head of a foam block machine, the blending method 100 can prefabricated slurry through a recirculation line 496 run, and essentially bubble-free slurry can be directly after a rotation of the valve 494 available for the foam manufacturing process. Likewise, the valve 494 used to control the downstream use of the slurry without interrupting the mixing process 100 remedy. This effectively decouples the downstream foam manufacturing process from any transitions at the beginning or end of the mixing process 100 , In an integrated factory, the valve can 494 for example, be automatically actuated by a downstream process control system.
Wahlweise
kann die hergestellte Aufschlämmung
unter Verwendung eines Wärmetauschers 480 erwärmt oder
gekühlt
werden. Die Temperatur und der Druck der Aufschlämmung können jeweils unter Verwendung
von Meßgeräten 492 und 460 gemessen
werden. Zusätzliche
(nicht gezeigte) Meßgeräte können die
Viskosität,
die Feststoffkonzentration, den Gehalt an mitgeführter Luft und ähnliches
messen.Optionally, the prepared slurry can be made using a heat exchanger 480 heated or cooled. The temperature and pressure of the slurry can each be determined using gauges 492 and 460 be measured. Additional meters (not shown) may measure viscosity, solids concentration, entrained air content, and the like.
Nun
Bezug nehmend auf 2 und 3 weist
die Mischeranordnung 200 einen Zylinder 201 auf,
in dem eine Achse 202 über
eine Kupplung 204 von einem Motor 203 gedreht
wird. Eine Einzugsschnecke 205, eine Abpreßwalze 206 und
mindestens ein Flügelrad 207 sind
an der Achse 202 befestigt und drehen sich mit ihr. Durch
die Öffnung 208 wird
dem Mischer mit einem bekannten gesteuerten Durchsatz Pulver zugefügt. Eine
flexible Schutzkappe 209 verschließt die Öffnung zum Umfang der Pulverzuführung 255 in
einer derartigen Weise, daß das
Blasen von Staub vermieden wird, während eine mechanische Trennung
des Mischers von der Pulverzuführung
aufrechterhalten wird. Wenn die Pulverzuführung eine Dossierdifferentialwaagenzuführung ist,
ist die mechanische Trennung der Zuführung von dem Mischbehälter wichtig,
so daß die
Gewichtsmessung nicht beeinflußt
wird. Pulver fällt
durch die Öffnung 208 auf
die Einzugsschnecke 205. Die Einzugsschnecke bewegt das
Pulver schnell durch den Zylinder 201 zu dem Auslaß 210.
An dem Auslaß 210 des
Zylinders 201 ist eine Lagerplatte 211 angeordnet
und hält
mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Radkreuzes ein Lager 212 für die Achse 202.Now referring to 2 and 3 has the mixer arrangement 200 a cylinder 201 in which an axis 202 via a clutch 204 from a motor 203 is turned. An auger 205 , a pressure roller 206 and at least one impeller 207 are on the axis 202 attached and rotate with you. Through the opening 208 powder is added to the mixer at a known controlled rate. A flexible protective cap 209 closes the opening to the circumference of the powder feed 255 in such a manner that the blowing of dust is avoided while maintaining a mechanical separation of the mixer from the powder feeder. When the powder feed is a dossier differential feed, mechanical separation of the feed from the mixing container is important so that the weight measurement is not affected. Powder falls through the opening 208 on the auger 205 , The auger quickly moves the powder through the cylinder 201 to the outlet 210 , At the outlet 210 of the cylinder 201 is a bearing plate 211 arranged and holds with the help of a (not shown) Radkreuzes a camp 212 for the axis 202 ,
Der
Auslaß des
Zylinders 210 ist auf oder unter dem Arbeitsflüssigkeitsstand 214 in
dem Behälter 250 angeordnet.
Das Pulver verläßt den Auslaß 210 und
wird von der Abpreßwalze 206 schnell
in die ungebende Flüssigkeit
verteilt. Die Abpreßwalze
weist eine radiale Anordnung aus steifen Stiften auf, die um eine
Mittelnabe angeordnet sind. Die Stifte sind lang genug, um die ganze Öffnung des
Auslasses 210 zu überspannen. Die
Abpreßwalze
ist sehr nahe an dem Auslaß angeordnet,
so daß keine
großen
Pulverklumpen durchgehen können.The outlet of the cylinder 210 is at or below the working fluid level 214 in the container 250 arranged. The powder leaves the outlet 210 and is from the pressure roller 206 quickly distributed in the unburned liquid. The pressure roller has a radial arrangement of stiff pins which are arranged around a central hub. The pins are long enough to cover the whole opening 210 to span. The pressure roller is located very close to the outlet, so that no large clumps of powder can pass.
Unter
der Abpreßwalze
sind Flügelräder 207 angeordnet,
und sie haben eine geeignete Größe und Konstruktion,
um das Behältervolumen
innerhalb der mittleren Verweildauer des Pulvers mehrmals umzusetzen.
Bevorzugt hat mindestens ein Flügelrad
eine Konstruktion mit einer hohen Scherung des radialen Flusses.
Axialflügelräder (zum
Beispiel Schiffsschrauben) liefern einen höheren Fluß und mehr Behälterumsetzungen.
Bevorzugt wird ein Flügelrad
für ein
gutes Mischen in der Nähe
der Abpreßwalze
angeordnet, und ein zweites Flügelrad
wird in der Nähe
des Behälterbodens
angeordnet, um das Absetzen von Feststoffen zu vermeiden.Under the pressure roller are impellers 207 and have an appropriate size and construction to repeatedly convert the container volume within the mean residence time of the powder. Preferably, at least one impeller has a high radial shear structure. Axial impellers (for example, propellers) provide higher flow and more vessel conversions. Preferably, an impeller is placed in the vicinity of the squeeze roller for good mixing, and a second impeller is disposed in the vicinity of the container bottom to prevent settling of solids.
Der
flüssige
Bestandteil der Aufschlämmung
(zum Beispiel Polyol) wird dem Behälter 250 bevorzugt mit
Hilfe von mindestens einem Einlaß 251 an einer Position
in der Nähe des
Arbeitsflüssigkeitsstands 214 zugesetzt.
Der Behälter
hat bevorzugt mehrere Prallflächen 252,
um die Bildung eines Wirbels zu verringern. In der Nähe des Behälterbodens
ist eine Abschirmplatte 253 befestigt. Die Abschirmplatte
hat mehrere Öffnungen,
die ermöglichen,
daß die
vermischte Aufschlämmung
hindurchgeht, die aber größere nicht
verteilte Pulverklumpen für
ein zusätzliches
Mischen zurückgibt.
Bevorzugt haben die Öffnungen
in der Abschirmplatte eine Größe von etwa
0,1 bis 1 cm. Vermischte Aufschlämmung
verläßt den Mischbehälter durch
eine Öffnung 254 im
Boden.The liquid component of the slurry (for example, polyol) becomes the container 250 preferably by means of at least one inlet 251 at a position near the working fluid level 214 added. The container preferably has a plurality of baffles 252 to reduce the formation of a vortex. Near the tank bottom is a shielding plate 253 attached. The shield plate has a plurality of apertures which allow the blended slurry to pass but which will return larger undistributed powder lumps for additional mixing. Preferably, the openings in the shield plate have a size of about 0.1 to 1 cm. Mixed slurry leaves the mixing vessel through an opening 254 in the ground.
4 und 5 zeigen
schematische Diagramme einer Vakuumzentrifuge 300, die
für die
Entfernung mitgeführter
Bläschen
aus einer Flüssigkeit
geeignet ist, und einen Ausdehnungsbehälter 400, der für die Ansammlung
von im wesentlichen bläschenfreier
Flüssigkeit
ohne die erneute Mitführung
von Bläschen
geeignet ist. Im Zusammenhang mit der Vakuumzentrifuge und dem Ausdehnungsbehälter umfaßt eine "Flüssigkeit" pumpbare Mischungen
aus Feststoffen in Flüssigkeiten,
wie etwa Aufschlämmungen
von Pulvern in Flüssigkeiten
oder Aufschlämmungen
aus fein gemahlenem Polyurethanpulver in Polyol. 4 and 5 show schematic diagrams of a vacuum centrifuge 300 , which is suitable for the removal of entrained bubbles from a liquid, and an expansion tank 400 which is suitable for the collection of substantially vesicle-free liquid without the reintroduction of bubbles. In the context of the vacuum centrifuge and expansion vessel, a "liquid" comprises pumpable mixtures of solids in liquids, such as slurries of powders in liquids or slurries of finely ground polyurethane powder in polyol.
Nun
Bezug nehmend auf 4 wird Flüssigkeit, die entgast werden
soll, an den Einlaß 320 der
Zentrifuge zugeführt
und läuft
durch das Rohr 321 in die Wanne 310. Die Wanne 310 ist
an der Achse 346 derart befestigt, daß die Wanne und die Achse durch
eine geeignete Einrichtung, zum Beispiel einen Motor 346 gedreht
werden. Wenn die Wanne 310 derart gedreht wird, daß die Bahngeschwindigkeit
hoch ist (zum Beispiel zwischen 10 und 100 m/s), breitet sich die
Flüssigkeit
fein entlang der inneren Oberfläche
der Wanne aus und zwingt Bläschen
unter der Zentripetalkraft auf die Oberfläche und zerplatzt sie. Die
Flüssigkeit
konzentriert sich so weit wie möglich
von der Drehachse entfernt. Ein Aufnahmerohr 333 fängt die
Flüssigkeit
auf und leitet sie durch das Rohr 334 zu dem Auslaß 335.
Die Drehung der Wanne verleiht der Flüssigkeit genügend Energie, um
sie durch das Rohr 334 zu pumpen. Eine Prallfläche 329 ist
an dem Rohr 321 befestigt und dient dazu, die Flüssigkeit
davon abzuhalten, aus der Wanne zu spritzen.Now referring to 4 Liquid to be degassed is supplied to the inlet 320 supplied to the centrifuge and passes through the tube 321 in the tub 310 , The tub 310 is on the axis 346 fixed so that the tub and the axle by a suitable device, for example a motor 346 to be turned around. If the tub 310 is rotated so that the web speed is high (for example, between 10 and 100 m / s), the liquid spreads finely along the inner surface of the tub and forces bubbles under the centripetal force on the surface and bursts them. The liquid concentrates as far as possible from the axis of rotation. A recording tube 333 absorbs the liquid and passes it through the pipe 334 to the outlet 335 , The rotation of the tub gives the fluid enough energy to pass through the tube 334 to pump. A baffle 329 is on the pipe 321 attached and serves to keep the liquid from splashing out of the tub.
Die
sich drehende Wanne 310 ist in einer Vakuumkammer 325 angeordnet,
die eine Vorderplatte 326 und eine Hinterplatte 327 hat,
welche mit Dichtungen befestigt sind, um die Kammer vakuumdicht
zu machen. Die Platte 327 enthält eine Lager- und Dichtungsanordnung 340,
durch welche sich die Achse 346 dreht. Die Platte 326 hat
wahlweise ein abgedichtetes Sichtglas 328, um das Betrachten
der sich drehenden Wanne zu ermöglichen.
Das Vakuum wird zum Beispiel durch das Anschlußstück 330 an die Kammer
angelegt. Der niedrige absolute Druck in der Kammer (zum Beispiel
1 bis 300 mbar) verhindert, daß Bläschen wieder
in der Flüssigkeit
mitgeführt
werden, nachdem sie aufgenommen (333) und in Richtung des Auslasses 335 geleitet
wird. Aus dem Auslaß 335 steht
die im wesentlichen bläschenfreie
Aufschlämmung
zur Verfügung.
Ein Ausfluß 332 kann
vorgesehen werden, um die Reinigung und die Abschaltung zu erleichtern.The rotating pan 310 is in a vacuum chamber 325 arranged, which is a front plate 326 and a back plate 327 which are fixed with gaskets to make the chamber vacuum tight. The plate 327 contains a bearing and seal arrangement 340 through which the axis 346 rotates. The plate 326 optionally has a sealed sight glass 328 to allow viewing of the rotating pan. The vacuum is, for example, through the fitting 330 applied to the chamber. The low absolute pressure in the chamber (for example, 1 to 300 mbar) prevents bubbles from being re-entrained in the liquid after it has been received (333) and toward the outlet 335 is directed. From the outlet 335 the substantially bubble-free slurry is available. An outflow 332 can be provided to facilitate cleaning and shutdown.
Nun
Bezug nehmend auf 5 wird eine Flüssigkeit
an den Einlaß 401 zugeführt . Der
Einlaß 401 ist in
der Nähe
der Oberseite des Behälters
angeordnet, während
der Auslaß 405 auf
dem Boden des Behälters ist.
Diese Anordnung des Einlasses und des Auslasses sorgt für einen
wünschenswerten
Zuerst-hinein-zuerst-heraus-Betrieb des Behälters, stellt aber aufgrund
des Sprühens
oder Spritzens der Flüssigkeit
eine Möglichkeit
für das
Mitführen
von Bläschen
dar. Das Wehr 402 verhindert, daß die Flüssigkeit in den Behälter sprüht, statt
dessen wird die Flüssigkeit
derart verteilt, daß sie
die Wand des Behälters 407 herunterläuft. Die flexible
Wehrverlängerung 403 läßt die Flüssigkeit
auch bei niedrigen Fließgeschwindigkeiten
weiter die Wand des Behälters
herunter laufen. Flüssigkeit
läuft zwischen
der Verlängerung 403 und
der Wand des Behälters 407 und
saugt die Verlängerung 403 gegen
die Wand. Dies verhindert, daß Flüssigkeit
tröpfelt, "regnet" oder anders durch
einen Luftraum zwischen dem Einlaß 401 und der freien
Oberfläche 406 fällt. Die
Ver längerung 403 kann
zum Beispiel aus einer flexiblen Kunststoffschicht gefertigt sein.Now referring to 5 a liquid is added to the inlet 401 supplied. The inlet 401 is located near the top of the container, while the outlet 405 is on the bottom of the container. This arrangement of the inlet and outlet provides a desirable first-in-first-out operation of the container, but presents a possibility for entrainment of bubbles due to the spraying or splashing of the liquid. The weir 402 prevents the liquid from spraying into the container, instead the liquid is distributed so as to cover the wall of the container 407 running down. The flexible weir extension 403 allows the liquid to continue running down the wall of the container even at low flow rates. Fluid runs between the extension 403 and the wall of the container 407 and sucks the extension 403 against the wall. This prevents liquid from dribbling, "raining" or otherwise through an air space between the inlet 401 and the free surface 406 falls. The extension 403 can be made for example of a flexible plastic layer.
5 stellt
den Behälter 407 als
teilweise voll dar, wie er es während
des Anlaufs aus einem anfänglich
leeren Zustand wäre.
Während
der Erstbefüllung
hat die Flüssigkeit
die weiteste Entfernung von dem Einlaß 401 zu der freien
Oberfläche 406 zu
durchlaufen, und es besteht eine Möglichkeit für das Mitführen von Bläschen. Das Zwingen der Flüssigkeit,
die Seite des Behälters
mit dem Wehr 402 und der Verlängerung 403 herunterzulaufen,
verringert die Möglichkeit
für die
Mitführung
von Bläschen
erheblich. 5 put the container 407 as partially full, as it would be during startup from an initially empty state. During initial filling, the fluid has the furthest distance from the inlet 401 to the free surface 406 to go through, and there is a possibility for carrying bubbles. Forcing the liquid, the side of the tank with the weir 402 and the extension 403 running down considerably reduces the possibility of carrying bubbles.
Der
Ausdehnungsbehälter 400 kann
mehrere Einlässe 401 mit
ihren zugehörigen
Wehren 402 und Verlängerungen 403 haben.
Zum Beispiel kann der Einlaß 401 verwendet
werden, um aus dem Auslaß 335 der
Vakuumzentrifuge 300 kommende Flüssigkeit aufzunehmen, während der
Einlaß 404 verwendet
werden kann, um von dem Auslaß 405 durch
nachgelagerte Verfahren erneut zugeführte Flüssigkeit aufzunehmen.The expansion tank 400 can have multiple inlets 401 with their associated weirs 402 and extensions 403 to have. For example, the inlet 401 used to get out of the outlet 335 the vacuum centrifuge 300 absorb incoming liquid while the inlet 404 can be used to from the outlet 405 to receive re-added liquid by downstream processes.
Das
offenbarte Rückkopplungssteuersystem,
das für
den kontinuierlichen Betrieb des offenbarten Mischverfahrens mit
der Kontrolle über
die Aufschlämmungskonzentration
und den Durchsatz sorgt, ist in 6 dargestellt.The disclosed feedback control system which provides for the continuous operation of the disclosed mixing process with control of slurry concentration and throughput is disclosed in U.S.Pat 6 shown.
Der
Durchsatz der fertigen im wesentlichen bläschenfreien Aufschlämmung wird
zum Beispiel mit einem Durchflußmesser 490,
bevorzugt einem Coriolis-Effekt-Massendurchflußmesser in der Verarbeitungslinie,
gemessen. Coriolis-Effekt-Massendurchflußmesser
in der Verarbeitungslinie sind Fachleuten auf dem Gebiet wohlbekannt
und werden hier nicht diskutiert, um die Verdeckung der vorliegenden
Erfindung zu vermeiden. Ebenso wohlbekannt sind Fachleuten der relevanten
Gebiete viele andere Meßgeräte, die
verwendet werden können,
um den Durchsatz zu messen, und der Coriolis-Effekt-Massendurchflußmesser
in der Verarbeitungslinie ist nur ein veranschaulichendes Beispiel.
Die Durchsatzmessung 509 wird verwendet, um den Durchsatz
der Pumpe 470 mit Hilfe des Durchsatzsteuersystems 530 zu
steuern.The throughput of the final substantially bubble-free slurry is, for example, with a flow meter 490 , preferably a Coriolis effect mass flowmeter in the processing line. Coriolis effect mass flowmeters in the processing line are well known to those skilled in the art and are not discussed here to avoid obscuring the present invention. Also well known to those skilled in the relevant arts are many other meters that can be used to measure throughput, and the Coriolis effect mass flow meter in the processing line is just one illustrative example. The throughput measurement 509 is used to control the flow rate of the pump 470 with the help of the throughput control system 530 to control.
Eine
Ausführungsform
des Durchsatzsteuersystems 530 ist in 7 gezeigt.
Gleiche Bezugszeichen werden verwendet, um gleiche Elemente, wie
in vorhergehenden Figuren gezeigt und beschrieben, zu beschreiben
und darauf Bezug zu nehmen. Neue Bezugszeichen werden verwendet,
um nach Bedarf Elemente zu bezeichnen, die vorher nicht bezeichnet
waren. Die Durchsatzsteuerung 700 empfängt Meßdaten 509 von dem
Ausgang der Pumpe 470 (zum Beispiel mit Hilfe des Durchflußmessers 490)
und den Durchsatzdatensollwert 702 als Eingaben und stellt
ein Aufschlämmungsausgangssignal 511 an
einen Antrieb 471 mit veränderlicher Geschwindigkeit
für die
Pumpe 470 (in 7 als ein Symbol mit zwei Bezugszeichen
gezeigt) bereit. Auf diese Weise hält das Durchsatzsteuersystem 530 den
Durchsatz der Aufschlämmung
in einem Bereich des Durchsatzdatensollwerts 702. Wie in
dieser Beschreibung verwendet, definiert ein Datensollwert Daten,
die von einer äußeren Quelle
(zum Beispiel einem menschlichen Bediener oder einem getrennten
Verfahrenssteuersystem) für
das Verfahren spezifiziert werden. Zum Beispiel könnte der
Durchsatzdatensollwert 702 der gewünschte Durchsatz einer Aufschlämmung aus
Polyurethanpulver in Polyol an eine Fertigungslinie für flexiblen Polyurethanschaumstoff
sein, wobei der gewünschte
Durchsatz von dem Bediener oder Chemiker gewählt wird, um die richtige Rezeptur
für die
gewünschten
Schaumstoffeigenschaften bereitzustellen. Der Durchsatzsollwert
könnte
von dem Bediener der Schaumstoffabrik spezifiziert werden, oder
er könnte
als ein Signal von dem Verfahrenssteuersystem für die Schaumstoffabrik geliefert
werden. Die Pumpe 470 steht in einer Flüssigkeitsverbindung mit dem
Ausdehnungsbehälter 400.An embodiment of the throughput control system 530 is in 7 shown. Like reference numerals are used to describe and refer to like elements as shown and described in previous figures. New reference numerals are used to designate elements that were not previously designated as needed. The throughput control 700 receives measurement data 509 from the outlet of the pump 470 (for example with the help of the flow meter 490 ) and the throughput data setpoint 702 as inputs and provides a slurry output 511 to a drive 471 with variable speed for the pump 470 (in 7 shown as a symbol with two reference numerals). In this way, the throughput control system keeps 530 the throughput of slurry in a range of throughput data setpoint 702 , As used in this specification, a data setpoint defines data specified by an outside source (eg, a human operator or a separate process control system) for the method. For example, the throughput data setpoint 702 the desired throughput of a slurry of polyurethane powder in polyol to a flexible polyurethane foam production line, the desired throughput being chosen by the operator or chemist to provide the proper recipe for the desired foam properties. The throughput set point could be specified by the operator of the foam factory, or it could be provided as a signal from the process control system for the foam factory. The pump 470 is in fluid communication with the expansion tank 400 ,
Zurückkehrend
zu 6 wird die Menge der Aufschlämmung in einem Ausdehnungsbehälter 400 zum Beispiel
durch einen Füllstandsensor 458,
bevorzugt durch einen wertkontinuierlichen Ultraschallfüllstandsensor,
gemessen. Die Flüssigkeitsstandmessung 519 wird
verwendet, um den Durchsatz der Transferpumpe 270 mit Hilfe
des Flüssigkeitsstandsteuersystems 520 zu
steuern.Returning to 6 is the amount of slurry in an expansion tank 400 for example, by a level sensor 458 , preferably by a value continuous ultrasonic level sensor, measured. The liquid level measurement 519 is used to increase the throughput of the transfer pump 270 with the help of the liquid level control system 520 to control.
Eine
Ausführungsform
des Flüssigkeitsstandsteuersystems 520 ist
in 8 gezeigt. Gleiche Bezugszeichen werden verwendet,
um gleiche Elemente, wie in den vorhergehenden Figuren gezeigt und
beschrieben, zu beschreiben und darauf Bezug zu nehmen. Neue Bezugszeichen
werden verwendet, um nach Bedarf neue vorher nicht bezeichnete Elemente
zu bezeichnen. Wie in 6 und 8 gezeigt,
nimmt die Flüssigkeitsstandsteuerung 800 Flüssigkeitsstandmeßdaten 519 von
dem Flüssigkeitsstandsensor 458 und
den Flüssigkeitsstanddatensollwert 802 als
Eingaben und stellt ein Aufschlämmungsausgangssignal 521 an
einen Antrieb 271 mit veränderlicher Geschwindigkeit
für die
Pumpe 270 (in 8 als ein Symbol mit zwei Bezugszeichen
gezeigt) bereit. Die Materialmenge in dem Ausdehnungsbehälter 400 wird
beeinflußt
durch Aufschlämmung,
die mit Hilfe der Pumpe 270 durch die Eingangsleitung 401 hinzugefügt wird,
Aufschlämmung,
die von der Pumpe 470 entfernt wird, und möglicherweise
durch Aufschlämmung,
die von einem nachgelagerten Verfahren durch die Eingangsleitung 496 erneut
zugeführt
wird. Durch den Ausgang 405 des Ausdehnungsbehälters 400 wird
ein Flüssigkeitsstandsensor 458 verwendet,
um den tatsächlichen
Stand der Materialmenge (z.B. ein Füllstandsensor) in dem Ausdehnungsbehälter 400 zu
bestimmen, und er sendet Flüssigkeitsstanddaten 519 an
die Flüssigkeitsstandsteuerung 800.
Auf diese Weise hält
das Flüssigkeitsstandsteuersystem 520 die Menge
der Aufschlämmung
in dem Ausdehnungsbehälter 400 in
einem Bereich des Flüssigkeitsstanddatensollwerts 802.
Die Pumpe 270 steht in einer Flüssigkeitsverbindung mit dem
Mischbehälter 250.An embodiment of the liquid level control system 520 is in 8th shown. Like reference numerals are used to describe and refer to like elements as shown and described in the preceding figures. New reference numbers are used to denote new, previously undesignated elements as needed. As in 6 and 8th shown, takes the liquid level control 800 Flüssigkeitsstandmeßdaten 519 from the liquid level sensor 458 and the fluid level data setpoint 802 as inputs and provides a slurry output 521 to a drive 271 with variable speed for the pump 270 (in 8th shown as a symbol with two reference numerals). The amount of material in the expansion tank 400 is influenced by slurry, which by means of the pump 270 through the input line 401 added, slurry from the pump 470 is removed, and possibly by slurry, by a downstream process through the input line 496 is fed again. Through the exit 405 of the expansion tank 400 becomes a liquid level sensor 458 used to measure the actual amount of material (eg a level sensor) in the expansion tank 400 and he sends fluid level data 519 to the liquid level control 800 , In this way, the liquid level control system keeps 520 the amount of slurry in the expansion tank 400 in a range of the fluid level data setpoint 802 , The pump 270 is in fluid communication with the mixing vessel 250 ,
Nun
zurückkehrend
zu 6 wird die Menge der Aufschlämmung in einem Mischbehälter 250 zum Beispiel
durch einen Füllstandsensor 258,
bevorzugt einen wertkontinuierlichen kapazitiven Füllstandsensor, gemessen.
Die Meßdaten 549 werden
verwendet, um den Durchsatz der Pulverzugabe an den Mischbehälter zu
steuern und den Durchsatz der Flüssigkeitszugabe
an den Mischbehälter
mit Hilfe des Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuersystems 510 (siehe
auch 9a, 9b und 9c) zu
steuern, welches Meßdaten 549 nimmt
und ein Ausgangssignal 531 (ein Pulverreferenzdurchsatz
für die
Zugabe an den Mischer) an eine Einrichtung zum Hinzufügen von
Pulver an den Mischer, wie etwa die Pulverzuführung 120, und ein
Ausgangssignal 561 (ein Flüssigkeitsreferenzdurchsatz
für die
Zugabe an den Mischer) an eine Einrichtung zum Hinzufügen von
Flüssigkeit
in den Mischbehälter,
wie etwa die Flüssigkeitspumpe 170,
liefert.Now returning to 6 is the amount of slurry in a mixing container 250 for example, by a level sensor 258 , preferably a value-continuous capacitive level sensor, measured. The measured data 549 are used to control the rate of powder addition to the mixing vessel and the rate of liquid addition to the mixing vessel by means of the powder and liquid flow control system 510 (see also 9a . 9b and 9c ) to control which measurement data 549 takes and an output signal 531 (a powder reference flow for addition to the mixer) to a means for adding powder to the mixer, such as the powder feeder 120 , and an output signal 561 (a liquid reference flow for addition to the mixer) to a means for adding liquid to the mixing vessel, such as the liquid pump 170 , supplies.
Auf
diese Weise kann das Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuersystem 510,
wie in 6 und 9a-9c gezeigt,
die Menge der Aufschlämmung
in dem Mischbehälter 250 in
einem Bereich des Mischbehälter-Füllstandsollwerts 902 halten.
Das Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuersystem 510 führt auch
die Funktion der Berechnung des Durchsatzes des Pulver- und Flüssigkeitszusatzes
an den Mischer derart durch, daß das
Verhältnis
der zwei Durchsätze,
das heißt
die Konzentration des Pulvers, auf eine vorbestimmte Sollwertkonzentration 904 gesteuert
wird. Das Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuersystem 510 kann
mit einem oder beiden der tatsächlichen
Referenzdurchsatzsignale versehen werden.In this way, the powder and liquid flow control system 510 , as in 6 and 9a - 9c shown the amount of slurry in the mixing vessel 250 in a range of the mixing vessel fill level setpoint 902 hold. The powder and liquid flow control system 510 also performs the function of calculating the flow rate of the powder and liquid additive to the mixer such that the ratio of the two flow rates, that is, the concentration of the powder, to a predetermined setpoint concentration 904 is controlled. The powder and liquid flow control system 510 may be provided with one or both of the actual reference flow rate signals.
9a stellt
eine Ausführungsform
eines Pulver- und
Flüssigkeitsdurchsatzsteuersystems 510 dar. Gleiche
Bezugszeichen werden verwendet, um gleiche Elemente, wie in vorhergehenden
Figuren gezeigt und beschrieben, zu bezeichnen. Neue Bezugszeichen
werden nach Bedarf verwendet, um Elemente zu bezeichnen, die vorher
nicht bezeichnet wurden. In dieser Ausführungsform wird das Verhältnis des
tatsächlichen Durchsatzes
des Pulver- und des Referenzdurchsatzes der Flüssigkeitszugabe gesteuert.
Wie in 6 und 9a gezeigt, wird ein Sensor 258 (z.B.
ein Füllstandsensor)
verwendet, um die Materialmenge in dem Mischbehälter 250 abzutasten,
und er sendet ein Flüssigkeitsstandsignal 549 an
die Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuerung
bzw. an das Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzregelglied 900. 9a Figure 1 illustrates an embodiment of a powder and liquid flow control system 510 Like numerals are used to designate like elements as shown and described in previous Figures. New reference numbers are used as needed to designate elements that were not previously designated. In this embodiment, the ratio of the actual flow rate of the powder and the reference flow rate of the liquid addition is controlled. As in 6 and 9a shown, becomes a sensor 258 (For example, a level sensor) used to the amount of material in the mixing container 250 and it sends a liquid level signal 549 to the powder and liquid flow control or to the powder and liquid flow control member 900 ,
Rückbezug
nehmend auf 9a vergleicht die Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuerung 900 die Materialmenge
in dem Mischbehälter,
die durch das Signal 549 dargestellt wird, mit den Pulver-
und Flüssigkeitsdurchsatz-Sollwertdaten 902 und
liefert ein Ausgangsdatensignal 920, das einen Referenzdurchsatz
des Aufschlämmungszusatzes
oder Qr an den Mischbehälter darstellt. Ein erstes
Berechnungselement 906 führt eine algebraische Berechnung
des Referenzdurchsatzes der Pulverzugabe an den Mischbehälter durch
und liefert unter Verwendung von Qr und
der vorbestimmten Sollwertkonzentrationsdaten 904 oder
P ein Ausgangssignal 908 oder Sr.
Die Einheiten für
die Konzentration P können
auf viele auf dem Fachgebiet bekannte Arten, zum Beispiel durch
Masse oder Volumen, als ein Bruchteil, in Prozent, oder als Verhältnis oder
durch ein anderes Konzentrationsmaß, wie etwa eine Materialeigenschaft,
zum Beispiel das spezifische Gewicht, die Lichtundurchlässigkeit,
das Absorptionsvermögen,
etc., spezifiziert werden.Taking back reference 9a compares the powder and liquid flow rate control 900 the amount of material in the mixing tank, by the signal 549 with the powder and liquid flow rate setpoint data 902 and provides an output data signal 920 representing a reference flow rate of the slurry additive or Qr to the mixing vessel. A first calculation element 906 performs an algebraic calculation of the reference feed rate of powder addition to the mixing vessel and provides using Q r and the predetermined set point concentration data 904 or P an output signal 908 or S r . The units for concentration P may be in many ways known in the art, for example by mass or volume, as a fraction, in percent, or as a ratio, or by some other measure of concentration, such as a material property, e.g., specific gravity, Opacity, absorbency, etc., are specified.
In
der Polyurethanschaumstoffindustrie ist ein brauchbares Maß für die Konzentration
von Pulvermaterialien in Polyolflüssigkeiten "Teile pro hundert Teile Polyol" (pphp). Eine Aufschlämmung aus
Polyurethanpulver in Polyol mit einer Konzentration von 15 pphp
hat 15 Massenteile Polyurethanpulver in 100 Massenteilen Polyol
oder einen Massenbruchteil von Polyurethanpulver von etwa 0,13.
Wenn zum Beispiel die Konzentration P in Einheiten von pphp spezifiziert
wird, ist die durch das Berechnungselement 906 durchgeführte Berechnung
von Sr: Sr =
QrP/(P + 100) In the polyurethane foam industry, a useful measure of the concentration of powder materials in polyol liquids is "parts per hundred parts polyol" (pphp). A slurry of polyurethane powder in polyol at a concentration of 15 pphp has 15 parts by mass of polyurethane powder in 100 parts by mass of polyol or a mass fraction of polyurethane powder of about 0.13. For example, if the concentration P is specified in units of pphp, that is determined by the calculation element 906 performed Be bill of S r : S r = Q r P / (P + 100)
Immer
noch Bezug nehmend auf 9a wird das Ausgangssignal 908,
das Sr, den Referenzpulverdurchsatz für die Zugabe
an den Mischbehälter,
darstellt, von einer Vorrichtung, die eine Einrichtung zum Hinzufügen von
Pulver an den Mischbehälter 250 oder
den Mischer 200 liefert, zum Beispiel der Pulversteuerung 930 der
Pulverzuführung 120,
empfangen.Still referring to 9a becomes the output signal 908 representing S r , the reference powder flow rate for addition to the mixing vessel, from a device comprising means for adding powder to the mixing vessel 250 or the mixer 200 supplies, for example, the powder control 930 the powder feeder 120 , received.
Der
tatsächliche
Durchsatz der Pulverzugabe an den Mischer wird zum Beispiel von
einer Waage 125 (insbesondere einer Zeitableitung einer
Waagenmessung) gemessen. In diesem Beispiel wird eine Dosierdifferentialwaagenführung als
die Waage verwendet. Der gemessene tatsächliche Durchsatz der Pulverzugabe 529 oder
S wird verwendet, um den Durchsatz der Pulverzugabe an den Mischer
mittels einer Steuerung 930 zu steuern, welche die Messung 529 und
den Referenzdurchsatz für
den Pulverzusatz an den Mischbehälter 908 als
Eingaben nimmt und ein Ausgangssignal 531 an einen Antrieb 121 mit
veränderlicher
Geschwindigkeit für
die Pulverzuführung 120 liefert.
Auf diese Weise hält
die Pulversteuerung 930 den Durchsatz der Pulverzugabe
an den Mischer 200 oder den Mischbehälter 250 in einem
Bereich eines Referenzpulverdurchsatzes für die Zugabe an den Mischbehälter 908.
Im Handel erhältliche
Dossierdifferentialwaagenzuführung
umfassen eine Zuführung 120,
einen Antrieb 121, eine Waage 125, eine Durchsatzmessung 529,
eine Pulversteuerung 930 und ein Steuersignal 531 in
einer integrierten Baugruppe.For example, the actual rate of powder addition to the mixer is from a balance 125 (in particular a time derivative of a balance measurement) measured. In this example, a dosing differential scale guide is used as the balance. The measured actual rate of powder addition 529 or S is used to control the rate of powder addition to the mixer by means of a controller 930 to control which measurement 529 and the reference flow rate for the powder additive to the mixing vessel 908 takes as inputs and an output signal 531 to a drive 121 with variable speed for the powder feed 120 supplies. In this way, the powder control stops 930 the rate of powder addition to the mixer 200 or the mixing container 250 in a range of reference powder flow rate for addition to the mixing vessel 908 , Commercially available Dossierdifferentialwaagenzuführung include a feeder 120 , a drive 121 , a libra 125 , a flow rate measurement 529 , a powder control 930 and a control signal 531 in an integrated assembly.
Der
gemessene tatsächliche
Durchsatz der Pulverzugabe an den Mischer, 529, wird auch
von einem zweiten Berechnungselement 910 verwendet, um
den Referenzflüssigkeitsdurchsatz
für die
Zugabe an den Mischbehälter 561 oder
Lr algebraisch zu bestimmen, um die Flüssigkeits-
und Pulverzugabe mit dem Sollwert für die Aufschlämmungskonzentration 904 oder
P zu synchronisieren. Wenn die Konzentration P zum Beispiel in Einheiten
von pphp spezifiziert wird, ist die von dem zweiten Berechnungselement 910 in
dieser Ausführungsform
durchgeführte
Berechung von Lr: Lr =
100 S/P,wobei den tatsächliche
Durchsatz der Pulverzugabe und den Konzentrationssollwert verwendet
wird.The measured actual rate of powder addition to the mixer, 529 , is also a second calculation element 910 used to set the reference liquid flow rate for addition to the mixing tank 561 or L r algebraically determine the liquid and powder addition with the slurry concentration set point 904 or P to sync. For example, if the concentration P is specified in units of pphp, that of the second calculating element 910 Calculation of Lr performed in this embodiment: L r = 100 S / P, using the actual rate of powder addition and the concentration setpoint.
Ein
Signal, das Lr, das Referenzdurchsatzsignal 561 für die Flüssigkeitszugabe
an den Mischbehälter 250 darstellt,
wird von einer Vorrichtung empfangen, die eine Einrichtung zum Hinzufügen von
Flüssigkeit
an einen Mischbehälter 250 oder
den Mischer 200, zum Beispiel den Antrieb 171 mit
veränderlicher
Geschwindigkeit der Pumpe 170, bereitstellt. Dieses Steuerverfahren
stellt eine hervorragende Steuerung der Aufschlämmungskonzentration bereit,
weil das Pulver und die Flüssigkeit
immer gemeinsam in dem gewünschten Verhältnis, das
den Sollwertkonzentrationsdaten 904 entspricht, zu dem
Mischbehälter
hinzugefügt
werden. Da der Durchsatz der Aufschlämmung von dem Verfahren 100 bei
dem Strom 495 (siehe 1) getrennt
von dem Steuersystem 530 (siehe 6) gesteuert
wird, wird, selbst wenn sich der tatsächliche Durchsatz der Pulverzugabe 529 an
den Mischbehälter 250 ändert, eine
hervorragende Steuerung bzw. Regelung des Aufschlämmungsausgangsdurchsatzes
bereitgestellt. Die Materialmenge in dem Mischbehälter 250 wird
von der tatsächlichen
Flüssigkeitszugabe 563,
der tatsächlichen
Pulverzugabe 529 und dem tatsächlichen Aufschlämmungsdurchsatz
von dem Mischbehälter 265 an
das nachgelagerte Verfahren beeinflußt. Ein Sensor 258 (z.B. ein
Füllstandsensor)
bestimmt die Materialmenge in dem Mischbehälter 250 und sendet
ein Signal 549 an die Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuerung 900.A signal, the Lr, the reference throughput signal 561 for the liquid addition to the mixing container 250 is received by a device which includes means for adding liquid to a mixing container 250 or the mixer 200 , for example, the drive 171 with variable speed of the pump 170 , provides. This control method provides excellent control of slurry concentration because the powder and liquid are always in common in the desired ratio, that is the set point concentration data 904 corresponds to be added to the mixing vessel. As the throughput of the slurry from the process 100 at the current 495 (please refer 1 ) separate from the control system 530 (please refer 6 ) is controlled, even if the actual throughput of powder addition 529 to the mixing container 250 provides excellent control of the slurry output flow rate. The amount of material in the mixing container 250 is from the actual fluid addition 563 , the actual powder addition 529 and the actual slurry throughput from the mixing vessel 265 influenced by the downstream process. A sensor 258 (For example, a level sensor) determines the amount of material in the mixing container 250 and sends a signal 549 to the powder and liquid flow control 900 ,
Eine
alternative Ausführungsform
des Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuersystems 510 ist
in 9b im Detail gezeigt. In dieser Ausführungsform
ist das Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuersystems 510 im
wesentlichen das gleiche wie das in 9a gezeigte
und weiter oben beschriebene, abgesehen davon, daß anstelle
des Signals 529 (das den tatsächlichen Pulverdurchsatz der
Zugabe an den Mischbehälter
oder S darstellt) das Ausgangssignal 920 (das den Referenzaufschlämmungsdurchsatz
der Zugabe an den Mischbehälter
oder Qr darstellt) an das Berechnungselement 910 geliefert
wird. Auf diese Weise wird die Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuerung 900 verwendet,
um die Referenzdurchsätze
sowohl für
die Zugabe des Pulvers (908) als auch der Flüssigkeit
(561) an den Mischbehälter
mit den ersten und zweiten Berechnungselementen 906 und 910 einzustellen.
In dieser Ausführungsform
führt das
zweite Berechnungselement 910 eine andere Berechnung durch.
Das heißt,
es berechnet Lr aus P und Qr.
Wenn zum Beispiel die Konzentration P in Einheiten von pphp spezifiziert
ist, ist die von dem Be rechnungselement 910 in dieser Ausführungsform durchgeführte Berechnung
von Lr: Lr =
100 Qr/(P + 100)wobei der Referenzdurchsatz
der Aufschlämmungszugabe
und die Sollwertkonzentration verwendet wird.An alternative embodiment of the powder and liquid flow control system 510 is in 9b shown in detail. In this embodiment, the powder and liquid flow control system is 510 essentially the same as the one in 9a shown and described above, except that instead of the signal 529 (which represents the actual powder flow rate of addition to the mixing vessel or S) the output signal 920 (which represents the reference slurry throughput of addition to the mixing vessel or Q r ) to the computing element 910 is delivered. In this way, the powder and liquid flow control 900 used to set the reference flow rates for both the addition of the powder ( 908 ) as well as the liquid ( 561 ) to the mixing container with the first and second calculation elements 906 and 910 adjust. In this embodiment, the second calculation element performs 910 another calculation by. That is, it calculates L r from P and Q r . For example, when the concentration P is specified in units of pphp, that of the calculation element is 910 calculation of L r performed in this embodiment: L r = 100sq r / (P + 100) wherein the reference throughput of slurry addition and the set point concentration is used.
Noch
eine andere Ausführungsform
des Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuersystems 510 ist
in 9c im Detail gezeigt. Diese Ausführungsform
ist im wesentlichen die gleiche wie die in 9b gezeigte und
weiter oben beschriebene, abgesehen davon, daß die ersten und zweiten Berechnungselemente 906 und 910 durch
ein einziges Berechnungselement 940 ersetzt werden, das
die Referenzdurchsätze
für die
Zugabe an den Mischer sowohl für
die Flüssigkeit
(561 oder Lr) als auch das Pulver
(908 oder Sr) aus dem Referenzaufschlämmungsdurchsatz
der Zugabe an den Mischer 920 (Qr)
und dem Konzentrationssollwert 904 (P) berechnet. Wenn
die Konzentration P zum Beispiel in Einheiten von pphp spezifiziert
ist, sind die von einem einzigen Berechnungselement 940 durchgeführten Berechnungen: Lr = 100 Qr/(P
+ 100) und Sr = QrP/(P + 100),welche den Referenzdurchsatz
der Aufschlämmungszugabe
und die Sollwertkonzentration verwenden.Yet another embodiment of the powder and liquid flow control system 510 is in 9c shown in detail. This embodiment is substantially the same as that in FIG 9b shown and described above, except that the first and second calculation elements 906 and 910 through a single calculation element 940 replacing the reference flow rates for addition to the mixer for both the liquid ( 561 or L r ) and the powder ( 908 or S r ) from the reference slurry throughput of the addition to the mixer 920 (Q r ) and the concentration setpoint 904 (P) calculated. For example, if the concentration P is specified in units of pphp, those are from a single computing element 940 performed calculations: L r = 100sq r / (P +100) and S r = Q r P / (P + 100), which use the reference slurry addition rate and setpoint concentration.
Die
Pulver- und Flüssigkeitsdurchsatzsteuerung 900,
die Pulversteuerung 930, die Flüssigkeitsstandsteuerung 800 und
die Durchsatzsteuerung 700 können von jeder einem Fachmann
auf dem Gebiet bekannten Art sein und umfassen Proportional-, Auf-Zu-,
Proportional-Integral-Differential-Steuerungen (PID-Steuerungen),
sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Die in diesem System verwendeten Steuerungen können zum Beispiel auch analoge,
digitale, Software-basierte, programmierbare Steuerungen (PLC),
pneumatische, elektrische, optische, hydraulische, etc. sein. Ebenso
können
die Meßdaten
(509, 519, 529 und 549), die
Steuersignaldaten (511, 521, 531, 541, 551, 908, 920 und 561)
und die Sollwertdaten (702, 802, 902 und 904)
von jeder beliebigen Vor richtung erhalten werden, einschließlich analoger,
digitaler, pneumatischer, elektrischer, optischer und hydraulischer
Vorrichtungen, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, sind aber
nicht darauf beschränkt.The powder and liquid flow control 900 , the powder control 930 , the liquid level control 800 and the throughput control 700 may be of any type known to those skilled in the art and include, but are not limited to, proportional, open-loop, proportional-integral-derivative (PID) controllers. For example, the controllers used in this system may also be analog, digital, software-based, programmable controllers (PLC), pneumatic, electrical, optical, hydraulic, etc. Likewise, the measured data ( 509 . 519 . 529 and 549 ), the control signal data ( 511 . 521 . 531 . 541 . 551 . 908 . 920 and 561 ) and the setpoint data ( 702 . 802 . 902 and 904 ) are obtained from any device, including but not limited to analog, digital, pneumatic, electrical, optical and hydraulic devices known to those skilled in the art.
Das
Verfahren wird durch eine anfängliche
teilweise Füllung
des Mischbehälters 250 mit
einer bekannten Flüssigkeitsmenge,
die ausreicht, um den Auslaß 210 des
Mischers 200 zu bedecken, begonnen. Eine bekannte Pulvermenge
wird dann zu der Flüssigkeit
hinzugefügt,
um eine Anfangscharge mit der Sollwertkonzentration herzustellen.
Wenn diese Anfangscharge einmal hergestellt wurde, kann das Verfahren
kontinuierlich laufen, wobei Pulver und Flüssigkeit in den Mischer oder
den Mischbehälter
hinzugefügt
werden, Aufschlämmungsmaterial
durch den Entgaser aus dem Mischbehälter zu dem Ausdehnungsbehälter gesaugt wird,
Aufschlämmung
von dem Ausdehnungsbehälter
zu den nachgelagerten Verfahren (zum Beispiel Zwischenlager oder
die Polyurethanherstellung) gesaugt wird und wobei die Materialmenge
in dem Mischbehälter in
einem Bereich des Sollwerts 902 gesteuert wird, die Materialmenge
in dem Ausdehnungsbehälter
in einem Bereich des Sollwerts 802 gesteuert wird, die
Aufschlämmungskonzentration
in einem Bereich des Sollwerts 904 gesteuert wird und der
Durchsatz der Aufschlämmung
in einem Bereich des Sollwerts 702 gesteuert wird.The process is characterized by an initial partial filling of the mixing vessel 250 with a known amount of liquid sufficient to the outlet 210 of the mixer 200 to cover, started. A known amount of powder is then added to the liquid to produce an initial charge at the setpoint concentration. Once this initial charge has been made, the process can be run continuously, with powder and liquid added to the mixer or mixing vessel, slurry material drawn through the degasser from the mixing vessel to the expansion vessel, slurry from the expansion vessel to the downstream processes (e.g. Intermediate storage or the polyurethane production) is sucked and wherein the amount of material in the mixing container in a range of the target value 902 is controlled, the amount of material in the expansion tank in a range of the target value 802 is controlled, the slurry concentration in a range of the target value 904 is controlled and the throughput of the slurry in a range of the setpoint 702 is controlled.
Beispiel 1example 1
Das
Verfahren wird durch eine anfängliche
teilweise Füllung
des Mischbehälters 250 mit
einer bekannten Flüssigkeitsmenge,
die ausreicht, um den Auslaß 210 des
Mischers 200 zu bedecken, begonnen. Eine bekannte Pulvermenge
wird dann zu der Flüssigkeit
hinzugefügt,
um eine Anfangscharge mit der Sollwertkonzentration herzustellen.
Wenn diese Anfangscharge einmal hergestellt wurde, kann das Verfahren,
wie weiter oben offenbart, kontinuierlich laufen.The process is characterized by an initial partial filling of the mixing vessel 250 with a known amount of liquid sufficient to the outlet 210 of the mixer 200 to cover, started. A known amount of powder is then added to the liquid to produce an initial charge at the setpoint concentration. Once this initial batch has been made, the process can continue to run as disclosed above.
Eine
Masse von 83,5 kg VORANOL 3010A Polyetherpolyol von der Dow Chemical
Co. wurde anfänglich
in einen 30 Gallonen-Mischbehälter
gefüllt.
In diesen Behälter
wurden 16,7 kg Pulver aus fein gemahlenem Polyurethanschaum mit
einer maximalen Partikelgröße von 250
Mikrometer hinzugefügt.
Die Anfangscharge wurde unter Verwendung des in 2 gezeigten
Mischers gründlich
vermischt. Die erzielte Aufschlämmung hatte
eine Konzentration von mitgeführter
Luft von etwa 10 Volumenprozent.A mass of 83.5 kg of VORANOL 3010A polyether polyol from Dow Chemical Co. was initially charged into a 30 gallon mixing vessel. Into this container was added 16.7 kg of powder of finely ground polyurethane foam with a maximum particle size of 250 microns. The initial batch was calculated using the in 2 Mixer thoroughly mixed. The resulting slurry had a concentration of entrained air of about 10% by volume.
Unter
Verwendung des in 1 gezeigten Verfahrens und des
Steuerverfahrens in 6 wurde die Aufschlämmung aus
dem Mischbehälter
durch die Vakuumzentrifuge und den Ausdehnungsbehälter und
in ein Speichergefäß gepumpt.
Der Konzentrationssollwert war 20 pphp (d.h. 20 Teile Pulver pro
100 Teile Flüssigkeit oder
16,7 Massenprozent), und der Durchsatzsollwert der Aufschlämmung war
20 kg/min. Proben der Aufschlämmung
wurden genommen, während
sie das Verfahren verließen,
um in das Speichergefäß zu gehen. Diese
Proben wurden auf die Aufschlämmungskonzentration
geprüft,
indem das Pulver mittels Filtern des Pulvers aus der Aufschlämmung, Wegwaschen
des Polyols mit Dichlormethanlösungsmittel
aus einem bekannten Gewicht der Aufschlämmung getrennt und getrocknet
und gewogen wurde. Diese Proben wurden auch auf das mitgeführte Bläschenvolumen
geprüft,
indem ein 1000 ml-Meßzylinder
mit Aufschlämmung
gefüllt
und die Volumenänderung über eine
Zeitspanne von 24 Stunden bei einer konstanten Temperatur beobachtet
wurde. Jede Volumenänderung
zeigt das Vorhandensein mitgeführter
Bläschen
in dem Aufschlämmungsprodukt
an. Zum Beispiel würde
eine 1 ml-Volumenänderung
0,1 Volumenprozent mitgeführter
Bläschen
entsprechen.Using the in 1 shown method and the control method in 6 The slurry was pumped from the mixing vessel through the vacuum centrifuge and expansion vessel and into a storage vessel. The concentration target value was 20 pphp (ie, 20 parts of powder per 100 parts of liquid or 16.7 mass%), and the slurry throughput target value was 20 kg / min. Samples of the up Sludges were taken as they left the procedure to go into the storage vessel. These samples were tested for slurry concentration by separating the powder by filtering the powder out of the slurry, washing away the polyol with dichloromethane solvent from a known weight of the slurry, and drying and weighing. These samples were also tested for entrained bubble volume by filling a 1000 ml graduated cylinder with slurry and observing the volume change over a period of 24 hours at a constant temperature. Each volume change indicates the presence of entrained bubbles in the slurry product. For example, a 1 ml volume change would equal 0.1 volume percent entrained bubbles.
Die
Ergebnisse, wie in Tabelle 1 gezeigt, zeigen keine mitgeführten Bläschen in
der Produktaufschlämmung
und Pulverkonzentrationen, die genau in der Nähe der Sollwertkonzentration
von 20 pphp sind.The
Results as shown in Table 1 show no entrained bubbles in
the product slurry
and powder concentrations that are close to the setpoint concentration
are from 20 pphp.
Tabelle
1 Table 1
Ein
Flußdiagramm 1000 für das kontinuierliche
Mischen der Aufschlämmung
unter Entfernung mitgeführter
Bläschen
der vorliegenden Erfindung ist in 10 gezeigt.
Die Pulverzuführung 1002 (zum
Beispiel fein gemahlenes Polyurethanpulver) und die Flüssigkeitszuführung 1004 (zum
Beispiel Polyol) liefern jeweils Pulver und Flüssigkeit und werden beide kontinuierlich
an einen Mischschritt 1006 (zum Beispiel unter Verwendung
des offenbarten Mischers 200) zugeführt, in dem das Pulver und
die Flüssigkeit
sich eng berühren
und eine Aufschlämmung
hergestellt wird. Die Aufschlämmung,
die mitgeführte
Luftbläschen
enthalten kann, wird von dem Mischschritt an einen Entgasungsschritt 1008 geliefert,
wo mitgeführte
Bläschen
kontinuierlich entfernt werden. Zum Beispiel kann der Entgasungsschritt
eine Vakuumzentrifuge verwenden und kann ferner den weiter unten
beschriebenen Ausdehnungsbehälter
verwenden. Von dem Entgasungsschritt wird im wesentlichen bläschenfreie
Aufschlämmung
kontinuierlich an eine nachgelagerte Verwendung 1010 geliefert.
Die nachgelagerte Verwendung 1010 kann zum Beispiel die
Herstellung von Polyurethanschaumstoff sein. Wahlweise kann etwas
oder die ganze Aufschlämmung über 1012 zurück an den
Entgasungsschritt oder über 1014 zurück an den
Mischschritt wieder verwertet werden.A flowchart 1000 for continuously mixing the slurry to remove entrained bubbles of the present invention is disclosed in U.S.P. 10 shown. The powder feeder 1002 (For example, finely ground polyurethane powder) and the liquid supply 1004 (For example, polyol) provide each powder and liquid and are both continuously to a mixing step 1006 (For example, using the disclosed mixer 200 ), in which the powder and the liquid are in close contact and a slurry is produced. The slurry, which may contain entrained air bubbles, passes from the mixing step to a degassing step 1008 supplied, where entrained bubbles are removed continuously. For example, the degassing step may use a vacuum centrifuge and may further use the expansion tank described below. From the degassing step, substantially bubble-free slurry continuously becomes a downstream use 1010 delivered. The downstream use 1010 For example, it may be the production of polyurethane foam. Optionally, some or all of the slurry can over 1012 back to the degassing step or over 1014 recycled back to the mixing step.