DE1557190A1 - Apparatur zum Ruehren und zum Abstreifen der Oberflaeche dieser Apparatur und Verfahren zur Behandlung von Materialien in ihr - Google Patents

Apparatur zum Ruehren und zum Abstreifen der Oberflaeche dieser Apparatur und Verfahren zur Behandlung von Materialien in ihr

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DE1557190A1
DE1557190A1 DE19671557190 DE1557190A DE1557190A1 DE 1557190 A1 DE1557190 A1 DE 1557190A1 DE 19671557190 DE19671557190 DE 19671557190 DE 1557190 A DE1557190 A DE 1557190A DE 1557190 A1 DE1557190 A1 DE 1557190A1
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Description

P AT E N TA N WÄ.LT E
DR. F. ZUMSTEIN - DR. E. ASSMANN DR. R, KOENIQSBERGER - DIPL1-PHYS. R. HOLZBAUER
TELEFON! 22 34 7S und 221911 .
TELEGRAMME: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139
BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER
SMDNOHENS,
BRÄUHAUSSTRA83E 4/III
51/uf
German flf 17 905^ V3-0 16 966
PHILLIPS PETROLEUM C0HPAN7, Bartlesville Oklahoma / U.S.A,
= = =ssss s :::s::£s:
Apparatur zuat Rühren und ssma Abstreifen der Oberfläche
dieser Apparatur und Verfahren zur Behandlung von Ha-
terialien in ihr.
i1S; SBSSÄitSSS Sä ii
Sin Polymer! sat ionsi'aac tor, der gerührt wird und dessen Oberfläohe abgeschabt wird, wird mit getrennten und unabhängigen Einrichtungen zur Behandlung des Blngraumes und der Rohr-Rührabschaber zur v/Irkungsvolleren durchführung von Polymerisationen in Lösung versehen, wobei er aus einem Gehäuse, mit einem Außenmantel % einem offenendigen axial in dem Gehäuse angeordneten mit einem inneren Hantel versehenen Rohr besteht, um einen Pluid-Strom
zwisoheh dem uagebenden Ringraua und den Rohr eu schaffen, wobei Rühr- und Abetreifvorriohtungen mir Entfernung des Lusungef ilmea von den umgebenden Wänden im Ringraua und
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Rühr- und Abetreifrorrichtungen sur Entfernung des Vilmes von den Bohrwinden in dem Rohr vorhanden sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung oder einen Reaktor» der gerührt wird, mit einem Hantel versehen ist und dessen Oberflächen abgeschabt werden und ein Verfahren, zvx Behandlung von Materialien in ihn.
Sie vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung einer ummantelten Rühr- und Oberfläohenabstreifapparatur, wie sie in der U.S.A. Patentschrift 3 206 287 offenbart wird. Bei der Arbeit mit einer Apparatur dieses Typs, die aus einen inneren unmantelten Wärmeaustausoherrohr, das axial in einem sylindrischen ummantelten Gehäuse angeordnet ist und hiermit im wesentlichen einen Ringraum bildet, mit einer axialen Abstreife und Rührvorrichtung in dem Rohr und einer zweiten Abstreifvorrichtung in dem Ringraum, die beide von der gleichen Welle betrieben werden» besteht, treten bestimmta Probleme auf, die bisher nach dem Stand der Technik nicht gelöst werden konnten. Beim Betrieb dieser Art Apparatur mit beträchtlichem Surohmesser sum Wärmeaustausch und sum Vermischen hochviskoser Materialien, sind sum Dtrehen dar Schaber im Ringraum ungeheure Energiemengen erforderlich« die dem Xkrehen mit ausreichender Geschwindigkeit des axialen SBhrers und des Abstreifers *ur gleichmäßigen Vermischung des flüssigen Materials in der Apparatur entgegenstehen. . ""
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung der Struktur eines ummantelten Rtto-Oberflächenabstreif-Reaktors9 wodurch die vorgenannten Probiene entfallen.
Einen breiten Raum in der vorliegenden Erfindung nimmt ein mit einem Mantel versehenes srlindrieohes Gehäuse ein, das Decken- und Bodenverschluss aufweist, Einlaß- und Auslaßvorrichtungen für Flüssigkeiten und Vorrichtungen sur Zirkulierung von Wärmeauatausohfltiesigkeit durch den Gehäusemantel; ein mit einem Hantel versehenes zylindrisches Rohr, das in dem zylindrischen Gehäuse konzentrisch hierzu befestigt ist und hiermit einen wesentlichen Ringraum bildet, wobei daß Rohr kürzer als das Gehäuse ist und von den Decken- und Bodenversohlüseen entfernt ist, um an jedem Ende Abstände für offene Verbindungen zwischen dem vorgenannten Rohr und dem Ringraum ssu schaffen; Vorrichtungen zur Zirkulation der Wärmeaustausch fluids durch de» Mantel des Rohres; Abschabervorrriohtungen, die in dem Ringraum zum Abschaben der inneren Wand des Gehäuses und der äußeren Wand des Rohres konzentrisch drehbar sind und Vorrichtungen zu ihrer Rotation r und Rühreinriohtungen die mit Abschabervorrichtungen für die innere Wand des Rohres versehen sind, konzentrisch hiermit angeordnet und unabhängig von den Abschabevorrlohtungen *n Ami _Ringraumes drehbar *
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}j-«.i des? 3»liii\jtilT"i334·; -yt.iihxmm: Fluids , wSfcraM xmn
ni'.s item lJlteH*m\?;t&\?,!Kil>. mxeswA^&ts .itifc es* w«risntlitih ffü? ell«? V/l5?JKöDiEj£öii d@fii Wä^neiiußl-ausoiieD die Wände dsu aeatjja lan Wä5miQaus"5;aui3f.il3j?o3iKeif5 und des? 1ι&ηβϊ.%βη GrehäutJöViaxxä abssu
Olefinen i\n& entim?im yoiy
9? ^^eJv^nimxrs, daß d<??? a^:l.a".&
Mihex-?y; linearen
Sohafcsrs Xm Ίί&·η&~2
i* von
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Hl/i :i.i
wenn del?
*DC?i fle5? O51J3, ,^n-E;on Burahaiiöche» rw tmd HöB.oiaer!.'on ;!m A;«ferraten RoJx;?"- nnü Hing-
Die crforderf lebe 3for»eHegiG sum Setx-lob dee (anularcn) .Ui s?a\Haabschabej?ß ist in dieoer Situation unangemessen hoch und steht in keinem Yerhältnio au irgendeinem Hutaen der hierdurch auf dem Wege der Wirksamkeit der Kühlung gewonnen wird. Beim Betrieb deß
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BA0 0B1G1NAL
axml&3?«m Hbsö
i\$n: Btth.:$xsj
vorrichtung kaum aait el&er
mit verschiedenen 0 lsarni die Geschwindigkeit
imd die anular®
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erwönschteren. Ge
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in ©iaeat Oberi'lä«
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als die,
axiale Hsk^rüh^-.-)^ nM -AbstseAfer arbeitet bei ititmffgGsebi/j.Jii.LiJ.gkei'S; ö.iö ia Bereich des 2 bis de?? Eofcaticsnngsooh^indikfeeit d@s Ringjfaumab« AlegG, sjob'ii äieiie sowohl! vors Dus?chiaes8@s? de«
und ßö;a ijela1;iv©n Burchmessei» öea Rohrss B auch ν«« ilei? Ak1-S des? Poltyme3?isationB° odar einem aM^eii U^j^i^austauechvorgan^ abhSngt« >.!.;>λ;:'.1.3 odor a'iciala PJili^er^ilbatreifei· v/ii'd im allge~ mii; ei».<=jr Rotationüg«ßöJiwindig2teit im Bereich von e-fev/a i?ü bis ^50 UpM 'betrieben, wobei diese Geschv/indigkeii; von dem Durchraeaser deo axialen Rohres, der Kapazität dee Reaktors oder Wärmeaustauschern und der Art des hierin
Verfahrens
BAD OHiGJNAl
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I Jv< / I vj ψ
3).ie Apparatus.» und fleo Torfahven eind iitöbeeondere aur !Polymerisat.!^ ion Olefinen und issbenondere von 1-Olefi nen ft@elgnG&t wobei ein fein «erteilter Katalysator, der ?'a v/eeentliclica au« Ctoesoxyo. (wovoa wenigstens ein 5?«il In 6«wertiget? £os>ni vor3,Jl9gt) beBteht« dee auf ainem po-
.Lot j tfol)oi ein Vsx'cii.kmüJf^^-iit.-fieJ. otleä? LöEsuagßait'fe'al mit. ir<i wesentlichen überafeiso^xiiiös'siidruok ver^renöet wAsÄ v?a i'/öoentlichen. Anteil clso Iloaosaeren in Xuaung zu hai
ur Bildung noxfB:elsi?t,jßis© fester welche in Löeung oder Suspension in dsm öder ¥erdünnungssittö3. in dem Reaktor bleiben. Daa meine Polymerisationc^erfaliren wird in der U.S.A. Patent-Bokrlft 2 825 721 besohi?ieben. Die Apparatur ißt inBbeson» ■xur Durchführung des oogonannten "Hochfest et off" (high·* »jölida) -PölyraerisationeveK'faliren gut geeignet, bei dem die PijIymerisatkOBssentration im Reaktor im Bereich von etaii 10 bio 50 Gsw.^ de? "Ooamig des Polymerisate vorssug»· Baraish von ;:>t.? bin 40 Gsw.^ gehalten
AllgemeJji üblich« Potymdrieationsftedtogungen werden v«r vmndot-und oind nichtGegenetand der vorliegenden um ;]edoch die Erfindung zu erläutern, wird Xthylen in erfindungsgemäß konstruierten 7600-Liter (2000 gallon)-Ueaktor.mit einer Geschwindigkeit von etwa 657 kg (1448
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pro Stunde bei einer Semper&tur von näherungsweise 380O ('?00°j) gegeben. Der aktiviert©. Katalysator bestellt im wesentlichen aus Chromaxyd (wovon ein Seil 6-vertig ißt), öas aiifporoeeii Silioiimdioxyd/Alumiiaiiaffioxyd {2$ Aluminium- oT.jä vnä eines? Chromosyakonzentsation von etwa 2 Gew.£) in fein verteilter Form abgelag@rt ist, 58$ besitzen eine von unter 10 Mumm^Wird mit η-Hexan (ale
Kv.M ρλ·ο StuosXu .in ils'ii Realstoj? gegab-sno £!e?i von S.tfDi.ViBaiOQi'· &wsGh "beide MSsiüTel des
öjj Ref?J.tt«??:ö^noli lYird auf etwa 31*6 atm.abs. (465
eXlt. .'Der KeakticiSioabsteoHi beetoht aus 625 :m - r5S0 pofijidB) YCt?o Stunde aa Poljät!ij-l©ii? öas in 8?6 Iqg (1935 powHflo) n«-Hes:s3i ale Iißsiasgsmittel gelöst ist OHd iiim 31 leg (68 poumlß) nieht tjageeetstem Äthylen* Des· Reaktor des? mit der unabhäBgig rotierenden Abetreifer- und RührvorrioJitung. in dem Eohr udä ä®T Absteeif ervorriohttmg in ü,<?m ilingraum konstruiert ists "besitsst einen inneren Gefäß-=» · von 195 m (5s0 fest), siaen äußeren DuroliraesBey axialen Rohree von 1902m (5,34 feet), ©inen inneren Durchmesser des axialen EohreB -Ton 89 em (2,92 feet) und Rohrlüage von 4,21 m (13»8 feat)« Die Kotationegeäes Ringraum-AbstreiferB us3.d des
BAD ORIGINAL
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RUhrerabstreifers betragen etwa 30 bsw. 100 TJpH.
Pie ausströmende Itösung des Polymerisates mit etwa 40 <tew.£ Polyäthylen wird in übliche YerdampfuBgevorrloh» tragen gegeben, in denen im wesentlichen das ganze LÖsungß mittel entfernt wird, wobei der Katalysator in einer Konzentration unter 0,02 Gew.fS im PolymerAöat-Produkt bleibt.
Die vorliegende Bgflnüjmg kann außer»? Iiei dex* auoli bei anderen Vorfahren VQrw©n«,i<5t wurden, in denen schnelle? WäEmsaust-ausofe. uad YermXsQh<sn υΙηΙεοοθγ erforderlioh ist. Bo.ißpie3e fite? derartige sind die des? vorgenasacnten U.S.A. Patentschrift 3 206 287 angegebenen, wie Seifesherfltellvag , -?ettherstoll\uigf, Blv und üösungspolymeffisation polyaerißierbarer monoBierwr Ha« terialien oder Mischungen au@ derartigen Materialien außer !-Olefinen (is.B. Styrol, Xüopren, Butadien, Vinylchlorid usw.), dent Eindicken natürlicher öle wie lüungöl Iieineomenöl usw. f imd dgl.
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung anhand der beigefügten sohematiochen Zeichnung erläutert, wobei Figur 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer er findungsgemäßen Ausftihrungsform, Figur 2 einen Querschnitt der Apparatur Ίο.?: F-t^n·* 1 IHxige Aq^ Linie 2-2 dnv«t-«i.Tltv
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und fligur 3 ssoigt ein© Anoicht ähnlich lUgur 1, wobei ;Jödoch eine andsre Auuführungefoxro der Erfindung geseilt wird.
Nach figur 1 wird ein mit einem Hantel versehene» sylin-(bM&ohcß GefäB 10 beschrieben, dae verseilen ist mit einem oberen Deckelverßehluß 12, des? mit Hilfe von Flansch,
Tch BolBon (nicht, geaeigt.) an diesem befestigt iet m). einen Boäenvs.rflühlu^ 16, ft&j? mit dem Gehttuee ver~ gewBsischt,on;?a-3.3.s ähnlich wie ¥t3s?sohluß
ist. J)1J;.1 -vbg:.»©. Vo.toohluß 1ä? ist mit *,\l.iui!ä Einlaß 3B fü:<? siiK1 au^^eyähXta Beechicküng und mit viivtgiji Aiuj^ äß ?0 iiiim Absioli-an den behandelten Materials iröK^wlisn. Me Zufuhr «löt» lüLüiaittela kim Mantel 22 er'-folgt ilrttjoh. Aen Mnlaß S4 wn«\ do^ AnölaS 26 ist iait Ab5iii5hvor-3?ichhingen tür dea Kühlmittel versehen. Bs ißt auch mli^iXvih. ämt Kühlmitte'J. durch Verbindung 26 einiuiUhren miö durch 7orbin<lii»g 24 abzuziehen. Sin lueialee ait eine?!! MantoJ .vereehen»n ilohr: £8 int in dem Gehfiuee 10 befeutigt und wird durch Binlafi« und Außlaßrohrlei» a oder-VerbJndnageix 30 und 32 für das Kühlmittel tj wobei »ich. d.l»i3ß durah den unterem AbeohluU
ααΐί mit ihm verbunden sind. Andere Träfetfttee >der - Bohre »lilt an den BoilöMvernohluß angebracht Bind una darauf ruhen und an der Bodenkante de« Rohre« 28 tnat kiinrwn ι-μυλ Tyagcn de« axialen Rohres Ter- m, Dec 3)urtihi>i--7/»i«3? r!oa Rohres 28 wird bexügllob
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des Gehäuses 10, bo ausgewählt, daß hierdurch ein wesente. lichcr Ringraum 34 zwischen der inneren Wand des GehäuKss und der äußeren '/an** des ummantelten Rohres gebildet wird.
Rohr 28 ißt mit einem axialen Rührer und Abßchaber 36 versehen, dereinen Spiral-BEmd~Htthrer, wie geBeig-fc,umfaßt, oder einen axialen Sehraubenrübrer umfassen fca&n. In jedem Pail Ist die oöhneokenförmige Schraube 56 mit einem Schaber 38 versehen, der durch einen Stab oder ein Rohr 40, welches sich vertikal duroh die Spiral-Teile in der HaHe ihreei iiußeren Rundes erstreckt, getragen wird und sie ist mit den Absehabsrblättem 58 horizontale Stäbe oder Rohi'e oder andere <?iöhtiingen 42 verbunden« Die Spiral-Bänder 36 enden am oberen Ende in einem periphoren horissontalen Ring -14 und am unteren Ende eiiiea ähnlichen Ring 461 mit dem sie aujsauoEengeschweißt oder auf or.dere ffsise fest verbunö.en öind. Eine obere diametral angeordnete Platte 48 let mit dom Ring 44 veraehv/eißt» Eine diametral angeordnete Platte 50 ißt in ähnlicher Weioe mit Ring 46 verbunden.
Die Abschabervorrichtung des Ringraumes umfaßt eine Vielzahl von aufrechten Rohren 52, die an diametral angeordneten Aufhängungsarmen 54 aufgehängt Bind, die wiederum mit einem axialen Trägerelement 56 verschweißt
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ÜAD ORIGINAL
eint!» welche* selbst wieder starr suit einer rotations« fühigen Wells 58 verbunden iet» Die Sehaberblätter 60 und 62 Bind mit den Robren 52 durch Stfibe oder andere Verstrobungexi 64 verbunden, Me Welle 58 erstreckt sich durch das £agerglied 66 land die Stopfbuchse 68, wobei sie Vorrichtungen trägt« die nioht hier, jedoch in Zu« ocE&enhang mit 3?igur 3 erläutert werden. So ist die Welle 58 iind di® hieran starr befestigte tung unabhängig drehbar und wi^ä. tos glied 12 getragen.
Bar axiale Rührer 36 wird Tora unteren- BodenversehXttß 16 durch oine Welle 70 getragen, die sich durch Lager 72. und Stopfbuchse 74 bis au einem getriebe 76 erstreckt, das ein Zahnrad 78 (auf Welle TO) und ein Zahnrad 80 auf einer Welle 82f die mit einem Motor oder einem anderen ersten Antriebsmittel 84 verbunden istt enthält. Welle erstreckt sich nach dem g&lmvad 78 und steht in Berührung mit einen- Trag lager 86. Setriebe 76 ist starr mit dem Gehäuse 10 verbanden. Der Schreubenblattrührer ist am oberen Ende mit einer geiitriervorrichtung versehen, die auo einem Wellenotift 88 beeteht, der sich in einerAus» eparuiitg in der mit dem Seil !i6 verschweißten oder auf andere Art mit ihr verbundenen Platte 90 befindet. Die Aussparung und die Well« 88 gind in Beeug auf die Welle 58 axi&l angeordnet und Welle 88 paßt genau in die Aussparung In
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BAD ORJGIMAL
Platte 90» lot jedoch unabhängig von dieser Platte frei drehbar.
Figur 2 aelgt die aufrecht eu den Armen 52 angebrachten Sohaber 60 und 62 im Ringraum 34. Die Sohaber 62 stehen In Eingriff mit der äufieren Wand des Rohres 28, während die Sohaber 60 mit der inneren Wand des Gehäuses 10 in Singriff stehen. Die Apparatur ißt mit «wei Querasraen 54 ves?» sshen, die an jedem iSnde ein aufrechtes Rohr 52 tragen, wodurch vier Schabersisüieiteii in der Ri^graum-Abö^eifervorriehtung geschaffen werden, die aneinander ortsfest und on der drehbaren Well« 58 unabhängig von der axialen Schabervorrichtung drehbar sind. Die Rohre 40 trage» Schaber 38 die mit der inneren Wand des axialen Rohres
duroh
in Eingriff stehen und sich/aas üpiralband 36, an dem sie befestigt sind erstrecken. Das Vorliegen von jeweils vier anularen Abstreifarmen und Abstreifblättern verringert die Zahl der Umdrehungen, die erforderlich sindι um die erwünschte Abschabe- und Wärmeaustausohwirkung an den Wänden jeden Mantels zn erhalten. Pie vorliegende Erfindung wird jedoch durch diese Kahl der getrennten Schaberblättor oder Abßtreiferarme nicht begren at, wobei jedoch mindestene swei erforderlich sind, und mehr als vier, insbesondere bei Reaktoren oder Wärmeaustauschern mit großem Durchmesser, verwendet werden können.
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Figur 5 eeigt die Struktur dee axialen Rühreis und der Sehabevorrichtung und zeigt, daß die anulare Abetreif-Torrichtung iss wesentliehen Mt der in ?igur 1 und 2 gezeigten identisch let. Der Unterschied liegt hauptsächlich in der üirag- und Aufhangvorrlohtung, sowohl der axialen» ale auch der anulas^a Abstreifvorriehtttngene getrennt «ad unabhängig, vom oberen feil dee oberen Verschlusses 12·
Der. axiale RfShrsr und eil© 3clmb@ranordnung wird teilweiße vom Säger ?2 g©haXten, äas mit dem Gehämeeboden ^©rschweiSt imd mit einer Kapp© 73 T3r»enen ist* Sie iiotationߥorriohtung fli*? den axialen Htihrereohaber wird durch Welle 92 erhalten, die on ihrem unteren Bnde durch üint) ?@rßi;grku»gsplatte 94 iiit der Querplatte 48 verbundea ißt. Ein Zahnrad 9o auf Wolle 92 greift in ein AntriebsB&hnraä 98 auf einer Antriebswelle 100 ein um die axiale lührsranordnung anzutreiben. Welle 92 erstreckt sich durch dae Lager 102 der Rohr-Welle 104 und durch das Trfigerlager 106, das mit Welle 92 verbunden ist und Hegt auf der !Oragevorriehtung 108 auf, die vom oberen VereohluQ 12 mit Hilfe einer Tragkreueanordnung 110 und einer «weiten Xragkreussanordnung 112 getragen wird .Eine Stopfbüchse 114 ewlaohen Welle 92 und 104 ßohafft eine Dichtung, die verhindert, daß Vltleeigkeiten aus der mit überdruck arbeitenden Apparatur entweiohen· Jede andere Abcliohtungeart kann verwendet werden, wie beispielsweise
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BAD ORFGIMAL
tine mechanische Biehtung. Wie in figur 1 geseigt, sohafft die Stopfbüchse 68 au dem gleichen Sveok eine Diohtung svleohen der äußeren. Rohr-Welle 104 und Lager 66.
Rotationevorriohtungen für die Vorrichtungen des anularen Absohabers enthalten ein an der Rohr-Welle 104 befestigtes Zahnrad 116, das in ein Sahnrad 118 an der Antriebswelle 120 eingreift. Die beiden Abeohaberattordnuaeen sind in der Apparatur unabhängig roneinender gehalten und drehbar. Ss lot möglich, da3 die axiale RUhrer-Sohaberanordnung volletöndig von üajfer 72 gehalten wird, aodaß Lager 106 lediglieh ein Druoklager ißt* Wie jedooh geneigt wird,lot loil 106 alt der Welle 92 fest verbunden und mit ihr &ut der von de» Deckel getragenen Lageranordnung drehbar.
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Claims (2)

« 15 Pat entaneprüohe
1. Verfahren sur Zirkulation eines viskosen Fluide durch ©ine im allgemeinen syllndrische Kammer und eine la allgemeinem anulare Kesm.QTv die die im allgemeinen eylind*?isehe Kammer umfaßt « wBhrend Wärme au oder aue Seat fluid durch mindestens eins Vend an jeder Seite der Kramer-tibssitsaear Mi^d unA &i@ ObesdClttclw der Kam» merwfinde atygesehafrfi xdjsäy äalöS'ek g@k©^,ms§@i©toet, daß Sas Abeohaben der Wando"berf Ittohe des? syllndrieoaen Kammer loaabliMsigig von und mit eines? höheren.Rotationegeechwin·= dlgkelt, ale dies beim Αϋβοηαϋβη der Vando%erfläolie de?? anizlaren Kammer der Pail iet« erfolgt.
2. Behälter und Vorvioiröung zvm Hühren viskoeear Materialien während fieo Wärmefb©rgasige8 %u oder aus den Materialien, wobei der Behälter "beoteht ara einem im allgemeinen ay« lindrisohen ßbgesohlosseneB HefäS (10) mit einem Einlaß und einem Auslaß, einem Wärmea^gtausehmantel (22), der daß Gefäß HSgIM1, Vorrichtungen-but Zirkulation doa Warmeausteun oh fluids. durch den Hantel« einem Rohr (28) mit einer Hohlwand (hellem wall)» das coaxial in dem Gefäß angeordnet let, einen Ali st and ψ©η ä&n Abgohloßwänden be» sitzt und dessen Seitenwand© @in@ anulare Easmer (34) in offener Verbindung mit dem Inneren dee H©hres bilden» «Inen fropelloxKUhrer (36), d©r geeignet ist, die flÜBSige
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BAD ORIGINAL
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