DE2355230A1

DE2355230A1 - Verfahren und vorrichtung zum einfuehren von zusaetzen in fluessigkeitsstroeme

Info

Publication number: DE2355230A1
Application number: DE19732355230
Authority: DE
Inventors: David Roy Miles
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1972-11-06
Filing date: 1973-11-05
Publication date: 1974-05-16
Also published as: FR2205356A1; US4015828A; NL7314742A; JPS49134750A

Description

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PATENTANWAtTE DR'.-ΙΝΘ. H. FINCkE D I PL.-I NG. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER

■ Fernruf< '24 60 60 Telegramm·: Claims München Postscheckkonto: München 270 44-802

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Mapp.No. 23 358 - Dr.K./

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München β, 5, November 1973

MOllersfraee 31 ·"'-_■■-

CASE PC 25587

IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED, London S.W. IT/ GROSSBRITANNIEN

"Verfahren und Vorrichtung zum Einführen von " Zusätzen in PlusSiigkeitsströme"

PRIORITÄT; 6. November 1972 - öroßbritannien

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Einführen von Zusätzen in Flüssigkeitsströmen, insbesondere viskosen Flüssigkeitsströmen, wie z.B. Strömen aus einem geschmolzenen Polymer.

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INSPECTED

Es ist häufig erforderlich, Zusätze in viskose Flüssigkeitsströme, beispielsweise in Ströme aus geschmolzenem Polymer, mit einer konstanten Geschwindigkeit einzuverleiben,' um ein Produkt mit einer gleichmäßigen Zusammensetzung herzustellen. Besondere Schwierigkeiten werden angetroffen, wenn es erwünscht ist, die Zusätze in einen geschmolzenen Polymerstrom einzuverleiben, der zwischen einem Schmelzpool und einem Spinnkopf in einer üblichen Schmelzextrusionsvorrlehtung fließt, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von synthetischen Fäden verwendet wird, '

In der Vergangenheit wurde dieses Einführen mit Einspritzpumpen durchgeführt, welche aber unter zahlreichen Nachtellen leiden. Wenn beispielsweise der Zusatz eine niedrige Viskosität aufweist (beispielsweise ein fester Stoff ist, der in einem Lösungsmittel niedriger Viskosität gelöst ist) und wenn der zum Einspritzen des Zusatzes in den Polymerstrom erforderliche Druck über ein atü liegt, dann ist es häufig der Fall., daß die zur Verfügung stehenden Pumpen die Flüssigkeit nicht mehr mit einer konstanten Geschwindigkeit zuführen können. Da sich auch der Druck des Polymers, in welches die Flüssigkeit eingespritzt wird, ändern

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kann, ist die Erzielung eines gleichförmigen Durch"/ :nicht möglich. Weiterhin wird nur eine schlechte Durchmischung erreicht, weshalb der flüssige Zusatz im Polymer in Form von Blasen oder ' . Streifen erscheint. Es tritt auch die Schwierigkeit auf, daß Polymer in die Einspritzpumpen,

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.zurückkriecht, was zur Folge hat, daß die Pumpenleitungen verstopft werden.

Es wurde nunmehr gefunden, daß ein flüssiger Zusatz unter Druck in einen. Flüssigkeitsstrom," "Wie-'z··.B-» eine:n geschmolzene^. Polymerstrom, dadurch eingeführt werden kann^ daß man diesen flüssigen Zusatz in die Niederdruckzone an der Eingangsseite einer Zahnradpumpe einführt und hierauf das Material durch die Wirkung der Zahnradpumpe in den Flüssigkeitsstrom befördern läßt.

So wird also gemäß der Erfindung ein Verfahren für die Einführung eines Zusatzes in einen Flüssigkeitsstrom vorgeschlagen, wobei das Kennzeichen darin liegt, daß der Zusatz in die Niederdruckzone einer Zahnradpumpe eingeführt wird, welche Zone an dem Punkt" "vorliegt β wo die Zahnräder der Zahnradpumpe sich auf der Eingangsseite'der Zahnradpumpe trennen_s und daß man hierauf den Zusatz durch die Wirkung der Zahnradpumpe in den Flüssigkeitsstrom befördern läßt.

Mit dem Ausdruck "Niederdruckzone" ist eine Zone gemeint, in .welcher der Druck nicht größer ist als der atmosphärische Druck und in welcher der Druck vorzugsweise sogar unter dem atmosphärischen Druck liegt.

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Beim Verfahren zum Schmelzspinnen von Polymeren in Fäden kann die Meßpumpe, die häufig zur Sicherstellung eines gleichmäßigen Polymerflußes zu den Spinnköpfen verwendet wird, auch für diesen Zweck verwendet werden. Das gleiche gilt für die Ladepumpe, die im gleichen Verfahren verwendet wird. Damit die oben erwähnten Typen von Zahnradpumpen beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, müssen die Zahnradpumpen durch den Zusatz einer Einrichtung für die Zuführung des flüssigen Zusatzes an einem Punkt ausgerüstet werden, der der Zone benachbart ist, in welcher sich die Zahnräder der Zahnradpumpe auf der Flüssigkeltseintrittsseite dieser Pumpe trennen. Der Zusatz sollte eine flüssige Form aufweisen, d.h., er sollte geschmolzen sein, oder in einer Lösung oder einer stabilen Dispersion in einem flüssigen Medium vorliegen.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin eine modifizierte Zahnradpumpe vorgeschlagen, die sich für die Durchführung des obigen Verfahrens eignet, und die folgendes aufweist: eine zentrale Platte mit mindestens zwei einander schneidenden kreisförmigen öffnungen, Zahnräder, die drehbar in diesen öffnungen angeordnet sind und die miteinander kämmen, wobei mindestens eines der genannten Zahnräder angetrieben 1st, Eintritts- und Austrittsöffnungen in der Nähe der Punkte, wo sich die Zahnräder trennen bzw. wo die Zahnräder kämmen, und eine Einrichtung, welche in

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die Eintrittsöffnung vorspringt, so.daß ein Zusatz in diese öffnung eingeführt werden kann. Es wird bevorzugt, daß die ///'»'' letztere Einrichtung einen hohlen Stab aufweist, bei dem ein

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Endteil so geformt, ist, daß es den Zahnrädern, an dejy wo sie sich trennen, angepaßt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und eine Ausführungsform einer geeigneten modifizierten Zahnradpumpe werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

In den· Zeichnungen zeigen: . .

Figur 1 einen Querschnitt'der mittleren Platte einer modifizierten

Zahnradpumpe; und
Figur 2 einen Querschnitt der mittleren Platte einer modifizierten Zahnradpumpe, wobei die Zahnräder eingesetzt sind.

Gemäß den Zeichnungen besitzt eine mittlere Platte 1 einer Zahnradpumpe im wesentlichen kreisförmige öffnungen 2 und 3 für

und die Aufnahme eines Paars kämmender Zahnräder / Aussparungen 4 und 5, welche mit den Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen einer (nicht gezeigten) Seitenplatte der Pumpe in Verbindung stehen. Ein hohler Stab 6, der einen pfeilförmigen Kopf 7 aufweist,· geht durch die mittlere Platte im rechten Winkel zur Achse der kreisförmigen öffnungen 2 und 3 hindurch. Der Pfeilkopf besitzt Flächen 8 und 9,die so geformt sind, daß sie den Zahnrädern, die in den öffnungen 2 und 3. angeordnet sind, entsprechen. Der

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Kopfydes hohlen Stabs besitzt eine öffnung 10, die rait einer Flüssigkeitszufuhrleitung 11 in Verbindung steht. Kämmende Zahnräder 12 und 13 sind auf Antriebswellen 14 bzw. 15 befestigt.

Beim Betrieb der Flüssigkeitspumpe wird der in den Flüssigkeitsstrom einzuspritzende flüssige Zusatz durch den hohlen Stab 11 aus der Öffnung 10 zu einen Punkt χ (Fig« 2) gepumpt, wd> die kämmenden Zahnräder 12 und 13 sich trennen. An diesem Punkt kommt der Flüssigkeitszusatz nicht mit dem durch die Zahnräder gepumpten Material in Kontakt. Der Zusatz wird dann durch die Zahnräder vom Punkt χ zum Punkt y getragen, wo die gepumpte Flüssigkeit mit den Zahnrädern unter Druck in Berührung kommt und sich mit dem flüssigen Zusatz mischt. Das Gemisch wird rund um die Zahnradpumpe zu der Aussparung X getragen, wo es abgegeben wird. Die Trennung der Zahnräder am Punkt χ führt zur . Ausbildung eines Bereich niedrigen Drucks, der von der unter hohem Druck stehenden flüssigen Zuführung durch das pfeilförmige Ende des hohlen Stabs 6 getrennt wird. Wenn enge Toleranzen eingehalten werden_s dann trennt die Bewegung der Zähne des Zahnrads den eingespritzten Zusatz wirksam vom Flüssigkeitseintritt und verhindert einen Rückfluß dieser Flüssigkeit in den Austritt IO des hohlen Stabs.

Der Einspritzpunkt (Austritt 10) steht in effektivem Kontakt mit ' den Zähnen des Zahnrads, so daß die eingespritzte Flüssigkeit

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vom Austritt 10 weggewischt wird_s wodurch eine zeitweilige Ansammlung der eingespritzten Flüssigkeit verhindert wird. Dies gibt zusammen mit dem Mischen_s welches, in der Zahnradpumpe stattfindet j ein - 'besseres Einmischen des Zusatzes in den Flüssigkeitsstrom als bei den bekannten Verfahren für die Zugabe eines Zusatzes zu einem Flüssigkeitsstrom« Wenn ein noch größerer Grad von Mischung erwünscht ist, dann kann das Gemisch beispielsweise durch eine statische Mischvorrichtung bekannter Bauart durchgeführt werden«

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Materials von der Flüssigkeitsströmung und vom Flüssigkeitsdruck unabhängig ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf die Herstellung von Zweikomponentenpolyesterfäden angewendet werden, wobei die Komponenten von einer einzigen Polymerquelle stammen und verschiedene relative Viskositäten aufweisen. So kann ein Strom eines geschmolzenen Polyesters in zwei gesonderte Ströme aufgespalten und durch Meßpumpen hindurchgeführt werden, wobei eine wie. oben" angegeben modifiziert ist» Der Strom, der durch die modifizierte Pumpe hindurchgeht, erhält eine berechnete Menge Kthylenglycol eingespritzt, um seine Viskosität auf den gewünschten Wert herabzusenken. Die Ströme können dann in einem bekannten Spinnkopf ·.■'■■ '... ■■■;■ γ: . " ν "8-

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zusammengeführt werden, mit welchem Zweikomponentenfäden gesponnen werden können.

Es 1st klar, daß das Verfahren auf das Einspritzen einer großen Reihe von bekannten Zusätzen in beispielsweise Polymerströme angewendet werden kann. Solche Zusätze sind z.B. Pigmente, Farbstoffe, Antioxidationsmittel, antistatische Mittel, Polymermodifizierungsmittel usw. vorausgesetzt, daß, wenn der Zusatz aus einem- Peststoff besteht, er in Form einer Lösung oder Dispersion in einer geeigneten Flüssigkeit zugeführt wird.

Patentansprüche:

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren für die Einführung eines Zusatzes in einen Flüssigkeitsstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz in die Niederdruckzone einer Zahnradpumpe eingeführt wird, welche Zone an dem Punkt vorliegt, wo die Zahnräder der Zahnradpumpe sich auf der Eingangsseite der Zahnradpumpe trennen, und daß man hierauf den Zusatz durch die Wirkung der Zahnradpumpe in den Flüssigkeitsstrom befördern läßt. - ."■'..

2. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß ■der Flüssigkeitsstrom aus einem geschmolzenen Polymerstrom besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2_S dadurch gekennzeichnet, daß der geschmolzene Polymerstrom zwischen dem Schmelzpool und einem^ Spinnkopf einer Schmelzspinnvorrichtung fließt.

4. Vorrichtung für die Einführung eines Zusatzes in einen Flüssigkeitsstrom, welche aus einer Zahnradpumpe .besteht, die eine zentrale Platte mit mindestens zwei einander schneidenden kreisförmigen öffnungen sowie Zahnräder,

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die drehbar in diesen Öffnungen angeordnet sind und die miteinander kämmen, aufweist, wobei mindestens eines • der Zahnräder angetrieben ist;, dadurch gekennzeichnet, daß Eintritts- und Austrittsöffnungen in der Nähe der Punkte, wo sich die Zahnräder trennen bzw. wo sich die Zahnräder -treffen, und außerdem eine Einrichtung, welche in die EintrittsÖffnung vorspringt, so daß ein Zusatz in die öffnung»» eingeführt werden kann, vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradpumpe aus einer Meßpumpe besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daJß die Zahnradpumpe aus einer Ladepumpe besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche l| - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche in die Eintrittsöffnung vorspringt, die dem Punkt benachbart ist, wo die Zahnräder sich trennen, aus einem hohlen Stab besteht, der ein schmales Endteil aufweist, das so geformt ist, daß es der Form des Umfangs der Zahnräder angepaßt ist.

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