DE1642912A1 - Vorrichtung zum Behandeln von Fluessigkeiten in duennen Schichten - Google Patents

Description

(US 609 W - prio 1.1.67 67-75B - 5120)

Artisan Industries, Inc,
Walthara, Mass., V.St.A.

Hamburg« 20· Olctober I967 Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten in

dünnen Schichten

Die Erfindung bezieht eich auf eine Vorrichtung zum Behandeln» Umsetzen oder Bearbeiten von Flüssigkeiten in dünnen Schichten.

In derartigen horizontal oder geneigt angeordneten Vorrichtung« beispielsweise Dünnschichtverdampfen!* hat sich gezeigt» daß bei der Bearbeitung von zähem Material oder von Material» das während der Bearbeitung zäh wird, die Neigung besteht» daß dieses sich um die Rotorachse wickelt und an ihr entlangfließt. Diese Ansammlung von zähem Material hat yiele Nachteile. So fließt das an der Rotorachse gesammelte Material nicht aus der Auslaßöffnung heraus und wird im allgemeinen durch Wärme zersetzt und unbrauchbar» da seine Verweilzelt Im Verdampfer erheblich vergrößert wird. Befindet sich außerdem die Verdampfungskammer nahe der Bearbeitungekammer des DUnnsohiQhtverdarapfers, so löst sloh von Zelt zu Zeit das zähe Material von der Rotorachae und tropft in die Verdampfungskammer» Durch die Ablagerung dea Materials an der Rotoraohse ist außerdem eine größere Antriebsleistung erforderlich» und die Entfernung des zähen Materials von der Rotoraohse nach Beendigung des Bearbeltungs-

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Vorganges benötigt erhebliche 2SeIt und ist schwierig. Zur Beseitigung dieses Problems wurde bereits auf der Rotorachse ein Ring befestigt· Bs hat sich jedoch gezeigt, das während des Bearbeitungsvorganges das Material an dem Hing entlang und um ihn herumfließt und dann insbesondere bei hohen Strömungs- und Drehgeschwindigkeiten weiter an der Achse entlangfließt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die vorstehend genannten Nachteile beim Bearbeitung und Entnehmen zähen Materials vermieden werden. Bs soll verhindert werden» daß das zähe Material an der ganzen Rotoraehse entlangfließt, so daß der Leistungsaufwand verringert und die Schwierigkeiten beim Reinigen der Vorrichtung nach dem Bearbeitungsvorgang verringert werden. Außerdem soll die Ansammlung von Material In der Verdampfungskammer und der Materialverlust, durch thermische Zersetzung verringert werden·

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten In dünnen Schichten, insbesondere bei einem Dünnschichtverdampfer, bestehend aus einem Einlaß- und AuslaeOffnungen aufweisenden geschlossenen Gehäuse, In dem ein angetriebener« eine Sperreinrichtung aufweisender Rotor angeordnet 1st» dessen Rotorblätter sieh derart radial nach

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aufien erstrecken» daß zwischen ihren Enden und der Innenwand des GehSuses ein kleiner Zwischenraum vorhanden 1st« dadurch gelöst, daß die Sperreinrichtung dem Materialstrom in axialer

Richtung folgend im Abstand von den Rotorblättern am Rotor

sich senkrecht zu diesem erstreckend befestigt ist und dicht an einem Material zur Auslaßöffnung leitenden, mit dem Gehäuse verbundenen Abstreifer entlang geführt ist. Auf diese Weise ist es sehr einfach wirkungsvoll möglich, die Ansammlung und t das Fließen des zähen Materials entlang der Rotorachse zu steuern. Das sich an der Sperreinrichtung anhäufende Material wird vor dem Überschreiten dieser Sperreinrichtung von dem

Abstreifer der Auslaßöffnung zugeführt, so daß kein Material

über die Sperreinriohtung hinaus gelangen kann.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Abstreifer einen Schlitz auf, in den mindestens die äußere Kantenflache der Sperreinrichtung, die beispielsweise aus einem Ring bestehen | kann, hineinragt. Durch diese Ausbildung des Abstreifers wird das Material bereits von der Sperreinrichtung entfernt, bevor es deren äußerste Umfangsfläohe erreicht hat.

Die Erfindung wird Im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt schematlsoh einen Schnitt durch einen zylindrischen Rotatlonsdfflnnschichtverdatnpfer gemäß der Brfindung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 aus Fig.

Fig· 3 zeigt einen Schnitt durch ein anderes Äusftihrungsbeispiel einer erf indungsgemSBen Vorrichtung.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 aus Fig. 3·

Die Erfindung wird anhand eines horizontal angeordneten, mit einen Rotor arbeitenden Dünnschichtverdampfers beschrieben, insdem das zugefUhrte Material, beispielsweise ein gelöstes oder suspendiertes Harz enthaltendes Lösungsmittel durch die Bearbeitung in ein z8h.es harzförmiges Produkt umgewandelt wird. Selbstverständlich kann die Erfindung auch in solchen Dünnschichtverdampfen! angewendet werden, in denen Dampf und Material in Gegenstrom bewegt werden. Ferner ist eine Anwendung bei konischen Verdampfern, ifJLe sie beispielsweise aus der US-Patentschrift 2 927 634 bekannt sind, möglich.

Der in Fig. 1 dargestellte zylindrische, horizontal angeordnete Dünnschichtverdampfer 10 besteht aus einer zylindrischen Kammer 12, die überfeinen Teil ihrer Länge von einer Ummantelung 14 zur Temperatursteuerung umgeben ist. Dieser Ummantelung können Heiz- oder Kühlmittel, beispielsweise Dampf oder kaltes Wasser zugeführt werden. Zur Zuführung des zu behandelnden Materials alt Hilfe einer Pumpe, durch Schwerkraft oder Vakuum

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ist in der Kammer 12 eine ElssiaßSffnurss 16 vorgesehen. Am gegenüberliegenden JEnä© bafindet sich ein® Auslassöffnung 13 zum Entfernen des bearbeiteten Materials sowie ®%n® sich in die Verdampfungetcammer 22 erstreckende Baiapfausladgffnung SO* Μ den Enden der Kammer 12 sind die den rotirföraiigeE Rotor 28 tragenden Verschluss® 24 »ad 26 befestigt. Uer Hot« erstreckt sich durch die gesamte Xams&&s^> 12 und d±@ Ve-rdampfiwgskaaK&er 23» Er wird von einem Motor oder anderen Einrichtungen (nicht gezeigt) angetrieben und reicht im allgemeinen Über die Enden der Kammer hinaus, wc er ta den Lagern 3® und J2 gelagert und durch die Diohtungsbucheen ^ und yS abgedichtet ist· Von dem Rotor erstrecken sich vier oder mehr Rotorblätter 38 radial nach außen· Zwischen ihren Enden und der Innenwand des Gehäuses 1st ein kleiner gleichförmiger Zwischenraum vorhanden« so daß bei Drehung des Rotors 28 von den Rotorblättern 28 auf der Innenwand der Kammer 12 eine dünne, aufgestrlehene oder turbulente Schicht von zu behandelndem Material erzeugt wird.

Im Abstand von den Rotorblättern 38 1st nahe der AuslafiSffnung am Rotor 28 ein als Sperreinrichtung dienendes Ringelement 40 befestigt. Dieses sich radial nach außen erstreckende Ringelement verhindert das Weiterfließen von Material entlang dem Rotor· Es 1st im allgemeinen in einem bestimmten Abstand von den Rotorblätttrn angeordnet« so daß sich»wie dargestellt, das

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ztShe Material, beispielsweise ein Bars 44 an ihm sammeln kann. Der Abstand kann in Abhängigkeit von dem au bearbeitenden Material» von dar Drehgeschwindigkeit imd von anderen Faktor« gefedert werden» Der Durchmesse? des Ringelementes ist so groS gewXnlt, daß er eine sichere Sperre f ü¥ den Strom aus zähem Material darstellt» jedoch den Dampfstrom zwischen der Bearbeitungskammer 12 und der Verdampfimgskammer 22 nicht verhindert» Fest Dit der AuslaßöffnunglS ist ein Abstreifer 42 verbunden« der sloh zum Ringelement 40 hin erstreckt« um das wMhrenO des Betriebes Übertretende zMhe Material von Ringelement au entfernen· Der Abstreifer or streckt sieh von dem Hand der AuslaBöffnung 18 bis in die Bearbeitungskaauier· Sein Unterteil ist rohrförmig, und die Aufienwand dieses Rohres fluchtet ■it der Innenwand der Aualaßöffnung 18. £s erstreckt sieh durch die ganze AueleßÖffnung. Der Boden des Abstreifers ist mit Hilfe eines Flanschen durch Schrauben oder andere geeignete Einrichtungen mit der Auslaßöffnung verbunden· Der Abstreifer weist oberhalb des rohrförmigen Teils einen Fortsats auf« der sich um die halbe OtafangeflMche des Rohres erstreckt. Dieser Fortsatz geht unter eint« Wirkelvon etwa 15° von der Kante der Rohres aus In Richtung der Mitte der Rohröffnung. Von der Auelaßöffnung 18 aus erstreckt «loh der Abstreifer 42 also unter einem Winkel von 15° oder ■ehr bis xua Ringelement 40 hin, ohne dieses jedoch zu berühren. Die Xante des Fortsatzes zeigt in Drehrichtung des Ringelementes und streift das sich am Ringelement 40 ansammelnde zMhe Material

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ab. Sas abgelöste Material füllt oder tropft in die Ausladöffnung 18 und wird entfernt. Alle Flächen oder Teile von diesen» die nit dem sShen Material in Berührung können* können salt einem Stoff überzogen sein» der das Haften des Materials an diesen Flachen verhindert. Zu» Beispiel können die Oberfläche des Ringes und des Fortsatzes, mit einen überzug aus einen Fluoraarbonpolymere» beispielsweise "Teflon" (Warenzeichen) übersogen werden.

Wihrend des Betriebes des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Dünnschichtverdampfen 10 wird flüssiges Material geringer Viskosität durch die Binlaßöffnung 10 mit Hilfe der Schwerkraft» unter Vakuum oder mit Hilfe einer Pumpe eingebracht* Das nioht-flUchtige sähe Material wird durch die AuslafiSffnung entnommen» wehrend das verdampfte Material durch die Dampfauslafiuffnung 20 entweicht· Falls erwünscht» können selbstverständlich auch andere Einlaß- und Auslassöffnungen benutzt werden, lter Rotor 28 und damit die Rotorblätter 58 werden {

während der Bearbeitung mit hoher Geschwindigkeit gedreht» um eine dünne Materialsohicht auf der Innenwand der Kammer 12 zu erzeugen» wobei der ummantelung 14 beispielsweise ein Heizmittel» etwa Dampf» zugeführt wird. Dadurch erfolgt eine Verdampfung der flüchtigen Komponente» beispielsweise des Ldsungsmlttele» aus dem Material der dünnen Schicht«

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Sei der Behandlung des Materials gelangt der Dampf In die Verdaapfiangekaiamer 22 und entweicht durch die Dampfauslassöffnung 20. Das z8he oder fertig bearbeitete Material sammelt sieh an Boden und gelangt zur Auslaflöffnung 13« Etwas von dem slthen Material, beispielsweise das Material 44 mit einer Zähigkeit von 50 000 bis 80 000 cP, wickelt sich um den Rotor und fließt an diesen entlang· Das Ringelement 40 wirkt als Sperre und verhindert ein Weiterfließen entlang dee Rotor· Während des Bearbeitungsvorganges sammelt sich zähes Material 44 an Ring und hat die Neigung» über den Ring hinaus und welter an Rotor entlang zu fließen. Der In Dreinrichtung geneigte Abstreifer 42 lust das angesammelte Material vom Ringelement» Die Mitte der Abstreifervorderkante befindet sloh nahe den Süßeren Durchmesser des Ringelenentes und in der Mitte oberhalb der Außlaßöffnung, so daß das abgelöste zOhe Material in diese geleitet wird«

Bei den in den Figuren 2 und 4 dargestellten AusffJhrungsbeispiel 1st In der Vorderkante des Abstreife» 42 ein Schlitz vorgesehen, in den das Ringelement 40 dicht anliegend, Jedoch nicht berührend« hineinragt· Der Abstand zwisohen Abstreifer und Itingelenent kann sieh von äußeren Durchmesser des Ring« elentntes hin sun Rotor Indern. Auf diese Welse kann zKhes Material bereite vor den Erreichen des Äußeren Umfanges des Rlngelenentes 40 von diesen abgelöst werden. Das Ringelement

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let frei in den Schlitz 46 dretäbar, und der geti blitzte Abatreifer zeigt in

Di· Erfindung wurde anhand eines als Sperreinriettittsng dienenden flachen Bingeleaentes beschrieben« Es Ivanen jedoch auoh andere Sperreinriehtungen« beispielweise konische oder halbkugelf(Snaige ts&smt&t werden» Ferner kuiüiesi irgendwelche Arten von Abati^tf m, batsplelaweisa mä% li^ikaveia, konvexen oder abgesohrl^sta® Porteats benutzt w@M@n· Der Abetreifer kann Mit der A^laßöffnung nach irg^siit^lohen Verfahren, betspielewei&e durah Schweißen irerbmiden werden·

Hit Hilfe der. Erfindung ist es möglioh, viele derjenigen Schwierigkeiten zu vermeiden, die bisher beim Ansammeln und AbfHeien von aihee Material entlang der Rotoraohse auftraten.

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Claims (4)

(138 609 199 - prio 1*1.67 67-75B - ) Artisan Industries, Inc. Waltham, Mas«·, V.St.A. 1642912 Hamburg» 20. Oktober 1967 Patentansprüche

1. Vorrichtung sun Behandeln von Flüssigkeiten in dünnen Schichten» inabesondere Dünnschichtverdampfer, bestehend aus einem Einlaß» WMl Auelaßöffnungen aufweisenden geschlossenen Qehfiuse» in de« ein angetriebener, eine Sperreinrichtung aufweisender Rotor angeordnet ist» dessen Rotorblätter sieh derart radial nach aufien erstrecken, dad zwischen ihren Enden und der Innenwand des Oehttuees ein kleiner Zwischenraum vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinriohtung (40) dea Materialstrom in axialer Riohtung folgend im Abstand von den Rotorblättern (38) aa Roter (28) sieh senkrecht zu diesem erstreckend befestigt 1st und dioht an einem Material zur Auslafigffnung (18) leitenden, mit dem Oehttuse (12) verbundenen Abstreifer (42) entlang geführt ist.

2· Vorrichtung nach Anapruoh 1, dadurch gekennzeichnet, das die Vorderkante des Abetreifere (42) in Rotordrehrlohtung geneigt ist und senkreoht sur Süßeren Kantenflitche der Sperreinriohtung (40

- verlMuft.

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3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet» das In der Vorderkante des Abstreifers (4S) ein Sohlitz (46) vorgesehen 1st, In den Mindestens die Süßere Kantenflüohe der Sperreinrichtung (40) hineinragt»

4. Vorrichtung nach eine» der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die die behandelten Flüssigkeiten berührenden Oberflachen der Sperreinrichtung (40) als auoh . die die behandelten Flüssigkeiten berührenden Oberflächen des Abstreifers (42) alt eine» das Haften der behandelten Flüssigkeiten verhindernden Material überzogen sind.

5> Vorrichtung naoh einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet« daß die Sperreinrichtung aus eine» dichtend auf dem Rotor (28) befestigten Ringelement (40) besteht·

6· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (^0) nahe der Auslaß-Öffnung (18) angeordnet 1st und daß die Vorderkante des Abstreifers (42) sich von der Auslafiuffnung (18) zum Ring* element (40) hin erstreckt.

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