DE1619684A1 - Duennschichtverdampfer - Google Patents

Description

(US 599 508 - prio 5.I2.1966 67-47B - 5II9)

Artisan Industries« Ine.
Waltham, Mass., V.St.A.

Hamburg, I7. Oktober I967

_r Dttnnsohiohtverdampfer

Die Erfindung bezieht sieh auf einen Dünnschichtverdampfer zum Behandeln» Umsetzen und Bearbeiten von Fluiden, wie Flüssigkeiten, Suspensionen, Breien, Emulsionen, Lösungen, Schmelzen und ähnlichem.

Dünnschichtverdampfer werden häufig zum Konzentrieren von polymerem oder herzförmigem Material benutzt, beispielsweise zum Entfernen von Wasser aus Kautschuklatex oder zum Entfernen des Lösungsmittels aus einer Barz/töeungsmittellusung· Dabei hat üblicherweise das dem Dünnschichtverdampfer zugeführte Material eine geringere Viskosität als das der Auslaßöffnung entnommene Material. Bein schnellen Vergrößern oder Ändern der Viskosität während der Bearbeitung entstehen Schwierigkeiten. Wird das Material beispielsweise extrea zäh, •o ist es schwerer au bearbeiten und bewegt eich innerhalb de· Bearbeitungevorganges langsamer, sq daß das Material linger •le erwUnsoht is Verdampfer verbleibt. Derart verlängerte Bearbeitungszelten sind sehr häufig unerwünscht, da sie die Möglichkeit t einer Wärmezersetzung des Materials vergrößern.

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Daher 1st ββ erwünscht, das viskose Material sehr schnell aus de« Bndbereich eines DQnnschiohtverdampfers zu entfernen· Die« soll auf nuglichst einfache und wirkungsvolle Weise erfolgen» ohne daJ das Verdanpfen oder das Konzentrieren des Materials unterbrochen wird. Ferner zeigt das viskose Material die Neigung» sieh in Endbereich anzusammeln, was bei DUnnschichtverdarapfern ■it Rotorbl&ttern zu einem Ablagern an diesen Blättern rührt, wodurch eine größere Antriebsleistung erforderlich wird.

Bs ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Dünnschichtverdampfer

zu schaffen, aus de« das behandelte zlfhe Material leicht und schnell entfernt werden kann.

I. . I

Diese Aufgabe wird erfindungsgemKB mit einen Dünnschichtverdampfer, bestehend aus eines mit Einlaß- und Auslaföffnung versehenen geschlossenen Gehäuse/ in dem ein angetriebener Rotor angeordnet 1st, dessen Rotorblätter sich radial nach aufien erstrecken, so daß ein kleiner Zwischenraum zwischen den Rotorblattenden und der Innenwand des Gehäuses entsteht, dadurch gelöst, daß in den Rotorblättern Ausschnitte vorgesehen sind, die In Verbindung alt einer angetriebenen, etwa senkrecht zur Rotoraohse angeordneten, schneckenförmigen Fördereinrichtung stehen,

Mit Hilfe dieser Fördereinrichtung kann das konzentrierte und sieh In Bndbereloh ansammelnde Material sehr sohneil und einfach aus de« Dünnschichtverdampfer entfernt werden.

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Die Erfindung wird in folgenden anhand eine« in den Figuren dargestellten AusfUhrungsbeispiels näher erläutert.

Fig· 1 zeigt echematisch einen Längsschnitt durch einen

zylindrischen Dünnschichtverdampfer gemäß der Erfindung;

Pig. 2 aelgt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 aus Pig. I;

Fig. j5 zeigt die Teilansicht eines¹ Fördereinrichtung» die nicht an den Enden dar Rotorblätter angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft also die Kombination eines Dünnschicht·· Verdampfers mit einer Fördereinrichtung. Der Dünnschichtverdampfer besteht aus einem geschlossenen Gehäuse, in dem ein angetriebener Rotor angeordnet 1st. Dessen Rotorblätter erstrecken sich radial nach außen und bilden zwischen sich und der Innenwand des Geh »us es einen kleinen zur Schichtbildung dienenden Zwischenraum. Zur Zuführung des Materials ist in den Gehäuse eine Einlaßöffnung vorgesehen. Durch eine Auslaßöffnung wird das bearbeitete sähe Material wieder entfernt. Das Material wird alt Hilfe einer Fördereinrichtung aus den Verdampfer befördert· In des beschriebenen Dünnschichtverdampfer sind in der Gehäusewand und den Rotorblättern Ausschnitte zur Aufnahme der Fördereinrichtung vorgesehen. Diese enthält eine Förderschnecke, die nahezu in Berührung mit den Rotorblättern in dem jeweiligen Ausschnitt angeordnet ist·

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In Betrieb kann weniger zähes Material in Üblicher Welse aus der Auelafiöffnung austreten. Zähes Material wird durch die Rotorblätter auf die Fördereinrichtung geleitet und von dort durch die Förderschnecke zur Auslaßöffnung gebracht* Die Fördersehnecke wird derart angetrieben, daß das zähe Material, das sich im Bndbereich des Dünnschichtverdampfer^ bein Konzentrieren ansammelt, aus dem geschlossenen Gehäuse durch die Auslaßöffnung herausbefördert wird. Mit Hilfe der vielseitigen und anpassbaren Vorrichtung gemäß der Erfindung kann also sowohl zähes als auch weniger zähes bearbeitetes Material wirksam entfernt werden. Der Dünnschichtverdampfer gemäß der Erfindung eignet eich besonders zur Bearbeitung von sowohl in Lösung als auch in Emulsion vorliegenden kautsehukförralgen Elastomeren oder von Harzen oder anderen polymeren Materialien in Lösungen, Suspensionen, Breien oder ähnlichem. Vorteilhafterweise können Materialien behandelt werden, die bei der Bearbeitung ihre Viskosität erheblich von kleinen zu großen Werten ändern.

Die Erfindung wird anhand eines horizontal angeordneten, mit einem Rotor arbeitenden Dünnschichtverdampfer beschrieben, in dem der während des Bearbeitungsvorganges erzeugte Dampf in gleicher Richtung wie das Material, d.h. in Gleichstrom zu den bearbeiteten Material bewegt wird. Selbstverständlich kann

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die Erfindung auch In solchen Dttnneohiehtverdarapfern angewendet werden» in denen Dampf und Material Im Oegenstrom bewegt werden· Ferner ist eine Anwendung bei konischen Verdampfern, die beispielsweise im Zuführungsbereloh einen größeren Durohmesser als im Endbereich haben (siehe US-Patentsehrift 2 927 6]&) möglioh·

Der In den Figuren 1 und 2 dargestellte horizontale zylindrische Dünnschichtverdampfer 10 besteht aus einem geschlossenen zylindrischen Gehäuse 12, das ganz oder teilweise von einer Ummantelung I^ zur Temperatursteuerung umgeben ist. Dies® Unsnantelung kann ein Heiz- oder Kühlmittel, beispielsweise Dampf oder kaltes Wasser aufnehmen. Dem Gehäuse 12 kann das Material durch die Einlaßöffnung 16 mit Hilfe einer Pumpe, durch Schwerkraft oder Vakuum zugeführt werden. Am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses ist eine Auslaßöffnung 18 und eine Dampfaustrlttsuffnung 20 vorgesehen, die sich in die nahe dem Bndbereich angeordnete Verdampfungskammer 22 erstreckt. An beiden Enden des Gehäuses 12 sind Verschlüsse 24 und 26 befestigt« Sie tragen eine horizontal angeordnete rohrförmige Rotorachse 28, die sich von einem zum anderen Ende des OehMuses 12 und durch die Verdampfungskammer 22 hinduroh erstreckt, Die Rotorachse erstreckt sich Im allgemeinen über die Verschlüsse hinaus und wird von einem Motor oder anderen Einrichtungen (nicht dargestellt) angetrieben. Sie ist in den

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Lagern 30 und 32 befestigt, und durch Dichtungen 34 und 36 sind die Enden des DUnnsohiohtverdampfers 10 verschlossen· de Rotoraehse 28 ist auf irgendeine Übliche Art axial ver~ sohieb- oder einstellbar. So können beispielsweise eine Reihe von Kerben oder Gewinden zur Einstellung der Rotorachse bezüglich der Verschlüsse 24 und 26 vorgesehen sein. Radial von der Rotorachse 28 nach außen erstrecken sich vier (wie dargestellt) oder mehr Rotorblätter 38» zwischen deren Enden und der Innenwand des Gehäuses 12 ein kleiner gleichförmiger Zwischenraum besteht, so daß bei Drehung der Rotorachse 28 von den Rotorblättern 38 auf der Innenwand des Gehäuses 12 eine dflnne turbulente Schicht aus behandelten Material entsteht.

den Rotorblättern 23 1st zur Aufnahme der Fördereinrichtung ein Ausschnitt vorgesehen. Wie dargestellt, ist am Ende jedes Rotorblattes 38 ein 90°-förmiger Ausschnitt 40 ausgespart, der direkt über und ganz in der Nähe der Förderschnecke 44 liegt· Nahe der Ausschnitte 40 befindet sich die Fördereinrichtung, die aus einer Ummantelung 42, einer Förderschnecke 44, einen Motor oder anderen Einrichtungen (nicht dargestellt) zu« Antreiben der Förderschnecke 44 und aus einem Förderrohr besteht. Die Fördereinrichtung ist im rechten Winkel zur Rotorachse 28 angeordnet· Die Ausschnitte 4o der Rotorblätter 38 berühren nahezu den freien oberen Teil der Förderschnecke 44, die sich duroh das Gehäuse 12 hindurch erstreckt. Die Ummantelung42

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schützt diejenigen Teile der Förderschnecke* die außerhalb des Gehäuses 12 liegen. Um eine möglichst große Materialübertragung zu erzielen« müssen die Ausschnitte 40 den Umfang der Förderschnecke 44 möglichst eng umschließen. Biese maximale Material-Übertragung wird erreicht, wenn sieh die Achse des Rotorblattes im rechten Winkel zur horizontalen Ebene der Fördereinrichtung befindet« Zwischen den Ausschnitten 40 der Rotorblätter 38 und der Förderschnecke 44 ist ein kleiner Zwischenraum vorgesehen, um während des Betriebes des Dünnschlehtverdampfers Ausdehnungen und Einstellungen zu ermöglichen·

Während des Betriebes des erfindungsgemäfien DUnnsohiohtverdampfers 10 wird das zu konzentrierende Material durch die Einlaßöffnung 16 eingebracht, und der flüchtige Anteil kann aus der Dampfaustrittsöffnung 20 entweichen. Das im Dünnschichtverdampfer verarbeitete Material wird eingedickt, so daß es beim Erreichen der Auslaßöffnung im Endbereich des DUnnschichtverdampfers 10 von den Rotorblättern 38 aufgenommen wird. Kommt es in den Bereich der Ausschnitte 40, so wird es auf den freiliegenden Teil der Förderschnecke 44 gebracht, der dicht an den Ausschnitten anliegt. Die Förderschnecke wird zum Herausfördern des Materials aus dem Dünnschichtverdampfer durch die Auelaßöffnung 18 von einem Motor oder anderen Einrichtungen (nicht gezeigt) angetrieben. Die Förderschnecke kann zusammen mit der Rotoraohse 28 oder unabhängig von dieser angetrieben werden, eo daß der Betrieb der

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F8rder&chneoke 44 der Änderung der Fördermenge dee Dtinnaohiohtverdampfers angepasst werden kann. Wie dargestellt, kann bei den erfindungsgemSßen Dünnschichtverdampfer nicht BU zMhes Material in üblicher Welse aus der Auslaßöffnung J S austreten. Zähes Material wird jedoch mit Hilfe der Ausschnitte der Rotorblätter auf den freiliegenden Teil der Förderschnecke 44 gebracht und mit durch die Antrlebsgesohwlndlgkelt festgelegter Geschwindigkeit weiterbefördert. Die Fördereinrichtung soll möglichst senkrecht zur Rotorachse angeordnet sein« um das auf den Rotorblattenden und äen Ausschnitten 40 befindliche zähe Material auf die Fördersohnecke 44 zu leiten.

Die Erfindung wurde anhand eines dicht am freiliegenden Teil der Förderschnecke anliegenden Ausschnittes des Rotorblattes beschrieben» Bs sei Jedoch bemerkt, daß zur Erreichung einer Materialtibertragung eine derart dichte Anordnung nicht unbedingt erforderlich ist. Beispielsweise kann die Förderschnecke in einiger Entfernung vom Ausschnitt des Rotorblattes angeordnet sein,und das im Bereich des Ausschnittes vorhandene Material wird bei einer Materialansammlung von der Förderschnecke entfernt.

Außerdem ist der Ausschnitt 40 In dem dargestellten AusfUhrungsbeiepiel am äußeren Ende der Rotorblätter 38 vorgesehen. Er kann

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jedoch auch an einer anderen Stelle des Rotorblattes angebracht werden. So zeigt Flg. 2 die Verwendung eines I8o°-Bogenausschnlttes 50 Im Rotorblatt 38, der mit der Fördereinrichtung zusammen arbeitet. Dieser Ausschnitt 50 kann beispielsweise sowohl Im Endbereich des Rotorblätter als auch nahe der Auslaßßffnung angeordnet sein. Er kann auch direkt vor Einrichtungen zur Verhinderung des Materialeintrittes in die Verdampfungskammer oder vor Einrichtungen zum Rückleiten des Materials zur Auslaßöffnung vorgesehen sein.

Die Fördereinrichtung gemäfi der Erfindung kann zusammen mit Üblichen Ausladöffnungen arbeiten oder falls gewünscht, etwas unterhalb der Auslaßöffnung angeordnet sein. Sie kann auch ohne die Ummantelung arbeiten.

Die beschriebene Erfindung vermeidet die bisher bei der Behandlung von viskosen Materlallen auftretenden Schwierigkeiten und ermögliohfc wesentlich bessere und günstigere Ergebnisse durch das schnelle Entfernen des zHhen Materials aus dem Dünnschichtverdampfer.

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Claims (6)

(US 599 508 - orio 5.12,1966 /0 Artisan Industries» Inc. Walthan» Mass.» V.St.A. Hamburg, I?. Oktober I967 Patentansprüche

1. Dünnschichtverdampfer bestehend aus einem mit Einlaß- und Auslaßöffnung versehenen geschlossenen Gehäuse, in dem ein angetriebener Rotor angeordnet ist» dessen Rotorblätter sich radial nach außen erstrecken, so daß ein kleiner Zwischenraum zwischen den Rotorblattenden und der Innenwand des Gehäuses entsteht, dadurch gekennzeichnet» daß in den Rotorblättern Ausschnitte (40) vorgesehen sind» die in Verbindung mit einer angetriebenen» etwa senkrecht zur Rotorachse (28) angeordneten schneckenförmigen Fördereinrichtung (44) stehen.

2« Dünnschichtverdampfer nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dafl die Ausschnitte (40) Jeweils bogenförmig sind und derart bezüglich der schneckenförmigen Fördereinrichtung (44) angeordnet sind, daß eine Mater lalUbertragung möglich ist.

3· Dünnschichtverdampfer naoh Anspruch 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte an den dem Endbereich des Gehäuses (12] sugewandten Enden der Rotorblätter vorgesehen sind und die Form •Ines Viertelkreiaes haben.

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4. Dünnschichtverdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (50) die Form eines Halbkreises haben·

5· Dünnschichtverdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (40) nahe der Auslaßöffnung (18) angeordnet sind.

6. Dünnschichtverdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (44) unabhängig von der Rotorachse (28) angetrieben wird und daß ihre Geschwindigkeit In Abhängigkeit von der aus dem Inneren des Gehäuses (12) zu fördernden Materlalatenge einstellbar ist.

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