EP1101525B1

EP1101525B1 - Mischer und Reaktor

Info

Publication number: EP1101525B1
Application number: EP00123793A
Authority: EP
Inventors: Klaus Brenner; Hans Peters; Rainer Näf
Original assignee: Buss- Sms Verfahrenstechnik GmbH
Current assignee: Buss- Sms Verfahrenstechnik GmbH
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2020-11-02
Also published as: DE50001483D1; EP1101525A1; ES2189718T3; ATE234669T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage für die Behandlung von Produkten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus DE-A-3741654 und WO 88/04198 ist eine Anlage dieser Art bekannt. Zwei gegengleich und spiegelsymmetrisch mit Heiz-, Misch- und Schaborganen ausgestattete Rührwellen sind in einem Antriebsgehäuse mit Wellenzapfen in Lagern gelagert. In einem Auslaufgehäuse sind die Zapfen der Rührwellen in Lagern drehbar gelagert. Im Bereich einer Trennwand zum Reaktionsraum sind beiderseits Stoffbuchsen vorgesehen, um eine Abdichtung gegen den Produktionsraum zu gewährleisten.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine gattungsgemässe Anlage mit verbesserten Dicht- und Lagereigenschaften zu schaffen.

Die Offenbarung der erwähnten Publikationen gilt grundsätzlich auch für die vorliegende Erfindung.

Diese Verbesserung wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Anlage für die Behandlung von Produkten erreicht, die beispielsweise als grossvolumiger selbstreinigender zweiwelliger Wärmetauscher, als Entgasungsapparatur, als Reaktor für kontinuierlichen Betrieb oder als Mischer usw. Verwendung finden kann.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ein Beispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemässen mit Reaktor, bezeichrieben Anlage,
Fig. 2: einen Ausschnitt in Draufsicht auf einen solchen Reaktor,
Fig. 3: eine vergrösserte Darstellung der Ausführung nach Fig. 2 im Bereich der Rotorlagerung und Abdichtung,
Fig. 4: eine vergrösserte Darstellung der Ausführung nach Fig. 2 im Bereich des Endlagers,
Fig. 5: eine vergrösserte Darstellung der Ausführung nach Fig. 2 in ihrem mittleren. Bereich,
Fig. 6: einen Radialschnitt in diesem mittleren Bereich,
Fig. 7: eine schematische Darstellung eines rotierendes Elementes eines solchen Reaktors,
Fig. 8: einen Schnitt längs der Linie J - J in Fig. 7,
Fig. 9: einen Schnitt längs der Linie K - K in Fig. 7,
Fig. 10: einen Schnitt längs der Linie L - L in Fig. 7,
Fig. 11: eine schematische seitliche Darstellung im Schnitt einer Variante des Loslagers eines solchen Reaktors,
Fig. 12: eine andere Ausführung des Endlagers bzw. des Schneckenaustrags dieses Reaktors,
Fig. 13: eine andere Ausführung der Wellenabdichtung dieses Reaktors,
Fig. 14: eine Seitenansicht eines solchen Reaktors, und
Fig. 15: eine Seitenansicht einer Variante zum Schmelzeaustrag. Fig. 11 eine schematische seitliche Darstellung im Schnitt einer Variante des Loslagers eines solchen Reaktors,
Fig. 16: eine schematische Darstellung einer Variante des rotierenden Elementes eines Reaktors nach der Erfindung,
Fig. 17: einen Schnitt längs der Linie J - J in Fig. 16,
Fig. 18: einen Schnitt längs der Linie K - K in Fig. 16,
Fig. 19: einen Schnitt längs der Linie L - L in Fig. 16,
Fig. 20: eine vereinfachte Darstellung eines Austragssystems für einen Reaktor nach der Erfindung, und
Fig. 21: ein Detail des Austragssystems nach Fig. 20.

Das in Fig. 1 gezeigte Gehäuse 1 des erfindungsgemässen Reaktors ist ausgebildet, um darin zwei Rührwellen 2 und 3 in paralleler Lage zu umfassen, die vorgesehen sind, um mit derselben Drehzahl, jedoch im Gegensinn zu rotieren.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der Reaktor einen Rotorlager-Bereich 4, einen Endlager-Bereich 5 und einen mittleren Bereich 6 aufweist Der Bereich 4 umfasst von innen nach aussen ein Lagergehäuse 41, in dem sich eine Gleitringdichtung 42 befindet, ein Loslager 43 und einen Dichtkopf 44. Vom Bereich 5 werden hier besonders hervorgehoben eine Austragsschnecke 51, ein Austragsflansch 52 und eine Austragspumpe 53. Vom mittleren Bereich 6 sind in Fig. 2 deutlich erkennbar das Gehäuse 61, der sogenannte rechte Rotor oder Rührwelle 62 und der sogenannte linke Rotor oder Rührwelle 63.

Fig. 3 zeigt eine erste Partie des Bereichs 4, in der sich die Loslager 43 für beide Wellen befinden, und eine zweite Partie desselben Bereichs, wo weitere in die sogenannte Gleitringdichtung 42 (Festlager) integrierte Lager für beide Wellen untergebracht sind. In Fig. 3 sind ebenfalls eine atmosphärische Gleitfläche 45, eine Gleitfläche 46 zum Produktraum und ein Prozessraum 47 erkennbar. Diese Spezial-Gleitringdichtung 42 dient als Wellenabdichtung, und die Wellenlagerung erfolgt antriebsseitig, wobei die Festpunktlager in die Spezial-Gleitringabdichtung integriert sind.

Im Endlager der Rotoren befindet sich, wie in Fig. 4 dargestellt, die sogenannte Schnecke, die zwei Schaufeln oder Schaufelblätter 54, 55 teilweise in Form einer Schraubenfläche umfasst, deren Ausdehnung in Draufsicht vorzugsweise der eines Kreissektors in der Grössenordnung von 180° entspricht. Das Endlager in Doppelschneckenausführung dient, ähnlich wie bei einem Zweiwellen-Extruder, gleichzeitig als Lagerung und Austragsorgan. Der Antrieb der Rotoren kann mit Ketten erfolgen oder vorzugsweise mit einem direkt an den Rotoren angebauten Getriebe.

Der Reaktor ist eigentlich eine lange grossvolumige Maschine mit zwei langen parallelen Kemrohren, von denen in Fig. 5 nur ein Teil des mittleren Bereiches (Fig. 2) schematisch dargestellt ist. Am Kernrohr 63 beispielsweise sind mehrere Reinigungselemente 64 nacheinander, das heisst entlang einer Schraubenlinie, angeordnet, vorzugsweise geschweisst. Diese Reinigungselemente 64 sind, wie in Fig. 1 und 5 dargestellt, paarweise durch Messerleisten 65 untereinander verbunden.

Fig. 6 zeigt, dass an den Kernrohren 62, 63 nicht nur Reinigungselemente 64, sondern auch beheizte Segmentscheiben 66 entlang einer Schraubenlinie angeordnet, vorzugsweise geschweisst sind. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Reinigungselemente 64 vorzugsweise U-förmig ausgebildet Die Rohre 62, 63 weisen zwei längliche konzentrische Kammern für die Zirkulation eines gasförmigen oder flüssiges Mediums für die Beheizung und/oder Kühlung der Segmentscheiben 66 auf, die zu diesem Zweck mit kanalartigen Hohlräumen versehen sind. Um dem Reaktor während des Arbeitsvorgangs das Medium zur Heizung oder Kühlung zuzuführen, kann ein Innenraum 68 in einem doppelwandig ausgeführten Gehäuse 67 vorgesehen sein. Die Segmentscheiben 66 werden auch Hauptrührer und die Reinigungselemente 64 Putzrührer genannt Die Segmentscheiben 66 sind, wie in Fig. 1 und 5 dargestellt, nicht mit Messerleisten zwischen den Reinigungselementen, sondern durchgehend durch eine Messerleiste 69 untereinander verbunden.

Wie in Fig. 7 dargestellt, weisen die Segmentscheiben 66 in Drehrichtung im allgemeinen eine grössere Breite als die Reinigungselemente 64 auf. Die Segmentscheiben 66 sind als blattförmige Scheiben ausgebildet, die in Drehrichtung eine radiale vordere Kante 641 und eine radiale hintere Kante 642 aufweisen, deren Breite angenähert der Dicke der Scheiben entspricht. Im Querschnitt weist die hintere Kante 642, wie in Fig. 8 (J - J) dargestellt, eine vorzugsweise mittige symmetrische Verjüngung auf, und zwar mit einem Winkel zwischen ca. 60° und 90°. Daraus ergeben sich merkliche Vorteile im Hinblick auf die Strömungsverhältnisse beim Austauchen des Blattes, so dass dessen Rückseite gut abgereinigt wird. Die Kante 641 ist gemäss Fig. 9 (K - K) schräg ausgebildet. Entsprechendes gilt für den Querschnitt L - L (Fig. 10) der oberen Kante der Segmentscheiben 66, die in radialer Richtung kanalartige Hohlräume aufweisen. Wie Fig. 7 zeigt, sind rund um die Welle vorzugsweise jeweils zwei Segmentscheiben und zwei Reinigungselemente alternierend angeordnet Zur besseren Abreinigung und Produktförderung in Förderrichtung sind also die Segmentscheiben an ihrer parallel zur Behälterwand laufenden Stirnfläche in axialer Richtung stirnseitig abgeschrägt (Schnitt L - L), wodurch die Scherung des Produktes zwischen Segmentscheibe und Behälterwandung minimiert wird. Damit berühren sich Rotor und Gehäuse an einer Linie, wodurch ein Rattern vermindert wird. Demgegenüber sind die Segmentscheiben und Segmentschaber auf der Endseite beidseitig abgeschrägt, das heisst spitz auslaufend (Schnitt J - J) zur Verringerung des Strömungsschattens. Zur Verringerung der Produktscherung ist die Segmentscheibenfläche stirnseitig in Drehrichtung 631 (Schnitt K - K) angeschrägt. Insgesamt ergeben sich durch die Abschrägungen nach den Figuren 8, 9 und 10 eine sehr gute Abreinigung, ohne dass sich die Materialteile lästig verklemmen.

Die Ausführung nach Fig. 11 weist beim Schmelzeingang 110 nach unten eine Abdichtung der Endlagerseite, das heisst des Loslagers auf. Ein Detail dieser Ausführung mit produktgeschmiertem genutetem Gleitlager oder Schnecke 111 und Drosseldichtung, und zwar zwischen dem Gehäuse 112 und der Welle 113 angeordnet, ist in Fig. 11 rechts dargestellt. Die Schnecke kann stellitiert sein. Zwischen dem Gehäuse 112 und der Welle 113 befinden sich eine Gleitbuchse 114, beispielsweise Bernex-Buchsen, und eine Stopfbuchse 115 sowie ein Gasverteilerring 116 und mindestens ein Drücker 117, wobei vorzugsweise zwischen diesen Elementen und der Welle eine sich mit dieser verbundene Schutzhülse 118 befinden kann. Ein mit einer Schulter versehener Drücker-Flansch 119 wirkt als Stütze für den Drücker 117. Zwischen dem Gehäuse 112 und der Welle 113 ist ein Drosselspalt 120 vorhanden, wie in Fig. 11 rechts dargestellt Der Schmelzeingang 110 ist mit einem Anschluss für die Schmelze versehen, und ein Anschluss für Stickstoff-Zufuhr ist beim Gasverteilerring 116 vorgesehen.

Der Reaktor nach den Figuren 1 bis 11 funktioniert folgendermassen:
Das dem Reaktor während des Arbeitsvorgangs zugeführte Medium zur Heizung oder Kühlung wird durch den Innenraum 68 (Fig. 6) im doppelwandig ausgeführten Gehäuse 67 und die langen Innenräume der doppelwandig ausgeführten Rührwellen 62, 63 geleitet. Eine Ausführungsform der Erfindung, die weitere Möglichkeiten zum Aufheizen des zu bearbeitenden Materials bietet, ist ebenfalls in Fig. 6 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Reaktor mit zusätzlichen thermischen Austauschflächen versehen, indem die Rührarme als Segmentscheiben mit kanalartigen Hohlräumen 661 ausgebildet sind, die von innen her, das heisst über die Innenräume der doppelwandig ausgeführten Rührwellen 62, 63 beheiz- und/oder kühlbar sind.

Die über den Umfang der einen Rührwelle in einer Ebene angeordneten Segmentscheiben 66 sind vorzugsweise zahlenmässig auf die mit diesen Segmentscheiben 66 zusammenwirkenden Schaborgane oder Reinigungselemente 64 der anderen Welle abgestimmt. Die äussere Stirnfläche der Segmentscheiben 66 gegenüber der Innenfläche des Gehäuses (Fig. 6) verläuft vorzugsweise konzentrisch und/oder in einem kleinen Abstand von der Innenfläche des Gehäuses.

Aus Fig. 6 geht hervor, dass die Reinigungselemente 64 im Querschnitt einen Steg und einen Segmentabschnitt am Ende des Steges aufweisen, so dass eine entlang der Innenseite des Gehäuses laufende Stimkante vorhanden ist, die gegebenenfalls mit einer Kopfkreisschneide hinter der Messerleiste versehen sein kann. Dies kann sich vorteilhaft beim Überstreichen der Segmentscheiben 66 auswirken, da eine solche stirnseitige Schneide grosse Bereiche der thermischen Austauschflächen der Segmentscheiben 66 beim Ineinandergreifen derselben und der Reinigungselemente 64 überstreicht

Zur Schaffung vermehrter thermischer Austauschflächen ist somit -der-Reaktor vorzugsweise mit solchen beheizbaren und/oder kühlbaren Segmentscheiben 66 Fig. 6 versehen, die auf beiden achsparallelen Rührwellen angeordnet sind.

Die Rührwellen sind in einem Gehäuse gelagert, welches beispielsweise auf vier Füssen abgestützt sein und verschiedene Stutzen an der Oberseite und Unterseite tragen kann. Der Stutzen 110 gemäss Fig. 11 ist zur Schmierung/Dichtung vorgesehen, wogegen ein oder mehrere Stutzen für den Abzug von Dämpfen oder Brüden beziehungsweise zum Reinigen und Entleeren Verwendung finden können. Der Austrag des Materials kann sowohl in Achsrichtung wie an der Unterseite erfolgen, an der auch weitere Stutzen zum Entleeren angebracht sein können.

Beide beheiz- und/oder kühlbaren Rührwellen werden vorzugsweise von einem Elektromotor oder Hydraulikmotor aus über Kette und/oder Zahnräder angetrieben, wobei das Verhältnis der Zahnräder derart ausgelegt ist, dass beide Rührwellen mit gleicher Drehzahl umlaufen. Die Beheizung erfolgt beispielsweise über am äusseren Ende der Wellenzapfen angeordnete Rotationsdichtköpfe 44 (Fig. 2).

Auf beide Rührwellen sind gemäss Fig. 6 die Reinigungselemente 64 und die Segmentscheiben 66 angebracht, wobei jeweils zwei Segmentscheiben 66 als Rührorgane und zwei daneben liegende Reinigungselemente 64 einander zugeordnet sind. Die Reinigungselemente oder Segmentschaber 64 greifen dabei zwischen zwei benachbarte Segmentscheiben 66 ein und streichen mit den Vorderseiten der Schabarme und den stirnseitigen Segmentabschnitten über die thermische Austauschflächen der Scheiben. Die Segmentscheiben 66 sind in Längsrichtung der Rührwellen winklig versetzt in Reihen angeordnet, wobei die vordere äussere Kante mit einer durchlaufenden Messerleiste 69 verbunden ist, deren Schneide in Drehrichtung ausgerichtet ist Damit verläuft die Messerleiste 69 längs einer Schraubenlinie. Entsprechend sind auch die in Umfangsrichtung zwischen den Segmentscheiben 66 angeordneten Segmentschabem 64 über die Länge der Rührwelle in einer Reihe winklig versetzt angeordnet, wobei die jeweils zwei Schabarme der Segmentschaber verbindenden Messerleisten 65 ebenfalls längs einer Schraubenlinie ausgerichtet sind, die drehparallel zu der durchgehenden Messerleiste verläuft.

Die Segmentschaber 64 sind vorzugsweise um 90° versetzt zu den Segmentscheiben auf der Rührwelle 63 angebracht, so dass sie beim Umlauf immer zwischen die Segmentscheiben 66 auf der gegenüberliegenden Rührwelle 62 greifen, die gegengleich und spiegelsymmetrisch aufgebaut ist und dadurch eine vollflächige Überstreichung der thermisch wirksamen Seitenflächen der Segmentscheiben 66 durch die Segmentschaber 64 gewährleistet. Dabei greifen die Messerleisten 65 an den Stimschaber jeweils über die durchgehenden Messerleisten 69 der Segmentscheiben 66 in den Zwischenraum zwischen den zugeordneten Segmentscheiben und überstreichen mit ihren als Kopfkreisschneiden ausgebildeten Segmentabschnitten und den Vorderseiten die thermischen Austauschflächen der Segmentscheiben 66 derart, dass sich die durchgehende Messerleiste 69 beim Eingriff in den Zwischenraum zwischen zwei in Drehrichtung aufeinanderfolgenden Segmentschabem entlang der Vorderseiten bis zum Schaft der jeweils gegenüberliegenden Rührwelle verschiebt und dadurch das zu behandelnde Material nicht nur intensiv vermischt und/oder zerkleinert, sondern auch die thermisch wirksamen Flächen freihält.

Die Segmentschaber 64 können, wie bereits erwähnt an dem der Gehäusewand zugeordneten Segmentabschnitt eine scharfe Kopfkreisschneide haben und an der Vorderseite in Drehrichtung durch die kurzen Messerleisten 65 miteinander verbunden sein. Die Schneidkante dieser Messerleiste zeigt in Drehrichtung. Die mit den scharfen Schneiden versehenen Segmentabschnitten der Segmentschaber verlaufen parallel zur Gehäusewand. Alle diese klingenartig scharfen Schneiden an den Schabwerkzeugen und den Messerleisten dienen der selbsttätigen Reinigung der thermischen Austauschflächen, wobei die umlaufenden Messerleisten die Innenseite des doppelzylindrischen Gehäuses 1 abschaben. Die Segmentschaber dienen der Freihaltung der einander gegenüberliegenden thermischen Austauschflächen der Segmentscheiben bis zum Rührwellenschaft und können auch eine Zerkleinerung des Materials bewirken, insbesondere wenn sich verfestigende und klumpende Produkte zu Materialansammlungen und Brückenbildung neigen. Alle mit Schabkanten versehenen Werkzeuge sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass die Schabkanten hinterschliffen sind und ein Freiwinkel zu den zu reinigenden Flächen besteht. Dieses Hinterschleifen bzw. Hinterdrehen, was auch für die Segmentscheiben am Umfang gilt, bewirkt, dass das in der Spaltzone zwischen der Schabkante und der Gegenfläche verbleibende Produkt nicht aufgewalzt wird.

Weitere Einzelheiten über die Ausgestaltung der Reinigungselemente oder Schaber oder Schaborgane oder Segmentschaber 64 sowie der Segmentscheiben oder Rührorgane 66 gehen in Seitenansicht aus den Figuren 6 und 7 hervor. Insbesondere können die kanalartigen Mittel aus zwei längliche radiale Bohrungen bestehen, deren Endbereiche durch eine weitere Bohrung verbunden sind. Zudem können in die Gleitringdichtung (42) Lager für beide Wellen integriert sein. Die Abschrägungen nach Fig. 9 und 10 liegen in der Grössenordnung von 5° bis 50° bzw. 3° bis 30°, vorzugsweise 21° bis 35° bzw. 7° bis 14°.

In Fig. 11 ist der anhand der Fig. 6 erläuterte Reaktor in perspektivischer Teilansicht gezeigt, aus der das Ineinandergreifen der Segmentschaber 64 und der Segmentscheiben 66 sowie der Messerleisten 65, 69 bei gegenseitiger Drehung der Rührwellen entnehmbar ist.

Fig. 12 zeigt eine Variante zum Schneckenaustrag, die beispielsweise auch als Trockneraustrag dienen kann. In dieser Darstellung sind insbesondere eine Endlagerwelle 121 und zwei Austragräumelemente 122 sichtbar.

In Fig. 13 ist eine Alternative zur Gleitringdichtung dargestellt. Die Wellen sind bei einem Festlager 131 gelagert, und die Wellenabdichtung ist in Form einer Dichtungspackung 132 bzw. mittels Stopfbuchspackungen realisiert.

Fig. 14 zeigt einen Schmelzeapparat mit einem Produktaustrag 141, wobei ein oberer Produkteintritt 142 sich am Anfang des mittleren Bereiches (Fig. 2) befindet. In diesem Beispiel ist der Abstand zwischen dem Produkteintritt 142 und einem Brüdenabzug 143 kleiner als zwischen diesem letzten und dem anderen Ende des mittleren Bereiches 6.

Beim Trockneraustrag nach Fig. 15 befinden sich vertikal übereinander angeordnet oben ein Schauglas 151, weiter unten die Austragsräumer 152 und ganz unten der Produkaustritt 153.

Beim erfindungsgemässen Reaktor laufen vorzugsweise beide Wellen mit gleicher Drehzahl, und zwar beide Wellen in gleicher Weise sowohl als Arbeitswellen mit den beheizbaren oder kühlbaren Segmentscheiben als auch als Putzwellen mit geeigneten Abreinigungselementen zur gegenseitigen Abreinigung. Für den Antrieb der Wellen wird beispielsweise ein Getriebe mit zwei Antriebswellen gleichen Achsenabstandes wie bei den Rotoren eingesetzt, und zwar mit einer Beheizung durch eine Getriebewelle mit einer geeigneten Kupplung oder von der Endlagerseite aus. Der erfindungsgemässe Reaktor kann beispielsweise auch als Reaktor von Polymerschmelzen und Entgasungsausrüstung von Elastomeren oder als Trockner von Feststoffen usw. Anwendung finden. Der erfindungsgemässe Reaktor kann derart ausgebildet sein, dass beim Produktaustrag das Endlager Mittel (54, 55; 122; 113) aufweist, um gleichzeitig als Austragsorgan zu wirken, und das durch das Produkt selbst geschmiert wird.

Die in Fig. 16 dargestellte Variante des rotierenden Elements nach Fig. 7 mit Scheiben 74 und 76 (Fig. 16), die den Teilen 64 bzw. 67 in Fig. 7 ähnlich sind, ist mit speziellen Transportleisten 75, 79, 80 versehen, die im Gegensatz zu den Transportleisten 65 (Fig. 7), die auch Messerleisten genannt werden, eine zumindest angenähert radial ausgerichtete Vorderfläche 81 aufweisen. Die Transportleisten 75 und 79 weisen einen Verbindungsbereich 82 und einen Arbeitsbereich 83 auf, in dem sich die Vorderfläche 81 befindet. Der Querschnitt des Arbeitsbereichs kann beispielsweise polygonal, viereckig, rechteckig oder trapezförmig ausgestaltet sein und/oder einen im vorlaufenden Bereich radial nach aussen ausgebildeten Vorsprung 84 aufweisen, das heisst jeweils im vorderen Bereich in Drehrichtung. Die optionale nachlaufende Transportleiste oder Abreinigungsleiste 80 der Segmentscheibe 76 weist keine ausgeprägte Verbindungspartie auf, wobei sonst auch alle Leisten gleich aufgebaut werden können. Durch eine weitere verbesserte Abreinigung dank der nachlaufenden Leiste 80 kann als Option für bestimmte Produkte auch eine engere Verweilzeitverteilung erzielt werden. Bei kontinuierlichem Betrieb können nämlich stark unterschiedliche Verweilzeiten der einzelnen Teilchen eines Stoffstromes auftreten, einige Teilchen können direkt vom Eintritt zum Austritt gelangen, andere dagegen sehr lange im Reaktor bleiben. Dieses Verhalten wird durch die Verweilzeitverteilung charakterisiert. Im Gegensatz dazu ist im diskontinuierlichen Betrieb die Verweilzeit für alle Teilchen einer Charge gleich.

Der Arbeitsbereich 83 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Vorderfläche 81 im Querschnitt jeweils eine Gerade 85 definiert, welche die geometrische Rotationsachse 86 schneidet oder in einem kleinen Abstand zu dieser Achse 86 liegt. Dadurch wirkt die zentrifugale Kraft besser in radialer Richtung als bei der Ausführung nach Fig. 7, was für den Betrieb insbesondere mit hochviskosen Produkten von Vorteil ist.

Einige Details der Querschnitte im Bereich der Schnittlinien J-J, K-K und L-L in Fig. 16 sind in den Figuren 17, 18 bzw. 19 dargestellt. Die schrägen Flächen der Kontour g-f-h in Fig. 17 erweisen sich als vorteilhaft zum Abreinigen der aus dem Schmelzepool austauchenden Fläche, indem vermieden wird, dass Material, insbesondere in Form von schwarzen verkohlten Punkten, hängen bleibt, was auf die Dauer zu einer Degradation und Qualitätsminderung führen kann. Durch die schräge Fläche a-i in Fig. 18 ergibt sich ein sehr günstiger Förderimpuls in axialer Richtung. Durch die Schrägung d-c in Fig. 19 kann die Scherung im Spalt minimiert werden, was allerdings nicht für alle Produkte von entscheidender Bedeutung ist. Gleichzeitig führt sie jedoch zu einer Produktbewegung und damit zu einer kontinuierlichen Abreinigung, was bei einer parallelen Fläche nicht der Fall wäre.

Die Transportleisten 75, 79, 80 (Fig. 17) sind lösbar, vorzugsweise geschraubt, oder geschweisst angeordnet. Die Höhe der Stirnfläche 81 kann variabel sein, um eine unterschiedliche Transportleistung zu erzielen, je höher die Leiste um so besser der Transport. Das Material dieser Transportleisten kann demjenigen des Reaktors entsprechen oder aus einem besonders verschleissfesten Material hergestellt oder damit gepanzert sein. Vorzugsweise ist das Material mit demjenigen des Rotors identisch. Der Verbindungsbereich 82 dient als Träger für eine lösbare Befestigung der Transportleiste 83. Der Vorsprung 84 ist massgenau definiert und befestigt, um das Fördern und Abreinigen und die anschliessende Entlastung zu erleichtern. Die Höhe der Stirnfläche ist variabel je nach Anwendung und Podukteigenschaften; sie ist auch massgebend für die Transportleistung. Der dem Vorsprung 84 folgende radiale Spalt ist vorzugsweise doppelt so gross wie der Spalt zwischen Vorsprung und Heizmantel. Dadurch entsteht eine Entlastung der Beanspruchung des Produktes durch eine geringere Scherung, während der Vorsprung definiert fördert und die Heizwand abreinigt.

Das dem Produktaustrag aus einem zweiwelligen Reaktor gemäss der Erfindung dienende Austragssystem nach den Figuren 20 und 21 umfasst ein Schneckengehäuse 201, das stimseitig oder unten vorzugsweise an einen zweiwelligen Reaktor/Entgaser/Verdampfer angeschlossen und mit zwei Eintrittsöffnungen 202, 203 und einer Austrittsöffnung 204 versehen ist Beim Einsatz als Reaktor wird eine Synthese durchgeführt oder eine Vergrösserung des Molekulargewichts bewirkt, und zwar mit oder ohne Entstehung eines zu verdampfenden Nebenproduktes und ohne unbedingt ein Lösungsmittel oder Trägermaterial verwenden zu müssen. Beim kombinierten Einsatz als Reaktor/Entgaser/Verdampfer wird die Reaktion in einem geeigneten Lösungsmittel als Moderator durchgeführt, welches während oder nach Abschluss der Reaktion thermisch abgetrennt wird. Das System kann jedoch auch, insbesondere für Einzelprozesse, als Reaktor und/oder Entgaser und/oder Verdampfer und/oder Wärmetauscher verwendet werden.

Dieses Austragssystem ist mit zwei parallel angeordneten gleich- oder gegenläufigen Schnecken 205, 206 und einem Antrieb 207 versehen, die derart nach dem Prinzip des Doppelschneckenextruders arbeiten, dass das aus dem Reaktor übernommene Produkt in Förderrichtung 208 bzw. 209 zur Mitte des Austragssystems gefördert wird. Das eintretende Produkt aus der rechten Eintrittsöffnung wird somit nach links und das eintretende Produkt aus der linken Eintrittsöffnung nach rechts zum zentral angeordneten Austrittsöffnung 204 gefördert. Vom Antrieb der Doppelschnecke aus gesehen, stösst die Schnecke auf der einen Seite das Produkt in die Austragspumpe 204 und bei gleicher Drehrichtung zieht sie das Produkt von der anderen Seite her in die Pumpe 204. Demgegenüber wird bei den bekannten Doppelschnecken mit oder ohne Austragspumpe das Produkt in nur einer Richtung gefördert. Dieses Austragssystem erweist sich als besonders vorteilhaft bei Anwendungen mit grossen Reaktoren. In Fig. 21 sind ein Reaktor-Endlager 210 und das Schneckengehäuse seitlich dargestellt, das mit Kanälen 211 für ein Heizmittel versehen ist Als Heizmittel kann beispielsweise sogenanntes Thermalöl, Druckwasser, Salzschmelze oder eine elektrische Beheizung mit Kanälen für Kaltwasser zur Temperaturregelung eingesetzt werden.

Die Systeme nach Fig. 15 und 20 sind derart ausgebildet, dass sie nur so viel Druck aufbauen, wie es notwendig ist, um eine nachgeschaltete volumetrische Pumpe, beispielsweise eine Zahnradpumpe zu stopfen, die den erforderlichen Druckaufbau für eine Filtration, Granulierung, Compoundierung usw. auf äusserst schonende Art ausführt.

Der Reaktor nach der vorliegenden Erfindung ist eigentlich eine Anlage für die mechanische und/oder thermische Behandlung flüssiger und/oder zähflüssiger und/oder pastöser und/oder rieselfähiger und/oder loser mehr oder weniger fester Produkte der Kunststoff-, chemischen und/oder anderen Industrien. Diese Anlage arbeitet als Reaktor und/oder Entgaser und/oder Verdampfer und/oder Wärmetauscher. Vorzugeweise liegen die Wellen zumindest angenähert horizontal. Die rotierenden Elemente sind derart angebracht, dass sie mit ihrem äusseren Durchmesserrand möglichst nahe an die Innenwand des Gehäuses und an den Schaft der jeweils gegenüberliegenden Rührwelle heranreichen und im gegenseitigen Eingriff zusammenwirken.

Claims

Anlage für die Behandlung von Produkten, mit zwei parallel zueinander horizontal angeordneten, voneinander abhängig angetriebenen Wellen (2,3), die in einem aus zwei parallelen Teilzylindern bestehenden Gehäuse (1) untergebracht sind, und wobei diese Wellen (2,3) im axialen Abstand voneinander und über den Umfang verteilt eine Anzahl von rotierenden Elementen (64,65,66) tragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenabdichtung mit einer Gleitringdichtung (42) realisiert ist, in deren Gehäuse (41) die Festlager der Wellen (2,3) positioniert sind, um die Zuverlässigkeit dieser Gleitringdichtung (42) zu erhöhen.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Elemente (64, 65) peripher mit mindestens einer schrägen Stelle versehen sind.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endlager (5) vorhanden ist, das gleichzeitig als Austragsorgan dient.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige rotierende Elemente (66) mit kanalartigen Mitteln (661) zur Leitung eines thermischen Mediums versehen sind.
Anlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige dieser rotierenden Elemente Segmentscheiben (66) und/oder Segmentschaber (64) sind, die an ihrer parallel zur Behälterwand laufenden Stirnfläche in axialer Richtung abgeschrägt sind.
Anlage nach einem der Ansprüch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige dieser rotierenden Elemente Segmentscheiben (66) und/oder Segmentschaber (64) sind, die in Förderrichtung stimseitig abgeschrägt (K-K) sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige dieser rotierenden Elemente Segmentscheiben (66) und/oder Segmentschaber (64) sind, die auf der Endseite einseitig oder beidseitig (J - J) abgeschrägt sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige dieser rotierenden Elemente Segmentscheiben (66) und/oder Segmentschaber (64) sind, die Flächen aufweisen, die stirnseitig zur Innenfläche des Körpers angeschrägt (L - L) sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleitringdichtung (42) mit integrierten Festlagem für beide Wellen vorhanden ist
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Produktaustrag das Endlager Mittel (54, 55; 122; 113) aufweist, um gleichzeitig als Austragsorgan zu wirken.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Welle mit beheiz- und/oder kühlbaren Segmentscheiben (66) versehen ist, die am äusseren Durchmesser auf der Vorderseite in Drehrichtung mit durchgehenden Messerleisten (69) verbunden sind, deren Schneiden in Drehrichtung zeigen, wobei die andere Welle am radialen Umfang verteilt, soviel Reihen aus zwei Reinigungselementen (64) und kurzen Messerleisten (65) aufweist, wie die erste Welle mit Segmentscheiben besetzte Ebenen aufweist, und/oder beide Wellen spiegelbildlich mit gleicher Anzahl Segmentscheiben und Reinigungselemente bestückt sind, und/oder dass die Reinigungselemente (64) an ihrer Stirnseite mit einem Segmentabschnitt versehen sind, deren Länge von der Breite der Segmentscheibe (66) bestimmt ist und die mit einer Kopfkreisschneide versehen sind, und/oder dass die Reinigungselemente mit ihrer am Segmentabschnitt angebrachten Kopfkreisschneide an den Segmentscheiben beim Eingriff in den gegenüberliegenden Wellenbereich zuerst beim Eintritt und dann ein weiteres Mal beim Austritt entlangschaben.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite der Reinigungselemente (64) so ausgebildet ist, dass ein Freiraum für längsströmende Gase, Brüden oder Dämpfe zu den dafür vorgesehenen Stutzen vorhanden ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die kanalartigen Mittel zwei radiale Kanäle umfassen, deren Endbereiche durch einen weiteren Kanal verbunden sind, und/oder dass in die Gleitringdichtung (42) Lager für beide Wellen integriert sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Elemente mit Transportleisten (75, 79, 80) versehen sind, die eine zumindest angenähert radial ausgerichtete Vorderfläche (81) aufweisen.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Schneckengehäuse (201) mit zwei Eintrittsöffnungen (202, 203) und einer Austrittsöffnung (204) umfasst, und dass im Schneckengehäuse zwei parallel angeordnete gleich- oder gegenläufige Schnecken (205, 206) untergebracht sind, um das aus der Anlage übernommene Produkt in entgegengesetzten Förderrichtungen (208, 209) zur Austrittsöffnung (204) des Austragssystems zu fördern.