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Vorrichtung zur Behandlung von viskosen Flüssigkeiten.
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Die Erfindung betriftt eine Vorrichtung zur behandlung von nieder-
bis hochviskosen Flüssigkeiten, insbesondere zur kontinuierlichen Kondensation von
Polyäthylenterephthalat (Viskosität von 10 cP bis 104 P).
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Für die hochviskosen Massen einerseits und die niedrigviskosen Flüssigkeiten
andererseits sind wirksame Behandlungsvorrichtungen in Form von Dünnschichtverdampfern,
Walzentrocknern u.ä. bekannt, Sie haben aber den Nachteil, daß sie Jeweils nur für
einen verhältnismäßig engen Viskositätsbereich geeignet sind und verschiedene Bearbeitungsmängel
erkennen lassen. So scheiden z. B. Dünnschichtuverdampfer bei hochviskosen Flüssigkeiten
auf Grund der Zähigkeit und bei niedrigviskosen Flüssigkeiten auf Grund der zu geringen
Verweilzit aus. Walzentrockner sind nur für schnell eintrocknende oder kristallisierende
und leicht abschabbare Stoffe brauchbar. DaräDerhinaus arbeiten diese Einrichtungen
beim Arbeiten unter Schutzgas oder Vakuum nur mit erheblichem technischem Aufwand.
Bei der Behandlung von hochviskosen
Flüssigkeiten, @ 200 P, zeigt
es sich, daß sich bei Vorrichtungen die Gebiete geringer Schergeschwindigkeit besitzen,
die Flüssigkeit konzentriert und somit Totgebiete bilden. Des weiteren wird mit
bekannten Apparaturen in Kaskadenschaltung gearbeitet. Dabei ist aber das Verweilzeitspektrum
zu breit, um sie für empfindliche Materialien einsetzen zu können.
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Zweck der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Behandlung von viskosen
Flüssigkeiten.zu schaften, die sich insbesondere für die kontinuierliche Vurchfishrung
der Polykondensation des Terephthalsäureglykolesters eignet.
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Der Srfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln,
die einmal einen kontinuierlichen Austrag des Produktes bei Vermeidung von Materialstauungen
und zum anderen einen ungehinderten Abzug von sich bildenden Gasen usw. ermöglicht.
Dabei soll sie sich für den breiten Viskosltätsbereich von 10 cP bis 104P eignen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem geschlossenen
Gehäuse eine Spirale angeordnet, vorzugsweise einseitig gelagert und angetrieben
ist, und wobei sich ihre geometrischen Verhältnisse nach dem zu behandelnden Gut
richten. Zur Abführung der entstehenden Gase dient der in der
Vorrichtung
vorhandene Hohlraum. Das Gehäuse weist einen Stutzen zum Einfüllen des zu behandelnden
Materials, einen für die abzuziehenden Gase und eine Austrittsöfinung für das Produkt
auf. Die Lage der Stutzen ist dabei so, daß der Stutzen für die abführung der Gase
in Förderrichtung gesehen, vor dem Stutzen für das Einfüllmaterial liegt. Bei einer
Weiterentwicklung der Erfindung ist am Gehäuse ein an sich bekannter Extruder angeordnet,
in den die @rodukt-austrittsöffnung mündet. Dieser Extruder übernimmt beim Arbeiten
unter Vakuum die Weiterförderung des Produktes gegen die Außen luft und verhindert
dadurch, daß diese in das Innere der Vorrichtung eindringt.
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Innerhalb dieses Extruders ist ein den Druckaufbau durch axiale Verschiebung
regelbarer Kegel an der Schnecke angeordnet. Sowohl das an der Schnecke angreifende
Drehmomeht als auch in den austretenden Materialstrom eingehende Sonden sind zur
Messung der Viskosität und damit zur maximalen Einhaltung der gewiinschten Reaktionsbedingungen
benutzbar.
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Die Spirale ist bei einer Weiterentwicklung hohl austestaltet, um
durch ihren Innenraum ein Kühl- oder Heizmedium fliessen zu lassen. Darüberhinaus
sind an der Spirale und/oder dem Gehäuse zum Zwecke der Führung und zur Veränderung
der Verweiizeit
des Produktes Stauringe, Rippen oder Vorsprünge
vorgesehen.
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Des weiteren Kann die Spirale, ausgehend von dem zu verarbeitenden
Stoff, mehrgängig gestaltet sein, wobei an dieser, vorzugsweise an der Peripherie,
stabilisierende Verbindungs elemente befestigt sind.
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Der Deckel des Gehäuses ist lösbar gestaltet, um die Spirale leicht
austauschen zu können. Dadurch kann die Spirale jeweils in der querschnittsform
und in der Steigung dem zu verarbeitenden Stoff angepaßt, schnell ausgewechselt
werden.
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Bei einer Weiterentwicklung ist die Spirale konisch gestaltet und
das Gehäuse entweder in der gleichen oder davon abweichenden Form ausgeführt. Für
spezielle Fälle sieht die Erwindung vor, daß die Spirale aus in einer Ebene liegenden
Gängen besteht und daß das Gehäuse dieser flachen Form angepaßt ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen Fig. 1 die Vorrichtung mit einem an der Produktaustrittsöffnung angeschlossenen
Extruder im Schnitt, Fig. 2 einen Teil der Spirale mit angebrachten Führung elementen
und
Fig. 3 einen Teil der Spirale mit einem an dieser befestigten
Stauring.
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Die Spirale 7 ist an der Welle 11 befestigt und läuft einseitig gelagert
in dem geschlossenen Gehäuse 8. An dem in das Gehäuse 8 ragende Ende der Welle 11
ist eine ausgebohrte Buchse 12 mit seitlichen Löchern versehen angeordnet, die die
Weiterleitung der sich in dem Hohlraum der Vorrichtung innerhalb der Spirale bildenden
Gase zum Stutzen 10 ermöglicht.
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An dem Gehäuse 8 sind ein Stutzen 9 zur Einführung des zu behandelnden
Materials, ein Stutzen 10 für die abziehenden Gase und eine Austrittsöftnung 2 für
die Ableitung des entstandenen Produkts angeordnet. Dabei liegt der Gasabzugsstutzen
10, in Förderrichtung betrachtet, vor dem Materialeinfüllstutzen 9.
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An der Produktaustrittsöftnung 2 ist, um einen Materialstau zu vermeiden,
vorzugsweise exzentrisch zur Spiralenachse ein Extruder angebracht, bei dem die
Schnecke 3, die in dem Zylinder 1 des Extruders läuft, am Ende mit einem regulierbaren
Kegel versehen. Damit wird eine Regulierung des Druckaufbaues innerhalb der Extruderschnecke
vorgenommen. Des weiteren befindet sich in dem Extruder eine mit Schutz gas spürbare
Laterne 4, die die Stopfbuchse 5 vor der Berührung mit dem austretenden Material
schützt. Das entstandene Produkt wird nach dem Durchlauf des Extruders durch den
Stutzen 6
abgezogen. Um die Verweilzeit des Produktes in der Vorrichtung
variieren zu können, sind an der Spirale 7 und/oder an der Innenwand des Gehäuses
8 Rippen oder Vorsprünge 13 angebracht. Dabei wird zugleich eine bestimmte Schichtdicke
des Produktes garantiert. Der Deckel des Zylinders 8 ist lösbar gestaltet und ermöglicht
die rasche Austauschbarkeit der Spirale 7, wobei diese unterschiedliche Querschnittsform
und Steigung, entsprechend dem zu verarbeitenden Material, auf weist.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Das zu polykondensierende
Material gelangt durch den Einfüllstutzen 9 in den Innenraum des Gehäuses 8. Dort
wird es durch die Spirale 7 transportiert, wobei die Elastizität der Spirale 7 durch
geeignete Dreh- und Fördervorrichtung zur Einstellung des gewünschten Spaltes zwischen
Spirale 7 und Gehäuse 8 ausgenutzt wird. Die sich bei dem Transport des Produktes
durch das Gehäuse 8 bildenden Gase werden im Gagenstrom über den Abzugsstutzen 10
abgesaugt.
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Das polykondensierte Produkt wird nun in den angeschlossenen Extruder
mit Hilfe seiner Schnecke 3 durch den, den Druckaufbau regulierenden Kegel gefördert
und gelangt in die Saterne 4 und dann durch den dort angebrachten Stutzen 6 zum
Austrag.
bei der Förderung des Produktes in der Schnecke 3, deren
Drehzahl entsprechend dem zu fördernden Gut mit der Drehzahl der Spirale 7 abgestimmt
sein muß, wird innerhalb der Schnecke 3 ein Druck aufgebaut. Dadurch dichtet das
Produkt seibst beim Arbeiten unter Vakuum gegen die Außenluft ab.
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Zur Veränderung der Verweilzeit kann die Vorrichtung unter einem Winkel
von 0 @ 900 gegen die iiorizontale geneigt werden.
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Um einen größeren burchsatz pro Zeiteinheit zu erreichen, ist es vorteilhaft,
mehrere Vorrichtungen übereinander oder hintereinander zu schalten wobei dann die
letzte in den Extruder mündet.
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Die beschriebene Vorrichtung hat den Vorteil, daß die wiskosen Kassen
keine Möglichkeit haben, sich an Stellen geringerer Schergeschwindigkeit absulagorn
oder zu stauen, da das Innere der Spirale 7 masselos ist. Dadurch wird die absatigung
der Gase erleichtert, wobei ein Zusetzen des Gasabzugsstutzens infolge seiner Lage
unmöglich ist. Die Masse wird zwischen Spirale 7 und Gehäuse 8 einer starken Scherung
ausgesetzt, wodurch die Durchmischung gefördert wird. Somit ergibt sich ein großes
VErhältnis von Oberfläche zu Volumen, was eine schnellere behandlung ermöglicht.
Die bexchriebene Vorrichtung ist einfach im Aufbau und unterscheidet sich somit
vorteilhaft vom bekannten Vorrichtungen.