Vorrichtung zur Bearbeitung hochviskoser Substanzen Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Vor richtung gemäss dem Hauptpatent zur Bearbeitung hoch viskoser Substanzen mit zwei allgemein zylindrischen Walzen, die parallel zueinander in einem bestimmten Abstand angeordnet sind und in entgegengesetzten Rich tungen angetrieben werden, sowie mit Zu- und Abfluss- vorrichtungen für die hochviskosen Substanzen und einem annähernd symmetrisch zu den Walzen angeord neten Kamm, dessen Zähne sich in Drehrichtung zwi schen die Walzen erstrecken.
Diese Vorrichtung kann bei verschiedenen Bearbei tungsverfahren angewandt werden. Dazu gehört z. B. das Verdampfen einer gasförmigen Komponente aus einem hochviskosen Reaktionsgemisch, wie es zur Kettenver längerung synthetischer Polymere, die durch Polykon densation hergestellt wurden, erforderlich ist.
Eine andere Anwendung besteht in der Homogeni sierung einer hochviskosen Substanz oder in der Mi schung einer solchen Substanz mit einem weiteren Be standteil. Die Vorrichtung ist besonders geeignet zum Emulgieren einer hochviskosen Substanz mit einer nied- rigviskosen Substanz, wie Wasser oder einem Gas.
Die hochviskosen Substanzen, die mit der Vorrich tung behandelt werden können, können sehr verschie dener Natur sein. Beispielsweise können reine Newton' sehe Flüssigkeiten, sowie viskos-elastische Substanzen und sogar Pasten darin verarbeitet werden.
Wenn sich bei der Vorrichtung gemäss dem Haupt patent die Zähne genügend weit zwischen die Walzen erstrecken, ohne dass sie mit diesen in Berührung kom men, so erhält der von den Walzen auf deren Ober fläche mitgenommene Flüssigkeitsfilm ein Profil, das von dem bisher erzielbaren Profil völlig abweicht.
Zwischen je zwei Zähnen des Kammes bilden sich nämlich auf dem Flüssigkeitsfilm in Ebenen senkrecht zu den Walzenachsen hohe membranartige Flüssigkeits rippen aus. Infolgedessen. nimmt die Flüssigkeit das Aus- sehen zweier mit Rippen versehener Zylinder an. Auf diese Weise wird die Oberfläche des Flüssigkeitsfilmes um den Faktor 2 bis 4, je nach dem Abstand zwischen den Zähnen usw., vergrössert.
Wenn die Flüssigkeit oder das Reaktionsgemisch an einem Ende der Walzen kontinuierlicher aufgegeben und am andren Ende abgenommen wird:, kann z. B. das Verdampfen einer gasförmigen Komponente aus ei nem hochviskosen Reaktionsgemisch oder ein anderer der vorgenannten Bearbeitungsvorgänge kontinuierlich durchgeführt werden.
Die im Hauptpatent beschriebene Vorrichtung ist ge wöhnlich derart ausgebildet, dass die Flüssigkeit von ei nem Raum oberhalb der Walzen in den Spalt zwischen den Walzen eingeführt wird, und dass sich die Walzen im oberen Teil gegeneinander und im unteren voneinan der wegdrehen.
Folglich erhält die Flüssigkeitsmasse auf und zwi schen den Walzen die Form eines Klumpens, von dem nach unten durch die sich drehenden Walzen konti nuierlich ein Flüssigkeitsfilm abgezogen und dem die Flüssigkeit nach der Umdrehung durch die Walzen wie der zugeführt wird.
Wenn die aus der Flüssigkeit gebildeten Rippen auf die Rolle auftreffen, werden sie systematisch gefaltet und in dieser Form in den aus der Flüssigkeitsmasse gebilde ten Klumpen gedrückt.
Dieses Fliesschema hat den Vorteil, dass die gesamte in der Vorrichtung befindliche Flüssigkeit nur mit sol chen Teilen der Vorrichtung in Berührung kommt, die sich in derselben Richtung bewegen. Es ist deshalb prak tisch unmöglich, dass Flüssigkeit an unbeweglichen Tei len der Vorrichtung klebt und der Behandlung nicht unterworfen wird.
Es wurde jedoch gefunden, dass bei der beschriebe nen Vorrichtung Betriebsunterbrechungen grosse Schwie rigkeiten verursachen. Wenn nämlich die Walzen aus irgendeinem Grunde aufhören, sich zu drehen, so sinkt der aus der Flüssigkeitsmasse gebildete Klumpen zwi schen die Walzen und Flüssigkeit tropft ab. Die Flüssig keit tropft dann auf den Boden des Gefässes, in dem sich die Vorrichtung befindet. Wird die Vorrichtung dann wieder in Gang gesetzt, so ist es schwierig, wenn nicht unmöglich, die Flüssigkeit wieder auf die Walzen zu bringen.
Es wurde nun gefunden, dass die erfindungsgemässe Verbesserung diese Schwierigkeit behebt.
Die Verbesserung besteht darin, dass an mindestens einem Ende mindestens einer Walze in deren Achsen richtung eine Scheibe mit einem grösseren Durchmesser als der der Walzen angebracht ist, wobei sich die Scheibe bis nahe an den Boden des Gefässes erstreckt, in dem sich die Vorrichtung befindet, und dass oberhalb des Scheibenumlaufweges ein feststehender Abstreifer an geordnet ist, der in Richtung der Walzenoberflächen ab geschrägt ist.
Zwar können mehrere Scheiben verwendet werden, doch wurde gefunden, dass die Konstruktion dadurch vereinfacht werden kann, dass nahe der Zuflüssvorrich- tung eine einzige Scheibe an, einer der Walzen befes tigt ist.
Die Konstruktion der Vorrichtung wird dadurch ver einfacht und ihre Wirksamkeit kommt praktisch der einer mit mehreren Scheiben versehenen Vorrichtung gleich.
Wird die Vorrichtung wieder in Gang gesetzt, so dreht sich die Scheibe durch die Flüssigkeitsmasse am Baden des Gefässes und nimmt so etwas Flüssigkeit mit. Der Abstreifer ist derart ausgebildet, dass die mitge nommene Flüssigkeit wieder auf die Walzen gebracht wird.
Es wurde gefunden, dass, besonders bei hoher Dreh geschwindigkeit der Scheibe, die Flüssigkeit nicht in zu friedenstellender Weise am Scheibenrand hängen bleibt, von dem sie folglich dann auch nicht abgestreift werden kann, was die zur Wiederingangsetzung der Vorrichtung nötige Zeit verlängert.
Diesbezüglich kann ebenfalls eine beträchtliche Ver besserung erzielt werden, wenn der Scheibenrand ent lang eines Teils des Umfangs, nämlich nahe dem Boden des Gefässes bis zum Abstreifer, von einer Rinne mit einigem Spielraum umschlossen wird. Diese Rinne presst die Flüssigkeit gegen den Scheibenrand, wodurch die Flüssigkeit auf zufriedenstellendere Weise von der Scheibe mitgeführt wird. Darüberhinaus wird auf diese Weise verhindert, dass Flüssigkeit gegen Teile der Ge- fässwand geworfen wird, an der sie nicht herunterfliessen kann und wo sie eventuell chemisch abgebaut wird und sich dadurch unerwünschte Zersetzungsprodukte bilden können.
Es wurde nun gefunden, dass das Heben der Flüssig keit vom Boden des Gefässes am raschesten erfolgt, wenn sich der Scheibenrand ständig durch eine genügend dicke Schicht Flüssigkeit dreht. Zu diesem Zweck wird eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrich tung bevorzugt, bei der der Gefässboden in Richtung des tiefsten Punktes des Scheibenumlaufweges geneigt ist.
Als Scheibe kann eine flache, aus einem Stück be stehende Platte verwendet werden.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefüg ten Zeichnungen beispielsweise erläutert, wobei, die erfin- dungsgemässe Vorrichtung zum Verdampfen unter ver- mindertem Druck von Glykol aus einem Reaktions gemisch aus weher zu kondensierendem Polyäthylen- terephthalat verwendet wird.
Fig. 1 zeigt die Vorrichtung im Längsschnitt entlang der Linie I--I in Fig. 2.
Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1. Die Bezugszeichen 1 und 2 in Fig. 1 und 2 be zeichnen zwei zylindrische Walzen, die parallel zueinan der in einem gewissen Abstand angeordnet sind. Die Walze 2 ist auf einer nicht gezeigten drehbaren Welle befestigt und die Walze 1 auf einer in Richtung des Pfeils sich drehenden Welle 3. Diese Welle 3 dreht sich in La gern 4 und 5. Die beiden Walzen 1 und 2 sind durch die Zahnräder 6 und 7 derart miteinander verbunden, dass sie, wie durch die Pfeile angedeutet, mit gleicher Dreh zahl in entgegengesetzten Richtungen rotieren.
Die hoh len Zähne 8 des Kammes erstreckten sich nach unten zwischen die Walzen. Dia Zähne 8 sind, über ein Ver teilerrohr 9 mit einem Befestigungsrohr 10 verbunden, das verstellbar am Maschinengestell 11 befestigt ist.
Das weiter zu kondensierende Polyäthylenterephtha- lat kann über eine Zuleitung 12 in die Vorrichtung ein gegeben werden.
Infolge der etwas gebogenen Gestalt der Zähne 8 wird das Polykondensat bei der Drehung der Walzen langsam zum anderen Walzenende befördert, wo es mit tels 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 Evakuierungsvorrichtung für dasselbe nicht dargestellt.
Durch die Umdrehung der Walzen bleibt ein Teil der hochviskosen flüssigen Masse zwischen und auf den Walzen als Klumpen stehen. Dieser Klumpen ist auf bei den Seiten von Wänden 13 und 14 begrenzt. Die Lage des Klumpens ist äusserst stabil. Seine Gestalt ist durch die Viskosität der Flüssigkeit und die Geschwindigkeit der Walzen 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 Teil der Flüssigkeit wird ständig von den Walzen mitgenommen und zwischen diesen in Ab wärtsrichtung geführt. Unter den Walzen wird die mit gerissene Masse in zwei Flüssigkeitsfilme getrennt, die je von einer Walze mitgenommen und oberhalb der Walze wieder in den Klumpen gedrückt werden.
Dank der Zähne 8 des Kamms nehmen die beiden Flüssigkeitsfilme auf den Walzen eine besondere Gestalt an. In den Ebenen der Zähne 8 senkrecht zur Walzen achse 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 Filmober fläche um 200 bis 300 %. Schon hierdurch wird die Ver- dampfungsgeschwindigkeit des Glykols aus dem Reak tionsgemisch um einen Faktor 3 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 Wal zen hindurch. Damit die Flüssigkeit bei Wiederingang- setzung der Vorrichtung nach oben befördert werden kann, so, ist die Welle 3 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 auftrifft.
Der Abstreifer 15 sitzt auf der Wand 14, die verhin dert, dass die Flüssigkeit in Richtung des Antriebsme chanismus der Walzen geschleudert wird. Weiterhin ist die Wand 14 mit einer Abstreifkante versehen, die gegen die Scheibe 16 gepresst ist und so verhindert, dass Flüs sigkeit hinter die Wand gelangt.
Ein Teil des Scheibenrandes ist mit einigem: Spielraum von einer gebogenen Rinne 17 umgeben. Diese Rinne ver engt 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 weggeschleudert wird. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, ist der Boden 18 des Gefässes in axialer und transversaler Richtung der Scheibe nach unten geneigt.
Beim Scheibenrand ist der Gefässboden 18 darüberhinaus etwas abgesetzt, wodurch die Flüssig keit auf dem Gefässboden 18 in Richtung der Stelle fliesst, wo sie von der Scheibe aufgenommen werden kann.
Es wurde gefunden, dass die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Vorrichtung nach einer Betriebs unterbrechung sehr rasch wieder in Gang gesetzt werden kann und dass dadurch die Produktionsverluste auf ein Minimum beschränkt sind.