DE3433832A1

DE3433832A1 - Rotations-verarbeitungseinrichtung und vakuumsystem

Info

Publication number: DE3433832A1
Application number: DE19843433832
Authority: DE
Inventors: Pradip Suresh West Haven Conn. Mehta; Lefteris Nickolas Stratford Conn. Valsamis
Original assignee: Usm Corp Farmington Conn; USM Corp
Current assignee: Farrel Corp
Priority date: 1983-09-14
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1985-03-28
Anticipated expiration: 2004-09-15
Also published as: SE8404591L; IT8422661A0; SE8404591D0; GB2147221A; JPS6087014A; GB2147221B; DE3433832C2; IT1175732B; FR2551675A1; CA1237426A; NL8402844A; GB8422893D0; US4529478A; JPH0534124B2

Description

USM Corporation U 5726 se

426 Colt Highway, 13. September 1984

Farmington, Connecticut 06032

USA

Beschreibung

Rotations-Verarbeitungseinrichtung und Vakuumsystem

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen, die besonders nützlich für die Verarbeitung von Materialien sind, welche dispergierte flüchtige Bestandteile enthalten.

Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Einzelheiten dieser Verarbeitungsvorrichtungen sind in den folgenden Druckschriften beschrieben: US-PS 4 142 805, US-PS 4 194 841, US-PS 4 207 004, US-PS 4 213 709, US-PS 4 227 816, US-PS 4 255 059, US-PS 4 289 319, US-PS 4 300 842, US-PS 4 329 065, US-PS 4 389 119, US-PS 4 413 413, US-PS 4 402 616, US-PS 4 411 532, US-PS 4 421 412.

Wesentliche Elemente des grundlegenden individuellen Verarbeitungsablaufes von Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen, welche in den vorgenannten Druckschriften offenbart sind, sind ein drehbares Element, das zumindest einen Verarbeitungskanal trägt und ein stationäres Element, das eine konzentrische Abdeckfläche ergibt, die angeordnet ist, um mit dem Kanal einen abgeschlossenen Verarbeitungs-Kanalraum zu bilden. Das stationäre Element

hat eine Einlaßöffnung, um Material zu dem Kanalraum zuzuführen und eine Auslaßöffnung, um Material aus dem Kanalraum auszubringen. Ein Bauteil, welches eine Material blockierende und Material sammelnde Abschlußwandfläche bildet, ist ebenfalls mit dem stationären Element verbunden und nahe dem Auslaß angeordnet. Die Abschlußwandfläche ist dazu bestimmt, die Bewegung des Materials, welches dem Kanalraum zugeführt wird, zu blockieren und mit den sich bewegenden Kanalwänden zusammenzuwirken, um eine Relativbewegung zwischen dem blockierten Material und den sich bewegenden Kanalwänden zu erzeugen. Dieses Zusammenwirken erlaubt dem Material, welches in Kontakt mit den beweglichen Wänden ist, nach vorne zu der Abschlußwandfläche geschleppt zu werden, um gesammelt und/oder kontrolliert verarbeitet und/oder ausgebracht zu werden.

Wie in den vorgenannten Druckschriften offenbart ist, bieten die Verarbeitungskanalräume eine höchst anpassungsfähige Verarbeitungsfähigkeit. Die Kanalräume sind geeignet,um solche Verarbeitungsgänge, wie Schmelzen, Mischen, Pressen, Pumpen, Befreiung von flüchtigen Materialien und Homogenisieren neben anderen zu leisten, sowie die Zuführung von Zusatzstoffen oder das Befreien von Inhaltsstoffen aus dem Material, welches in dem Kanalraum verarbeitet wird.

US-PS 4 329 065 und US-PS 4 413 913 beziehen sich auf eine entsprechende Vorrichtung und auf ein Verfahren zum Befreien von flüssigen Materialien von flüchtigen Bestandteilen. Gemäß der darin offenbarten Vorrichtung und des darin offen-

gQ barten Verfahrens wird Material dem Verarbeitungskanalraum zugeführt und in der Nähe des Einlasses als dünner Film auf den Seiten der rotierenden Kanalwände verteilt. Ein Freiraum ist nach dem Verteiler angeordnet und eine Vakuumquelle ist mit dem Freiraum verbunden, so daß die flüch-' tigen Materialien von den Oberflächen der dünnen Filme, die durch den Freiraum gefördert werden, abgezogen werden kön-

nen. Die Filme können an bestimmten Positionen um den Umfang des Kanalraumes wieder auf die Kanalwände verteilt werden, um mehr als einen Freiraum zu schaffen, wo die erneuerten Oberflächen des wiederverteilten Filmes dem Vakuum ausgesetzt werden können. Die dünnen Filme werden vorwärts durch den Kanalraum zu der Material sammelnden Abschlußwandfläche gefördert, wo die Filme von den Wänden abgeschabt und für das Ausbringen gesammelt werden* Für gewöhnlich wird das Material zu einem weiteren Verflüchtungs-Kanalraum ausgebracht, wo es wieder auf die Wände verteilt und einem Vakuum ausgesetzt wird, in der vorstehend beschriebenen Weise, um den gewünschten Grad der Befreiung von flüchtigen Bestandteilen zu erreichen. Eine Anschlußöffnung in dem stationären Element schafft eine Verbindung zwischen der Vakuumquelle und dem Freiraum in dem Verarbeitungs-Kanalraum.

Die Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein rotierendes Element, das zumindest zwei ringförmige Kanäle trägt sowie ein stationäres Element, das eine konzentrische Abdeckfläche ergibt, welche mit den Ringkanälen zusammenwirkt, um einen geschlossenen Verflüchtigungs-Kanalraum zu schaffen, der die Verflüchtigungsstufe der Verarbeitungsvorrichtung bildet. Jeder Kanalraum der Verarbeitungsvorrichtung beinhaltet eine Einlaßöffnung, um Material aufzunehmen, eine Auslaßöffnung zum Ausbringen des verarbeiteten Materials und ein Bauteil, welches die Abschlußwandfläche bildet, die jeweils mit dem stationären Element verbunden sind.

Das Element, das die Abschlußwandfläche bildet, ist so angeordnet, daß das Material, welches dem Kanal zugeführt wird, durch die rotierenden Kanalwände vorwärts zu der Abschlußwandfläche gefördert wird, wo die Bewegung des vorwärts beförderten Materials blockiert wird und das blockierte Material zum Ausbringen aus dem Kanalraum gesammelt wird. Eine oder mehrere Material-Ubertragungsnuten sind

in der konzentrischen Oberfläche des stationären Elementes gebildet und nahe dem Element für die Abschlußwandfläche angeordnet. Diese Übertragungsnuten sind vorgesehen, um die Verflüchtigungs-Kanalräume zu verbinden, so daß das in einem Kanalraum blockierte und gesammelte Material in einen anderen Kanalraum gefördert werden kann.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Verflüchtigungs-Kanalraum Verteiler enthalten, die mit dem stationären Element verbunden sind und nahe den Einlaßöffnungen der Kanalräume angeordnet sind. Diese Verteiler sind ausgelegt, um die Bewegung des Materials zu blockieren, welches den Kanalräumen zugeführt wird und das Material auf die Wände des Kanalraums zu verteilen, um dünne Filme auf den Kanalwänden des Kanalraumes nach den Verteilern zu schaffen. Das Verteilen ergibt einen Freiraum nach dem Verteiler und Vakuum ist mit dem Freiraum verbunden, um die flüchtigen Bestandteile aus den dünnen Filmen abzuziehen, welche von den Wänden gefördert werden.

Die Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein neues, verbessertes Vakuumsystem zur Evakuierung von zwei oder mehr benachbarten Verflüchtigungs-Kanalräumen der Verarbeitungsvorrichtung. Das neue, verbesserte Vakuumsystem der vorliegenden Erfindung weist eine verbesserte Verteilanordnung auf, die vollständig eine relativ große öffnung durch das stationäre Element umschließt und wobei die Verteileran-Ordnung so angeordnet ist, daß sie im Betrieb mit einer Vakuumquelle durch einen Vakuumanschluß zusammenwirkt. Das Vakuumsystem ist ausgelegt, um simultan die Verflüchtigungs-Kanalräume der Verflüchtigungsstufe zu evakuieren. Der Vakuumanschluß des Vakuumsystems ist von der öffnung durch das stationäre Element getrennt. Der Vakuumanschluß ist zusätzlich relativ groß, um Vorteile wie einen redu-

zierten Vakuumverlust, einen verminderten Druckabfall durch den Anschluß und einen minimierten Mündungseffekt zu ergeben. Das neue Vakuumsystem beinhaltet ebenfalls Einrichtungen, um wirkungsvoll einen Materialaufstau zumindest in dem Bereich der öffnung durch das stationäre Element und/oder in dem Bereich des Vakuumanschlusses zu vermeiden.

Die vorliegende Erfindung ergibt ein höchst wirkungsvolles Vakuumsystem, zumindest für die Vorrichtungen und Verfahren zur Befreiung von Material von flüchtigen Bestandteilen, welche in den US-PSen 4 329 065 und 4 413 913 offenbart sind, um die Verflüchtigung durch einen Mechanismus zu erreichen, welcher drei Schritte beinhaltet: 1) Entstehung von Blasen aus flüchtigen Bestandteilen in dem verarbeiteten Material, 2) Wachstum der Blasen und 3) Zerreissen der Blasen. Dieser Mechanismus erfordert es nicht, daß das Material auf den Kanalwänden als dünne Schichten verteilt wird, ergibt aber nichtsdestoweniger eine extrem effiziente Massenübertragung von flüchtigen Bestandteilen ^^u viskoses,

aus dem verarbeiteten Material, wobei darin auch/viskoelastisches Material eingeschlossen ist.

Details, die sich auf die neuen Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen beziehen, welche das erfindungsgemäße Vakuumsystem beinhalten sowie die Vorteile, die sich durch solche Verarbeitungsvorrichtungen ergeben, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von zu bevorzugenden Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren.

Darin zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Querschnittsdarstel

lung eines Teils einer erfindungsgemäßen Rotations-Verarbeitungsvorrichtung mit

dem neuen Vakuumsystem;

Fig. 2 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung

eines Verflüchtigungs-Kanalraums der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Fig. 1,entlang der Linie II-II der Fig. 1 aus gesehen und das neue Vakuumsystem zei

gend;

Fig. 3 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung

eines Verflüchtigungs-Kanalraumes der Rotationsverarbeitungsvorrichtung von Fig.l,

entlang der Linie III-III der Fig. 1 gesehen und das neue Vakuumsystem zeigend;

Fig. 4 eine vereinfachte schematische Ansicht der Verbindung der Kanalräume von Fig. 1

miteinander und mit den strömungsauf-und strömungsabwärts gelegenen Kanalräumen der Verarbeitungsvorrichtung mittels übertragungsnuten, mit größeren Pfeilen, welehe die Flußrichtung des Materials von

einem Kanalraum zum anderen zeigen und gestrichelten Pfeilen, welche eine Potentialquelle des Material-Leckverlustes zeigen;

Fig. 5 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung

eines Teils der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Fig. 1 bis 4, das Phänomen der"barrel hangings" zeigend;

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Verbindung von Kanalräumen einer alternativen Ausführungsform einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, mittels Übertragungsnuten, mit

größeren Pfeilen, welche die Flußrichtung

10	Fig.	7a

15	Fig.	8

des Materials von einem Kanalraum zum

anderen anzeigen und gestrichelten Pfeilen, welche eine andere Potentialquelle für einen Leckstrom anzeigen;

Fig. 7 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung

eines Verflüchtigungs-Kanalraums gemäß Fig. 1, die Einrichtungen zur Kontrolle des Material-Leckstroms in dem Kanalraum zeigend;

eine vereinfachte Aufsicht des Kanalraums gemäß Fig. 7, die Einrichtungen zur Kontrolle des Material-Leckstroms in dem Kanalraum zeigend;

eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines Verflüchtigungs-Kanalraums gemäß Fig. 6, die Einrichtungen zur Kontrolle des Material-Leckstroms in dem Kanalraum zei

gend ;

Fig. 8a eine vereinfachte Aufsicht des Kanalraums

gemäß Fig. 8, die Einrichtungen zur Kontrolle des Material-Leckstroms in dem Ka

nalraum zeigend;

Fig. 9 eine vereinfachte Teilquerschnittsdarstellung

einer Mehrstufen-Rotations-Verarbeitungsvorrichtung, welche eine zu bevorzugende

Anordnung der Verarbeitungs-Kanalräume zeigt und das neue Vakuumsystem darstellt;

Fig. 10 eine vereinfachte schematische Darstellung der Verbindung der Kanalräume gemäß

Fig. 9 mittels Ubertragungsnuten, mit

Pfeilen, welche die Flußrichtung des Ma

terials von einem Kanalraum zum anderen zeigen;

Fig. 11 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung

eines Zuführ-Kanalraums in der Anordnung von Kanalräumen, die in Fig. 9 gezeigt ist, entlang der Linie XI-XI der Fig. gesehen;

Fig. 12 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung

eines ersten Verflüchtigungs-Kanalraums der Anordnung von Kanalräumen gemäß Fig. 9, entlang der Linie XII-XII der Fig. 9 gesehen;

Fig. 13 eine vereinfachte Querschnittsdarstel-

Zwischenlung e ine s/Ve rf1üchtigungs-Kana1räume s

der Anordnung von Kanalräumen gemäß Fig. 9, entlang der Linie XIII-XIII der

Fig. 9 gesehen;

Fig. 14 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines letzten Verflüchtigungs-Kanalraums gemäß der Anordnung von Kanal

räumen nach Fig. 9, entlang der Linie XIV-XIV der Fig. 9 gesehen; und

Fig. 15 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines Aufnahme-Kanalraums der An

ordnung von Kanalräumen gemäß Fig. 9, entlang der Linie XV-XV der Fig. 9 gesehen .

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotations-Verarbeitungsvorrichtung. Die dargestellte Verarbeitungsvorrichtung beinhaltet ein drehbares Element, welches einen Rotor 12 aufweist, der auf einer Antriebswelle 14 montiert ist, um innerhalb eines stationären Elementes zu rotieren, welches ein Gehäuse aufweist. Der Rotor 12 trägt zumindest zwei ringförmige Verarbeitungskanäle 23 und 27, die jeweils einander gegenüberliegende Seitenwände aufweisen, die sich von der Rotoroberfläche 20 aus nach innen hin erstrecken. Einrichtungen zum Drehen des Rotors 12 sind mit M (Fig. 1) bezeichnet, da solche Einrichtungen von jedem geeigneten Typ sind, die für gewöhnlich zum Antrieb von Extrudern oder von ähnlichen Apparaten verwendet werden, um viskose oder plastifizierbare Materialien zu verarbeiten, und welche im Stand der Technik wohlbekannt sind. Das Gehäuse 16 des stationären Elementes ergibt eine konzentrische Abdeckfläche 18, die mit der Oberfläche 20 des Rotors 12 zusammenwirkt, um mit den Kanälen 23 und 27 abgeschlossene Verflüchtigungs-Kanalräume 24 und 28 zu schaffen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen einen ersten Verflüchtigungs-Kanalraum 24 und einen entsprechenden letzten Verflüchtigung s-Kanalraum 28, welche jeweils Einlaßöffnungen 50b und 52b und jeweils Auslaßöffnungen 52a und 56a aufweisen. Die Einlaßöffnungen 50b und 52b und die Auslaßöffnungen 52a und 56a sind alle in dem Gehäuse 16 gebildet. Die Kanalräume 24 und 28 weisen ebenfalls Blockierelemente 43 auf, welche die Abschlußwandfläche 44 für jeden Kanalraum bildet, welehe nahe der Auslaßöffnung angeordnet ist, um in dem Kanalraum verarbeitetes Material für das Ausbringen durch die Kanalraum-Auslaßöffnung zu sammeln. .Die Abschlußwandfläche 44 und die Auslaßöffnungen 52a und 56a sind vorzugsweise um einen größeren Teil der in Umfangsrichtung über dem Kanalraum gemessenen Entfernung von den Einlaßöffnungen 50b und 52b entfernt. Der erste Kanalraum 24

und der letzte Kanalraum 28 der Verarbeitungsvorrichtung sind durch Ubertragungsnuten 52 verbunden, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die Übertragungsnut 52 ergibt Auslaßöffnungen 52a des Kanalraums 24 und Einlaßöffnungen 52b des Kanalraums 28. Die Übertragungsnut 52 ist in der Abdeckfläche 18 gebildet und so angeordnet, daß Material, welches in dem Kanalraum 24 verarbeitet wird, zu dem Kanalraum 28 übertragen werden kann, wie dies durch die nichtgestrichelten Pfeile dargestellt ist. Dieser Typ der Ver- bindung von Kanalräumen ist im Detail in der US-PS 4 277 beschrieben. Die Einlaßöffnung 50b (Fig. 2 und 4) zum Kanalraum 24 und die Auslaßöffnung 56a (Fig. 3 und 4) des Kanalraums 28 können ebenfalls durch Übertragungsnuten gebildet werden, welche die dargestellten Kanalräume mit in Strömungsrichtung vorderen oder hinteren Kanalräumen der Verarbeitungsvorrichtung verbindet. Alternativ dazu können andere Formen von Einlaß- und/oder Auslaßanordnungen für die Kanalräume angewandt werden, wie z.B. die Zufuhr des Materials von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung direkt in den Kanalraum 24 oder indem das Material direkt aus der Verarbeitungsvorrichtung durch die Auslaßöffnung 56a des Kanalraums 28 ausgebracht wird.

Die Verflüchtigungs-Kanalräume, welche in Fig. 1 dargestellt sind, beinhalten Vakuum-Dichteinrichtungen 78, welche auf den Oberflächen 20 der äußeren Wände der Kanalräume 24 und 28 angeordnet sind. Andere Teile der Verarbeitungsvorrichtung können Dichtungen beinhalten (nicht dargestellt), wie dies in der vorgenannten US-PS 4 300 beschrieben ist.

Die vollständige Verflüchtigungsstufe, die in Fig. 1 dargestellt ist, beinhaltet zwei Kanalräume, den entsprechenden ersten und den letzten Verflüchtigungs-Kanalraum 24 und 28. Es können jedoch mehr als zwei Verarbeitungs-Kanalräume vorgesehen werden und in diesem Fall werden die

Känalräurae zwischen dem ersten 24 und letzten 28 Verflüchtigungs-Kanalraum als Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalräume bezeichnet und sind so angeordnet, daß alle benachbarten Verflüchtigungs-Kanalräume der Stufe in Reihenschaltung durch Ubertragungsnuten verbunden sind.

Das neue Vakuumsystem für die Verarbeitungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung wird in den Fig. 1 bis 3 dargestellt. Wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, ist die Verteileranordnung 76 mit der äußeren Oberfläche des Gehäuses 16 verbunden und erstreckt sich von dieser auswärts und umschließt im wesentlichen vollständig die rechteckige öffnung 17. Die rechteckige öffnung 17 durch das stationäre Element (Gehäuse 16) erstreckt sich in Richtung der Drehung über ein Teil des Umfangs des Gehäuses 16 von der Vorderkante 15 der öffnung 17 bis zur Ablaufkante 15a der öffnung 17. Die öffnung 17 erstreckt sich ebenfalls axial über die Kanäle 23 und 27, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Demgemäß ergibt die Verteileranordnung 76 die betriebsmäßige Verbindung zwischen den Kanalräumen 24 und 28 mit einer Vakuumquelle (nicht dargestellt) durch den Vakuumanschluß 75 (Fig. 1), um die Kanalräume 24 und 28 zu evakuieren. Die Vakuum-Verteileranordnung 76 kann mit einer (nicht dargestellten) Vakuum-Meßeinrichtung durch die Vakuum-Meßöffnung 77 (Fig. 3) in der Verteileranordnung 76 verbunden sein. Wahlweise können Abflußeinrichtungen (nicht dargestellt), falls nötig,vorgesehen werden, um Kondensat aus der Verteileranordnung 76 zu entfernen. Dichteinrichtungen, wie Dichtringe und O-Ringe sind vorgesehen, wo immer notwen- QQ dig, um den Vakuum-Leckstrom aus der Verteileranordnung 76 zu kontrollieren. Die Verteileranordnung 76 ist vorzugsweise durch Heizeinrichtungen H (Fig. 1-3) beheizt, wie z.B. mit einem elektrischen Streifenheizer, um die Kondensation von Dämpfen innerhalb des Raumes der Verteilergc anordnung 76 zu minimieren.

Wie gezeigt, erstreckt sich die im wesentlichen rechteckige öffnung 17 im wesentlichen axial über die volle Breite der zu evakuierenden Kanalräume (Fig. 1). Die öffnung 17 ist ebenfalls in ihrer Umfangsrichtung breit im Verhältnis zum Rotordurchmesser (Fig. 2), wobei sich diese öffnung 18 vorzugsweise zumindest über 10% des Umfangs des Gehäuses 16 erstreckt. Die Geometrie der öffnung 17, der Verteileranordnung 76 und des Anschlusses 75 ergibt eine im wesentlichen große Querschnittsfläche für eine besonders wirkungsvolle übertragung der Dämpfe aus den Kanalräumen 24 und 28 zu der Vakuumquelle und minimiert den Vakuumverlust infolge der Verengung der öffnung 17. Vorzugsweise ist die für die Dampfübertragung verfügbare Querschnittsfläche genügend groß, um Dampfgeschwindigkeiten um oder unter 0,2 Mach zu ermöglichen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, beinhaltet die Verteileranordnung 76 den Vakuumanschluß 75, welcher relativ groß im Durchmesser ist und von der öffnung 17 entfernt ist, was die Verwendung einer größeren Vakuumleitung (nicht dargestellt) ermöglicht. Diese Merkmale vermindern jeden unangemessenen Druckabfall und ermöglichen eine verbesserte Kontrolle über Vakuumverluste, wie sie durch kleine Anschlüsse hervorgerufen werden. In der Verteileranordnung 76, die in Fig. 1 dargestellt ist, ist der Vakuumanschluß 75 an dem Teil der Verteileranordnung 76 positioniert, der am weitesten von den Kanalräumen 24 und 28 entfernt ist. Alternativ dazu kann der Anschluß 75 an den Seitenteilen der Verteileranordnung 76 positioniert werden und es kann mehr als

gO ein Vakuumanschluß verwendet werden.

Diese Kombination einer großen öffnung 17 durch das Gehäuse 16, umschlossen von einer großen Vakuum-Verteilungsanordnung 76, die einen relativ großen Anschluß 75 aufgg weist, wie dies in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, ergibt eine besonders wirkungsvolle Evakuierung der Verfluch-

tigungs-Kanalräume der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung. Diese besonders wirkungsvollen Evakuierungs-Leistungsmerkmale werden sichergestellt, indem Einrichtungen vorhanden sind, welche wirkungsvoll eine Materialleckage innerhalb der Verflüchtigungs-Kanalräume verhindern können und welche wirkungsvoll einen Materialaufstau in den Verflüchtigungs-Kanalräumen verhindern.

Die strukturellen und betriebsmäßigen Merkmale der Verflüchtigungs-Kanalräume ergeben Bedingungen, welche zur Leckage von Material innerhalb der Verflüchtigungs-Kanalräume und zu einem eigentümlichen und unerwünschten Materialaufstau innerhalb der Verflüchtigungs-Kanalräume führen kann. Fig. 5 zeigt in vereinfachter Weise Arten in denen Leckage und dieser besondere Materialaufbau in den Verflüchtigungs-Kanalräumen auftreten kann. Fig. 5 stellt in vereinfachter Weise eine Anordnung von Verarbeitungs-Kanalräumen dar, welche von den Kanälen, die von dem Rotor 12 getragen werden, und von der Abdeckfläche 18 gebildet werden. Die gezeigten Kanalräume beinhalten eine Verflüchtigungsstufe (Kanalräume 24 und 28) mit einem Zuführ-Kanalraum 22, um das geschmolzene Material der Verflüchtigungsstufe zuzuführen und einen Kanalraum 30, um das in der Verflüchtigungsstufe verarbeitete geschmol-

²^ zene Material aufzunehmen. Die Zuführ- und Aufnahmekanalräume 22 und 30 sind gewöhnlich vollständig mit geschmolzenem Material gefüllt und es werden deutlich höhere Drücke sowohl in den Zuführ- als auch in den Aufnahmekanalräumen erzeugt, während die Verflüchtigungs-Kanalräume nur teilweise gefüllt gehalten werden und unter Vakuum stehen. Infolge der Druckunterschiede kann das Material aus dem Zuführ- und Aufnähme-Kanalraum in den Spaltraum 19 zwischen den Rotorflächen 20 und der Abdeckfläche 18 gedrängt oder gezwungen werden, wie dies durch die Pfeile gezeigt wird. Material, welches sich innerhalb des Spaltraums 19 bewegt, kann in die Kanalräume 24 und 28 gezogen oder gezwungen werden und in die öffnung 17 des Vakuumsystems, oder das Material kann auf Teilen der stationären Abdeckfläche 18 des Kanalraums abgelagert werden. Sobald

sich Material auf den Teilen der Oberfläche 18 abgelagert hat, welche die Kanalräume umschließt, kann es nicht durch die rotierenden Kanalwände vorwärtsgezogen werden und bleibt deshalb auf der Abdeckfläche 18 abgelagert. Wenn mehr Material zwischen den Spaltraum 19 und in die Kanalräume gezwungen wird, sammelt sich das Material weiterhin auf dem schon auf der Deckfläche 18 abgelagerten Material. Das gesammelte Material bleibt ebenfalls haften und kann an einigen Stellen Über dem Umfang von der Deckfläche 18 herunterhängen, wobei es die Form annimmt, die in Fig. 5 gezeigt wird, in welchem das gesammelte Material, das auf der Oberfläche 18 haftet, sich von der Oberfläche 18 hinweg in die Kanalräume erstreckt. Etwas des angesammelten Materials wird während des Betriebes intermittierend abbrechen und kann infolge der Schwerkraft in den Kanalraum fallen oder wird in diesen gezogen, um vorwärts zum Ausbringen aus dem Kanalraum gefördert zu werden. Des weiteren kann etwas des Materials einer Degradation unterliegen, infolge des Anwachsens der Verweilzeit in der Verarbeitungsvorrichtung und kann den Hauptteil des Materials verunreinigen.

Diese Ansammlungen von Material, welche an der Decke 18 anhaften und von ihr herunterhängen und sich in die Verflüchtigungs-Kanalräume erstrecken, sind als "barrel hangings" bezeichnet worden. Theoretisch kann das Phänomen der "barrel hangings", welches unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen auftritt, an jedem Punkt über dem Umfang des ersten und des letzten Verflüchtigungs-Kanalraumes zwischen dem Einlaß und dem Auslaß auftreten, und zwar aufgrund des Druckunterschiedes in den ihnen benachbarten Kanalräumen. Die Dichtvorrichtungen, wie 78 in Fig. 1, sind normalerweise dafür vorgesehen, den Materialleckstrom des ersten und des letzten Verflüchtigungs-Kanalraumes zu kontrollieren und den Vakuumdruck in den Verflüchtigungs-Kanalräumen zu kontrollieren. Diese

Dichteinrichtungen funktionieren wirkungsvoll über dem größten Teil des Umfangs des Kanalraumes, es können aber extrem hohe Drücke in gewissen Umfangsteilen des Verflüchtigungs-Kanalraumes erzeugt werden, welche zu einer Leckage des Materials in den Spaltraum 19 führen können.

Fig. 4 stellt ein besonderes Potential für die Bildung von barrel hangings dar, welches einem an der Einlaßregion eines ersten Verflüchtigungs-Kanalraums 24 begegnen kann.

^q In normalen Betriebszuständen steigt der Druck in dem Zuführ-Kanalraum 22 zunehmend über den Umfang des Kanalraums an. Der maximale Druck wird an der Abschluß-Blockierwand 44 erreicht, um das geschmolzene Material wirkungsvoll aus dem Zuführ-Kanalraum in den ersten Verflüchtigungs-Kanal-

,c raum 24 durch die Ubertragungsnut 50 auszubringen. Zusätzlich können Einrichtungen zur Kontrolle der Materialzuführung (nicht dargestellt) in den Kanalraum 24 hohe Drücke in diesem Bereich erzeugen. Infolge der hohen Drücke, die an der Ubertragungsnut 50 erzeugt werden, können Ma-

2Q terialansammlungen in den Spaltraum 19 aus der Transportnut 50 gedrängt werden, wie dies durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist. Das Material, welches in den Spaltraum 19 gedrängt wird, wird vorwärtsgezogen durch die rotierende Rotoroberfläche 20 und wird, wie durch die gestrichelten Pfeile gezeigt wird, in den ersten Verflüchtigungs-Kanalraum 24 infolge des Vakuumdrucks in den Kanalraum 24 gezogen. Das Material, welches in den Kanalraum 24 gezogen wird, kann an der Deckfläche 18 anhaften und wenn mehr Material in den Spaltraum 19 gedrängt wird und durch die rotierende

O₀ Oberfläche 20 vorwärtsgezogen wird, lagert sich das Material an dem anhaftenden Material an, um barrel hangings zu bilden, welche sich in den Kanalraum 24 hineinerstrekken. Ebenfalls kann etwas von dem Leckmaterial im Spaltraum 19, wie durch die gestrichelten Pfeile gezeigt ist,

g₅ nach vorne geschleppt und in den Kanalraum 24 in den Bereich der öffnung 17 gezogen werden, was zu einem Mitreissen durch die Vakuumleitung und möglicherweise zu deren Verstopfen führt.

Die gleiche Situation für den Materialleckstrom in dem Spaltraum 19 existiert im wesentlichen an der Auslaßöffnung des Kanalraums 28, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, wo normalerweise hohe Drücke erzeugt werden, um das Material aus dem Kanalraum durch die Querschnittsgröße der Auslaßöffnung 56a auszubringen oder durch andere Einrichtungen (nicht dargestellt), um das Ausbringen des Materials aus dem Kanalraum 28 zu kontrollieren.

Fig. 6 zeigt ein anderes Verursachungspotential von barrel hangings, welches besonders in Verflüchtigungs-Kanalräumen angetroffen wird, welche in der US-PS 4 329 065 offenbart sind. Wie gezeigt, werden der erste und der letzte Verfluch t igung s -Kanal raum 24 und 28 entsprechend durch die öffnung 17 evakuiert und sind zwischen dem Zuführ-Kanalraum 22 und dem Aufnahme-Kanalraum 30 angeordnet. Die Drücke in den Kanalräumen 22 und 30 sind wesentlich höher als die Drücke in den Verflüchtigungs-Kanalräumen 24 und 28. Die Verflüchtigungskanalräume 24 und 28, beinhalten Verteiler 26, die nahe an den Einlaßöffnungen 50a und 52a der Kanalräume 24 und 28 angeordnet sind. Die Verteiler 26 sind mit der stationären Oberfläche 18 (nicht dargestellt) verbunden und erstrecken sich radial in die Kanalräume 24 und 28, um enge Spalträume, wie 31, zu ergeben, und zwar zwischen den Seitenwänden 26a der Verteiler 26 und den inneren Kanalwandflächen 23a und 27a der Kanalräume 24 und 28. Material, welches den Kanalräumen 24 und 28 zugeführt wird, wird durch die Oberflächen 29 der Verteiler 26 blockiert, auf die Oberflächen der sich bewegenden Kanalwände verteilt und hinter den Verteiler 26 als dünne Schichten weitergezogen, um Freiräume nach dem Verteiler 26 in Drehrichtung der Kanalwandflächen zu ergeben.

Extrem hohe Drücke können an den Oberflächen 29 der Verteiler 26 aufgebaut werden, und es kann Material in den Spaltraum 19 gedrängt werden, wie dies durch die ge-

strichelten Pfeile dargestellt ist und durch die rotierenden Oberflächen 20 zwischen dem Verteiler 26 vorwärtsbefördert werden. Das Material, das durch die Oberflächen vorwärtsbefördert wird, kann in die Kanalräume 24 und 28 gezwungen

5 oder hineingezogen werden, und zwar aufgrund des Vakuumdrucks in diesen Kanalräumen. Wie durch die gestrichelten Pfeile gezeigt ist, kann Material, welches in die Verflüchtigungs-Kanalräume 24 und 28 von den Oberflächen 20 gezwungen oder hineingezogen wird, an Teile der Deckfläche 18 (nicht dargestellt), welche den Freiraum umgibt, anhaften und zusätzliches Material, welches durch die Oberflächen 20 vorwärtsbefördert wird, kann sich an dem anhaftenden Material anlagern, um barrel hangings in diesem Kanalraum zu bilden. Wie ebenfalls durch die gestrichelten Pfeile gezeigt wird, kann etwas von dem Leckmaterial in den Kanalraum im Bereich der öffnung 17 hineingezwungen oder hineingezogen werden.

Der Materialleckstrom und der Materialaufstau in den Verflüchtigungs-Kanalräumen, wie barrel hangings, stellen ein Betriebsproblem dar, welches für eine maximale ,Verarbeitungs-Effektivität beseitigt oder minimiert werden muß. Wie vorstehend beschrieben, nimmt die Verweilzeit des als barrel hangings gesammelten Materials in dem Kanalraum zu und die Zunahme der Verweilzeit kann die Qualität des verarbeiteten Produkts beeinflussen. Zusätzlich können die barrel hangings eine Instabilität (Strömungs-Fluktuationen) im Ausstoß des Kanalraums bewirken. Gleichermaßen wichtig ist, daß jeder Material-Leckstrom in dem ersten und letzten Verarbeitungs-Kanalraum im Bereich der öffnung 17 und des Vakuumanschlusses 75 ein ernsthaftes Potential dafür ergibt, daß Material mitgerissen wird und die Vakuumleitung verstopft.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verhindern in Umfangsrichtung angeordnete Rippen 80 wirkungsvoll

den Leckstrom in dem Bereich des Vakuumanschlusses. Wie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, sind die in ümfangsrichtung liegenden Rippen 80 nahe den Randbereichen der an der Verflüchtigungsstufe anliegenden Wänden 23a und 27a (Fig.1) angeordnet. Die ümfangsrippen 80 sind fest mit der stationären Abdeckfläche 18 verbunden und erstrecken sich über einem Teil der Oberfläche 20, welche den Kanalwänden 23a und 27a benachbart ist. Die Rippen 80 bilden eine Verlängerung der Abdeckfläche 18 und erstrecken sich ebenso radial in die Kanäle 23 und 27, um einen geschlossenen Spaltraum 32 (Fig. 7 und 7a) zu ergeben, und zwar zwischen den sich radial erstreckenden Teilen der Rippen 80 und den Wänden 23a und 27a. Wie in den Fig. 2 und 7a gezeigt ist, sind die Rippen 80 in dem Kanalraum 24 so angeordnet und positioniert, daß sie sich in der Drehrichtung des Rotors 12 von einem Punkt am oder nahe bei der Einlaßöffnung 50b zu einem Punkt an oder unter der Ablaufkante 15a der öffnung 17 erstrecken. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind die Ümfangsrippen 80 so in dem Kanalraum 28 angeordnet, daß sie sich in der Drehrichtung des Rotors 12 von einem Punkt am oder nahe des Blockierelementes 43 zu einem Punkt an oder unter der Ablaufkante 15a der öffnung 17 erstrecken. Die Anordnung der Ümfangsrippen 80, welche in den Fig. 2, 3 und 7a gezeigt ist, verhindert wirkungsvoll barrel hangings, welche sich nicht auf diesen Teil der Oberfläche 18 vor der öffnung bilden können, d.h. in dem Teil der Oberfläche 18, der zwischen den Einlaßöffnungen 50b und 52b der Kanalräume und 28 und der Vorderkante 15 der öffnung 17 liegt. Der Materialaufbau auf diesem Teil der Oberfläche 18 stellt ein besonders ernsthaftes Potential für das Verstopfen der Öffnung 17 oder des Vakuumanschlusses 75 dar. Wenn sich die Ümfangsrippen 80 unter die Ablaufkante 15a der öffnung 17 erstreckt_f ist des weiteren wirkungsvoll verhindert, daß ein Material-Leckstrom vom Spaltraum 19 in die öffnung 17 eintritt. Dementsprechend bilden die Ümfangsrippen 80 einen wichtigen Grundbestandteil des Vakuumsystems gemäß

-Vt-" if " " " ' 3^33832 der vorliegenden Erfindung und tragen dazu bei, wirkungsvoll eine Leckage und einen Aufstau von Material in den Verflüchtigungs-Kanalräumen zu verhindern und zu kontrollieren, um somit wirkungsvoll die gesamte Zuverlässigkeit und die Effektivität des Vakuumsystems zu maximieren.

Das Erreichen der effektiven Verhinderung und der Kontrolle der Leckage und des Aufstaus von Material durch die Umfangsrippen 18 im Bereich der öffnung 17 oder des Anschlusses 15 ist am besten in den Fig. 7, 7a, 8 und 8a gezeigt. Die Fig. 7 und 7a zeigen die Leistung der Rippe 18 im Kanalraum 24, wenn kein Verteiler verwendet wird. Wie erwähnt, ist die Rippe 80 in dem Kanalraum 24 angeordnet, um einen Spaltraum 32 zu bilden, welcher sich von einem Punkt nahe oder bei der Einlaßöffnung 50b (Fig. 2 und 7a) zu einem Punkt an oder vorzugsweise unter der Kante 15a der öffnung 17 (Fig. 2 und 7a) erstreckt. Wie durch die Pfeile in den Fig. 7 und 7a gezeigt ist, wird das Material, welches in den Spaltraum zwischen die Oberflächen 18 und 20 gedrängt wird und durch die rotierende Oberfläche 20 vorwärtsgeschleppt wird, daran gehindert, den Teil der Oberfläche 18 vor der Öffnung 17, welches den Kanalraum 24 umschließt, zu berühren oder dort abgelagert zu werden. Wenn das Material im Spaltraum 19 zu diesem Teil der Oberfläche 18, welche den Kanalraum 24 umschließt, bewegt wird oder zu der öffnung 17, lenken die Umfangsrippen 80 das sich bewegende Material zum Spaltraum 32 zwischen den Wänden 23a und den Rippen Das Material, welches zum Spaltraum 32 abgelenkt wird, wird entweder in den Kanalraumweg 24 von der Spaltöffnung 32 im Bereich der Rippe 80 ausgebracht, oder das Material wird vorwärts durch die rotierenden Wände 23a bewegt, um unterhalb der Rippe 80 ausgebracht zu werden. Dementsprechend wären barrel hangings in diesem Teil der Oberfläche 18 wirkungsvoll verhindert, welche den Kanalraum 24 um-

schließt, der sich von der Einlaßzone 50b zu der Kante 15 der Öffnung 17 erstreckt, um damit wirkungsvoll das Potential für das Verstopfen der Öffnung 17 oder des Anschlusses 75 durch barrel hangings zu eliminieren. Zusätzlich erstreckt sich die Umfangsrippe 80 unter die Kante 15a der Öffnung 17 und verhindert somit wirkungsvoll, daß Leckmaterial, welches zu dem Bereich der Öffnung 17 gefördert wird, die Öffnung 17 oder den Anschluß 75 berührt. Der Spaltraum 32 kann während der gesamten Länge der Rippe 80 gleich sein oder kann variieren. Vorzugsweise sollte der Spaltraum 32 zwischen 0,25 bis 6,25 mm (0,01 inch bis 0,25 inch) betragen. Normalerweise ragt die Rippe 80 radial in den Kanalraum 24 (oder 28), um nicht mehr als um die Hälfte der Tiefe des Kanals 23 und um nicht weniger als ein Viertel der Tiefe hinein.

Während die vorstehende Beschreibung auf die Umfangsrippe 80 gerichtet ist, die in der Nähe der Kanalwand 23a des Kanalraums 24 angeordnet ist, wird derselbe Effekt mit der Umfangsrippe 80 erreicht, die in der Nähe der Kanalwand 27a des Kanalraums 28 ist.

Wie vorstehend erwähnt, kann sich das Potential für den Materialaufstau oder für den Material-Leckstrom durch die Öffnung 19 über den gesamten Umfang des ersten und des letzten Verflüchtigungs-Kanalraumes erstrecken. Dementsprechend kann sich die Rippe 80 im wesentlichen über den ganzen Umfang der Kanalwände 23a und 27a erstrecken. Unter den meisten Bedingungen jedoch können die Dichteinrichtung 78 (Fig. 1) den Material-Leckstrom über den größeren Umfangsteil des ersten und des letzten Verflüchtigungs-Kanalraumes wirkungsvoll kontrollieren. Die maximale Effizienz und Zuverlässigkeit des Vakuumsystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird gewöhnlich sichergestellt, wenn sich die Rippe 80 wenigstens über den Umfangsteil des ersten und des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 24 und 28 er-

streckt, welcher zumindestens von einem Punkt an oder in Strömungsrichtung vor der Vorderkante 15 in jedem Kanalraum zu einem Punkt an oder unter der Ablaufkante 15a der öffnung 17 erstreckt.
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Die Fig. 8 und 8a zeigen die Verwendung von Umfangsrippen in Verflüchtigungs-Kanalräumen des Typs, der in US-PS 4 329 06 5 beschrieben ist. Aus Darstellungsgründen ist nur die Anordnung der Umfangsrippe 80 in dem ersten Verflüchtigungs-Kanalraum 24 gezeigt. Die Beschreibung ist jedoch gleichermaßen auf die Anordnung der Umfangsrippe 80 in dem letzten Verflüchtigungs-Kanalraum anzuwenden. Es kann anhand der Fig. 6 festgestellt werden, daß der Druckaufbau an dem Verteiler 26 Material in den Spaltraum 19 bringen kann, welcher zwischen den Oberflächen 20 und 18 existiert, welche die Kanalräume 22 und 24 trennen, sowie zwischen den Oberflächen 20 und 18, welche die Kanalräume 24 und 28 trennen, wie auch zwischen den Oberflächen 20 und 18, welche die Kanalräume 28 und 30 trennen. Wesentliche Material-Leckströme, die von den Oberflächen 20 getragen werden, treten jedoch nur zwischen Kanalräumen auf, welche wesentlich unterschiedliche Drücke haben, z.B. zwischen den Kanalräumen 22 und 24 und zwischen den Kanalräumen 28 und 30. Material, das durch die Oberfläche 20 zwischen den Kanalräumen 24 und 28 der Verflüchtigungs-Stufe getragen wird, hat sich nicht als wesentliches Problem hinsichtlich der Verstopfung der öffnung 17 oder des Anschlusses 75 erwiesen. Wie in den Fig. 8 und 8a gezeigt ist, beinhaltet der Kanalraum 24 einen Verteiler 26, weleher mit dem stationären Element 16 verbunden ist und nahe der Einlaßöffnung 50b angeordnet ist, der durch die Übertragungsnut 50 gegeben ist. Der Verteiler 26 erstreckt sich radial in den Kanalraum 24 und endet kurz vor .der Kanalgrundfläche, wobei er in den Querschnittsabmessungen und im Profil sich nahe an die Querschnittsabmessungen und an das Profil des Kanals anpaßt, um einen Spaltraum 31

zwischen den Seitenwänden 26a des Verteilers 26 und den Kanalwänden 23a zu ergeben. Die strömungsaufwärts gelegene Oberfläche 29 des Verteilers 26 ist ausgelegt, um die Bewegung des Materials, welches dem Kanalraum 24 zugeführt wird, zu blockieren und das blockierte Material auf die Kanalwände zu verteilen. Material, welches auf die Wände verteilt wird, wird durch die Wände als dünne Schicht weiterbefördert und ein Freiraum wird bei oder nahe der strömungsabwärts gelegenen Oberfläche des Verteilers 26 geschaffen. Eine Vakuumquelle ist vorgesehen, um mit dem Freiraum durch die öffnung 17 in Verbindung zu stehen, wie dies in gleicher Weise in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist.

Die Umfangsrippe 80 ist fest mit der stationären Abdeckfläche 18 verbunden und erstreckt sich über ein Teil der Oberfläche 20, welcher an dem Kanalraum 24 anliegt. Die Rippe 80 erstreckt sich radial in den Kanal und ergibt einen engen Spaltraum 32 (Fig. 8a) mit der Wand 23a. Wie in Fig. 8a gezeigt ist, ist die Rippe 80 in dem Kanalraum 24 so angeordnet, daß sie sich in Drehrichtung der Wände von einem Punkt an der strömungsabwärts gelegenen Oberfläche des Verteilers 26 zu einem Punkt an oder unter der Kante 15a der öffnung 17 erstreckt. Wie durch die Pfeile gezeigt ist, verhindert die Rippe 80 wirkungsvoll, daß Material, welches in den Spaltraum 19 gezwungen und durch die Oberfläche 20 weiterbefördert wird, den Teil der Abdeckfläche des Kanalraums 24 erreicht, der zwischen der strömungsabwärts gelegenen Oberfläche des Verteilers 26 bis zur Kante 15a liegt, sowie daß das Material die öffnung 17 erreicht. In dem zu bevorzugenden Vakuumsystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin die Kontrolle des Materialaufstaus an oder nahe der öffnung 17 erreicht, indem ein Unterschnitt 17a (Fig. 2 und 3) vorgesehen wird. Der Unterschnitt 17a ist in der Oberfläche 18 gebildet und erstreckt sich vorzugsweise

über oder fällt mit der vollen Breite der öffnung 17 zusammen. Der Unterschnitt 17a ergibt eine wirkungsvolle Kontrolle für jeden Materialaufstau an der Kante 15a, weicherauftreten könnte, wenn die Ecke 15a so angeordnet ist, daß Material, das z.B. durch die Oberfläche 20 gefördert wird, welche die Kanalräume 24 und 28 gemäß Fig.6 trennt, an der Ecke 15a abgekratzt und gesammelt werden könnte. In den zu bevorzugenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erstrecken sich die Umfangsrippen zu einem Punkt an oder unter der am meisten stromabwärts gelegenen Ecke 17b des Unterschnitts 17a, um das im Unterschnitt 17a gesammelte Material in die Verflüchtigungs-Kanal räume zurückzuleiten.

Die Verflüchtigungs-Kanalräume von einigen Ausführungsformen der Verarbeitungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung erfordern keine Verteiler, wie in den Verflüchtigungs-Kanalräumen gemäß der US-PS 4 329 065. Wie in dieser Druckschrift beschrieben ist, ergeben die Verteiler dünne Schichten von Material, welche auf den Kanalwänden durch Freiräume gefördert werden, die unterhalb des Verteilers gebildet werden. Eine Vakuumquelle ist mit dem Freiraum verbunden. Der Massenübertragungs-Mechanismus, um die Verflüchtigung in den Kanalräumen nach US-PS 4 329 065 zu erreichen, beinhaltet im wesentlichen die Diffusion von flüchtigen Bestandteilen aus den Filmoberflächen, während diese dem Vakuum ausgesetzt sind. Andererseits hängt dieser Mechanismus/von und/oder ist beeinflußt durch solche Faktoren, wie den effektiven Diffusionsvorgang der flüchtigen Bestandteile, der Filmdicke und der Verweilzeit im Vakuum.

Der Mechanismus, der zur Erreichung der Verflüchtigung

in den Kanalräumen einiger,Ausführungsformen der vorlieangewanat wird,

genden Erfindung/unterscheidet sich wesentlich von dem, der in US-PS 4 329 065 angewandt wird. Im wesentlichen

beinhaltet der Mechanismus drei Schritte: 1) Bildung von Blasen von flüchtigem Material in dem verarbeiteten Material, 2) Wachstum der Blasen und 3) Zerreissen der Blasen. Dieser Mechanismus erfordert es nicht, das Material auf die Kanalwände als dünne Schichten zu verteilen, ergibt aber nichtsdestoweniger besonders wirkungsvolle Massenübertragung von flüchtigen Bestandteilen aus dem verarbeiteten Material, wobei viskose und viskoelastische Materialien eingeschlossen sind. Im wesentlichen wird der Mechanismus durch eine unterschiedliche Einbeziehung der Merkmale erreicht, wobei die Kontrolle des verfügbaren Verarbeitungsvolumens in den Kanalräumen der Verflüchtigungsstufe und die Kontrolle des zur Verfügung stehenden Übertragungsvolumens in den Übertragungsnuten, welche die Kanalräume der Stufe verbinden, eingeschlossen sind. Die integrierte Kontrolle dieser Merkmale ergibt eine Anordnung der Verflüchtigungsstufe, welche mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit, dem Vakuumdruck und den Merkmalen des verarbeiteten Materials abgestimmt werden kann. Diese Abstimmung ergibt einen besonders wirkungsvollen und dynamischen Schaum-Verflüchtigungsvorgang, bei welchem Material, welches zu jedem Verflüchtigungs-Kanalraum zugeführt wird, einer sofortigen wesentlichen Ausdehnung im Volumen und im Schäumen infolge der extrem schnellen Blasenbildung und Blasenwachstum unterliegt, und zwar an oder sehr nahe bei der Zuführöffnung. Einige dieser Blasen können sofort nach der Bildung zerreissen, wobei flüchtige Bestandteile aus dem Material freigesetzt werden, welche von dem Vakuum abgezogen werden. Im Betrieb wird das Material durch jeden Kanalraum in einer im wesentlichen Propf-Strönunqs-Form in Form eines im wesentlichen kontinuierlichen Strangs oder als diskontinuierliche Klumpen von Material.

Eine wesentliche Ausdehnung im Volumen und/oder im Schäumen der Stränge oder der Klumpen von Material, welche bei oder nahe der Einlaßöffnung auftritt, stellt ein Potential

für das Mitreißen des Materials und für das Verstopfen der öffnung 17 und/oder des Anschlusses 75 dar. Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, sind in ümfangsrichtung angeordnete Strömungsumlenker 86 mit dem stationären Element verbunden und zwischen den Einlaßöffnungen 50a und 52a der Kanalräume 24 und 28 sowie der öffnung 17 angeordnet. Die Strömungsumlenker 86 erstrecken sich radial nach unten in jeden Kanalraum und sind so dimensioniert und geformt, daß sie die Strömung des expandierenden und/oder schäumenden strangähnlichen Materials zu dem Grund des Kanals und von der öffnung 17 weglenken. Für gewöhnlich erstrecken sich Strömungsumlenker 86 radial in jeden Kanalraum um weniger als eine Hälfte der Tiefe des Kanalraums. Strömungsumlenker 86 unterscheiden sich wesentlich von den Verteilern der Verflüchtigungs-Vorrichtungen, welche in US-PS 4 32 9 065 beschrieben sind. Die Strömungsumlenker 86 sind nicht dafür ausgelegt, das Material auf die Kanalwände als dünne Filme zu verteilen. Sie sind stattdessen dafür ausgelegt, die Strömung des strangähnliehen Materials zu der Grundfläche jedes Kanals zu richten und diese Funktion zu erfüllen, ohne irgendwelchen Druckanstieg in der Einlaßregion zu entwickeln, wo die Strömungsumlenker 86 positioniert sind. Die Strömungsumlenker 86 verhindern ebenfalls, daß irgendein Material, das an der Oberfläche 18 nahe den Einlaßöffnungen von jedem Kanalraum gesammelt wurde, in die öffnung 17 durch den Vakuumdruck gezogen wird.

Dementsprechend ergeben die Strömungsumlenker 86 eine zusätzliche Kontrolle, um zu verhindern, daß Material die öffnung 17 oder den Vakuumanschluß 75 verstopft. Die Strömungsumlenker, welche in den Fig. 1 bis 3 dargestellt sind, werden alle durch eine Strömungsumlenkeinheit 85 (Fig. 1)/. Es können jedoch auch separate Strömungsumlenker für jeden Verflüchtigungs-Kanalraum vorgesehen werden, wenn dies gewünscht ist.

Die Pig. 9 bis 15 zeigen eine einzelne Verflüchtigungsstufe einer Mehrstufen-Rotations-Verarbeitungsvorrichtung, welche die Vakuumeinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Wie schematisch in Fig. 10 gezeigt ist, sind die Kanalräume mit Material-Übertragungsnuten verbunden (welche in der Oberfläche 218 des Gehäuses 216 gebildet sind) und so angeordnet, daß Material in einem Kanalraum zu einem benachbarten Kanalraum übertragen werden kann. Die Ubertragungsnuten und die Einlaß- und Auslaßöffnungen, die damit verbunden sind, sowie die Blockierelemente, die nachstehend beschrieben werden, können durch eine oder mehrere bewegliche Übertragungsplatten gebildet werden, welche mit dem Gehäuse 216 verbunden sind, wie dies in US-PS 4 227 816 beschrieben ist.

Wie in Fig. 9 dargestellt ist, steht die Verflüchtigungsstufe mit der Vakuum-Verteileranordnung 276 durch die Öffnung 217 in Verbindung, welche sich durch das Gehäuse 216 erstreckt. Die Öffnung 217 erstreckt sich über die benachbarten Verflüchtigungs-Kanalräume 224, 226 und 228. Die Anordnung der Vakuum-Verteileranordnung 276 und der Öffnung 217 über dem Umfang der Kanalräume ist am deutlichsten in den Fig. 10 sowie 12 bis 14 zu sehen. Die Vakuum-Verteileranordnung 276 ergibt eine betriebsmäßige Verbindung zwischen den Kanalräumen in der Verflüchtigungsstufe von einer Vakuumquelle (nicht gezeigt) durch den Vakuumanschluß 275 (Fig. 9) für die Evakuierung der Kanalräume. Dementsprechend werden die Kanalräume 224, und 228 der Verflüchtigungsstufe durch die Öffnung 217 und durch die Vakuum-Verteileranordnung 276 evakuiert. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, kann die Vakuum-Verteileranordnung 276 mit einer Vakuum-Meßeinrichtung (nicht dargestellt) durch die Vakuum-Meßeinrichtungs-öffnung 277 in der Umhüllung der Verteileranordnung in Verbindung stehen. In der bevorzugten Ausführungsform einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung, die in Fig. 9 gezeigt ist, ist

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ein Sichtanschluß, wie ein Sichtglas 276b an der Verteileranordnung 276 montiert und in einer im wesentlichen senkrecht zu dem Radius der Kanalräume liegenden Ebene positioniert. Das Sichtglas 276b erlaubt die Beobachtung der Verflüchtigungsstufe während des Betriebes. Vorzugsweise wird die Verteileranordnung 276 durch Erwärmungseinrichtungen H (Fig. 12 bis 14) in einer Art und Weise beheizt, die ähnlich zu der ist, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, um die Kondensation von Dämpfen in der Umhüllung der Verteileranordnung zu minimieren.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist die Oberfläche 220 des Rotors 212 von der Oberfläche 218 des Gehäuses 216 durch einen engen Spaltraum 219 getrennt. Um den Vakuum-Leckstrom in der Verflüchtigungsstufe zu kontrollieren, sind Rotoroberflächen 220 zwischen den Kanalräumen mit verschiedenen Druckniveaus mit Dichteinrichtungen versehen, wie den Dichtungen 278, welche in Fig. 9 zwischen den Kanalräumen 222 und 224 und 228 und 230 gezeigt sind. Dichteinrichtungen sind nicht zwischen Kanälen mit gleichem Druckniveau gezeigt, aber sie können vorgesehen werden, falls dies gewünscht ist.

Die Verdampfung der flüchtigen Bestandteile in dem Material neigt dazu, die Temperatur des Materials zu senken. Dementsprechend kann die Verflüchtigungs-Effektivität der Verarbeitungsvorrichtung gesteigert werden, indem Erwärmungseinrichtungen vorgesehen werden, um zumindestens die Seitenwände der Verflüchtigungskanäle und vorzugsweise den gesamten Kanal, wie auch das Gehäuse der Verarbeitungsvorrichtung, zu erwärmen. Die Erwärmungseinrichtungen 282, die in Fig. 9 dargestellt sind, sind eine Serie von Kammern, durch welche die Wärmeübertragungsflüssigkeit in bekannter Weise zirkulieren kann, aber es können auch alle geeigneten Einrichtungen verwendet werden, um die Temperatur des Materials während der Verarbeitung aufrechtzuerhalten.

Die Fig. 11 zeigt den Kanalraum 222 der Zuführstufe.

Im Betrieb wird flüssiges Material durch Schwerkraft oder durch Zwangszuführung der Verarbeitungsvorrichtung durch die Einlaßöffnung 248 (Fig. 10-11) geführt, wird in dem Kanal 221 aufgenommen und durch die rotierenden Wände 221a (Fig. 9) vorwärtsbewegt. An der Abschlußwandfläche 242 wird das Material gesammelt, um durch die Auslaßöffnung 250a ausgebracht zu werden und zu der Verflüchtigungsstufe durch eine übertragungsnut 250 übertragen zu werden, welehe die Auslaßöffnung 250a für den Kanalraum 222 und die Einlaßöffnung 250b für den Kanalraum 224 ergibt, welches der erste Kanalraum der Verflüchtigungsstufe ist, wie dies in Fig. 10 und 12 gezeigt ist.

Die Fig. 9, 10 und 12 bis 14 zeigen den ersten, den Zwischen-und den letzten Verflüchtigungs-Kanalraum der Verflüchtigungsstufe, wobei jeder mit der Vakuum-Verteileranordnung 276 in Verbindung steht. Der erste Verflüchtigungs-Kanalraum 224 (Fig. 12) beinhaltet die Einlaßöffnung 250b und die Auslaßöffnung 252a, welche beide in dem Gehäuse 216 gebildet sind. Der Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalraum 226 (Fig. 13) beinhaltet die Einlaßöffnung 252b und die Auslaßöffnung 254a, welche beide im Gehäuse 216 gebildet sind. Der letzte Verflüchtigungs-Kanalraum 228 (Fig. 14) beinhaltet die Einlaßöffnung 254b und die Auslaßöffnung 256a, welche ebenfalls in dem Gehäuse 216 gebildet sind. Die Auslaßöffnungen 252a, 254a und 256a sind vorzugsweise von den Einlaßöffnungen um einen größeren Teil der Umfangsentfernung über dem Verflüchtigungs-Kanal getrennt. Jeder Verflüchtigungs-Kanalraum (Fig. 12-14) beinhaltet eine Abschlußwandfläche 244, welche durch ein Blockierelement 243 (verbunden mit dem Gehäuse 216) gegeben ist und welches nahe dem Ausgang des Kanalraumes angeordnet ist, um das in dem Kanalraum verarbeitete Material zum Ausbringen aus dem Kanalraum zu sammeln. Die Einlaßöffnung 250b des ersten Verflüchtigungs-Kanalraums

224 und die Auslaßöffnung 256a des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 228 ergibt den entsprechenden Einlaß und Auslaß für die Verflüchtigungsstufe.

Wie schematisch in Fig. 10 gezeigt ist, bilden die Kanalräume 224, 226 und 228 eine vollständige Verflüchtigungsstufe und sind durch Übertragungsnuten 252 und 254 (welche in der Oberfläche 218 des Gehäuses 216 gebildet sind) verbunden und so angeordnet, daß im Kanalraum 224 verarbeitetes Material zum Kanalraum 226 und anschließend zum Kanalraum 228 zur weiteren Verflüchtigung übertragen werden kann. Die Ubertragungsnuten 252 ergeben die Auslaßöffnung 252a für den Kanalraum 224 und die Einlaßöffnung 252b für den Kanalraum 226, die Übertragungsnuten 254 ergeben die Auslaßöffnung 254a für den Kanal 226 und die Einlaßöffnung 254b für den Kanalraum 228, wie am besten in Fig. 10 zu sehen ist. In der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 10 verbinden die Übertragungsnuten 256 die Kanalräume 228 und 230 der Mischstufe und ergeben die Auslaßöffnung 256a zum Ausbringen des Materials aus der Verflüchtigungsstufe. Die Übertragungsnuten 250 und 256 zum Zuführen und Ausbringen des Materials zu und aus der Verflüchtigungsstufe sind ebenfalls in der Oberfläche 218 des Gehäuses 216 gebildet.

Die Verflüchtigungsstufe wird durch Konstruktionsmerkmale gekennzeichnet, welche ein effektives Befreien von flüchtigen Bestandteilen von viskosen - inklusive viskoelasti-* sehen - Materialien ermöglicht. Diese Merkmale ergeben eine effektive Entfernung der flüchtigen Bestandteile aus dem verarbeiteten Material in der Verflüchtigungsstufe durch einen Schäum-Verflüchtigungs-Mechanismus, welcher drei Schritte beinhaltet: Entstehung von Blasen, welche flüchtige Bestandteile enthalten, Wachstum der Blasen und Zerreissen der Blasen in nicht-druckerzeugenden Scherzonen. Die flüchtigen Bestandteile, welche durch das Blasen-

zerreissen freigesetzt werden, werden kontinuierlich aus dem Kanalraum durch eine große Vakuumöffnung 217 und eine Vakkum-Verteileranordnung 276 entfernt, so daß ein niedriges Druckniveau aufrechterhalten wird, um das fortgesetzte Wachstum der Blasen zu fördern und das Wiederauflösen der flüchtigen Bestandteile in dem Material zu verhindern .

Die Einlaßöffnung 250b, welche in den Fig. 10 und 12 dargestellt ist, ist im Querschnitt relativ eng und dafür vorgesehen, um die Kontrolle des Einlaßdruckes und der Vakuumdichtung der Verflüchtigungsstufe zu ermöglichen. Eine weitere genaue Kontrolle des Einlaßdruckes und der Vakuumdichtung kann erreicht werden, indem eine Kontrollvorrichtung 284 an der Einlaßöffnung 250b der ersten Verflüchtigungsstufe (Fig. 12) vorgesehen wird. Die Kontrollvorrichtung 284 kann so ausgestattet sein, daß sie von außerhalb der Verarbeitungseinrichtung einstellbar ist und verengt die Einlaßöffnung 250b zu einem vorbestimmten Grad. Wie in der Fig. 10 am besten zu sehen ist, ist eine Rippe 280 in dem Kanalraum 224 neben der Wand 223a vorgesehen, wodurch sich der Spaltraum 231 (Fig. 9) ergibt, und erstreckt sich von einem Punkt am Einlaß 250b zu einem Punkt unter der Kante 217b (Fig. 12) der öffnung

217. Eine andere Rippe 280 in dem Kanalraum 228 neben der Wand 227a ist vorgesehen, wodurch sich der Spaltraum 231 (Fig. 9) ergibt und erstreckt sich von einem Punkt nahe der Einlaßöffnung 254b vor der Kante 215 der öffnung 217

der öffnung 17 zu einem Punkt unter der Kante 217b/Dadurch wird verhindert, daß ein Material-Leckstrom im Spaltraum 219, welcher durch die rotierenden Oberflächen 220 zwischen den Kanalräumen 222 und 224 und zwischen den Kanalräumen 228 und 230 vorwärtsbefördert wird, in die öffnung 217 eintritt, wodurch im wesentlichen das Verstopfen der öffnung 217 oder des Anschlusses 275 vermieden wird. Des weiteren sind Strömungsumlenker 286 (Fig. 9, 10 und 12-14) in jedem

Verflüchtigungs-Kanalraum vorgesehen, um Material, welches in den Kanalraum eintritt, zu der Grundfläche des Kanalraums zu leiten, um einen zusätzlichen Schutz zu geben, der verhindert, daß Material in die öffnung 217 eintritt,

5 oder sich dort sammelt. Der Unterschnitt 217a (Fig. 12, 13 und 14) in der Abdeckfläche 218 ergibt die Kontrolle des Materialaufstaus an der Kante 215a der öffnung 217. Die dargestellten Strömungsumlenker 286 sind Teil einer Strömungsumlenkeinheit 285 (Fig. 9) , aber es können auch sepa^· rate Strömungsumlenker für jeden Kanalraum verwendet werden.

Die Ubertragungsnut 256 (Fig. 10) ist relativ eng im Querschnitt und ist vorgesehen, um die Kontrolle des Auslaßdruckes und die Vakuumdichtung der ersten Verflüchtigungsstufe zu kontrollieren. Eine weitere genaue Kontrolle des Auslaßdrucks und der Vakuumdichtung kann erreicht werden, indem eine Kontrollvorrichtung 288 (Fig. 15) an der Einlaßöffnung 256b der Mischstufe 230 vorgesehen wird, welche ähnlich der Kontrollvorrichtung 284 ist, die vorstehend beschrieben wurde.

Im Betrieb tritt flüssiges Material in den Verflüchtigungs-Kanalraum 224 der Verflüchtigungsstufe bei der Einlaßöffnung 250b mit einem Druck ein, der durch die Geometrie der Einlaßöffnung 250b kontrolliert wird, sowie durch die Einlaßkontrollvorrichtung 284 (Fig. 10 und 12) und wird zu dem Grund des Kanals 223 durch den Strömungsumlenker 286 geleitet. Das Material wird einem Vakuum ausgesetzt, das durch das Absaugen mittels der Vakuumverteileranordnung 276 entsteht, wodurch ein blitzartiges Schäumen in dem ersten Verflüchtigungs-Kanalraum entsteht, wenn die Blasen der flüchtigen Bestandteile sich bilden und in ihrer Größe wachsen. An der Abschlußwandfläche 244 wird ein nichtdruckerzeugendes Scheren in das gesammelte Material eingeleitet, wodurch die Blasen zerreissen. Das Material wird durch die Auslaßöffnung 252a zur übertragung durch die

Übertragungsnuten 252 zu dem Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalraum 226 (Fig. 10 und 13) ausgebracht.

Von der Ubertragungsnut 252 tritt das Material in den Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalraum 226 durch die Einlaßöffnung 252b (Fig. 10 und 13) ein, wird zu dem Grund des Kanals durch den Strömungsumlenker 286 geleitet, wird einem Vakuum ausgesetzt und wird vorwärts zu der Abschlußwand 244 für ein nicht-druckerzeugendes Scheren und für das Ausbringen durch die Auslaßöffnung 254a gefördert.

Das Material durchläuft die Übertragungsnut 254 (Fig. 10), tritt in den letzten Verfluchtigungs-Kanalraum 228 durch die Einlaßöffnung 254b ein und wird zu der Kanalgrundfläche durch den Strömungsumlenker 286 (Fig. 14) geleitet.

Das geschäumte Material wird durch den Kanalraum 228 zu der Abschlußwand 244 gefördert.

Wenn das Material durch die Verflüchtigungs-Kanalräume gefördert und zwischen ihnen übertragen wird, wird es fortlaufend einem Vakuum unterworfen und erfährt keinen wesentlichen Anstieg im Druck. Dementsprechend werden weiterhin Blasen von flüchtigen Bestandteilen in dem Material erzeugt, wachsen und zerreissen, bis das Material die Abschlußwandfläche 244 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 228 erreicht. Die flüchtigen Bestandteile, welche durch das Zerreissen der Blasen freigesetzt werden, werden durch die öffnung 217 abgezogen, welche mit allen Kanalräumen der Verflüchtigungsstufe in Verbindung steht. Wie in den Fig. 10, 12 und 14 gezeigt ist, verhindern in Umfangsrichtung angeordnete Rippen 280, welche in den Kanalräumen 224 und 228 angeordnet sind, daß ein Leckstrom, welcher durch die rotierende Oberfläche 220 zwischen den Kanalräumen 222 und 224 und zwischen den Kanalräumen 228 und 230 vorwärtsgefördert wird, in die öffnung 217 in der vorstehend beschriebenen Weise eintritt.

Die Strömungsumlenker 286 und der Unterschnitt 217a wirken zusammen, um effektiv zu vermeiden, daß Material in die öffnung 217 und/oder den Anschluß 275 eintritt. Es wird genügend Druck in dem an der Abschlußwand 244 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 228 gesammelten Materials erzeugt, um das Material durch die relativ enge Auslaßöffnung 256a auszubringen, um es durch die über-' tragungsnut 256 (Fig. 10) zum Kanalraum 230 der Mischstufe (Fig. 15) zu übertragen. Die vorstehend beschriebene Verflüchtigungsstufe hat drei Verflüchtigungs-Kanalräume, welche durch Übertragungsnuten verbunden sind, aber es können auch mehr oder weniger Kanalräume vorgesehen werden, je nach den Verarbeitungsbedingungen und nach dem zu verarbeitenden Material.

Beispiel

Eine Rotations-Verarbeitungsvorrichtung des vorstehend beschriebenen Typs wurde verwendet, um verschiedene Polymer-Materialien von flüchtigen Bestandteilen zu befreien, wobei diese Materialien flüchtige Bestandteile mit einer Anfangskonzentration zwischen 550 ppm bis ungefähr 1,4% aufwiesen. Die Verarbeitungsvorrichtung beinhaltete einen Rotor, welcher einen Radius R, (wie in Fig. 2) von 95 mm (3,75 in) und welcher eine einzige Verflüchtigungs-Stufe mit fünf Verflüchtigungskanälen trug, wobei jede eine Breite W (wie in Fig. 1) von 17,46 mm (0,6875 in) hatte und eine Pumpstufe aufwies. Der Kanalgrundradius R (wie in Fig. 2) der Verflüchtigungskanäle war 54 mm (2,125 in), der des Pumpkanals war 66,7 mm (2,625 in). Die Zuführgeschwindigkeit wurde durch einen Extruder kontrolliert, welcher das Material der Einlaßöffnung der Verflüchtigungsstufe zwangszuführte mit 45,4 kg/h (100 lb/hr). Die Temperatur des Materials wurde zwischen 176,7 bis 288⁰C (350⁰F bis 550⁰F) aufrechterhalten.

Das Vakuumsystem, das mit der Verflüchtigungsstufe verbunden war, beinhaltete eine Verteileranordnung mit einer Breite (L, Fig. 1) von 165 mm (6,5 in) und wies einen 10° Unterschnitt wie zuvor beschrieben auf, der sich über 30° des Umfangs von allen Verflüchtigungs-Kanalräumen erstreckte, um die rechteckige öffnung durch das stationäre Element vollständig einzuschließen. Der Durchmesser des Vakuumanschlusseswar 38 mm (1,5 in) NPT und der Anschluß war mit einer 100 cfm Stokes (Pennwalt) Vakuumpumpe, Modell No. 149 HS verbunden. Ein Strömungsumlenker war im Einlaßbereich jedes Verflüchtigungs-Kanalraums der Stufe vorgesehen. Jeder Strömungsumlenker hatte eine Umfangslänge von ungefähr 38 mm (1,5 in) und erstreckte sich radial in den Kanal um ungefähr 25,4 mm ( 1 inch).

Umfangsrippen waren vorgesehen im ersten und im letzten Verflüchtigungs-Kanalraum. Jede Rippe ergab einen Spaltraum von 0,254 mm - 6,35 mm (0,010 bis 0,25 in) mit der benachbarten Kanalwand und erstreckte sich radial in den Kanalraum um ungefähr 12,7 mm (0,5 in). Jede Rippe erstreckte sich zumindestens um 43° über den Umfang der Kanalräume in Drehrichtung von einem Punkt an der am meisten strömungsaufwärts gelegenen Oberfläche des Strömungsumlenker s zu einem Punkt unter der am meisten strömungsabwärts gelegenen Kante des UnterSchnitts.

Polymer-Materialien, welche flüchtige Bestandteile enthielten, wurden in der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung verarbeitet, inklusive Polystyrol, Styrol-Copolymer, Polyolefine und Polyethylen-Copolymere mit niedriger Dich-

gO te. Während des Betriebes war das Vakuumsystem der vorliegenden Erfindung in der Lage, kontinuierlich ein Vakuumniveau von zwischen ungefähr 5-12 mm Hg in der Verfluch t igung s stufe aufrechtzuerhalten. Dieser Vakuumdruck ergibt eine Entfernung von bis zu 99% der anfänglich vorhandenen flüchtigen Bestandteile in einigen der verarbeiteten Materialien. Kein Verstopfen des Vakuuman-

Schlusses oder der öffnung trat während des Betriebes der Verarbeitungsvorrichtung auf und es wurden keine barrel hangings in den Verflüchtigungs-Kanalräumen während des Betriebs der Verarbeitungsvorrichtung beobachtet.

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Claims

.;P^TENT--g.MD RECHTSANWÄLTE BARDEHLE, PAÖ&^BeR"<3f-pOST;-ALTENBURG & PARTNER RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS JOCHEN PAGENBERG dr jurll μ harvard·· HEINZ BARDEHLE niPi inc, BERNHARD FROHWITTER dipl-ing - WOLFGANG A. DOST dr dipi -chem GÜNTER FRHR. v. GRAVENREUTH d.pi ing (fh)· UDO W. ALTENBURG mpl phys -/-V00 PATENT UND RECHTSANWÄLTE. POSTFACH 860620. 8000 MÜNCHEN 86 POSTFACH 860620. 8000 MÜNCHEN TELEFON (089)980361 TELEX 522 791 pad d CABLE: PADBÜRO MÜNCHEN BÜRO; GALILEIPLATZ 1, 8 MÜNCHEN 8( Datum 1 3. September 1984 U 5726 se Patentansprüche

1. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten von flüssigen Materialien, welche flüchtige Bestandteile enthalten, wobei diese Vorrichtung eine Vielzahl von Verarbeitungs-Kanalräumen aufweist, die durch ein rotierendes Element gebildet werden, welches einen Rotor aufweist, der eine Vielzahl von ringförmigen Verarbeitungskanälen trägt, wobei jeder Kanal gegenüberliegende Seitenwände hat, die sich radial von der Rotoroberfläche aus nach innen erstrecken und eine ringförmige Grundfläche, welche die Seitenwände an ihren radial einwärts gelegenen Teilen verbindet; sowie ein stationäres Element, das eine konzentrische Abdeckfläche hat, die von der Rotoroberfläche getrennt ist, um einen Spalt zwischen dem Rotor und der Abdeckfläche zu bilden und welche mit den Kanälen zusammenwirkt, um die Vielzahl von Verarbeitungs-Kanalräumen zu bilden, wobei jeder Verarbeitungs-Kanalraum eine Einlaßöffnung, eine Auslaßöffnung und ein Kanal-Blockierelement aufweist, die mit dem stationären Element verbunden sind, sodaß Material, welches dem Einlaß zugeführt wird, durch die rotierenden Kanalwände vorwärts zu dem

ZULASSUNG: * LG MÜNCHEN I UND II, - 'ZUSÄTZLICH OLG MÜNCHEN UND BAYER. OBERSTES LANDESGERI^

Blockierelement bewegt werden kann, um aus der Auslaßöffnung ausgebracht zu werden, und Übertragungseinrichtungen, welche in der Abdeckfläche gebildet sind und so angeordnet sind, daß sie benachbarte Kanalräume verbinden, so daß Material, welches in einem Kanalraum verarbeitet wurde, in den nächst benachbarten Kanalraum übertragen werden kann; und des weiteren eine Vielzahl von Verarbeitungs-Kanalräumen, welche eine Verflüchtigungs-Stufe beinhalten, die zumindestens einen ersten und einen letzten Verfluchtigungs-Kanalraum aufweist, und durch ein Vakuumsystem gekennzeichnet ist, das vorgesehen ist, um die Kanalräume (24, 28; 224, 226, 228) der Verflüchtigungs-Stufe zu evakuieren und das eine Verteil-Anordnung (76; 276) aufweist, welche an dem stationären Element (16; 216) angebracht ist und sich von diesem nach außen hin erstreckt, und vollständig eine öffnung (17; 217) durch das stationäre Element (16; 216) umschließt, und welche sich in der Drehrichtung des Rotors (12; 212) um einen Teil des Umfangs des stationären Elements (16; 216) von der strömungsauswärts gelegenen Vorderkante (15; 215) der öffnung (17; 217) bis zu der Ablaufkante (15a; 215a) der öffnung (17; 217) erstreckt und welche sich axial über den zumindestens ersten (24; 224) und letzten (28; 228) Verflüchtigungs-Kanalraum erstreckt, um somit eine betriebsmäßige Verbindung zu schaffen, um die flüchtigen Bestandteile zwischen den Verflüchtigungs-Kanalräumen (24, 28; 224, 226, 228) der Verflüchtigungs-Stufe und einer Vakuumquelle durch einen

relativ großen Vakuumanschluß (75; 275) zu übertragen, wovor cre sehen bei der letztere durch die Verteil-Anordnung (76; 2/6)/ ist und von der öffnung (17; 217) getrennt ist, sowie Umfangsrippen (80; 280), die neben der Kanalwand (23a; 223a) des ersten Verflüchtigungs-Kanalraums (24; 224) angeordnet sind, welche sich von der Rotoroberfläche aus nach innen erstrecken und welche des weiteren neben der Kanalwand (27a; 227a) des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums (28; 228) angeordnet sind, und welche sich von

der Rotoroberfläche aus nach innen erstrecken, wobei jede ümfangsrippe (80; 280) sich radial in den Kanalraum (24; 224; 28; 228) um einen engen Spaltraum (32) zwischen jeder Rippe (80; 280) und der benachten Wand (23a; 223a; 27a; 227a) zu ergeben, und wobei jede Ümfangsrippe (80; 280) angeordnet ist, um sich in Drehrichtung von einem Punkt im Kanalraum (24, 28; 224, 226, 228) an oder vor der Vorderkante (15; 215) der öffnung (17; 217) zu einem Punkt an oder unter der Ablaufkante (15a; 215a) der öffnung (17; 217) erstreckt.

2. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verflüchtigungs-Stufe zumindestens einen Verflüchtigungs-Kanal aufweist, der e_inen Verteiler (26) hat, der nahe der Einlaßöffnung (50b, 52b; 250b, 252b, 254b) positioniert ist und sich radial in den Kanal des Kanalraums erstreckt und angeordnet ist, um die Bewegung des Materials in dem Kanalraum zu blockieren und um das Material als dünne Schichten an die Kanalwände (23a, 27a; 223a, 227a) zu verteilen, so daß das Material nach dem Verteiler (26) als dünne Schichten weiterbefördert wird, um einen Freiraum nach dem Verteiler (26) zu ergeben, und wobei die Öffnung (17; 217) so angeordnet ist, daß sie mit dem Freiraum in Verbindung steht.

3. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verflüchtigungsstufe zumindestens einen Verflüchtigungs-Kanalraum beinhaltet, welcher einen Strömungsumlenker (86; 286) aufweist, der nahe der Einlaßöffnung (50b, 52; 250b, 252b, 254b) und zwischen der Einlaßöffnung und der öffnung (17; 217) positioniert ist, wobei sich der Strömungsumlenker (86; 286) radial in den Kanal des Kanalraums erstreckt und geeignet ist, die Bewegung des Materials, welches dem Kanalraum zugeführt wird, zu der Grundfläche des Kanals umzulenken.

4. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckfläche (18; 218) einen Unterschnitt (17a; 217a) an der Ablaufkante (15a; 215a) der öffnung (17; 217) aufweist.

5. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsrippen (80; 280) sich zu einem Punkt unter der Ablaufkante (15a; 215a) der öffnung (17; 217) erstrecken.

6. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsrippen (80; 280) sich zu einem Punkt am oder unter der am meisten strÖ-mungsabwärts gelegenen Ecke (17b; 217b) des Unterschnitts (17a; 217a) erstrecken.

7. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsrippen (80; 280) sich radial in den Kanal des Kanalraums (24, 28; 224, 228) um nicht mehr als eine Hälfte der Kanaltiefe hineinerstrecken.

8. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsrippen (80; 280) sich radial in den Kanal des Kanalraums (24, 28, 224, 228) um nicht mehr als um ungefähr ein Viertel der Kanaltiefe hineinerstrecken.

9. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spaltraum (32), der zwischen den Rippen (80; 280) und den benachbarten Wänden (23a, 27a; 223a, 227a) vorgesehen ist, zwischen ungefähr 0,254 mm bis ungefähr 6,35 mm (0,01 inch bis ungefähr 0,25 inch) beträgt.

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10. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsumlenker (86; 286) sich radial in dem Kanal jedes Kanalraums (24, 28; 224, 226, 228) um nicht mehr als um ungefähr eine Hälfte der Kanaltiefe hineinerstrecken.

11. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die öffnung (17; 217) über mindestens 10° des ümfangs des Rotors (12; 212) erstreckt.

12. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuumsystem (17; 217; 76; 276; 75; 275) eine verfügbare Querschnittsfläche für die Übertragung von verdampften flüchtigen Bestandteilen aufweist, die genügend groß ist, um Dampfgeschwindigkeiten von oder unter 0,2 Mach zu ermöglichen.