DE2253356A1 - Vorrichtung zum mischen und/oder reagieren von stoffen mit einer zaehigkeit groesser als 50 poise - Google Patents

Description

Bayer Aktiengesellschaft

Zentralberaich Patente, Marken

und Lizenzen

509 Leverkusen. Bayerwerk

. Ha/Au 3.0. OKT, 1972.

Vorrichtung zum Mischen und/oder Reagieren von Stoffen mit einer Zähigkeit größer als 50 Poise.

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Mischen und/oder Reagieren von Stoffen mit einer Zähigkeit größer als 50 Poise, bestehend aus mindestens zwei in einem umschließenden Gehäuse drehbar gelagerten, um ihre Drehachsen in gleichsinniger Umlaufrichtung antreibbaren Körpern.

Eine Vorrichtung dieser Art besteht aus drehbaren Körpern, . welche aus mehreren aneinandergefügten Kurvenscheiben gebildet sind. Diese Kurvenscheiben sind zentrisch oder exzentrisch auf vorzugsweise parallel angeordneten Wellen wendeltreppenartig angeordnet. Sie sind so gestaltet, daß je zwei gegenüberliegende Scheiben zweier Körper sich in jeder Drehstellung und in jedem beliebigen Querschnitt an einem Punkt berühren. Dadurch streichen sich die beiden Körper während jeder Umdrehung gegenseitig von anhaftenden Stoffen ab. Mit dieser Vorrichtung erzielt man einen Vermengungsvorgang der Komponenten, die kontinuierlich in Richtung der Körperachsen strömen. Daneben treten Vermischungen durch besondere Knet- oder Quetscheffekte zwischen je zwei gegenüberliegenden Kurvenscheiben auf. Diese Effekte werden durch die Verkleinerung des Gutvoluaens

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während der Rotation dieser Kurvenscheiben erreicht, indem das auf Druck und Scherung beanspruchte Gut axial nach beiden Seiten hin in die Nachbarbereiche gedrängt wird. Für ein Vielzahl von Stoffen, bei denen kein schmales Verweilzeitspektrum der Stoff-Teilchen in dieser Vorrichtung erfoderlich ist, ist diese Vorrichtung einsetzbar.

Ist der Stoff gegen thermische und/oder mechanische Überbeanspruchung empfindlich ^ so besteht wegen des zu breiten Verweilzeitspektrums die Gefahr, daß der Stoff geschädigt wird, oder daß das Reaktionsprodukt nicht in einheitlicher Qualität anfällt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Vorrichtung zu entwickeln, in der die Stoff-Telichen ein schmales Verweilzeit-Spektrum aufweisen, damit keine Schädigung des zu behandelnden Stoffes eintritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Körper prismatische Stäbe darstellen, deren Länge größer ist, als ihr Durchmesser, und die sich in jeder Drehstellung wenigstens annähernd beruhen, und wobei Zulauf und Ablauf jeweils am entgegengesetzten Ende des Gehäuses angebracht ist, und daß eine Fremdfördereinrichtung vorgesehen ist.

Dadurch wird erreicht, daß die Verarbeitung hochviskoser Stoffe in der vorzugsweise vollgefüllten Vorrichtung ohne wesentliche Längsvermischung stattfindet, so daß ein schmales Verweilzeitspektrum erzielt wird. Die Spaltgröße zwischen den drehbaren Stäben kann von einer Berührung bis zu einer vertretbaren, auf die Stoffeigenschaften abgestimmten Größe variiern. Damit wird

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die Funktion der Vorrichtung den Stoffwerten angepaßt. Durch die Fremdfördereinrichtung kann die mittlere Verweilzeit der Stoff-Teilchen in der Vorrichtung so gewählt werden,' daß sie ebenfalls den Stoffwerten entspricht, ■

Sind die prismatischen Stäbe exzentrisch auf ihren Drehachsen angeordnet, so verringert sich periodisch bei jeder
Umdrehung das Volumen zwischen den drehbaren Stäben und der unteren bzw. oberen Gehäuse innenwand«, Dadurch wird der Stoff zusätzlich gemischt« Treten während der Verweilzeit in der
Vorrichtung starke Zähigkeitsänderungen auf, so sind zur
schonenden Behandlung des Stoffes die Drehachsen unter einem Winkel cL zueinander angeordnet. Dadurch wird erreicht, daß der Stoff an keiner Stelle der Vorrichtung überbeansprucht wird, weil die Spaltgröße den jeweiligen Stoffwerten entspricht.

Als Äquivalent zu der winkligen Anordnung der Drehachsen,
sind bei anderen Ausführungsformen bei parallel angeordneten Drehachsen die Stäbe koni®ok auegebildet, bswo -stufenförmig abgesetzt.

Zur Einstellung der mittleren Verweilzeit des. Stoffes in der Vorrichtung ist eine Fremdfördervorrichtung eingesetzt» die aus einer Pumpe oder einem vorgeschalteten Druckbehälter besteht» Bei relativ niedrigen Zähigkeiten kann ein statisches Niveaugefälle als Fremdfördervorrichtung benutzt werden»

In einer Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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Figur 1 eine Draufsicht im Schnitt durch die Vorrichtung gegemäß dem Ausführungsbeispiel

Figur 2 eine Draufsicht im Schnitt durch die Vorrichtung, wobei die prismatischen Stäbe absatzweise unterschiedlich große Spalten bilden

Figur 3 eine Draufsicht im Schnitt durch die Vorrichtung, wobei auf parallelen Antriebsachsen konisch ausgebildete Stäbe angebracht sind

Figur 4 eine Draufsicht im Schnitt durch die Vorrichtung, wobei die Achsen unter einem Winkel oC zueinander angeordnet sind

Figur 5 eine Ausführungsform der prismatischen Stäbe gemäß dem Schnitt A-A in Figur 1

Figur 6 eine Ausführungsform der Stäbe gemäß dem Schnitt A-A in Figur 1 oder B-B in Figur 3, wobei die Stäbe exzentrisch auf den Achsen angeordnet sind und einen kreisrunden Querschnitt haben

Über eine Fremdfördereinrichtung 11 wird der Stoff durch einen Zulauf 12 auigegeben. Ein Antrieb 13 treibt die Drehachsen 14, 44 an, auf denen sich prismatische, konische oder abgesetzte Stäbe 15, 25, 35, 45, befinden. Durch einen Ablauf 16 verläßt der behandelte Stoff die Vorrichtung.

Tritt während des Aufenthaltes in der Vorrichtung eine Änderung der Zähigkeit des Stoffes ein, so können Vorrichtungen nach den Figuren 2, 3, 4, benutzt werden. Bei diesen Vorrichtungen ist die

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Spaltweite zwischen -Je zwei abgesetzten, konischen oder prismatischen Stäben 25, 35, 45 auf die Stoffeigenschaften abgestimmt .

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 wird dies dadurch erreicht,· daß die prismatischen Stäbe 25 treppenförmig abgesetzt sind.

Nach Figur 3 sind dazu konische Stäbe 35 eingesetzt. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 4 wird die unterschiedlich große Spaltweite dadurch erreicht, daß die Drehachsen 44 einen WirikeloC miteinander bilden.

In Figur 5 sind die Stabquerschnitte 55 aus;je vier Kreisbogenstücken aufgebaut und exzentrisch auf ihren Drehachsen 54 angeordnet.

In Figur 6 haben die Stäbe 65 einen kreisrunden Querschnitt und sind ebenfalls exzentrisch auf ihren Drehachsen 64 angeordnet .

Bei den Ausführungsformen der Stäbe nach Figur 5 und 6 füllt der Stoff das Volumen zwischen der Gehäuseinnenwand 57 bzw. und den prismatischen Stäben 55 bzw. 65 vorzugsweise ganz aus. Durch das Drehen der prismatischen Stäbe 55 bzw. 65 wird das Volumen zwischen diesen Stäben 55 bzw. 65 und dem unteren bzw. oberen Teil der Gehäuseinnenwand 57 bzw. 67 periodisch verkleinert.

Da der Stoff nicht oder nur geringfügig achsenparallel ausweichen kann, wird er durch Spalten in das jeweils sich vergrößernde Volumen verdrängt. Diese Spalten treten zwischen je zwei prismatischen Stäben 55 bzw. 65 und gegebenenfalls zwischen den Stäben 55 bzw. 65 und der Gehäuseinnenwand 57 bzw. 67 auf.

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Neben den genannten Vorteilen der intensiven Stoffbeanspruchung durch Mischung und Scherung bei schmalem Verweilzeitspektrum und gleichzeitiger Selbstreinigung von Rotoren und Gehäuse besitzt die Vorrichtung den Vorzug relativ zum Stoffvolumen großer Wärmeübertragungsflächen, da neben dem Gehäuse auch die prismatischen Rotoren z.B. als Rohre leicht beheizt bzw. gekühlt werden können. An diesen Flächen herrschen auf der Stoffseite infolge der beschriebenen Gutbewegung günstige Wärmeübergangsbedingungen.

Ein weiterer Vorteil ist die einfache Fertigung der prismatisch ausgeführten Rotoren. Insbesondere im Sonderfall des kreisrunden Querschnitts können handelsübliche Rohre verwendet werden.

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Claims (10)

1. Patentansprüche .

   1") Vorrichtung zum Mischen und/oder Reagieren von Stoffen mit einer Zähigkeit größer als 50 Poise, bestehend aus mindestens zwei in einem umschließenden Gehäuse drehbar gelagerten, um ihre Drehachsen in gleichsinniger Umlaufrichtung antreib-, baren Körpern dadurch gekennzeichnet, daß die Körper prismatische Stäbe ( 15, 25, 35, 45, 55 ₉ 65 ) darstellen, deren Länge größer ist als ihr Durchmesser, und die sich in jeder Drehstellung wenigstens annährend berühren, und wobei Zulauf (12) und Ab™ lauf (16) jeweils am entgegengesetzten Ende des Gehäuses * ( 17, 27, 37, 47, 57, 67 ) angebracht ist, und daß eine Fremdfördereinrichtung (11) vorgesehen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet, daß die prismatischen Stäbe ( 15, 25, 35, 45, 55, 65 )■ exzentrisch auf ihren Drehachsen ( 14, 44, 54, 64, ) angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die prismatischen Stäbe ( 15, 25, 35, 45, 65) einen kreisrunden Querschnitt besitzen. · . .
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis .3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltweite zwischen den prismatischen Stäben ( 25, 35, 45 ) eine unterschiedliche Größe besitzt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4,, dadurch gekennzeichnet, daß die prismatischen Stäbe- ( 35, 65 ) konisch ausgebildet sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen (44) unter einem WinkeloL zueinander angeordnet sind. ·

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7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die prismatischen Stäbe (25) stufenförmig abgesetzt sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdfördervorrichtung (11) aus einer Pumpe besteht.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdförderyorrichtung (11) aus einem vorgeschalteten Druckbehälter besteht.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Niveaugefälle vom Zulauf (12) zum Ablauf als Fremdfördervorrichtung dient.

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