DE1542338A1 - Vorrichtung zur Bearbeitung hochviskoser Substanzen - Google Patents
Vorrichtung zur Bearbeitung hochviskoser SubstanzenInfo
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Description
■ MÖNCHEN 23 · 8IEGE88THA88E 26 . TELEFON 345997 · TELEGRAMM-ADRESSE: INVENT/MONCHEN
ft. t ta| wd Ot. fcfew taste · t ISaJtM 23 · Sta&tan&i 21
R 537 + a
N.V. OHDJ^OEKIJiGSINSSITUUI RESEAHCH
Arnneia / Holland, Velperwag 76
" Vorrichtung eut B3&rto®itmig lioctnriekoaer Su&etanss» H
(Zufcate au Patent «» (Patentoniaaldiing M 23 833 IVs/12g))
Priorität t 20. November 1964 / Anaelde»No.2 64.13495
Di· Erfindung feetrifft aine verfeas©«irto
deutschen Patentasmeldung Mo· If 25 @S3 I5a/12 g
hoohviskoaer Substansen tä±% wa&± praktiasb
die parallel zueinander in oln*a gswieaan Abatan«!
und ia ezitgega^^ttötstta Riöistimg@n
ait Su- und Äbflud¥on*iohtuxKgan für die»
und einöB annähernd eyiametrdsoii su dsm Waisen
dessen Zfthne eioh in Drohriohtifug mi&chßn dis
dar
Bsarbeitung Walsssn, sind
Bsarbeitung Walsssn, sind
3ul»stans9ja
009816713 97
Die Vorrichtung gemäß der deutschen Patentanmeldung N 25 883
IVa/12 g kann, bei verschiedenen Böarbeitungsverfahrsn angewandt
v/erden, Dazu gehört z.B. das Verdampfen einer gasförmigen Komponente
aus einem hochviokosen Reaktionsgemisch, wie es zur
Ketten^arlängerung synthetischer Polymere, die duroh Pclykondenaation
hergestellt wurden, erforderlich iat,
Eine andere Anwendung besteht in der Homogenisierung einer
hochviskooen Subetanz oder in der Mischung einer solchen Substanz
mit einem weiteren Bestandteile Die erfindungsgeniäße Vorrichtung
iat besonders geeignet zum Emulgieren einer hochviokosen
Substanz mit einer niedrigviekoöen Substanz» wie Wasser
oder einem Gasα
Die hochviskosen Substanzen, dio mit der Vorrichtung behandelt
werden können, können sehr verschiedener .Natur sein. Beispielsweise
können reine Newton'sehe Flüssigkeiten, sowie viskos-elastische
Substanzen und sogar Pasten darin verarbeitet wordene
Wenn sich bei der Vorrichtung gemäß der deutschen Patentanmeldung
N 25 885 IVa/12 g die Zähne genügend weit zwischen die Walzen erstrecken, ohne daß sie mit diesen in Berührung kommen, so
erhält der von den Walzen auf deren Oberfläche mitgenommene Flueaigkeitsfilm
ein Profil, das von dem bisher erzielbaren Profil völlig abweichte
0098 16/1397 BADORFÄAlT
Zwischen je zwei Zähnen des Kamee bilden eioh nämlich auf
dem Flüssigkeitsflim in Ebenen senkrecht zu den Walsenachaen
hohe meabranartige FlUseigkeiterippen aus» Infolgedessen ni^mt
die Flüssigkeit das Aussehen aweier mit Rippen versehener Zylinder an. Auf diese Weise wird die Oberfläche des Flüasigkeitsfllmes um den faktor 2 bis 4» je nach deta Abstand swi-BOhen den Zähnen usw., vergrößert.
Wenn die Flüssigkeit oder dp« Heaktionsgemiech an einem Ende
der Waisen kontinuierlicher aufgegeben und am anderen Bnd·
abgenommen wird, kann ζ·Β, das Verdampfen einer gasförmigen
Komponente aus einem hoohviskosen Eeaktionsgeaieoh oder ein
anderer der vorgenannten Bearbeitungevorgänge kontinuierlich durchgeführt werden·
Sie in der deutschen Patentanmeldung H 25 883 IVa/12 g beschriebene Vorrichtung ist gewöhnlich derart ausgebildet, daS die Flüssigkeit von einen Hau« oberhalb der Waisen in den Spalt swisohen
den Walzen eingeführt wird, und daß eioh die Waisen in oberen
Seil gegeneinander und im unteren voneinander wegdrehen·
Folglich erhält die flUasigkeltsaaese auf und «wischen den Wal«
sen die Form eines IClumyou«, von dem nach unten durch die eioh
drehenden Waisen kontinuierlich ein FlUsslgkeitsfilQ abgesogen
und dem die Flüssigkeit nach der Umdrehung duroh die Waisen wieder zugeführt wird»
009816/1397 BAD ORIGINAL
Wenn die aus der Flüssigkeit gebildeten Hippen auf die Rollo
auftreffen, werden sie systemetioch gefaltet und in dieser
Form in den auf3 der:· i?lü3sigkeltsaaese gebildeten Klumpen
gedrückt«
Dieses Fließschema hat den Vorteil, daß die gesamte in der
Vorrichtung befindliche Flüssigkeit nur mit solchen Teilen
der Vorrichtung in Barührung l;:oiu..rfc, die sich in derselben
Richtung bewegen, .on int deshalb praktisch unmöglich, daß
Flüssigkeit an unbeweglichen Teilen der Vorrichtung klebt und der Behandlung nicht unterworfen wird.
Eb wurde jedoch gefunden, daß bei der beschriebenen Vorrichtung
Betriebsunterbrechungen große Schwierigkeiten verursachen« Wenn nämlich dio Walzen aus irgendeinem Grunde aufhören, sich
zu drehen, ut ainkt der aus der Flüsßigkeltarnaßae gebildete
Klumpen zwischen die Walzen und Flüssigkeit tropft ab. Die
Flüssigkeit trofft dann auf den Boden des G-efäfles, in dem olch
die erfindungsgeiiiäße Vorrichtung befindet * Wird die Vorrichtung
dann wieder in Gang gesetzt, so ist es {schwierig, wenn nicht unmöglich, die Flüssigkeit wieder auf die Wal!sen an bringen.
Es wurde nun gefunden, daß eine erfindungsgemäße Verbesserung
diese Schwierigkeit behebt„
0098 16/1397 ORIGINAL IMSPECTED
Die Verbesserung besteht darin» daß an mindestens einem Ende
mindestens einer Waise in deren Aohsenrlohtung eine Scheibe mit einem größeren Durchmesser als der der Walzen angebracht
ist, wobei sich die Scheibe bis dicht an den Boden des Gefäßes erstreckt» in dem sich die erfindungsgemäße Vorrichtung befindet» und daß oberhalb des Scheibenumlaufwegee ein
feststehender Abstreifer angeordnet ist» der in Richtung der Waisenoberflächen abgeschrägt ist·
Zwar können Mehrere Soheiben verwendet werden» doch wurde gefunden» daß die Konstruktion dadurch erfindungsgemäfl vereinfacht werden kann» daß nahe der ZufluBvorrlohtung eine einsige
Scheibe an einer der Waisen befestigt 1st·
Die Konstruktion der Vorrichtung wird dadurch irereinfaoht und
ihre Wirksamkeit kommt praktisch der einer mit mehreren Scheiben versehenen Vorrichtung gleich·
Wird die Vorrichtung wieder in (tang geeetst, so dreht sieb die
Scheibe durch die HUsBigkeitsmaese an Boden des Gefäße· und
niauut so etwas Flüssigkeit alt· Der Abstreifer ist derart ausgebildet, deJ die mitgenommene flüssigkeit wieder auf die Waisen gebracht wird«
009818/1397
Es wurde gefunden, daß, besonders bei hoher Drehgeschwincllgkeit
der Scheibe, die Flüssigkeit nicht in zufriedenstellender Weise am Schoibenrand hängenbleibt, von dem sie folglich
dann auch nicht abgestreift werden kann, was die zur V/ledorlngangsetaung
(Iq? Vorrichtung nötige Zeit verlängert.
Diesbezüglich kann ebenfalls eine beträchtliche Yorbeoaerung
erzielt werden, wenn der Scheibenrad entlang oinoa Teila dee
Umfange, nämlich nahe dem Hoden des Gefäßes bis zum Abstreifer,
von einer Rinne mit einigem Spielraum umochloosen wird, Diese
Rinne preßt die Flüssigkeit gegen den Soheibenrand, wodurch die
Flüssigkeit auf zufriedenstellendere Weiae von der Scheibe mitgeführt
wird. Darüborhinaue wird auf dieae V/eiae verhindert, daß
Flüssigkeit gegen Teile der Gefäßwand geworfen wird, an der sie nicht herunterfließen kann und wo aie eventuell chemisch abgebaut
wird und sich dadurch unerwünschte Zeraetzungsprodukte bilden
können,
Ea wurde nun gefunden, daß das Heben der Flüssigkeit vom Boden
des Gefäßes am raschesten erfolgt, wenn sich der ücbelbenrand
ständig durch eine genügend dicke Schicht Flüssigkeit drehte Zu diesem Zweck wird eine Ausf .Ihrungsform dar erfindungsgemäßen
Vorrichtung bevorzugt, bei der der Gefäßboden In Richtung dee
tiefsten Punkteo des Scheibenumllufwegea geneigt isto
0098 16/1 397
Ali- üchHiVhe KFV-\ eine flache, auß einem Stück bestehende
Platt« verwendet r/erden,
I)Iq Erfindung i;jt nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen
ijii.ber erläutert, wobei die erit'inclungBgemäße Vorrichtung
3UTc Verdampfen unter vermindertem Druck von Glykol auβ
einem RualrtionsgemiBch aus weiter su lcoadonsierendem PoIytit)\vlentorHphthaIat
verwendet wurde„
Fi/;: 1 zeigt die Vorrichtung im LängBochnitt entlang der
Linie I - I in Fig. 2.
Piß. 2 ipt eir querschnitt entlang der Linie II - II in Fig. 1.
Die Boiru^nseicben 1 und 2 in Fig, 1 und 2 bezeichnen zwei zylindrische
Walzen, die parallel zueinander in einem gewissen Abstand angeordnet sind. Die Walso 2 ist auf einer nicht gezeigten drehbaren
Welle befestigt und die Walze 1 auf einer in Richtung dea
r.fe:Llf< oich drehonden Welle 3. Diese Welle 3 droht sich in LagexTi
A Vila ^o 1)±q beiden Walzen 1 und 2 sind durch die Zahn-ΓΗ<ΰ\τ·
6 !And 7 dorart jaiteinander verbunden, daß sie, wie durch
die Pfeile angedeutet, mit gleicher Drehzahl in entgegengesetztnn
Hichtunger? rotieren. Die hohlen Zähne 8 des Ka imes erstrekken
sich nach unten zwischen dio Walzen, Die Zähne 8 sind über
ein Verteilerrohr 9 mit einen öefootigungarohr 10 verbunden, das
verateilbar w · i'.'DchinengODtell 11 befeutigt ist.
0098 16/1397
Das weiter zu kondensierende Polyethylenterephthalat kann
über eine Zuleitung 12 in die Vorrichtung eingegeben werden.
Infolge der etwas gebogenen Gestalt der Zähne 8 wird das PoIykondensat
bei der Drehung der Walzen langsam zum anderen Walzenende befördert, wo θθ mittels Abstreifer abgestrichen und
über eine Abflußleitung abgeführt werden kann«. Der Einfachheit
halber sind bei den Zeichnungen der Antriebsmechanismus für die Welle 3, das vakuumdichte Gehäuse, in dem sich die Vorrichtung
befindet, und eine Evakuierungsvorriehtung für dasselbe nicht dargestellt.
Durch die Umdrehung der Walzen bleibt ein Teil der hochviskosen
flüssigen Masse zwischen und auf den Walzen als Klumpen etehen«
Dieser Klumpen ist auf beiden Seiten von Wänden 1? und 14 begrenzt·
Die Lage des Klumpens ist äußerst stabile Seine Gestalt ist durch die Viskosität der Flüssigkeit und die Geschwindigkeit
der vr'alzen bestimmt« Je höher die Werte dieser Größen liegen»
desto mehr nähert sich die freie Oberfläche des Klumpens der Gestalt eines Zylinders· Innerhalb des Klumpens findet eine
kräftige Zirkulation der flüssigen Masse statt. Ein IeIl der
Flüssigkeit wird ständig vcn den Walzen mitgenommen und zwischen diesen in Abwärtsrioltung geführt* Unter den Walzen wird
die mitgerissene Haase In zwei Flüssigkeitsfilme getrennt» die
je von einer Walze mitgenoianen und oberhalb der Walze wieder In
den Klumpen gedrückt werden»
009816/ 1397 BAD ORJGfN&T "
Dank der Zähne 8 des Kamms nehmen die beiden Flüssigkeitsfllrae
auf den Walzen eine besondere Gestalt an. In den Ebenen der Zähne 8 senkrecht zur Walzenachse werden die Filme
viel dünner und zwischen ihnen ergeben sich hohe dünne Flüssigkeitsrippen.
Die Höhe dieser Rippen ist beispielsweise 1 bis 1,5 mal so hoch wie der Abstand zwischen ihnen* Infolgedessen ergibt sich eine Oberflächenvergrößerung der freien Filmoberfläche
um 200 bis 300 #, Schon hierdurch wird die Verdampfung
sgesohwinüigkeit des Glykole aus dem Reaktionegemisoh um
einen Faktor 5 bis 4 beschleunigt, so daß der Durchsatz der Vorrichtung erheblich gesteigert werden kann·
Wenn die Walzen 1 und 2 angehalten werden, so sinkt die Flüssigkeit
zwischen dem Spalt der beiden Walzen hindurch. Damit die Flüssigkeit bei Wiederingangsetzung der Vorrichtung nach oben
befördert werden kann, ist die Welle 2 neben der Walze 1 mit
einer Scheibe 16 versehen, deren Durchmesser größer als der der Walze 1 ist. Die Flüssigkeit wird durch die Scheibe 16 in
Aufwärtsrichtung befördert und der Walze 1 durch den Abstreifer 15 wieder zugeführt· Zu diesem Zweck ist der Abstreifer 15 derart
ausgebildet, daß er den Scheibenrand umgreift und die Flüssigkeit von der Scheibe abstreift und darüberhinaus die auf diese
Weise abgestreifte Flüssigkeit derart weiterleitet, daß sie auf die Oberfläche der Walze 1 auftrifftο
009816/13 97 BAD ORIGfNAt
Der Abstreifer 15 sitzt auf der Wand 14» die verhindert» daß
die Flüssigkeit in Richtung des Antriebsmechanismus* der Walzen geschleudert wird· Weiterhin ist die Wand 14 mit einer
Abstreifkante versehen, die gegen die Scheibe 16 gepreßt ist und so verhindert, daß Flüssigkeit hinter die Wand gelangt·
Ein Teil des Scheibenrandes ist mit einigem Spielraum von einer gebogenen Rinne 17 umgeben. Biese Rinne verengt sich in
der Drehrichtung der Scheibe 16, wodurch bewirkt wird, daß die flüssigkeit in zufriedenstellender Weise an der Scheibe
klebt, und daß keine flüssigkeit von der Scheibe weggeacbleudert wird· Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, ist der Boden
18 des Gefäßes in aohsialer und tranversaler Richtung der
Scheibe nach unten geneigt. Seim Scheibenrand iat der Gefäßboden 18 darUberhinaus etwas abgesetzt, wodurch die Flüssigkeit auf dem Gefäßboden 18 in Richtung der Stelle fließt, wo
sie von der Scheibe aufgenommen werden kann.
Eb wurde gefunden, daß die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Vorrichtung nach einer Betriebsunterbrechung sehr rasch
wieder in Sang gesetzt werden kann und daß dadurch die Produktionaverluate auf ein Minimum beschränkt sind.
009816/1397
BAD ORtGJNAt
Claims (4)
- " u " 15A2338Patentansprüche1» Vorrichtung zur Bearbeitung von hochviBkosen Substanzen mit zwei praktisch zylindrischen Walzen, die parallel zueinander in einen gewissen Abstand angeordnet sind und in entgegengesetzten Sichtungen angetrieben werden, sowie Zu- und Abflußvorrichtungen für die hochviskosen Subatanzen und einem annähernd symmetrisch zu den Walzen angeordneten Kamm, dessen Zähne sich in Drehrichtung zwischen die Walzen erstrekken, gemäß Patent.....(Patentanmeldung K 25 883 IVa/12 g), dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem JJnde mindestens einer Walze in deren Achsenrichtung zusätzlich eine Scheibe (16) mit einem größeren Durchmesser als der der Walzen, wobei sich die Scheibe (16) bis an den Boden (18) des Gefäßes erstreckt, in dem eich die Vorrichtung befindet, und daß oberhalb dee Scheibenumlaufweges ein feststehender Abstreifer (15) angeordnet ist, der in Richtung der Walzenoberflächen abgeschrägt ist·
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Zuflußvorrichtung eine einzige Scheibe an einer der Walzen befestigt ist.0098 16/1397
- 3# Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet» daß der Scheibenrand entlang eines I1QiIs seines Umfangs» nämlich nahe des Gefäßbodena (18) bis aura Abstreifer (15) von
einer feststehenden Rinne (17) mit einigem Spielraum umschlossen wird, die aich vorzugsweise in aar Drehriohtung der Scheibe (16) verengt, - 4 ο Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnetP daß der Gefäßboden (18) in Richtung des tiefsten Punktes des
Scheibenumlaufweges geneigt ist.009816/1397BAD ORIGINAL
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