DE2052480B2 - Mischvorrichtung - Google Patents

Description

Endliche Material dem Mischvorgang ständig wieder

Seerfindungsgeinäße Mischvorrichtung ist besons mr Behandlung von Vorpoiymerisaten geeignet. Uann beispielsweise benutzt werden, um Reaktions- * Verdampfungsverfahren, wie die Polykondenin, durchzuführen. Beispielsweise ist die Entfernung Polymerisaten mit niedrigem Molekulargewicht I andere« gasförmigen Materialien aus Kunststoff-

J, wie Polyestern, Polystyrolen und Polyamiden »glich.' Ferner ist die erfindungsgemäße Mischvorhtung brauchbar as Verdampfer für Wasser und «re Lösungsmittel aus pastenförmigen Materialien, ,' Filterkuchen, sowie für die Entfernung von Bpfförmigen Reaktionsprodukten allgemein. Ein

nderes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen »ujchvorrichtung ist in der Polykondensation von Ejyäthylenterephthalat-Vorpolymerisaten zu sehen, bei denen Glykol zu entfernen ist. Mit der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung wird nur eine größtmögliche entgasbare Oberfläche In dem Zylindergehäuse 13 befinden sich ein Paar gleichsinnig drehbarer Mischerwellen 18 bzw. 19, die an ihren rückwärtigen Enden in geeigneten Lagern und 21 und an ihren vorderen Enden in einer geeigneten Büchse 22 gelagert sind, die innerhalb einer Gehäuseverlängerung23 geringfügig reduzierten Durchmessers, jedoch ebenfalls 8förmigen Querschnitts vorgesehen sind. Die Verlängerung 23 ist innerhalb eines Gehäuses 24 gelagert, das an dem Zylindergehause 13 befestigt ist. Die Wellen 18 und 19, die an ihren hinteren Enden in zusätzlichen Lagern 25 und 26 drehbar gelagert sind, sind, wie beispielsweise bei 27 und 28 dargestellt, an die Abtriebswellen 29 bzw. 30 eines Getriebes 31 gekoppelt, dessen Eingangswelle 32 bei 33 an die Antriebswelle 34 eines geeigneten Motors 35 gekoppelt ist. Die beiden Wellen 18 und 19 werden mit etwa 60 bis 190 U/min angetrieben.

Am rechten oder Aufgabeende der Vorrichtung befindet sich, wie in Fig. 3 dargestellt, das Matena e.nlaßrohr 36. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Kammer 14 unter Vakuum steht, das

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eseitigen und/oder zuiunrseiiigcu 1 uiuki»»«.......» als ineinandergrei-

fende Schnecken ausgebildet sind, die für gleichmäßige Zufuhr bzw. Abfuhr des Mischguts zur bzw. von der Mischkammer sorgen.

Ferner kann vorgesehen sein, daß zwischen der Mischkammer und dem Gehäuse der abgabeseitigen Förderabschnitte eine radial verstellbare Drosselein-

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im wesentlichen gewölbte Flankenprofilflächcn 37a und 38<j. die an ihren konvergierenden finden durch gewölbte Scheitel- oder Kopfteile 376 und 386 verbunden sind.

Unmittelbar vor den vorschiebenden oder vorwärtsbewegenden Förderabschnitte 11 37 und 38 befinden ···--■-«--.—1 tty ,.„α λο ,lic in ähn

einzustellen.

Die Erfindung wird im folgenden durch ein Ausihrungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher es läutert, es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, durch eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung;

Fig 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-II in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie IH-IlI in Fig. I in vergrößertem Maßstab, wobei die Mischvorrichtung im Betrieb dargestellt ist und in der Mischkammer erzeugte, sich in Axialrichtung erstrekkende Materialzylinder erkennbar sind;

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie 1V-1V in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 einen ähnlichen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 1 und

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. Die Mischvorrichtung umfaßt ein Grundgestell zum Lagern eines Mischergehäuses, welches allgemein mit H bezeichnet ist, dem Vorpolymerisatmaterial oder anderes Material eingesehen wird, und in dem die Polykondensation oder eine ähnliche Reaktion eintritt. Wie die Fig. 1 bis 3 der Zeichnungen insbesondere erkennen lassen, ist das Mischergehäuse H auf Untergestellen 11 und 12 gelagert und umfaßt ein Zylindergehause 13 mit einer Mischkammer 14 mit 8förmigem ⁶S Querschnitt. Mantel 15 und 15' begrenzen mit dem Gehäuse 13 Kammern 16 und 16', durch die ein Temperiermedium zirkuliert.

inren tnucu uuci rw_F«- ~v~. Scheitelabschnitte 396 und 406 verbunden sind. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Flügel 39 und 40 linear axial ausgerichtet sind. Der Teil der Kammer 14, der von den Mischflügeln 39 und 40 eingenommen wird, bildet die Misch- oder Reaktionszone. Die Scheitel· oder Kopfteile 376, 386, 396 und 406 kehren nicht nur über die jeweiligen Flankenteile 37a, 38a, 39a und 40a, sondern kehien vielmehr auch völlig die Innenfläche der Kammer 14, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Wie später zu sehen sein wird, wird das Material innerhalb der Kammer 14 kontinuierlich gegen die Flanken 37«. bis 40a und die Innenwandung der Kammer 14 geschmiert und hiervon wieder abgezogen. Das Material, welches durch die Mischflügel 39 und 40 abgezogen oder abgepellt wird, wird in zylindrische Kugelchen oder Wülste geformt, die sich über die Länge der Mischstufe erstrecken, und werden dann wieder als dünner Film von etwa 1 mm Dicke auf die Innenwand der Kammer 14 oder auf einen Mischflügel 39 oder 40 ausgeschmiert. Handelt es sich bei dem in der Umsetzung befindlichen Material um ein Polyäthylenterephthalat-Vorpolymerisat, so werden Glykol und nicht umgesetzte Monomere in Form eines Dampfs in der beschriebenen Mischstufe abgegeben und wandern längs der Strömungswege, welche zwischen den Flanken der Mischflügel vorgesehen sind, und zwar zu einer Abzugsleitung 41, die eine Querschnittsfläche gleich der Querschnittsfläche der Kammer 14 aufweist, so daß ein wesentlicher Druckabfall nicht eintritt. Auf Grund der Beibehaltung der Strömungswege bestehen keine Behinderungen gegen eine freie Dampfströmung

durch die Mischstufe. Die Abzugsleitung 41 befindet sich gerade oberhalb der Förderabschnitte 37 und 38, so daß sich der Dampf nur eine Viertelumdrehung um die Schneckengewinde bewegen muß, um sie zu erreichen^ und die Dampf Strömungswege können als im Vvesentiichen unbehindert angesehen werden. Da die Leitung 41 im wesentlichen vor der Querschnittsfläche der Kammer 14 ist und die Dampfströmung ungehindert erfolgt, sind volle Saugkräfte verfügbar, um den austragenden Dampf schnell und wirksam aus der Umsetzungszone zu entfernen.

Wie insbesondere die Fig. 1 sowie 5 und 6 erkennen lassen, umfassen die Wellen 18 und 19 reduzierte Wellenabschnitte 18a und 19a, auf welchen die abgabeseitigen Förderabschnitte kreisförmigen Querschnitts 42 und 43 befestigt sind. Wie vorher angegeben haben die Stegteile der Förderabschnitte 42 und 43 ein Lagerspiel mit der Lagerbuchse 22, welches die Wellen 18 und 19 an ihren äußersten vorderen Enden trägt. Ein axiales Materialaustragsgehäuse 44 ist mit einem Flansch 44a an einem Trägerflansch 24a des Gehäuses 24 lösbar befestigt.

Wie insbesondere die Fig. 1, 5 und 6 erkennen lassen, weist das Gehäuse 22 a der abgabeseitigen Förderabschnitte eine etwas verminderte Querschnittsfläche relativ zur Kammer 14 auf, ist aber von der gleichen 8 Konfiguration. Eine Drosseleinrichtung 45, die zwischen Kammer 14 und Kammer 22 a gelagert ist, bildet eine variable Austragsleitung. Die Drossel regelt das Austragen der in der Kammer 14 gebildeten Wülste am Umfang und gleichzeitig die Verweilzeit des Materials in der Mischzone.

Die Drosseleinrichtung 45 umfaßt eine stationäre Platte 46 kreisförmigen Querschnitts, die zwischen den Flanschen am Gehäuse 24 und dem Gehäuse 13 befestigt ist, worin eine Materialdurchlaßöffnung 47 verminderter Größe vorgesehen ist. Die öffnung 47 umfaßt im allgemeinen kreisförmige Öffnungsteile 47 a und 47 b in axialer Ausrichtung zur Achse der Wellen 18 und 19 und von einer Größe, daß die reduzierten Wellenteile 18 a und 19a durchgehen, ohne daß irgendwelche wesentlichen Materialmengen durchgelassen würden. Nur eine minimale Materialmenge kann durch einen engen Ringquerschnitt »ft« um die Abschnitte 18a und 19a passieren. Wie in Fig. 5 dargestellt, sind an einer Seite die Öffnungsteile 47 a und 476 durch einen Öffnungsteil 47 c verbunden, worin ein Drosselelement 48 radial aus der weit offenen in Fig. 5 in ausgezogenen Linien gezeigten Lage in die vollkommen geschlossene, mit gestrichelten Linien bei 48' in der gleichen Figur gezeigten Lage verstellbar ist. Das Drosselelement 48 umfaßt einen radial sich erstreckenden Einstellbolzen 49, der von einem Gewindeloch 50 in der Platte 46 aufgenommen wird und einen quadratischen oder hexagonalen Kopf 51 aufweist, der erfaßt werden kann, am den Bolzen 49 zu drehen und das Drosselelement 48 radial nach innen oder außen zu bewegen. Der Bolzen 49 hat ein vergrößertes zylindrisches Ende 49a, welches drehbar von einem hinterschnittenen Schlitz 48a der im Drosselelement 48 vorgesehen ist, aufgenommen wird. So bewegt sich der Bolzen 49, während er relativ zum Drosselelement 48 frei drehbar ist, radial nach innen und außen relativ zu den Öffnungsteilen 47a und 47/>, wenn der Bolzen49 erfaßt und durch ein geeignetes Werkzeug gedreht wird. Das Gewindeloch 50 kann in der in Fig. S angegebenen Weise durch eine geeignete Kopfschraube 52 geschlossen werden. Auf den Rändern des Öffnungsteils 47 c sind entsprechend der Darstellung hinterschnittene Führungen vorgesehen, welche das Drosselelement 48 aufnehmen und führen. Im Betrieb wird Material, wie Polyäthylenthere-

S phthalat-Vorpolymerisat kontinuierlich der Maschine durch den Einlaß 36 zugeführt, um eine Polykondensationsreaktion durchzuführen. Die Zuführgeschwindigkeit des viskosen Materials wird so bemessen, daß sie der Geschwindigkeit entspricht, mit der die Förder abschnitte 37 und 38 das Material nach vorne bewegen. Für Polyäthylenterephthalat-Vorpolymerisat zirkuliert durch die Kammer 16 ein Temperiermedium, welches das Material von der Eintrittstemperatur auf eine Temperatur erwärmt, die gerade unterhalb der Vernetzungstemperatur des Materials, jedoch erheblich oberhalb von dessen Schmelzpunkt liegt. Der Kanal 16' entfernt die dem Material zugeführte Wärme in Folge durch Mischung oder Bearbeitung und hält es bei der gleichen Temperatur. Darüber hinaus befindet sich das

ao Material, welches in die Maschine eintritt, bei einer Temperatur gerade oberhalb seines Schmelzpunkts und wird erst dann auf Reaktionstemperatur gebracht, wenn es auf die Mischflügel 39 und 40 trifft. Es soll darauf hingewiesen werden, daß das axiale Durch-

»5 mischen des Produkts soweit wie möglich vermindert wird, da die vorzunehmende Polykondensationsreaktion es erforderlich macht, daß das gesamte Material etwa die gleiche Reaktionszeit im Mischer aufweist. Sonst stellt sich eine zu breite Molekulargewichts verteilung des Endprodukts ein.

Beim Polyäthylenterephthalat-Vorpolymerisat und, wenn die Mischflügel 39 und 40 von linsenförmiger Konfiguration verwendet werden, wird nur soviel Material zugeführt, daß der verfügbare Raum in der Kammer 14 zu etwa 30 Volumprozent eingenommen wird, was in Ruhestellung der Maschine etwa dem in Fig. 3 durch die Linie »α« angedeuteten Niveau entsprechen würde. Hagen die verwendeten Mischflügel drei oder mehr Lappenteile und sind sie drei- eckig im Querschnitt, so beträgt der dem Mischer zugeführte Materialanteil etwa 10 bis 20% des verfügbaren Volumens. Bei Zwillingswellenmischern der dargestellten Art kehrt der Kopf oder der Scheitel jedes Flügels nicht nur die Mischkammerwand, sondern auch den anderen Flügel. Würde die Kammer gefüllt mit Material arbeiten, so würde eine Mischerwirkung eintreten, da die Spitzen oder Scheitel der Flügel kneten und das Material gegen die Wand und gegeneinander schmieren würden und auch weil eine volumetrische

so Verschiebung des Materials abwechsein zwischen den beiden zylindrischen Hälften der Kammern sich einstellen würde.

Es wurde festgestellt, daß durch Verminderung der der Maschine zugeführten Materialmenge der Einfluß

SS dieser volumetrischen Materialverdrängung auf ein Minimum herabgesetzt wird und daß die axiale Dispersion des Materials begrenzt bleibt. Während die zum FüHen des Hohlraums verfügbare Materialmenge herabgesetzt wird, trägt die volumetrische Verdrän-⁶^ gung zwischen den Kammerhälften weniger zur axialen Mischung bei. In der Mischerstufe wird das Material, was im Überschuß zu dem Material vorhanden ist, welches auf die Wandungen der Kammer 14 oder die Mischflügel in Form eines dünnen Films geschmiert wird, in Form zylindrisch gerollter Wülste von einer axialen Länge gleich der Länge der Mischflügel 39 und 40 mitgenommen, die von Flügel zu Flügel an den Trommelsattelpunkten überführt werden, wie bei »x«

in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Diese Wülste werden verschmiert, um eine maximale Dampffreigabe-Oberfläche zu erreichen und werden dann in der vorher angegebenen Weise zurückgebildet. Das System sorgt somit für eine optimale Oberflächenerneuerung zur Weiterführung der Polykondensationsreaktion und entfernt ohne Druckabfali wirksam die dampfförmigen Nebenprodukte auf Grund der kontinuierlichen und praktisch freien Dampfströmungsbahnen.

Von den Mischflügeln 39 und 40 werden die Materialroüen zu den Teilen der öffnung47 c herausgedrückt drückt, die vom Drosselelement 48 nicht eingenommen

sind, und wandern weiter durch den Ringquerschnitt »ό« zu der Austragsschneckenkammer 22a. Die Drossel wird zur Regelung der Wulsthöhe benutzt. Das Material wird normalerweise völlig die Kammer 22a füllen und wird aus dem Austragsgehäuse 44 unter einem vorbestimmten Druck bei einer vorbestimmten Temperatur ausgetragen. Indem man die richtige Position des Drosselelements 48 für das in der Verarbeitung befindliche Material bestimmt, kann die ίο Verweilzeit des Materials in der Kammer 14 variier! werden, ohne daß jedoch die Gleichförmigkeit dei Reaktion des Materials verändert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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   ^ Eine sofcbe Miaferridaong tst am det frsezö-

   müuoc anmfsmtki vetkuäcmäe h/fia±Fotoxea saeiea Patenuchrift 1494773 bekannt. Bei dieser cntrecfca, deam äaBeie Ffeafcea bä Dkebeg sich μ be&aaaten MBchvorrichtung sied iwifdeslee» drei

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   IwafciHWewwarf der tfia afe BSHMg ftae» Raum begrenzen, der dee axial verfaefeaden OTö Mafmaffiftro zbscbabeu aod die ή der Siröraengwes badet Die Entgasung erfoJgf in diesen MsnMammer ame» im mvtttirhru &dal ibf- feeiea Raam, am dem die Gase od. dgl. aber die befinden Strö fir dfe nanny» Be- is Abragskjumg as einem axiale« Ende de» freien tfaedttäefreBzera, der nitener rater Uatednck Rans» abgezogen werden.

   «tenesdee Abzagdateag vobaoäem Ht, wobei der 7sr Entföffang der Mttetöiamtner enm Mhehvor-

   QucnchamacT Macbtanner voBnäadts der Em- rk-iuiig war es aus der briiMcUn Patenttchnft bauenden der ka&erea Bewepn^takaee aBer 7 33 9!ί und der USA -PatenUchrrfl 12 35 MiJ bekannt, MochrcAofca angepaßt to, dadurch ge- »■ in der Seitenwand der Mischkammer eine an Lnter· kcnn/eicencu daß die Meschrotores jeweäs dme* angeschiotsene öffnung Vf.r/uMhen. durch die Itui einem im *acnÜicBea auai geneideten paddel- am einer wskmen Masse entwichene fluchtige ficuanriför-igen Mnehflugd I» bzw. 4f| sowie je eäera leite abgezogen werden konnten V»khe Abmg*off uch beidseitig an diesen anscbüeßendea Förder- nnrger in der Wand der Mischkammer hahcn jedoch abschnitt (37 und 42 bnr. 38 sod 43) besfeeea, as den Nachteil, daß sich in ihnen Mischgut ansammeln und dafi der Strömuagsweg for die fiocfattgcn kann, das mogtichcrweise spater in da« Mischgut BcvUndteiie durch jeweih von den Flanken der zurückfällt und dessen Qualität verschlechtert Dieser MischflugeJ (39,4·) und der Innenwand der Misch- Nachteil »ird durch die Mischvorrichtung r ;ch der luunmer (14) uoechlosxne Suömangskanäle (14a, franzoMSchen Patentschrift 14 9477) vermieden, da \4b,Uc {gebildet ist, die in ata Bereich der zufuhr- 3» bei ihr die Wand der Mischkammer nicht durch Abtattgtn Fördcrabschniue <37. 3S) eiamänden, der zugsc'fnungen unterbrochen ist. (>cr Str<>mung>»eg mit der unter Unterdruck stehenden Abzugs- der Mischvorrichtung nach der fran/«Hi«chen Palentleitung (41) verbunden ist. schrift 14 94 773 ist jedoch ein lot raum, der von den

   2. Mischvorrichtung nach Ansprach 1, dadurch Mischrotoren nicht erreicht wird. m> daü die (jcfahr gekennzeichnet, daß die abgabcsenigcn Förder- 35 von Matenalansammlungcn in diesem Totraum beübschnitu (42.43) als ineinandergretfende Scfanek- stehL Dieses angesammelte Material kann kur/cr Zeit ken ausgebildet sind, die sich gegenseitig and die oder längere Zeit in der Mischkammer verweilen als Wand des sie umgebenden Gehäuses (2Za) ab- das regulär verstrichene Material, wodurch die Homo-(trafen. genität des Mischguts vermindert wird, die wesentlich

   3. Mischvorrichtung nach den Ansprüchen 1 ¥> davon abhängt, daß alles Matenal möglich*! für die oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zufahr- gleiche Zeitdauer bearbeitet wird. Darüber hinaus •eitigen Förderabschnitte (37, 38) ab sich gegen- wird das im Totraum angesammelte Material nicht seitig abstreifende Schnecken ausgebildet sind. ausreichend verstrichen und gemischt, so daß die Em-

   4 Mischvorrichtung nach Ansprach 2, dadurch gasung beeinträchtigt ist.

   gekennzeichnet, daß das die abgabeseitigen Förder- 45 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abschnitte (42, 43) umgebende Gehäuse (22a) eine Mischvorrichtung der angegebenen Gattung dahingegenüber der Mischkammer (14) geringere Quer- gehend zu verbessern, daß eine gute Entgasung ohne Schnittsfläche aufweist. Einbußen an Mischqualität erreicht wird.

   5. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

   1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der 5» daß die Mischrotoren jeweils aus einem im wesent-Mtschkammer (14) und dem Gehäuse (22a) der liehen axial gerichteten, paddeiförmigen Mischflügel abgabeseitigen Förderabschnitte (42,43) eine radial sowie je einem sich beidseitig an diesen anschließenden vi teilbare Drosseleinrichtung (45) vorgesehen ist. Förderabschnitt bestehen und daß der Strömungsweg

   für die flüchtigen Bestandteile durch jeweils von den 55 Flanken der Mischflügel und der Innenwand der

   Mischkammer umschlossene Strömungskanäle gebildet ist, die in den Bireich der zufuhrseitigen Förderabschnitte einmünden, der mit der unter Unterdruck stehenden Abzugsleitung verbunden ist.

   Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende ⁶O Die Mischkammer der erfindungsgemäßen Misch-Mischvorrichtung zum Entfernen flüchtiger Bestand- vorrichtung weist weder Unterbrechungen in ihrer teile aus viskosen Massen mit einer in axialer Richtung Kammerwand noch Toträume auf. Dadurch ist gevoneinander entfernt liegende öffnungen für die währleistet, daß alles eingebrachte Material gleich-Materialzu- und -abfuhr aufweisenden Mischkammer, mäßig verstrichen und somit gleichmäßig gemischt und längs der sich mehrere achsparallel verlaufende Misch- ⁶S entgast wird. Der Strömungsweg für die flüchtigen rotoren erstrecken, deren äußere Flanken bei Drehung Bestandteile ist nicht stationär, sondern läuft mit den sich sowohl gegenseitig als auch die gesamte sie umge- Mischflügeln um. Dadurch, daß die Mischflügel aufbendc Innenwand der Mischkammer unter Bildung einander schaben, wird auch das auf deren Flanken