DE1642912C3 - Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten in dünnen Schichten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten in dünnen Schichten, insbesondere Dünnschichtverdampfer, bestehend aus einem Einlaß- und Adslaßöffnungen aufweisenden geschlossenen Gehäuse, in dem ein angetriebener Rotor angeordnet ist, dessen Rotorblätter sich derart radial nach außen erstrecken, daß zwischen ihren Enden und der Innenwand des Gehäuses ein kleiner Zwischenraum vorhanden ist, und der auf seiner Achse in dem von der Einlaßöffnung entfernten Bereich dem Flüssigkeitsstrom in axialer Richtung folgend im Abstand von den Rotorblättern eine Sperreinrichtung trägt.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 27 634) besteht die Sperreinrichtung aus einem gewölbten Schalenkörper, der zur Vermeidung von Beeinträchtigungen des Produktabflusses aus der Auslaßöffnung im Abstand von dieser angeordnet ist und Öffnungen mit becherartigen Vorsprüngen enthält.

Diese Öffnungen dienen zum Durchtritt von Dampf, während die Sperreinrichtung selbst im Dampf enthaltene Teilchen oder Tropfen zurückhalten soll, damit diese nicht in den Bereich der Dampfaustrittsöffnung

gelangen.

Bei den Vorrichtungen dieser Art besteht bei der Bearbeitung von zähem Material oder von Material, das während der Bearbeitung zäh wird, die Neigung, daß sich dieses um die Rotorachse wickelt und an ihr entlangfließt. Dabei kann das Material auch über die Sperreinrichtung hinausgelangen und so in die Dampfkammer kommen, oder aber das Material tropft vom Rand der Sperreinrichtung ab und gelangt ebenfalls in die Dampfkammer. Gegebenenfalls fließt es zwar von hier wieder zur Auslaßöffnung für das bearbeitete Produkt zurück, doch ist seine Verweilzeit in der Vorrichtung üblicherweise so erhöht, daß es infolge des Wärmeeinflusses zersetzt und unbrauchbar isi.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der das Weiterfließen von zähem Material entlang der Rotorachse und über die Sperreinrichtung hinaus verhindert und das Material zur Auslaßöffnung geleitet wird.

Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Sperreinrichtung aus einem senkrecht zur Achse angeordneten dichtend auf dem Rotor befestigten Ringelement besteht, das dicht an einem mit dem Gehäuse verbundenen, behandelte Flüssigkeit zur Auslaßöffnung leitenden Abstreifer entlanggeführt ist.

Durch die aus einem Ringelement bestehende Sperreinrichtung wird im Zusammenhang mit dem im Bereich der Auslaßöffnung vorgesehenen Abstreifer erreicht, daß das entlang der Rotorachse fließende und sich am Ringelement sammelnde Material der Auslaßöffnung zugeführt wird und nicht über das Ringelement hinaus und in die Dampfkammer gelangt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Abstreifer einen Schlitz auf, in den mindestens die äußere Kantenfläche des Ringelements hineinragt. Dadurch wird das Material bereits vom Ringelement entfernt, bevor es dessen äußerste Umfangsfläche erreicht hat.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen zylindrischen Rotationsdünnschichtverdampfer gemäß der Erfindung.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1.

Fig.3 zeigt einen Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

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

Die Erfindung wird an Hand eines horizontal angeordneten, mit einem Rotor arbeitenden Dünnschichtverdampfers beschrieben, indem das zugeführte Material, beispielsweise ein gelöstes oder suspendiertes Harz enthaltendes Lösungsmittel durch die Bearbeitung in ein zähes harzförmiges Produkt umgewandelt wird. Selbstverständlich kann die Erfindung auch in solchen Dünnschichtverdampfern angewendet werden, in denen Dampf und Material in Gegenstrom bewegt werden. Ferner ist eine Anwendung bei konischen Verdampfern möglich.

Der in Fig. 1 dargestellte zylindrische, horizontal angeordnete Dünnschichtverdampfer 10 besteht aus

einer zylindrischen Kammer 12, die über einen Teil ihrer Länge von einer Ummantelung 14 /ur Temperatursteuerung umgeben ist. Dieser Ummantelung können Heiz- und Kühlmittel, beispielsweise Dampf oder kaltes Wasser zugeführt werden. Zur Zuführung des zu behandelnden Materials mit Hilf? einer Pumpe, durch Schwerkraft oder Vakuum ist in der Kammer 12 eine Einlaßöffnung 16 vorgesehen. Am gegenüberliegenden Ende befindet sich eine Auslaßöftnung 18 zum Entfernen des bearbeiteten Materials sowie eine sich in die Dampfkammer 22 erstreckende Dampfauslaßöffnung 20. An den Enden der Kammer 12 sind die den rohrförmigen Rotor 28 tragenden Verschlüsse 24 und 26 befestigt. Der Rotor erstreckt sich durch die gesamte Kammer 12 und die Dampfkammer 22. Er wird von i$ einem Motor oder anderen Einrichtungen (nichi gezeigt) angetrieben und reicht im allgemeinen über die Enden der Kammer hinaus, wo er in d~n Lagern 30 und 32 gelagert und durch die Dichtungsbuchsen 34 und 36 abgedichtet ist. Von dem Rotor erstrecken sich vier oder mehr Rotorblätter 38 radial nach außen. Zwischen ihren Enden und der Innenwand des Gehäuses ist ein kleiner gleichförmiger Zwischenraum vorhanden, so daß bei Drehung des Rotors 28 von den Rotorblättern 38 auf der Innenwand der Kammer 12 eine dünne. aufgestrichene oder turbulente Schicht von zu behandelndem Material erzeugt wird.

Im Abstand von den Rotorblättern 38 ist nahe der Auslaßöffnung 18 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. Ks ist im allgemeinen in einem bestimmten Abstand von den Rotorblättern angeordnet, so daß sich, wie dargestellt, das zähe Material, beispielsweise ein Harz 44 an ihm sammeln kann. Der Abstand kann in Abhängigkeit von dem zu bearDeitenden Material, von der Drehgeschwindigkeit und von anderen Faktoren geändert werden. Der Durchmesser des Ringelementes ist so groß gewählt, daß er eine sichere Sperre für den Strom aus zähem Material darstellt, jedoch den Dampfstrom zwischen der Bearbeitungskammer 12 und der Dampfkammer 22 nicht verhindert. Fest mit dtr Auslaßöffnung 18 ist ein Abstreifer 42 verbunden, der sich zum Ringelement 40 hin erstreckt, um das während des Betriebes übertretende zähe Material vom Ringclement zu entfernen. Der Abstreifer erstreckt sich von dem Rand der Auslaßöffnung 18 bis in die Bearbeitungskammer. Sein Unterteil ist rohrförmig, und die Außenwand dieses Rohres fluchtet mit der Innenwand der Auslaßöffnung 18. Es erstreckt sich durch die ganze Auslaßöffnung. Der Boden des Abstreifers ist mit Hilfe eines Flansches durch Schrauben oder andere geeignete Einrichtungen mit der Auslaßöffnung verbunden. Der Abstreifer weist oberhalb des rohrfö^rmigen Teils einen Fortsatz auf, der sich um die halbe Umfangsfläche des rohres erstreckt. Dieser Fortsatz geht unter einem Winkel von etwa 15° von der Kante des Rohres aus in Richtung der Mitte der Rohröffnung. Von der Auslaßöffnung 18 aus erstreckt sich der Abstreifer 42 fto also unter einem Winkel von 15^C oder mehr bis zum Ringelement 40 hin, ohne dieses jedoch zu berühren. Die Kante des Fortsatze!, zeigt in Drehrichtung des Ringelementes und streift das sich am Ringelement 40 ansammelnde zähe Material ab. Das abgelöste Material fällt oder tropft in die Auslaßöffnung 18 und wird entfernt. Alle Flächen oder Teile von diesen, die mil dem zähen Material in Berührung kommen, können mit einem Stoff überzogen sein, der das Haften des Materials an diesen Flächen verhindert Zum Beispiel kann die Oberfläche des Ringes und des Fortsatzes mit einem Oberzug aus einem Fluor -Kohlenwasserstoffpolymeren, überzogen werden, wie es beispielsweise am Anmeldetag unter dem Warenzeichen Teflon im Handel erhältlich war.

Während des Betriebes des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Dünnschichtverdampfen 10 wird flüssiges Material geringer Viskosität durch die Einlaßöffnung 10 mit Hilfe der Schwerkraft, unter Vakuum oder mit Hilfe einer Pumpe eingebracht. Das nichtflüchtige zähe Material wird durch die Auslaßöffnung 18 entnommen, während das verdampfte Material durch die Dampfauslaßöffnung 20 entweicht. Falls erwünscht, können selbstverständlich auch andere Einlaß- und Auslaßöffnungen benutzt werden. Der Rotor 28 und damit die Rotorblätter 38 werden während der Bearbeitung mit hoher Geschwindigkeit gedreht, um eine dünne Maierialschicht 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 Lösungsmittels, aus dem Material der dünnen Schicht.

Bei der Behandlung des Materials gelangt der Dampf in die Dampfkammer 22 und entweicht durch die Dampfauslaßöffnung 20. Das zähe oder fertig bearbeitete Material sammelt sich am Boden und gelangt zur Auslaßöffnung 18. Etwas \on dem zähen Material, beispielsweise das Material 44 mit einer Zähigkeit von 50 000 bis 80 000 cP, wickelt sich um den Rotor 28 und fließt an diesem entlang. Das Ringelement 40 wirkt als Sperre und verhindert ein Weiterfließen entlang dem Rotor. Während des Bearbeitungsvorgangs sammelt sich zähes Material 44 am Ring und hat die Neigung, über den Ring hinaus und weiter am Rotor entlang zu fließen. Der in Drehrichtung geneigte Abstreifer 42 löst das angesammelte Material vom Ringelement. Die Mitte der Abstreifervorderkante befindet sich nahe dem äußeren Durchmesser des Ringelementes und in der Mitte oberhalb der Auslaßöffnung, so daß das abgelöste zähe Material in diese geleitet wird.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Vorderkante des Abstreifers 42 ein Schlitz 46 vorgesehen, in den das Ringelement 40 dicht anliegend, jedoch nicht berührend, hineinragt. Der Abstand zwischen Abstreifer und Ringelement kann sich vom äußeren Durchmessser des Ringelementes hin zum Rotor ändern. Auf diese Weise kann zähes Material bereits vor dem Erreichen des äußeren Umfanges des Ringelementes 40 von diesem abgelöst werden. Das Ringelement 40 ist frei in dem Schlitz 46 drehbar, und der geschlitzte Abstreifer zeigt in Rotordrehrichtung. Die Form der Abstreifer kann variieren; beispielsweise können die Abstreifer mit konkaven, konvexen oder abgeschrägten Fortsätzen ausgestattet sein. Der Abstreifer kann mit der Auslaßöffnung nach irgendwelchen Verfahren, beispielsweise durch Schweißen, verbunden werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche: 1642 912

1. Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten

in dünnen Schichten, insbesondere Dünnschichtverdämpfer, bestehend aus einem Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweisenden geschlossenen Gehäuse, in dem ein angetriebener Rotor angeordnet ist, dessen Rotorblätter sich derart radial nach außen erstrekken, daß zwischen ihren Enden und der Innenwand ίο des Gehäuses ein kleiner Zwischenraum vorhanden ist, und der auf seiner Achse in dem von der Einlaßöffnung entfernten Bereich dem Flüssigkeitsstrom in axialer Richtung folgend im Abstand von den Rotorblättern eine SDerreinrichtung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung aus einem senkrecht zur Achse angeordneten, dichtend auf dem Rotor (28) befestigten Ringelement (40) besteht, das dicht an einem mit dem Gehäuse (12) verbundenen, behandelte Flüssigkeit zur Auslaßöffnung (18) leitenden Abstreifer (42) entlanggeführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante des Abstreifers (42) in Rotordrehrichtung geneigt ist und senkrecht zur äußeren Kantenfläche des Ringelements (40) verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorderkante des Abstreifers (42) ein Schi itz (46) vorgesehen ist, in den mindestens die äußere Kantenfläche der Sperreinrichtung (40) hineinragt

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die die behandelten Flüssigkeiten berührenden Oberflächen des Ringelements (40) als auch die die behandelten Flüssigkeiten berührenden Oberflächen des Abstreifers (42) mit einem das Haften der behandelten Flüssigkeiten verhindernden Mateiial überzogen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (40) nahe der Auslaßöffnung (18) angeordnet ist und daß die Vorderkante des Abstreifers (42) sich von der Auslaßöffnung (18) zum Ringelement (40) hin erstreckt.