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Title:
APPARATUS FOR PROVIDING A LIQUID POLYMER COMPONENT WITH A PREDEFINED AIR CONTENT, IN PARTICULAR FOR PRODUCING A PLASTIC FOAM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/285143
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an apparatus (1) for providing a liquid polymer component (2A) with a predefined air content, in particular for producing a plastic foam, said apparatus comprising: a pressure vessel (4) to which the liquid polymer component (2A) can be fed via an opening (6); a pipeline (8) which is located at the bottom (4b) of the pressure vessel (4) and has a plurality of air outlet nozzles (10); a motor-operated stirring device (14); a circulation line (20); a pump (26) located between the inlet (22) and the outlet (24); and an outlet valve (30) located between the pump (26) and the outlet (24). The apparatus is characterised in that: an oxygen sensor (100) is located in the circulation line (20), which oxygen sensor detects an actual value of the oxygen saturation of the polymer component (2A) loaded with air; and an electronic open-loop and closed-loop control device (50) is provided which is designed to change the pressure and/or the quantity of the compressed air supplied to the air outlet nozzles (10) depending on the actual value of the oxygen saturation detected by the oxygen sensor (100), in such a way that the oxygen saturation of the liquid polymer component (2A) circulated in the circulation line (20) assumes a predefined desired value.

Inventors:
KESSLER ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/067862
Publication Date:
January 19, 2023
Filing Date:
June 29, 2022
Export Citation:
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Assignee:
HILGER & KERN GMBH (DE)
International Classes:
B29B7/60; B29B7/72; B29B7/74; G01F1/74; G01N7/14
Foreign References:
EP0516904A11992-12-09
DE29712263U11997-09-18
DE3244037A11984-05-30
DE202018104456U12019-11-05
EP0451752A21991-10-16
DE3317486A11984-11-15
DE102005047906A12007-04-12
EP9804280A2009-12-18
EP0451752A21991-10-16
EP2461154A12012-06-06
EP2461154A12012-06-06
Attorney, Agent or Firm:
KESSELHUT, Wolf (DE)
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Claims:
Ansprüche 1. Vorrichtung (1) zur Bereitstellung einer flüssigen Polymerkomponente (2A) mit einem vorgegebenen Luftgehalt, insbesondere für die Herstellung eines Kunststoffschaums, umfassend einen Druckbehälter (4), welchem die flüssige Polymerkomponente (2A) über eine Öffnung (6) zuführbar ist, eine am Boden (4b) des Druckbehälters 4 angeordnete Rohrleitung (8), insbesondere Rohrschnecke, die eine Vielzahl von Luftaustrittsdüsen (10) aufweist, welchen Luft aus einer außerhalb des Druckbehälters (4) angeordneten Druckluftquelle (12) mit einem vorgegebenen Druck zum Austritt aus den Luftaustrittsdüsen (10) in den Innenraum des Druckbehälters (4) zuführbar ist, eine motorisch betätigte Rühreinrichtung (14), welche die flüssige

Polymerkomponente (2A) mit der aus den Luftaustrittsdüsen (10) austretenden Luft vermischt, eine Zirkulationsleitung (20) mit einem im Bereich des Bodens (4b) des Druckbehälters (4) angeordneten Zulauf (22) und einem oberhalb des Zulaufs (22) angeordneten Ablauf (24), eine zwischen dem Zulauf (22) und dem Ablauf (24) angeordneten Pumpe (26), welche die mit Luft beladene Polymerkomponente (2) vom Zulauf (22) zum Ablauf (24) durch die Zirkulationsleitung (22) fordert, sowie ein zwischen der Pumpe (26) und dem Ablauf (24) angeordnetes Auslassventil (30), über welches die mit Luft beladene flüssige Polymerkomponente (2A) einer Mischeinrichtung (40) zur

Vermischung mit einer weiteren Polymerkomponente (2B) zuführbar ist, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t, dass in der Zirkulationsleitung (20) ein S auerstoffsensor (100) angeordnet ist, der einen Istwert für die Sauerstoffsättigung der mit Luft beladenen Polymerkomponente (2A) erfasst, und dass eine elektronische Steuerungs- und Regelungseinrichtung

(50) vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem vom Sauerstoffsensor (100) erfassten Istwert für die Sauerstoffsättigung den Druck und/oder die Menge der den Luftaustrittsdüsen (10) zugeführten Druckluft zu verändern, derart, dass die Sauerstoffsättigung der in der Zirkulationsleitung (20) zirkulierten flüssigen Polymerkomponente (2A) einen vorgegebenen Sollwert annimmt,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftquelle (12) über ein durch die elektronische Steuerungs- und Regelungseinrichtung (50) betätigbares Auf-/Zu- Ventil (42) strömungsmäßig mit der Rohrleitung (8) verbindbar ist, und dass die elektronische Steuerungs- und Regelungseinrichtung (50) das Auf-/Zu- Ventil (42) für eine vorgegebene Zeitdauer öffnet, wenn der vom Sauerstoffsensor (100) erfasste Istwert kleiner als der Sollwert für die Sauerstoffsättigung ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zirkulationsleitung (20) ein Drucksensor (28) angeordnet ist, welcher zur Kalibrierung des Sauerstoffsensors (100) den Druck der mit Luft beladenen flüssigen Polymerkomponente in der Zirkulationsleitung (20) erfasst.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (28) und der Sauerstoffsensor (100) stromaufwärts des Druckbehälters (4) in der Leitung (20) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (4) einen in der Behälterwand 4a oder im Behälterdeckel (4c) angeordneten Luft- Austrittskanal (60) besitzt, der strömungsmäßig mit einem im Druckbehälter (4) oberhalb der mit Luft beladenen flüssigen Polymerkomponente (2A) bereitgestellten Luftvolumen kommuniziert, und der über ein Druckreguli erventil (62) mit der Umgebung in Strömungsverbindung steht, welches öffnet, wenn der Druck im Inneren des Druckbehälters (4) einen vorgegebenen Maximaldruck übersteigt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregulierventil (62) ein pneumatisch steuerbares 3/2 Wegeventil ist, dessen Steuereingang (621) aus einer Druckluftquelle (12) mit einem vorgegebenen veränderbaren Steuerdruck beaufschlagbar ist, wobei die Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum des Druckbehälters (4) und der Umgebung durch das Druckregulierventil (62) freigegeben wird, wenn der Druck im Innenraum des Druckbehälters (4) den Steuerdruck übersteigt,

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffsensor (100) eine fotosensitive Membran (102) mit einem darin enthaltenen Luminophor umfasst, welche einen Innenwandabschnitt (20a) der Zirkulationsleitung (20) bildet und welche mit der mit Luft beladenen flüssigen Polymerkomponente (2A) in Kontakt tritt, wenn diese durch die Zirkulationsleitung (20) strömt, und dass der Sauerstoffsensor (100) weiterhin eine die fotosensitive Membran (102) mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlende Lichtquelle (104), sowie einen das von der bestrahlten Membran (102) emittierte Licht erfassenden optischen Sensor (106) und eine mit diesem gekoppelte Sensorelektronik (108) umfasst, welche aus dem vom optischen Sensor (106) erfassten Licht ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Größe ein Maß für die Sättigung der flüssigen Polymerkomponente (2A) mit darin enthaltenem Sauerstoff ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerungs- und Regelungseinrichtung (50) dazu eingerichtet ist, aus dem ermittelten Wert für die S auerstoffsättigung die in der flüssigen P olymerkomponente (2A) enthaltene Luftmenge pro Volumeneinheit oder pro Masseneinheit der flüssigen Polymerkomponente (2A) zu bestimmen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerungs- und Regelungseinrichtung (50) dazu eingerichtet ist, die in der flüssigen Polymerkomponente (2A) enthaltene Luftmenge pro Volumeneinheit und/oder pro Masseneinheit auf der Basis von zuvor empirisch durch Messungen ermittelten Werten für die Sauerstoffsättigung und die zugehörige, in der flüssigen Polymerkomponente (2A) enthaltene Luftmenge zu bestimmen, die in einem Speicher (52) der elektronischen Steuerungs- und Regelungseinrichtung (50) ablegbar sind.

Description:
VORRICHTUNG ZUR BEREITSTELLUNG EINER FLÜSSIGEN POLYMERKOMPONENTE MIT EINEM VORGEGEBENEN LUFTGEHALT, INSBESONDERE FÜR DIE HERSTELLUNG EINES KUNSTSTOFFSCHAUMS

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer flüssigen Polymerkomponente mit einem vorgegebenen Luftgehalt, insbesondere für die Herstellung eines Kunststoffschaums, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei der Herstellung von dauerelastischen Kunststoffschäumen, die durch Mischen von zwei einzelnen Komponenten wie z.B. Polyol und Isocyanat in einer Mischvorrichtung bereitgestellt, und vor dem Ausreagieren zur Erstellung einer Dichtung unmittelbar auf die zu dichtenden Bauteile, wie Deckel oder Rahmenteile appliziert werden, ist es erforderlich, eine der beiden flüssigen Polymerkomponenten - in der Regel Polyol - mit einer wohl definierten Menge an Luft zu beladen, um im Endprodukt eine gewünschte Schaumkonsistenz zu erhalten.

Hierbei ergibt sich das Problem, dass die flüssigen Polymerkomponenten während des Mischvorgangs in der Regel in großen Behältern bereit gestellt werden, was dazu führt, dass die Luftkonzentration in der flüssigen Polymerkomponente abfällt, wenn diese in den Vorratsbehälter nachgefüllt wird. Da das Vermischen der eingeleiteten Luft mit der Flüssigkeit bis zur vollständigen Sättigung in der Regel eine gewisse Zeit, z.B. 30 min benötigt, ändert sich die Schaumqualität während dieser Zeit ständig. Demgemäß ist es wünschenswert, den aktuellen Luftgehalt in der flüssigen Polymerkomponente zu ermitteln, um diesen bei Bedarf entsprechend erhöhen oder verringern zu können, um den gewünschten Luftgehalt innerhalb möglichst kurzer Zeit auf einen möglichst konstanten Wert einzustellen.

In diesem Zusammenhang ist es zur Bestimmung des Luftgehalts in der flüssigen Polymerkomponente eines Schaumsystems aus der EP 09804280 Al und der EP 0451 752 A2 bekannt, Messzylinder mit Messkolben einzusetzen, in die eine definierte Menge der mit Luft beladenen, aus dem Vorratsbehälter entnommenen Polymerkomponente in vorgegebenen Zeitintervallen eingeleitet wird. Im abgeschlossenen Raum des Messzylinders wird der Gasgehalt in der entnommenen Probe nach der Entnahme aus dem Vorratsbehälter mittels Kompression und/oder Dekompression ermittelt. Das in der EP 98 04280 beschriebene Verfahren und die zugehörige Vorrichtung besitzen die Unzulänglichkeit, dass der Luftgehalt der flüssigen Polymerkomponente nicht kontinuierlich, sondern nur chargenweise bestimmt werden kann. Zudem nimmt die Kompression und Dekompression der entnommenen Probe vergleichsweise viel Zeit in Anspruch, wodurch die Ungenauigkeit zwischen dem ermittelten Luftgehalt in der Probe und dem tatsächlichen Luftgehalt der flüssigen Polymerkomponente im Vorratsbehälter aufgrund des Zeitversatzes und des nicht linearen Sättigungsverhaltens der Luft in der flüssigen Polymerkomponente zusätzlich vergrößert wird.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer flüssigen, mit Luft versetzten Polymerkomponente zu schaffen, deren Luftanteil fortlaufend erfasst und in kurzer Zeit auf einen gewünschten Vorgabewert eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer flüssigen Polymerkomponente mit einem vorgegebenen Luftgehalt, wie sie insbesondere für die Herstellung eines Kunststoffschaums verwendet wird, einen Druckbehälter, welchem die flüssige Polymerkomponente über eine Öffnung zugeführt wird. Die Zufuhr erfolgt dabei in Abhängigkeit vom Füllstand oder in vorgegebenen Zeitintervallen diskontinuierlich, z.B. alle 30 min oder einmal am Tag.

Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine am Boden des Druckbehälters angeordnete Rohrleitung, die bevorzugt als Rohrschnecke ausgeführt ist, welche eine Vielzahl von Luftaustrittsdüsen aufweist, denen Luft aus einer außerhalb des Druckbehälters 4 angeordneten Druckluftquelle mit einem vorgegebenen Überdruck zugeführt wird, die aus den Luftaustrittsdüsen in den Innenraum des Druckbehälters austritt und in der flüssigen Polymerkomponente physikalisch gelöst wird.

Die Vorrichtung weist weiterhin eine motorisch, insbesondere auch drehzahlvariabel angetriebene Rühreinrichtung auf, die die flüssige Polymerkomponente mit der aus den Luftaustrittsdüsen austretenden Luft vermischt, so dass sich diese in der flüssigen Polymerkomponente physikalisch löst. Hierdurch erhöht sich der Anteil der Luft in der flüssigen Polymerkomponente nach der Zufuhr der unbeladenen flüssigen Polymerkomponente zunehmend, wobei die maximal erzielbare Sättigung, bzw. deren Zunahme pro Zeiteinheit variiert und vom Luftdruck im Druckbehälter, den chemischen Eigenschaften der Polymerkomponente, sowie auch der Temperatur abhängt. Die in der flüssigen ersten Polymerkomponenten gelöste Luft bildet beim, bzw. nach dem Vermischen der Polymerkomponente mit der weiteren flüssigen Polymerkomponente Kerne für Luftblasen, welche im ausgehärteten 2-Komponenten Kunststoffschaum die in sich geschlossenen Hohlräume formen, welche die dauerelastischen Eigenschaften sowie auch die Porengröße und Kompressibilität des Kunststoffschaums beeinflussen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass in der Zirkulationsleitung ein Sauerstoffsensor angeordnet ist, der einen Istwert für die Sauerstoffsättigung der mit Luft beladenen Polymerkomponente erfasst. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine elektronische Steuerungs- und Regelungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem vom Sauerstoffsensor erfassten Istwert für die Sauerstoffsättigung in der Zirkulationsleitung den Druck und/oder die Menge der den Luftaustrittsdüsen zugeführten Druckluft in der Weise zu verändern dass die Sauerstoffsättigung der in der Zirkulationsleitung zirkulierten flüssigen Polymerkomponente einen vorgegebenen Sollwert annimmt, bzw. sich einem solchen vorgegebenen Sollwert annähert. Aus der Sauerstoffsättigung lässt sich gewünschten Falls der S auerstoffpartialdruck in der flüssigen Polymerkomponente rechnerisch bestimmen, falls dieser für weitere Anwendungen benötigt wird.

Als Sauerstoffsensor wird bevorzugt ein Sensor eingesetzt, der nach dem Lumineszensverfahren arbeitet. Derartige Sensoren sind beispielsweise aus der EP 2 461 154 bekannt. Der Sauerstoffsensor 100 wird bevorzugt mit Hilfe eines Adapters in der Zirkulationsleitung montiert und kann dadurch im laufenden Betrieb sozusagen „inline“ und permanent die Menge des gebundenen Sauerstoffs im Polymer erfassen. Der Sauerstoffsensor besitzt als Kontaktfläche zum Polymer eine photosensitive Membran. Ein im Sensor, bzw. der Membran befindlicher Luminophor wird angeregt und emittiert daraufhin Lieht (Fluoreszenz). Strömt nun Sauerstoff an dem Sensor vorbei, wird die Emission des Luminophors anteilig zu der vor dem Sensor befindlichen Sauerstoffinenge verringert, was auch als Lösch-Effekt oder Quenching-Effekt bezeichnet wird. Bevorzugt in Abhängigkeit von der Änderung der Luminophor-Emission errechnet eine Software in der elektronischen Steuerungs- und Regelungseinrichtung dann den Sauerstoffgehalt in der flüssigen Polymerkomponente im Bereich hinter der fotosensitiven Membran. Der Sauerstoffgehalt wird bevorzugt in einen Wert für die gebundene Luftmenge im Polymer umgerechnet. Mit diesem Wert für die gebundene Luftmenge im Polymer wird dann im Anschluss daran die weitere Luftbeladung der flüssigen Polymerkomponenten im Druckbehälter, der gleichzeitig der Vorratsbehälter für die flüssige Polymerkomponente ist, durch Verändern der Zufuhrdauer und/oder der Größe des Drucks der Luft geregelt, die von außen her in die im Druckbehälter angeordnete Rohrleitung zugeführt wird.

Wie von der Anmelderin erkannt wurde, beruht der Grundgedanke der Erfindung vereinfacht ausgedrückt darauf, den physikalisch gebundenen Sauerstoffgehalt in dem flüssigen Polymer fortlaufend, bzw. in vorgegebenen Zeitintervallen zu messen, und anhand von diesem den Gehalt der gebundenen Luft im Polymer zu ermitteln. Mithilfe der vom Sauerstoffsensor erfassten Menge an gebundener Luft im Polymer wird im Anschluss daran die Luftbeladung des Polymers geregelt, indem der Druck im Druckbehälter erhöht und/oder die pro Zeiteinheit in den Behälter hinein zugeführte Menge an Luft verändert wird, um dadurch ein bevorzugt konstantes Verhältnis von Polymer zu Luft zu erhalten, welches wiederum maßgeblich für eine konstante Qualität des polymeren Schaumgemischs nach dem Vermischen der beiden Polymerkomponenten ist.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Übersichtsdarstellung der erfmdungsgemäßen

Vorrichtung, und

Fig. 2 eine schematische ausschnittsweise Darstellung der Zirkulationsleitung mit dem daran angeordneten Sauerstoffsensor.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst eine Vorrichtung 1 zur Bereitstellung einer flüssigen ersten Polymerkomponente 2A mit einem vorgegebenen Luftgehalt einen Druckbehälter 4, welchem die flüssige Polymerkomponente 2A z.B. über eine durch den Deckel 4c des Druckbehälters 4 verschlossene Öffnung 6 oder eine nicht gezeigte Öffnung in der Behälterwand 4a zugeführt wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist im Bereich des Bodens 4b des Druckbehälters 4 eine Rohrleitung 8 angeordnet, welche eine Vielzahl von Luftaustrittsdüsen 10 aufweist, denen Luft aus einer außerhalb des Druckbehälters 4 angeordneten Druckluftquelle 12, z.B. einem Druckluftkompressor, mit einem vorgegebenen Überdruck zugeführt wird. Diese strömt aus den Luftaustrittsdüsen 10 aus und wird in der im Innenraum des Druckbehälters 4 bevorrateten ersten Polymerkomponenten 2A physikalisch gelöst.

Die Vorrichtung 1 weist weiterhin eine durch einen Motor 13 angetriebene Rühreinrichtung 14 auf, die in Fig. 1 durch einen schematischen Rotor angedeutet ist, und die die flüssige Polymerkomponente 2A mit der aus den Luftaustrittsdüsen 10 austretenden Druckluft vermischt, so dass sich diese in der flüssigen Polymerkomponente 2A physikalisch löst und deren Luftanteil, welcher beim Vermischen der Polymerkomponente mit einer weiteren flüssigen Polymerkomponente 2B Kerne für Luftblasen bildet, sich dementsprechend fortlaufend erhöht.

Wie der Darstellung der Fig. 1 weiterhin entnommen werden kann, ist der Innenraum des Druckbehälters 4 über einen im Bereich des Bodens 4b des Druckbehälters 4 angeordneten Zulauf 22 strömungsmäßig mit einer Zirkulationsleitung 20 verbunden, durch die die flüssige Polymerkomponente 2A mittels einer Pumpe 26 zurück zu einem Ablauf 24 zirkuliert wird, der sich oberhalb des Zulaufs 22 befindet. Wie dargestellt, umfasst der Ablauf 24 bevorzugt einen sich von der nicht näher bezeichneten Durchtrittsöffnung in der Behälterwand 4a in Abwärtsrichtung erstreckenden vertikalen Rohrabschnitt, der sich bevorzugt unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche der flüssigen Polymerkomponente 2A befindet. Hierdurch wird sichergestellt, dass die über den Ablauf 24 in den Druckbehälter 4 zurück zirkulierte Flüssigkeit 2A entgegen der aus den Luftaustrittsdüsen 10 aufsteigenden Luftmenge strömt (Gegenstromprinzip), wodurch die Beladung der flüssigen Polymerkomponente 2A mit Luft in vorteilhafter Weise verbessert wird.

Zwischen der Pumpe 26 und dem Ablauf 24 ist ein bekanntes Auslassventil 30 angeordnet, über das die mit Luft beladene flüssige Polymerkomponente 2A einer bekannten Mischeinrichtung 40 zugeführt werden kann, um die erste flüssige Polymerkomponente 2A mit der weiteren flüssigen Polymerkomponente 2B in bekannter Weise in einer symbolisch durch eine Y-Leitung angedeutete Mischeinrichtung 40 zu vermischen. Bevorzugt werden die miteinander vermischten Polymerkomponenten 2A, 2B, die als flüssiger ungehärteter Kunststoffschaum 2A + 2B aus der Mischeinrichtung 40 austreten, unmittelbar als Raupe fortlaufend auf ein Bauteil, wie einen Deckel oder eine Tür, aufgetragen, auf welchem das Kunststoffschaumgemisch nach dem Aushärten beispielsweise eine entsprechende dauerelastische Dichtung bildet. Die erste flüssige Polymerkomponente 2A, die in der erfmdungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer vorgegebenen Menge an Luft zur Kembildung beladen wird, kann beispielsweise Polyol sein, und die zweite Polymerkomponente 2B ist in diesem Falle Isocyanat.

In der Zirkulationsleitung 20 ist ein Sauerstoffsensor 100 angeordnet, der einen Istwert für die Sauerstoffsättigung der mit Luft beladenen Polymerkomponente 2A bevorzugt fortlaufend erfasst. Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine elektronische Steuerungs- und Regelungseinrichtung 50, die über nicht näher bezeichnete Leitungen mit dem Sauerstoffsensor 100, sowie auch der Pumpe 26, welche bevorzugt eine Dosierpumpe ist, und einem Auf-/Zu- Ventil 42 verbunden ist, über welches in Abhängigkeit von dem vom Sauerstoffsensor 100 erfassten Istwert für die S auerstoffsättigung in der Zirkulationsleitung 20 der Druck und/oder die Menge der den Luftaustrittsdüsen 10 aus der Druckluftquelle 12 zugeführten Druckluft veränderbar ist. Der Druck und/oder die Menge der den Luftaustrittsdüsen zugeführten Druckluft wird hierzu derart erhöht, bzw. erniedrige, dass die Sauerstoffsättigung in der in der Zirkulationsleitung 20 zirkulierten flüssigen Polymerkomponente 2A einen vorgegebenen Sollwert annimmt, bzw. sich einem solchen vorgegebenen Sollwert annähert.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das zuvor erwähnte Auf-/Zu- Ventil 42 durch die elektronische Steuerungs- und Regelungseinrichtung 50 für eine vorgegebene Zeitdauer, z.B. für 5 min, geöffnet und wieder geschlossen, deren Länge z.B. um 10 % oder einen festen Zeitwert, z.B. 10 Sekunden, vergrößert wird, wenn der vom S auerstoffsensor 100 erfasste Istwert für die Sauerstoffsättigung kleiner ist als der bevorzugt empirisch ermittelte Sollwert. Durch das Öffnen des Auf-/Zu- Ventils 42 strömt komprimierte Luft bevorzugt über einen Durchflussmesser 16 aus der Druckluftquelle 12 in die Rohrleitung 8 ein, und tritt durch die Luftaustrittsdüsen 10 in die flüssige Polymerkomponente 2A ein, in der ein Teil der Luft in Abhängigkeit vom Druck innerhalb des Druckbehälters 4, dem aktuellem Sättigungsgrad und der Temperatur in der flüssigen Polymerkomponente physikalisch gelöst wird. Der Teil der zugeführten Luft, die nicht gelöst wird, steigt auf und tritt über einen Luftaustrittskanal 60 an der Oberseite des Druckbehälters 4 aus, der über ein Druckregulierventil verschließbar ist.

In entsprechend umgekehrter Weise wird die Zeitdauer, in der Druckluft aus der Druckluftquelle 12 durch das Auf-/Zu- Ventil in den Druckbehälter 4 strömt, und damit die Menge an zugeführte Luft, durch die elektronische Steuerungs- und Regelungseinrichtung 50 verkürzt, wenn der vom Sauerstoffsensor 100 erfasste momentane Istwert den Sollwert überschreitet. Für den Fall, dass der Istwert gleich oder im Wesentlichen gleich dem Sollwert für die Sauerstoffsättigung ist, wird das Ventil 42 bis zur erneuten Zufuhr der unbeladenen ersten flüssigen Polymerkomponente 2A bevorzugt geschlossen.

Wie in Fig. 1 angedeutet ist, besitzt der Druckbehälter 4 einen in der Behälterwand 4a oder im Behälterdeckel 4c angeordneten Luft- Austrittskanal 60, der strömungsmäßig mit dem im Druckbehälter 4 oberhalb der flüssigen Polymerkomponente 2A befindlichen Luftvolumen kommuniziert, und der über ein Druckregulierventil 62 mit der Umgebung in Strömungsverbindung steht, welches öffnet, wenn der Druck im Inneren des Druckbehälters 4 einen vorgegebenen Maximaldruck übersteigt. Das Druckregulierventil 62 ist bevorzugt ein pneumatisch steuerbares 3/2 Wegeventil, dessen Steuereingang 621 bevorzugt aus einer weiteren Druckluftquelle 64 mit einem vorgegebenen veränderbaren Steuerdruck beaufschlagbar ist. Die Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum des Druckbehälters 4 und der Umgebung wird dabei durch das Druckregulierventil 62 freigegeben, wenn der Druck im Innenraum des Druckbehälters 4 den Steuerdruck übersteigt, der beispielsweise über ein nicht näher gezeigtes Nadelventil feinfühlig und bevorzugt mechanisch auf 4 bar eingestellt sein kann. Wie in Fig. 1 rein schematisch angedeutet ist, wird der Ventilkörper 63 im Druckregulierventil 62 durch den anliegenden Steuerdruck der weiteren Druckluftquelle 64 in den nicht näher bezeichneten Ventilsitz gedrängt, um den Austritt der Druckluft aus dem Innenraum des Druckbehälters 4 in den nachgeordneten Luft- Austrittskanal 60 und über diesen in die Umgebung zu verhindern.

Diese Ausführungsform der Erfindung besitzt den Vorteil, dass sich der Druck im Innenraum des Druckbehälters 4 in vorteilhafter Weise sehr feinfühlig auf einen vorgegebenen Wert einstellen lässt, ohne dass hierzu eine aufwendige elektronische Druckregeleinrichtung benötigt wird, die jedoch alternativ ebenfalls einsetzbar ist. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die während der zuvor erwähnten Zeitintervalle aus der Druckluftquelle 12 in den Druckbehälter 4 eingeleitete Druckluft, die z.B. einen Druck von 4,5 bar oder mehr aufweisen kann, beim Überschreiten des Steuerdrucks der weiteren Druckluftquelle 64 überhaupt aus dem Innenraum des Druckbehälters 4 austreten kann. Dies ist die Grundvoraussetzung für einen im Wesentlichen konstanten Luftstrom in der flüssigen Polymerkomponente 2A, der die Regelung auf einen vorgegebenen Sollwert für die Sauerstoffsättigung der flüssigen Polymerkomponente 2A erheblich erleichtert und die Regelgenauigkeit in vorteilhafter Weise erhöht.

Ein weiterer Vorteil der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Druckregulierventil 62 sozusagen automatisch verschlossen wird, wenn der Druck im Druckbehälter 4 infolge der fortlaufend aus dem Luft- Austrittskanal 60 ausströmenden Luft, nach Schließen des Auf-/Zu- Ventils 42 der Druckluftquelle 12 den Steuerdruck unterschreitet, ohne dass hierfür ebenfalls keine zusätzlichen elektronisch angesteuerte Ventile oder sonstige Bauteile benötigt werden. Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken ist in der Zirkulationsleitung 20 wenigstens ein in Fig. 1 gezeigter Drucksensor 28 angeordnet, der zur Kalibrierung des Sauerstoffsensors 100 den Druck der mit Luft beladenen flüssigen Polymerkomponente in der Zirkulationsleitung 20 erfasst. Hierdurch lässt sich der Sauerstoffsensor 100 mit hoher Genauigkeit kalibrieren und dadurch die Messgenauigkeit, mit der die Sauerstoffsättigung der flüssigen Polymerkomponente 2A bestimmt werden kann, insgesamt weiter erhöhen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Drucksensor 28 und der Sauerstoffsensor 100 stromaufwärts der Pumpe 26, d.h. zwischen dem Ablauf 24 des Druckbehälters 4 und der Pumpe 26 in der Zirkulationsleitung 20 angeordnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Druckschwankungen in der Zirkulationsleitung 20, die durch eine Entnahme der flüssigen Polymerkomponente 2A in der Mischeinrichtung 40 verursacht werden, nicht, oder in erheblich reduziertem Maße Einfluss auf den Druck der flüssigen Polymerkomponente 2A bei der Bestimmung der Sauerstoffsättigung im Sauerstoffsensor 100 haben. Dies erlaubt es, den Istwert für die Sauerstoffsättigung der flüssigen Polymerkomponente 2A auch während einer Zufuhr der flüssigen P olymerkomponente 2A zur Mischeinrichtung 40 durch den Sauerstoff-Sensor mit hoher Genauigkeit zu erfassen, wodurch Qualitätsschwankungen im fertigen Schaumgemisch, welche sich durch einen zu hohen oder zu niedrigen Sauerstoffanteil in der flüssigen Polymerkomponente 2A ergeben, bereits frühzeitig entgegen gewirkt werden kann. Besonders bevorzugt ist der Drucksensor 28 in Höhe des S auerstoffsensors 100 auf der diesem gegenüberliegenden Seite der Zirkulationsleitung 20 angeordnet. Gleichzeitig oder alternativ kann dieser stromabwärts der Pumpe/Dosierpumpe 26 angeordnet sein, wie dies in Fig. 1 ebenfalls schematisch angedeutet ist. Weiterhin kann es vorgesehen sein, wenn stromaufwärts des S auerstoffsensors 100 ein Absperrhahn, bevorzugt ein mechanisch betätigter Kugelhahn, in der Zirkulationsleitung 20 angeordnet ist, mit welchem sich der Fluss der flüssigen Polymerkomponente 2A im Falle einer Störung, oder zur Außerbetriebnahme der Vorrichtung 1 von Hand unterbrechen lässt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Sauerstoffsensor 100 eine fotosensitive Membran 102 mit einem darin enthaltenen Luminophor, welche einen Innenwandabschnitt 20a der Zirkulationsleitung 20 bildet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Die mit Luft beladene flüssige Polymerkomponente 2A tritt dabei direkt mit dem Luminophor in Kontakt, wenn diese durch die Zirkulationsleitung 20 strömt. Der Sauerstoffsensor 100 umfasst weiterhin eine Lichtquelle 104, z.B. eine LED, die die fotosensitive Membran 102 mit elektromagnetischer Strahlung, bevorzugt kurzwelligem blauen Licht, bestrahlt. Der Sauerstoffsensor 100 enthält weiterhin einen das von der bestrahlten Membran 102 emittierte Licht erfassenden optischen Sensor 106, der mit einer zugehörigen Sensorelektronik 108 verbunden ist, die aus dem vom optischen Sensor 106 erfassten Licht ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Größe ein Maß für die Sättigung der flüssigen Polymerkomponente 2A mit dem darin enthaltenen Sauerstoff ist. Derartige Sauerstoffsensoren sind im Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der zuvor genannten EP 2461 154 Al, und können im Handel als fertige Einheiten bezogen werden.

Um den Ist-Wert für die in der flüssigen Polymerkomponente 2A enthaltene Luftmenge als absoluten Wert zu bestimmen, ist die elektronische Steuerungs- und Regelungseinrichtung 50 in vorteilhafter Weise dazu eingerichtet, aus dem vom Sauerstoffsensor 100 und die mit diesem gekoppelte Sensorelektronik 108 ermittelten Ist-Wert für die Sauerstoffsättigung die in der flüssigen Polymerkomponente 2A enthaltene Luftmenge pro V olumeneinheit oder pro Masseneinheit der flüssigen Polymerkomponente 2A als absoluten Wert zu bestimmen. Dieser wird als Regelparameter dann in bekannter Weise einem elektronischen Regler, z.B. einem PID-Regler, zugeführt, der bevorzugt softwaremäßig in der elektronischen Steuerungs- und Regelungseinrichtung 50 implementiert ist. Hierzu ist die elektronische Steuerungs- und Regelungseinrichtung 50 dazu eingerichtet, die in der flüssigen Polymerkomponente 2A enthaltene Luftmenge pro Volumeneinheit und/oder pro Masseneinheit auf der Basis von zuvor empirisch durch Messungen ermittelten Werten für die Sauerstoffsättigung und die zugehörige, in der flüssigen P olymerkomponente 2A enthaltene Luftmenge zu bestimmen, die in einem Speicher 52 der elektronischen Steuerungs- und Regelungseinrichtung 50 ablegbar sind. Die Werte für die Sauerstoffsättigung und die Luftmenge pro V olumeneinhei t/Massen ei nhei t werden zuvor bevorzugt auf der Basis von Kompressions- Dekompressionsmessungen bestimmt, wie sie z.B. in der EP 09804280 Al oder der EP 0451 752 A2 beschrieben sind, und als Wertepaare im Speicher 52 dauerhaft abgelegt. Liste der Bezugszeichen

1 Erfindungsgemäße Vorrichtung

2A flüssige Polymerkomponente

2B weitere Polymerkomponente

4 Druckbehälter

4a Behälterwand

4b Boden

4c Behälterdeckel

6 Behälteröffnung

8 Rohrleitung

10 Luftaustrittsdüsen

12 Druckluftquelle

13 Motor

14 Rühreinrichtung

16 Durchflussmesser

20 Zirkulationsleitung

20a Innenwandabschnitt

22 Zulauf

24 Ablauf

26 Pumpe

28 Drucksensor

30 Auslassventil

40 Mischeinrichtung

42 Auf-/Zu- Ventil

50 elektronische Steuerungs- und Regelungseinrichtung

52 Speicher der elektronischen Steuerungs- und Regelungseinrichtung

60 Luft- Austrittskanal

62 Druekregulierventil

621 Steuereingang des Druckregulierventils

63 Ventilkörper

64 weitere Druckluftquelle

66 Luftauslass

100 Sauerstoffsensor

102 fotosensitive Membran

104 Lichtquelle

106 optischer Sensor

108 S ensorelektronik