Vorrichtung zur kontinuierlichen Trennung von Mehrstoffgemischen hoher
Viskosität nach dem Dünnschichtverfahren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Trennung von Mehrstoffgemischen hoher Viskosität nach dem Dünnschichtverfahren.
Es sind zahlreiche Vorrichtungen zum kontinuierlichen Entfernen flüchtiger Anteile aus zähflüssigen Mehrstoffgemischen bekannt. So ist vorgeschlagen worden, das Mehrstoffgemisch zwecks Erzeugung grosser Oberflächen auf beheizte, senkrechte beziehungsweise geneigte Flächen zu leiten, auf denen es unter der Wirkung der Schwerkraft fliesst und die flüchtigen Bestandteile dabei verdampfen.
Derartige Einrichtungen haben den Nachteil, dass die mit dem Abtrennen der leichter flüchtigen Anteile verbundene zunehmende Erhöhung der Viskosität zu einer zunehmenden Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit und damit zu bestimmten Stauerscheinungen mit gleichzeitiger Erhöhung der Schichtdicke führt.
Nach einem weiteren Vorschlag soll mit Hilfe von Dünnschichtverdampfern ein Film auf einer beheizten Mantelfläche erzeugt werden. Hierbei ergibt sich der Nachteil, dass an den Auftragselementen des Dünnschichtfilms Teilchen des Mehrstoffgemisches haften und geschädigt werden.
Die vorstehend genannten Vorrichtungen haben au sserdem den gemeinsamen Nachteil, dass sie keine konstanten und damit reproduzierbaren Arbeitsbedingungen aufweisen und unterschiedliche Verweilzeiten und Strömungsverhältnisse auftreten.
Andere Trennvorrichtungen arbeiten mit einer oder zwei beheizten rotierenden Walzen, auf welche eine dünne Schicht des Mehrstoffgemisches mittels Verteiler aufgebracht wird und dieselbe von einem Messer abgenommen, in einen Sumpf gelangt. Analoge Vorrichtungen besitzen anstelle eines Messers halboffene Schneckenpressen, die den Film von der Walzenoberfläche abnehmen und fördern.
Bei dem Vorhandensein eines Sumpfes ergeben sich unterschiedliche Verweilzeiten, und bei der Abnahme mit einem halboffenen Extruder verbleiben auf der Walze Rückstände des Mediums.
Alle bisher beschriebenen Einrichtungen zur Trennung von Mehrstoffgemischen sind weiterhin generell dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsflächen eine höhere Temperatur als die sie umgebenen Teile aufweisen, wodurch Kondensations- beziehungsweise Sublimationserscheinungen auftreten, die letztlich zu Betriebsstörungen und zu Verunreinigungen der Endprodukte führen.
Durch die vorliegende Erfindung soll unter Ausschaltung der genannten Nachteile eine genau definierbare Dünnschichtauftragung und eine sichere Abnahme des Films sowie eine einstellbare konstante Verweilzeit erreicht werden.
Ihr liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, zur Erzielung dieser Effekte die Bauteile entsprechend zu kombinieren und auszugestalten.
Ziel der Erfindung ist die Erreichung einer gleichbleibend geringen Schichtdicke. Dies wird mit der Vorrichtung zur kontinuierlichen Trennung von Mehrstoffgemischen hoher Viskosität nach dem Dünnschichtverfahren dadurch erreicht. dass in Kombination miteinander eine Dosiereinrichtung und Zeilendüsen in einem Block angeordnet sind, der in einer Wand des Gehäuses der Vorrichtung eingesetzt und in seinem Abstand gegenüber einer exzentrisch gelagerten Walze mit horizontaler Achse verstellbar ist, weiterhin federnd gelagerte Abschermesser mit einer Schneckenpresse kombiniert sind und dieses Aggregat und ein Eintrittsstutzen für Inertgas aus der Vertikalen im Drehsinn der Walze versetzt am Umfang des Gehäuses angebracht sind und ferner alle Teile der Vorrichtung eine höhere Temperatur als die das Mehrstoffgemisch transportierende Walzenoberfläche aufweisen.
Unter Zeilendüsen wird eine Anordnung mehrerer Lochdüsen in geringem Abstand voneinander in einer Reihe bzw. Zeile verstanden.
Kanäle im Block können die Dosiereinrichtung mit den Zeilendüsen verbinden. Die Löcher der Zeilendüsen können in ihrer Grösse und ihrem Abstand sowie in ihrer räumlichen Lage so gegeneinander, gegebenenfalls versetzt und im Abstand zueinander verstellbar angeordnet sein, dass keine Überlagerungen der Einzelfäden auf der Walze auftreten, und die Einzelfäden sich zu einem Film vereinigen. Die Dosiereinrichtung, die in Abhängigkeit von der Drehzahl der Walze gesteuert wird, bewirkt dabei eine konstante Filmdicke.
Die Gesamtauftragsbreite der Zeilendüsen kann so gestaltet sein, dass die Filmbreite auf der Walze entsprechend geringer als die Scherbreite der Abschermesser ist. Zur Ausnutzung der Walzenoberfläche können die im Block angeordneten Dosiereinrichtungen und Zeilendüsen etwa 450, gemessen zur Vertikalen durch den Walzen drehpunkt, entgegen der Drehrichtung der Walze, und die Abschermesser etwa 300 gemessen zur genannten Vertikalen angeordnet sein.
Die Anpresskraft der Messer wird beispielsweise entsprechend den Eigenschaften des Mehrstoffgemisches durch Einstellen einer Anpress- und Verstelleinrichtung variiiert. Die exzentrische Anordnung der Walze im Gehäuse gewährleistet, dass das Inertgas im Gegenstrom die Walzenoberfläche bestreicht. Diese bevorzugte Strömungsrichtung wird durch den grossen Widerstand, der im engen Spalt zwischen Walze und Düse herrscht, hervorgerufen. Der Eintrittsstutzen für Inertgas ist beispielsweise vor den Abschermessern, in Drehrichtung der Walze gesehen, angeordnet, um den bevorzugten Gasstrom zu gewährleisten. Des weiteren bewirkt die exzentrische Anordnung der Walze den geringen Abstand zwischen Walzenoberfläche und Zeilendüsen, um ein Flattern der Fäden zu verhindern und die Ausgestaltung des Dünnschichtfilms positiv zu beeinflussen.
Ferner haben zur Vermeidung von Kondensations- und Sublimationserscheinungen alle Teile der Vorrichtung eine höhere Temperatur als die das Medium transportierende Walzenoberfläche.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung gewährleistet die Erzielung folgender Effekte: ¯Eine einstellbare, vom Mehrstoffgemisch abhängige
Dünnschichtauftragung durch die Kombination Do siereinrichtung und Zeilendüsen.
- Die Erzeugung eines geschlossenen Films auf der beheizten rotierenden Walze, dessen Dicke konstant und mittels Variation der Anzahl und der Anordnung der Zeilendüsen sowie Anzahl, Anordnung und
Durchmesser der Düsenlöcher einstellbar ist.
- Die sichere und rückstandsfreie Abnahme des Films von der Walze durch die Kombination federnd gela gerte Abschermesser und Schneckenpresse.
- Die konstante einstellbare Verweilzeit dadurch, dass das Mehrstoffgemisch durch mechanische Einrichtun gen eingebracht, gefördert und ausgetragen wird.
Die Funktion der Vorrichtung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Teilschnitt der Seitenansicht,
Fig. 2 einen Teilschnitt der Vorderansicht der Vorrichtung.
Die Aufgabe des zähflüssigen Mehrstoffgemisches auf die Walze 1 erfolgt über Zahnradpumpen als Dosiereinrichtung 2 und eine oder mehrere Zeilen von Lochdüsen aufweisende Düsen oder mehrere Schlitzdüsen 3, wobei der Abstand zwischen Düse und Walzenoberfläche so eingestellt ist, dass sich ein geschlossener Film auf der Walzenoberfläche ausbildet. Der von der heizbaren Walze 1 transportierte Film wird von dem federnd gelagerten Abschermesser 4 abgeschert und von der heizbaren Schneckenpresse 5 aufgenommen und ausgetragen. Die Messer 4 sind über die Verstelleinrichtung 6 einstellbar und dadurch gekennzeichnet, dass ihre Gesamtscherbreite 100 mm grösser als die Auftragsbreite der Düsen 3 ist. Die Aussenmesser sind zwecks vollständiger Abnahme des Films, wie aus Fig. 2 ersichtlich, schräg angestellt.
Die bei Arbeitstemperatur flüchtigen Bestandteile des Mehrstoffgemisches werden über den Stutzen 8 mittels Vakuum abgesaugt, oder gegebenenfalls über einen durch den Stutzen 9 eingeleiteten und aufgeheizten Inertgasstrom über den Stutzen 8 ausgetragen.
Das beschriebene System befindet sich mit Ausnahme der Verdichterzone der Schneckenpresse 5 in einem gasdichten beheizten Gehäuse 7, wobei die Gehäusetemperatur höher liegt als die Temperatur der das Medium führenden Teile.
Zur Verhinderung des Eindringens der die Durchführung chemischer Prozesse, beziehungsweise physikalischer Operationen störender Komponenten an den Gehäusedurchführungen werden Dichtungselemente in Form von Mehrkammersystemen 18 eingesetzt. Die Zwischenräume der einzelnen Dichtungsstufen sind über Stutzen 17 mit Inertgas oder Vakuum beaufschlagt. Die Heizung des Gehäuses erfolgt in an sich bekannter Weise mit Dampf oder mit einem dampfförmigen organischen Wärmeträger, welcher in den Stutzen 10 eingeleitet wird.
Das Heizmedium verlässt das Gehäuse über den Stutzen 11.
Der im Gehäuse liegende Teil der Schneckenpresse wird ebenfalls mit Dampf oder mit einem dampfförmigen organischen Wärmeträger beheizt. Der Dampfeintritt erfolgt über den Stutzen 12, der Austritt des Kondensats über Stutzen 13. Der ausserhalb des Gehäuses liegende Extruderteil ist mit elektrischen Widerstandsheizungen 14 ausgerüstet. Walze 1 und Gehäuse 7 sind dampfbeheizt. Jedoch liegt die Walzentemperatur je nach Art des Mehrstoffgemisches niedriger als die Gehäusetemperatur. Der Eintritt des Heizmittels erfolgt über Stutzen 15. Der Austritt geschieht über Stutzen 16.