DE3433833C2

DE3433833C2 - Rotations-Verarbeitungsvorrichtung für viskose Materialien

Info

Publication number: DE3433833C2
Application number: DE3433833A
Authority: DE
Inventors: Pradip Suresh Mehta
Original assignee: Farrel Corp
Current assignee: Farrel Corp
Priority date: 1983-09-14
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2004-09-15
Also published as: DE3433833A1; IT1206720B; SE8404593L; JPS6090718A; US4480923A; NL8402841A; GB2147220A; FR2551678A1; SE8404593D0; JPH0567408B2; CA1237425A; GB8422892D0; IT8422663A0; GB2147220B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rotations-Verarbeitungsvorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Einzelheiten dieser Vorrichtungen sind folgenden Druckschriften zu entnehmen: US-PS 4 142 805; 4 194 841; 4 207 004; 4 213 709; 4 227 816; 4 255 059; 4 289 319; 4 300 842 (entspricht der DE 29 47 991 A1); 4 329 065; 4 389 119; 4 402 616 (entspricht der DE 33 00 147 A1); 4 413 913.

Wesentliche Elemente des grundlegenden individuellen Verarbeitungs-Ablaufes von Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen, welche in den vorstehend genannten Patentschriften offenbart sind, weisen ein rotierendes Element auf, welches zumindests mit einem Verarbeitungsringkanal versehen ist, und ein stationäres Element, eine konzentrische Abdeckfläche schafft, die so angeordnet ist, daß sie mit dem Ringkanal einen geschlossenen Verarbeitungskanalraum bildet. Das stationäre Element hat eine Einlaßöffnung, um dem Kanalraum Material zuzuführen und eine Auslaßöffnung, um Material aus dem Kanalraum herauszubringen. Ein Bauteil, welches eine Abschlußwandfläche zum Blockieren und Sammeln des Materials bildet, ist an dem stationären Element befestigt und nahe der Auslaßöffnung angeordnet. Die Abschlußwandfläche ist geeignet, die Bewegungen des Materials, welches dem Kanal zugeführt wird, zu blockieren und mit den beweglichen Kanalraumwänden zusammenzuwirken, um eine Relativbewegung zwischen dem blockierten Material und den bewegten Kanalwänden zu schaffen. Dieses Zusammenwirken führt dazu, daß das Material, welches in Kontakt mit den beweglichen Wänden steht, nach vorne zu der Abschlußwandfläche geschleppt wird, um gesammelt und/oder kontrolliert verarbeitet und/oder ausgebracht zu werden.

Wie die vorstehend genannten Patentschriften offenbaren, bieten die Verarbeitungskanalräume ein höchst anpassungsfähiges Verarbeitungsvermögen. Die Kanalräume sind geeignet, unter anderem solche Verfahrensschritte, wie Schmelzen, Mischen, Pressen, Pumpen, Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen, Homogenisieren sowie das Einbringen von Zusatzstoffen bzw. das Ausbringen von Bestandteilen des Materials, welches in dem Kanalraum verarbeitet wird, zu leisten.

Die US Patentschriften 4 227 816, 4 213 709, 4 389 119 und 4 402 616 beziehen sich auf Mehrstufen-Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen, welche eine Vielzahl von Verarbeitungsstufen beinhalten, wobei jede einen oder mehrere Verarbeitungskanalräume aufweist. Material-Übertragungskanalräume oder -nuten sind in der Abdeckfläche des stationären Elements ausgebildet und vorgesehen, um das Material von einem Kanalraum (oder Kanalräumen) von einer Stufe zu einem Kanalraum (oder Kanalräumen) einer anderen Stufe zu transportieren.

US-PS 4 329 065 und 4 413 913 beziehen sich auf eine entsprechende Vorrichtung und ein Verfahren zum Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen. Entsprechend den darin offenbarten Vorrichtungen und Verfahren wird viskoses Material den Verarbeitungskanalräumen zugeführt und in der Nähe der Einlaßöffnung wird das Material bei einem Verteil-Element gesammelt und wird als dünner Film auf die Seiten der rotierenden Kanalwände verteilt. Hinter dem Verteilungselement ist ein Freiraum geschaffen, und ein Ausgang ist angeordnet, der mit dem Freiraum in Verbindung steht, so daß flüchtige Materialien von den Oberflächen der dünnen Filme, die durch den Freiraum transportiert werden, abgezogen werden können. Die dünnen Filme werden vorwärts zu der materialsammelnden Wandabschlußfläche gefördert, wo die Filme von der Wand abgeschabt und für den Austrag gesammelt werden.

Die US-PS 4 207 004, 4 289 319 und 4 300 842 beziehen sich auf Dichtungen, um die Leckage von viskosen, flüssigen Materialien zwischen voneinander getrennten, eng benachbarten, sich relativ zueinander bewegenden konzentrischen ringförmigen Oberflächen, insbesondere auf solche von Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen. US-PS 4 207 004 offenbart einen ringförmigen Pumpkanal auf einer der Oberflächen und einen ringförmigen flüssigkeitszurückhaltenden Kanal auf der anderen Oberfläche, welche zusammenarbeiten, um den Fluß von viskoser Leck-Flüssigkeit zu verhindern. US-PS 4 289 319 offenbart eine Dichtung, welche ineinandergreifende, konisch abgeflachte Elemente aus dünnem, festelastischem Material beinhaltet, welche in Dichtstellung zwischen die Oberflächen eingebracht werden. US-PS 4 300 842 offenbart eine Dichtung zur Verhinderung eines flüssigen Leckagestroms aus einem Verarbeitungsraum durch den Spalt zwischen Rotor und Statorgehäuse. Diese Dichtung ist durch diagonal, schraubenförmig oder schräg verlaufende Kanäle gebildet, die zum Spalt hin offen sind und entweder auf dem Rotor oder in der Oberfläche des Statorgehäuses angeordnet sein können und jeweils mit der gegenüberliegenden, nicht mit entsprechenden Kanälen versehenen Oberfläche zusammenwirken. Die vordere Seitenwand jedes diagonalen Kanals bewegt sich in bezug auf die gegenüberliegende, glatte Oberfläche und bewirkt dadurch eine effektive Pumpwirkung auf die Leckageflüssigkeit, die dem Materialstrom in Richtung des Spaltes entgegenwirkt und diesen verhindert. Der Strom von Leckageflüssigkeit von dem Verarbeitungsraum in den Spalt an irgendeinem Punkt über die Oberfläche der Vorrichtung hängt vom Druck im Verarbeitungsraum in der Nähe dieses Punktes ab. Die Abdichtung durch diese diagonalen Kanäle beruht auf der Erfassung und dem Wegschaffen der Leckageflüssigkeit vom Spalt.

Die Abdichtungen, die in der US 43 89 119 (entspricht der DE 33 00 147 A1) offenbart sind, sind dieselben wie die vorstehend bei der US-PS 43 00 842 beschriebenen. Außerdem sind die Nuten nicht zwischen den Arbeitsräumen angeordnet.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zu schaffen, welche eine neue Gestaltung aufweist, die spezielle Vorteile im Hinblick auf die Dichtung zwischen den Verarbeitungskanalräumen hat und die bei sich wesentlich unterscheidenden Drücken aufrecht erhalten wird.

Die Lösung dieser Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen erreicht.

Die Rotations-Verarbeiter gemäß der vorliegenden Erfindung weisen ein drehbares Element auf, das zumindestens zwei ringförmige Kanalräume trägt, sowie ein stationäres Element, das eine konzentrische Abdeckfläche schafft, welche durch einen engen Spalt von der Rotoroberfläche getrennt ist und mit den Ringkanälen zusammenwirkt, um zumindest erste und zweite abgeschlossene Verarbeitungskanalräume zu schaffen. Der erste Verarbeitungskanalraum beinhaltet eine Einlaßöffnung, die mit dem stationären Element verbunden ist, um viskoses Material zur Verarbeitung in dem Kanalraum aufzunehmen. Der zweite Verarbeitungskanalraum weist eine Auslaßöffnung auf, die mit dem stationären Element verbunden ist, um verarbeitetes Material aus dem Kanalraum auszubringen. Jeder Kanalraum weist ein Blockierelement auf, welches mit dem stationären Element verbunden ist und welches eine Abschlußwandfläche für diesen Kanalraum bildet. Die Blockierelemente sind so angeordnet und so angepaßt, daß Material, welches den Kanalräumen zugeführt wird, durch die rotierenden Kanalraumwände vorwärts zu den Abschlußwandflächen gefördert wird, wo die Bewegung des vorwärts geförderten Materials blockiert wird und das blockierte Material gesammelt wird, um aus dem Kanalraum ausgebracht zu werden. Eine Material-Übertragungsnut ist in der Abdeckfläche des stationären Elements eingelassen und nahe der Abdeckwandfläche des ersten Kanalraums positioniert, um die ersten und zweiten Verarbeitungskanalräume zu verbinden, so daß Material, welches in dem ersten Kanalraum blockiert und gesammelt wurde, in den zweiten Kanalraum transportiert werden kann. Die Verarbeitungsvorrichtung arbeitet zusätzlich unter Bedingungen, welche einen wesentlichen Druckunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Kanalraum schaffen. So kann z. B. eine Vakuumquelle für eine Betriebsverbindung mit einem teilweise gefüllten Kanalraum vorgesehen und angepaßt werden. Andererseits kann z. B. ein teilweise gefüllter Kanalraum die Erzeugung von relativ geringen Drücken beinhalten, während ein benachbarter Kanalraum dazu bestimmt sein kann, extrem hohe Drücke zu erzeugen, wie z. B. für das Ausbringen des verarbeiteten Materials aus der Verarbeitungsvorrichtung.

Die Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schafft neue Dichteinrichtungen, um Druckverlust und/oder Materialverlust zwischen den Verarbeitungskanalräumen bei unterschiedlichen Drücken zu kontrollieren. Eine ringförmige Dichtnut, welche von dem Teil der Rotoroberfläche zwischen den Kanalräumen getragen wird und sich über den ganzen Umfang des Rotors erstreckt, ist angeordnet, um unter der Übertragungsnut durchzulaufen, so daß die Nut mit etwas viskosem Material von der Übertragungsnut gefüllt wird. Einrichtungen sind in Verbindung mit der Übertragungsnut angeordnet, um sicherzustellen, daß die Übertragungsnut tatsächlich vollständig gefüllt ist, und um Druck in dem viskosen Material in der Übertragungsnut zu erzeugen, um eine im wesentlichen vollständige Füllung der Dichtnut mit unter Druck stehendem Material aus der Übertragungsnut sicherzustellen. Zusätzliche Einrichtungen sind vorgesehen, um die Dichtnut vollständig mit unter Druck stehendem Material gefüllt zu halten, so daß dieses Material über den ganzen Umfang der Dichtnut mit der Abdeckfläche in Kontakt steht, wodurch eine lebende O-Ring-Dichtung erzeugt wird, um einen Druck- und/oder Materialverlust zwischen den Kanalräumen der Verarbeitungsvorrichtungen zu kontrollieren.

Bevorzugte weitere Ausbildungen der Vorrichtung nach Anspruch 1 sind Gegenstand der Unteransprüche.

Einzelheiten, welche die neue Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung betreffen sowie die Vorteile, die von solchen Verarbeitungsvorrichtungen zu erwarten sind, ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von zu bevorzugenden Ausführungen in Verbindung mit den Figuren.

Darin zeigen:

Fig. 1 einen vereinfachten Querschnitt einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit neuen Dichteinrichtungen;

Fig. 2 einen vereinfachten Querschnitt eines Verarbeitungskanalraums der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung von Fig. 1, entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine vereinfachte schematische Darstellung der Verbindung der Kanalräume der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung von Fig. 1 mittels einer Übertragungsnut, mit größeren Pfeilen, welche die Flußrichtung des viskosen Materials von einem Kanalraum zu dem anderen anzeigen, und kleineren Pfeilen, welche das Unterdrucksetzen des Materials durch die neuen Dichteinrichtungen zeigen;

Fig. 4 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung einer Dichtnut der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung von Fig. 1 entlang der Linie IV-IV in Fig. 1;

Fig. 5 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines Teils der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung von Fig. 1, den Effekt des Unterdrucksetzens des Materials in der Dichtnut illustrierend;

Fig. 6 eine vereinfachte schematische Ansicht der Verbindung der Kanalräume einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer alternativen Ausführungsform der neuen Dichteinrichtungen, mit größeren Pfeilen, welche die Flußrichtung des viskosen Materials von einem Kanalraum zum anderen anzeigen, und kleineren Pfeilen, welche das Unterdrucksetzen des Materials durch die neuen Dichteinrichtungen kennzeichnen;

Fig. 7 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung einer Rotations- Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Stufe zur Befreiung des Materials von flüchtigen Bestandteilen und die neuen Dichteinnrichtungen enthält;

Fig. 8 eine vereinfachte schematische Darstellung der Verbindung der Kanalräume der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung von Fig. 7 mittels einer Übertragungsnut, mit größeren Pfeilen, welche die Flußrichtung des viskosen Materials von einem Kanalraum zum anderen zeigen und die neuen Dichteinnrichtungen illustrieren;

Fig. 9 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines ersten Kanalraums der Stufe zur Befreiung des Materials von flüchtigen Bestandteilen gemäß Fig. 7, entlang der Linie IX-IX in Fig. 7;

Fig. 10 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung einer Zwischenstufe zur Befreiung des Materials von flüchtigen Bestandteilen der entsprechenden Stufe von Fig. 7, entlang der Linie X-X in Fig. 7;

Fig. 11 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines letzten Verflüchtigungs-Kanalraums der Stufe zur Befreiung des Materials von flüchtigen Bestandteilen von Fig. 7, entlang der Linie XI-XI in Fig. 7;

Fig. 12 eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines Mischkanalraums einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung von Fig. 7, entlang der Linie XII-XII in Fig. 7.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, weist die Verarbeitungsvorrichtung ein rotierendes Element mit einem Rotor 12 auf, welcher innerhalb eines stationären Elements rotiert, welches ein stationäres Element in Gestalt eines Gehäuses 16 aufweist. Der Rotor 12 trägt zumindest zwei Ringkanäle 21 und 23, welche sich von der Rotoroberfläche 20 aus nach innen erstrecken. Die Einrichtungen zum Drehen des Rotors 12 sind mit M bezeichnet, da solche Einrichtungen von jedem geeigneten Typ sein können, welcher für gewöhnlich zur Rotation von Extrudern oder ähnlichen Vorrichtungen für die Verarbeitung von viskosen oder plastifizierbaren Materialien geeignet ist und welche im Stand der Technik wohl bekannt sind. Das Gehäuse 16 des stationären Elementes schafft eine konzentrische Abdeckfläche 18, welche so angeordnet ist, daß sie mit der Oberfläche 20 des Rotors 12 zusammenwirkt, um mit den Ringkanälen 21 und 23 abgeschlossene Verarbeitungs-Kanalräume 22 und 24 zu schaffen, die entsprechend als erste und zweite Verarbeitungskanalräume der Verarbeitungsvorrichtung bezeichnet werden. Eine Vakuumeinrichtung zum Aufrechterhalten eines Vakuums innerhalb des teilweise gefüllten Kanalraums 224 ist als V (Fig. 2) dargestellt, wodurch ein wesentlicher Druckunterschied zwischen den Kanalräumen 22 und 24 entsteht. Geeignete Vakuumvorrichtungen sind jene des Typs, die allgemein zum Aufrechterhalten eines Vakuums in Verflüchtigungs-Vorrichtungen verwendet werden, wie in den Verflüchtigungs-Abschnitten von Schneckenextrudern und in Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen wie z. B. jene, die in den vorstehend genannten Druckschriften US-PS 4 329 065 und 4 413 913 beschrieben wurden. Alternativ dazu können andere (nicht dargestellte) Einrichtungen vorgesehen werden, um einen wesentlichen Druckunterschied zwischen den Kanalräumen aufrechtzuerhalten.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, verbindet die Materialübertragungsnut 50 (die in der Abdeckfläche 18 gebildet ist) die Kanalräume 22 und 24. Der Kanalraum 22 (Fig. 3) beinhaltet die Einlaßöffnung 48 und Auslaßöffnung 50a, welche beide in der Abdeckfläche 18 gebildet sind, sowie die Abschlußwandfläche 42, die durch das Blockierelement 41 (verbunden mit dem Gehäuse 16) geschaffen wird und vorgesehen ist, um das im Kanalraum 22 verarbeitete Material zu blockieren und zu sammeln, um es von dem Kanalraum durch die Auslaßöffnung 50a auszubringen. Kanalraum 24 (Fig. 2 und 3) beinhaltet die Einlaßöffnung 50b und die Übertragungsnut 52 (die ebenfalls in der Abdeckfläche 18 gebildet sind) sowie die Abschlußwand 44, die durch das Blockierelement 43 (welches ebenfalls mit dem Gehäuse 16 verbunden ist) geschaffen wird und vorgesehen ist, um das im Kanalraum 24 verarbeitete Material zu blockieren und zu sammeln, um es von dem Kanalraum durch die Auslaßöffnung 52 auszubringen. Die Übertragungsnut 50 (Fig. 3) bildet die Auslaßöffnung 50a des Kanalraums 22 und die Einlaßöffnung 50b des Kanalraums 24 und ist angeordnet, um das aus dem Kanalraum 22 ausgebrachte Material in den Kanalraum 24 zu fördern.

Im Betrieb tritt das viskose Material von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung oder von einem in Strömungsrichtung vorher angeordneten Kanalraum oder Kanalräumen der Verarbeitungsvorrichtung in den Kanalraum 22 durch die Einlaßöffnung 48 ein, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, in welcher die größeren Pfeile die Bewegung des Materials durch die Verarbeitungsvorrichtung darstellen. Das Material wird durch die Verarbeitungsvorrichtung darstellen. Das Material wird durch die Rotation des Ringkanals 21 (Fig. 1) durch den Kanalraum 22 gefördert oder geschleppt, wird in dem ersten Kanalraum 22 verarbeitet und wird als eine rückzirkulierende Ansammlung von Material an der Abschlußwand 42 (Fig. 3) zum Ausbringen aus dem Kanalraum gesammelt. Die Verarbeitung in dem ersten Kanalraum mag aus einem Schmelzen, einem Fördern, einem Homogenisieren, einem Pressen, einem Befreien von flüchtigen Materialien usw. oder aus einer Kombination von diesen Vorgängen bestehen. Der erste Kanalraum 22 kann modifiziert werden, um die gewünschte Verarbeitungsfunktion zu bewirken. Das gesammelte viskose Material wird aus dem Kanalraum durch die Auslaßöffnung 50a ausgebracht und zu dem zweiten Kanalraum 24 durch die Übertragungsnut 50 gefördert. Das Material tritt in den zweiten Kanalraum 24 durch die Einlaßöffnung 50b ein und wird durch den Kanalraum 24 infolge der Rotation des Ringkanals 23 gefördert oder geschleppt (Fig. 1 und 2). Das im Kanalraum 24 verarbeitete Material (Fig. 2 und 3) wird als rückzirkulierende Materialansammlung an der Abschlußwand 44 gesammelt und aus dem Kanalraum durch die Übertragungsnut 50 ausgebracht, um aus der Verarbeitungsvorrichtung oder um in einen in Strömungsrichtung nachgeordneten Kanalraum oder Kanalräume der Verarbeitungsvorrichtung gefördert zu werden.

Wie in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist, stellt der Kanalraum 24 im Verhältnis zum Kanalraum 22 einen Niderdruck-Kanalraum dar, da er in Verbindung mit Vakuumeinrichtungen V steht. Der zwischen den Kanalräumen 22 und 24 vorhandene Druckunterschied stellt ein ernsthaftes Problem des Druck- und/oder Materialverlustes durch Leckstrom zwischen den Kanalräumen dar. Die vorliegende Erfindung schafft neue Dichteinrichtungen, um dieses Leckproblem zu beseitigen. Wendet man sich zunächst Fig. 1 zu, so ist zu sehen, daß die neuen Abdichteinrichtungen eine ringförmige Dichtnut 36 aufweisen, die in der Oberfläche 20 des Rotors 12 zwischen den Ringkanälen 21 und 23 gebildet ist und die zu dem Spaltraum 19 zwischen der Rotoroberfläche 20 und der Abdeckfläche 18 hin offen ist. Der Querschnitt der Dichtnut 36 kann variieren und kann rechteckig, kreisförmig, halbkreisförmig oder winkelförmig sein.

Wie in Fig. 4 und schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, ist die Dichtnut 36 über einen Teil der Länge zur Übertragungsnut 50 offen. Wenn sich der Rotor 12 dreht, läuft die Dichtnut 36 unter der Übertragungsnut 50 vorbei, wo sie im wesentlichen vollständig mit etwas Material aus der Übertragungsnut gefüllt wird. In der praktischen Anwendung der Erfindung ist es wichtig, daß die Übertragungsnut 50 im wesentlichen voll gehalten wird, so daß Druck- und/oder Materialverluste durch die Übertragungsnut 50 verhindert oder zumindest minimiert werden. Es ist gleichermaßen wichtig, daß das Material, welches die Übertragungsnut 50 füllt, unter ausreichendem Druck steht, so daß jeder Teil der Dichtnut 36, der unter der Übertragungsnut 50 vorbeiläuft, mit viskosem Material gefüllt wird oder im wesentlichen mit viskosem Material gefüllt gehalten wird. Dementsprechend sind Einrichtungen vorgesehen, um die Übertragungsnut 50 während des Betriebes im wesentlichen voll zu halten und genügend Druck zu erzeugen, um die Dichtnut 36 mit etwas von dem Material in der Übertragungsnut 50 zu füllen.

Einrichtungen zum Erreichen dieser Funktionen sind in den Fig. 2 und 3 als Kontrollvorrichtung 84 gezeigt. Die Kontrollvorrichtung 84 ist in die Öffnung 16a (Fig. 2) im Gehäuse 16 eingepaßt und erstreckt sich radial in die Einlaßöffnung 50b. Die Kontrollvorrichtung 84 kann so angeordnet sein, daß sie von außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung justierbar ist, um die Einlaßöffnung 50b bis zu einem vorbestimmten Grad zu verengen, so wie z. B. mit einer Justierschraube 84a (Fig. 2). Diese Kontrollvorrichtung 84 schafft die Möglichkeit, den Druck in der Übertragungsnut 50 im einzelnen einzustellen, um die Übertragungsnut 50 während des Betriebes im wesentlichen gefüllt zu halten. Dementsprechend kann die Position der Kontrollvorrichtung 84 solange geändert werden, bis dies erreicht ist. Z. B. kann die Kontrollvorrichtung 84 so positioniert werden, daß sie sich in die Übertragungsnut zwischen der Einlaßöffnung 50b und der Dichtnut 36 erstreckt, oder kann so positioniert werden, daß sie sich in den Ringkanal 23 dicht hinter (in Strömungsrichtung gesehen) die Einlaßöffnung 50b erstreckt.

Die Kontrollvorrichtung 84, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, ist einstellbar, um die Einlaßöffnung 50b zu verengen, um das Material, welches sich (in Strömungsrichtung) vor der Einlaßöffnung 50b befindet, unter Druck zu setzen und eine vollständige Füllung der Übertragungsnut 50 zu erreichen, um einen Vakuumleckstrom durch die Übertragungsnut 50 zu kontrollieren. Dieses Unterdrucksetzen ist durch die kleineren Pfeile P_a in Fig. 3 dargestellt. Dieser Druck wird zu dem Material übertragen, welches an der Abschlußwand 42 gesammelt wird, wie durch den Pfeil P_b (Fig. 3) dargestellt wird. Dadurch kann diese Kontrollvorrichtung 84 ebenfalls dazu verwendet werden, die Größe und den Druck in der Materialsammlung, die an der Abschlußwand 42 gesammelt wird, zu kontrollieren. Das Material, das an der Abschlußwand 42 gesammelt wird, wird weiter durch die Schleppwirkung des rotierenden Ringkanals 21 auf das viskose Material in den Kanalraum 22 gepreßt, wie dies in den vorstehend genannten Druckschriften US-PS 4 142 805 und 4 194 841 beschrieben ist.

Der Druck in der Übertragungsnut 50 drückt zusätzlich mehr Material in die Dichtnut 36 und bewirkt das Unterdrucksetzen des viskosen Materials in der Dichtnut 36, wenn sie unter der Übertragungsnut vorbeigleitet. Die Kontrollvorrichtung 84 kann somit einjustiert werden, um die vollständige Füllung der Dichtnut 36 sicherzustellen und um eine Kontrolle des Drucks in dem Material, welches in die Dichtnut 36 aus der Übertragungsnut eintritt, zu schaffen. Diese Druckübertragung zur Dichtnut 36, wenn sie die Übertragungsnut passiert, ist durch den Pfeil P_c in Fig. 3 und 4 dargestellt. Der Druck des viskosen Materials in der Dichtnut 36 drängt das Material radial nach außen zum Kontakt mit der Abdeckfläche 18, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, um solcherart eine lebende O-Ring-Dichtung 39 zwischen den Oberflächen 18 und 20 zu bilden, um den Druckverlust in dem Spaltraum 19 zwischen den Kanalräumen in dem unter Druck stehenden Teil der Dichtnut 36 zu verhindern. In manchen Fällen ist die lebende O-Ring-Dichtung 39, die durch den Druck des Materials in der Dichtnut 36 von dem unter Druck stehenden Material in der Übertragungsnut 50 erzeugt wird, genügend, um eine effektive Dichtung des Spaltraumes 19 zwischen den Kanalräumen 22 und 24 zu bewirken. Es ist jedoch so, daß mit bestimmten Materialien und unter bestimmten Verarbeitungsbedingungen das Material, welches die lebende O-Ring-Dichtung 39 bildet, einen graduellen Druckabfall erfahren kann, da das Material von der Übertragungsnut 50 durch die Dichtnut 36 hinweggeführt wird, was durch den Leckstrom des Materials von der Dichtnut 36 zu den Kanalräumen 22 und/oder 24 verursacht wird. Dadurch kann der Druck, der durch die Pfeile P_c in Fig. 4 dargestellt ist, kleiner sein, als der durch den Pfeil P_c gekennzeichnete, wobei der Druckabfall in Pfeilrichtung erfolgt. Da das Material weiter von der Übertragungsnut 50 gefördert wird, kann der Druck in dem Material unter Umständen auf ein Niveau abfallen, bei welchem die lebende O-Ring-Dichtung 39 lückenhaft wird, und somit einen Leckstrom an diesem Punkt zwischen den Kanalräumen 22 und 24 ermöglicht.

In Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können Einrichtungen geschaffen werden, um zuverlässig eine effektive O-Ring-Dichtung aufrechtzuerhalten, und zwar über den gesamten Umfang der Rotoroberfläche 20 zwischen den Kanalräumen 22 und 24. Solche Einrichtungen werden in den Fig. 3 und 4 als Element 37 gezeigt, welches vorgesehen ist, um das viskose Material, das von der Dichtnut 36 gefördert wird, weiter zu pressen. Wie gezeigt ist, ist das Element 37 mit dem Gehäuse 16 verbunden und erstreckt sich in die Dichtnut 36, um eine Sperrfläche 38 zum Blockieren des Materials in der Dichtnut zu bilden, so daß ein rückwirkender Druck in dem Material in der Dichtnut vor der Sperrfläche 38 erzeugt wird. Das druckerzeugende Element 37 ist vorzugsweise in der Nähe der mehr strömungsaufwärts gelegenen Seitenwand der Übertragungsnut 50 (in bezug zur Drehrichtung) angeordnet, wie dies in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, so daß das unter Druck gesetzte Material an der Sperrfläche 38 gesammelt und in die Übertragungsnut 50 ausgebracht werden kann.

Das Material, welches von der Dichtnut 36 gefördert wird, wird an der Sperrfläche 38 gesammelt, welche sich durch das druckerzeugende Element 37 ergibt. Wenn mehr Material durch die Dichtnut 36 zu der Sperrfläche 38 gefördert wird, wird weiterer Druck in dem Material der Dichtnut 36 erzeugt. Die Übertragung dieses weiteren Drucks strömungsaufwärts durch die Dichtnut 36 wird durch die Pfeile P_d und P′_d (Fig. 3 und 4) gekennzeichnet. Wenn der Druck (P_d und P′_d), welcher gegen die Drehrichtung von der Sperrfläche 38 übertragen wird und der durch die Pfeile P_c und P′_c gekennzeichnete Druck (der in Drehrichtung von der Übertragungsnut übertragen wird und durch die Kontrollvorrichtung 84 (Fig. 2 und 3) kontrolliert wird) sich gegenseitig verstärkt, wird eine kontinuierliche lebende O-Ring-Dichtung 39 (Fig. 5) über dem gesamten Umfang der Dichtnut aufrechtzuerhalten, wodurch sich eine effektive Dichtung über dem ganzen Umfang der Rotoroberfläche 20 zwischen den Kanalräumen 22 und 24 ergibt, die den Leckstrom kontrollieren. Die Sperrfläche 38 ist vorzugsweise so angeordnet, daß das Durchlaufen des Materials in der Dichtnut 36 völlig blockiert wird, aber sie kann auch alternativ dazu so angeordnet werden, daß etwas Material hinter das druckerzeugende Element 37 gefördert wird, falls dies gewünscht ist. Material, das von der Sperrfläche 38 blockiert und gesammelt wird, aus der Dichtnut zur Übertragungsnut 50 ausgebracht, wodurch sich eine Kontrolle der Verweilzeit und der Degradation des Materials in der Dichtnut 36 ergibt.

In der Verarbeitungsvorrichtung, die in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist, ist der Druck im zweiten Kanalraum 24 wesentlich geringer als der in dem ersten Kanalraum 22, aber die vorstehend beschriebenen Dichteinrichtungen ergeben eine gleichwohl wirkungsvolle Dichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Kanalraum, wobei der Druck in dem ersten Kanalraum entweder wesentlich niedriger oder wesentlich höher als der in dem zweiten Kanalraum ist.

Obwohl das druckerezeugende Element 37 und die Sperrfläche 38 (Fig. 3 und 4) besonders zu bevorzugende Einrichtungen zum Aufrechterhalten einer wirkungsvollen Dichtung über dem gesamten Umfang der Rotorfläche zwischen den Kanalräumen 22 und 24 darstellen, sind andere Einrichtungen zum Aufrechterhalten einer wirkungsvollen Dichtung möglich. So zeigt z. B. Fig. 6 eine neue Dichtung, bei welcher schräge oder spiralförmige Nuten (vgl. auch Pfeile P_e) einen weiteren Druck in der Dichtnut 36 über dem ganzen Umfang der Rotorfläche 20 erzeugen, um eine effektive Dichtung zwischen den Kanalräumen 22 und 24 aufrecht zu erhalten. Die Schrägen Nuten 40 können verwendet werden, um die lebende O-Ring-Dichtung 39 in Verbindung mit dem druckerzeugenden Element 37 und der vorstehend beschriebenen Sperrfläche 38 zu verstärken.

Die Fig. 7 bis 12 zeigen eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 7 bis 12 zeigen eine Rotations-Verarbeitungsvorrichtung, welche eine Stufe zur Befreiung des Materials von flüchtigen Bestandteilen mit drei Kanalräumen aufweist, welche zwischen zwei außerhalb der Verflüchtigungs-Stufe gelegenen Kanalräumen angeordnet sind. Wie in Fig. 7 gezeigt, trägt der Rotor 12 eine Vielzahl von Ringkanälen, welche Verarbeitungskanalräume bilden, die für unterschiedliche Verarbeitungsfunktionen ausgelegt sind. Der Verarbeitungskanalraum 22, der mit dem Ringkanal 21 gebildet wird, weist eine Zuführung auf, welche ausgestaltet ist, um viskoses Material aufzunehmen, welches der Verarbeitungsvorrichtung zugeführt wird. Die Verflüchtigungs-Kanalräume 24, 26 und 28, welche mit den entsprechenden Ringkanälen 23, 25 und 27 gebildet werden, bilden die Verflüchtigungsstufe. Der Verarbeitungskanalraum 30 (Ringkanal 29) ergibt eine Mischstufe. Wie dies schematisch in Fig. 8 illustriert ist, sind die Verarbeitungskanalräume mit Übertragungsnuten 50, 52, 54 und 56 in Reihe geschaltet, (wobei die Übertragungsnuten in der Abdeckfläche 18 des Gehäuses 16 eingelassen sind), welche so angeordnet sind, daß das Material, welches in einem Kanalraum verarbeitet wurde, zu einem anderen Kanalraum für die Weiterverarbeitung übertragen werden kann. Die Übertragungsnuten und die Einlaß- und Auslaßöffnungen, die hierbei geschaffen werden, sowie die Blockierelemente, welche nachstehend beschrieben werden, können durch eine oder mehrere bewegliche Übertragungsplatten gebildet werden, welche mit dem Gehäuse 16 verbunden sind, wie dies in der US-PS 4 227 816 beschrieben ist.

In der Verarbeitungsvorrichtung, die in Fig. 7 dargestellt ist, steht die Verflüchtigungsstufe mit einer Vakuumverteilanordnung 76 durch die Öffnung 17 durch das Gehäuse 16 in Verbindung. Die Öffnung 17 erstreckt sich über die benachbarten Verflüchtigungskanalräume 24, 26 und 28. Die Positionierung der Vakuumverteilanordnung 76 über dem Umfang der Kanalräume ist besonders deutlich in den Fig. 8 bis 11 zu sehen. Die Vakuumverteilanordnung 76 steht ebenfalls mit einer Vakuumquelle (nicht dargestellt) durch die Öffnung 75 in Verbindung, um die Kanalräume der Verflüchtigungsstufe zu evakuieren. Die Vakuum-Verteilanordnung 76 kann ebenfalls mit Vakuummeßeinrichtungen (nicht dargestellt) durch die Öffnung 77 in Verbindung stehen. Alternativ dazu kann jede geeignete Einrichtung zum Evakuieren der Verflüchtigungs-Stufe verwendet werden.

Andere Typen von Verflüchtigungsstufen können verwendet werden, wie sie in den vorstehend genannten Druckschriften US-PS 4 329 065 und 4 413 913 beschrieben wurden.

Umlaufende Rippen 80 (Fig. 7 und 9) sind mit dem Gehäuse 16 verbunden und am Rand der Verflüchtigungsstufe angeordnet, um das Verstopfen der Vakuumleitung zu verhindern.

Wenn das Verdampfen der flüchtigen Bestandteile in dem Material dazu führt, daß die Temperatur im Material vermindert wird, kann die Effektivität der Verflüchtigung der Verarbeitungsvorrichtung erhöht werden, indem Temperatur- Kontrolleinrichtungen 82 (Fig. 7) vorgesehen werden, um zumindest die Seitenwände der Verflüchtigungskanalräume und vorzugsweise alle Kanalräume sowie das Gehäuse der Verarbeitungsvorrichtung zu heizen. Die Temperatur-Kontrolleinrichtung 82, welche in Fig. 7 dargestellt ist, besteht aus einer Reihe von Kammern, durch welche wärmeübertragende Flüssigkeit in bekannter Weise zirkulieren kann, aber es kann auch jede andere geeignete Einrichtung zur Kontrolle der Temperatur des Materials während der Verarbeitung verwendet werden.

Die Fig. 7 und 8 zeigen den Kanalraum 22 der Zuführstufe. Kanalraum 22 beinhaltet die Einlaßöffnung 48, die Auslaßöffnung 50a und das Blockierelement 41, welches die Abschlußwand 42 des Kanalraums 22 ergibt. Die Abschlußwand 42 ist vorzugsweise von der Einlaßöffnung 48 um einen größeren Teil des Umfangs über dem Kanalraum entfernt und ist in der Nähe der Auslaßöffnung 50a angeordnet. Im Betrieb wird das von flüchtigen Materialien zu befreiende viskose Material durch Schwerkraft oder durch Zwangszuführung der Verarbeitungsvorrichtung durch die Einlaßöffnung 48 zugeführt und wird von dem rotierenden Ringkanal 21 aufgenommen. Das Material wird durch den Ringkanal 21 zu der Abschlußwandfläche 42 geführt. Der größte Teil des Materials wird durch die Abschlußwandfläche gehalten, so daß eine Relativbewegung zwischen dem zurückgehaltenen Hauptteil des Materials und dem Material, das an den rotierenden Seitenwänden des Kanalraums anliegt, entsteht. Diese Relativbewegung bewirkt einen Anstieg der Temperatur und des Druckes in dem Material, wenn es sich der Abschlußwandfläche 42 nähert, wie dies in der vorgenannten US-PS 41 94 841 beschrieben ist. An der Abschlußwandfläche 42 wird das Material gesammelt, um durch die Auslaßöffnung 50a ausgebracht und zu der Verflüchtigungsstufe übertragen zu werden, und zwar mittels einer Übertragungsnut 50 (Fig. 8), welche eine Auslaßöffnung 50a für den Kanalraum 22 und eine Einlaßöffnung 50b für den teilweise gefüllten Niederdruckkanalraum 24 ergibt, welche den ersten Kanalraum der ersten Verflüchtigungsstufe bildet, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist.

Der Druck im Kanalraum 22, besonders in dem Bereich der Abschlußwand 42 ist wesentlich größer als der im Kanalraum 24. Wie erwähnt, ist der dargestellte Kanalraum 22 vor der Verflüchtigungsstufe angeordnet, um Material aufzunehmen, welches der Verarbeitungsvorrichtung zugeführt wird.

Alternativ dazu kann der Kanalraum 24 eingerichtet sein, um andere Funktionen zu erfüllen, wie die Aufnahme von Material aus vorhergehenden Teilen, Schmelzen oder Plastifizieren, Mischen oder Homogensieren, Fördern, Pressen oder die Verflüchtigung von Material, vorausgesetzt, daß ein wesentlicher Druckunterschied zwischen den Kanalräumen 22 und 24 besteht. Demgemäß kann der Kanalraum 22 entweder einen wesentlich höheren oder einen wesentlich niedrigeren Druck als der Kanalraum 24 aufweisen.

Die Fig. 7 bis 11 zeigen die Verflüchtigungsstufe, welche drei teilweise gefüllte Verflüchtigungs-Kanalräume aufweist: Der erste Verflüchtigungs-Kanalraum 24, der Zwischen- Verflüchtigungs-Kanalraum 26 und der letzte Verflüchtigungs- Kanalraum 28. Die Kanalräume der Verflüchtigungsstufe sind Niederdruckkanalräume, da ein Vakuum überall in der Verflüchtigungsstufe durch die Vakuumquelle mittels des Vakuum-Verteilungskanals 76 und der Öffnung 17 aufrechterhalten wird. Jeder Verflüchtigungs-Kanalraum beinhaltet ein Blockierelement 43, welches die Abschlußwandfläche 44 für den Kanalraum bildet, um das Material für das Ausbringen aus dem Kanalraum zu sammeln. Die Anordnung jedes Blockierelementes 43 über dem Umfang der Verflüchtigungsstufe ist ausgewählt, um optimale Konstruktionsmerkmale für die Übertragungsnuten 50, 52, 54 und 56 zu schaffen. Eine zu bevorzugende Anordnung der Blockierelemente 43 und ihr Verhältnis zu den Übertragungsnuten und zu den Einlaß- und Auslaßöffnungen ist schematisch in Fig. 8 dargestellt.

In Umfangsrichtung angeordnete Strömungsumlenker 86 (Fig. 7, 9, 10 und 11) sind für jeden Verflüchtigungs-Kanalraum vorgesehen, um das Material zu der Grundfläche des Verflüchtigungskanalraums umzulenken, um so die Verstopfung der Vakuumleitung zu minimieren. Die dargestellten Strömungsumlenker 86 sind Teil der Strömungsumlenkereinheit 85 (Fig. 7), es können jedoch separate Strömungsumlenker für jeden Verflüchtigungs-Kanalraum verwendet werden.

Die Übertragungsnuten 52 und 54 verbinden die Kanalräume der ersten Verflüchtigungsstufe, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, und schaffen die entsprechende Auslaßöffnung 52a und die Einlaßöffnung 52b sowie die Auslaßöffnung 54a und die Einlaßöffnung 54b. Die Übertragungsnut 56, die ebenfalls in Fig. 8 dargestellt ist, bildet die Auslaßöffnung 56a von der ersten Verflüchtigungsstufe und die Einlaßöffnung 56b für den Mischkanalraum 30.

Im Betrieb tritt das viskose Material in den teilweise gefüllten ersten Verflüchtigungs-Kanalraum 24 der Verflüchtigungsstufe durch die Einlaßöffnung 50b (Fig. 8 und 9) ein und wird zum Grund des Ringkanals 23 durch den Strömungsumlenker 86 gelenkt. Wenn das Material die untere (in Strömungsrichtung) Ecke des Strömungsumlenkers 86 erreicht (oder alternativ wenn es in den Verflüchtigungs-Kanalraum 24 zuerst durch die Einlaßöffnung 50b eintritt), ist es einem Vakuum mittels einer (nicht dargestellten) Vakuumquelle durch die Vakuum-Verteilanordnung 76 ausgesetzt, welches die Bildung von Blasen überall in dem Volumen des Materials verursacht, da flüchtige Bestandteile von dem Material getrennt werden. Das geschäumte Material wird durch den Kanalraum zu der Abschlußwand 44 gefördert, wo es als schnell rückzirkulierende Ansammlung von Material gesammelt wird. Innerhalb dieser Ansammlung wird eine Scherspannung erzeugt, um die Blasen zu zerreißen und die flüchtigen Bestandteile in den Kanalraum 24 zu entlassen, wo sie durch die Öffnung 17 und die Vakuum-Verteilanordnung 76 entfernt werden. Das geschäumte Material wird aus dem Kanalraum 24 durch die Auslaßöffnung 52a ausgebracht und wird zu dem Zwischen-Verflüchtigungskanalraum 26 (Fig. 8 und 10) gefördert, und zwar durch die Übertragungsnut 52. Etwas von der Wärme, die dem Material verloren geht, wenn die flüchtigen Bestandteile verdampfen, wird ersetzt, wenn das geschäumte Material die beheizten Oberflächen der Verarbeitungsvorrichtung berührt, wie dies oben beschrieben ist. Eine weitere Erwärmung des Materials resultiert aus der viskosen Dissipation innerhalb des Scherbereiches, da über die Antriebswelle zugeführte Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Die Temperatur des Materials ist deshalb im wesentlichen konstant. Durch die Übertragungsnut 52 tritt das Material in den Zwischen-Verflüchtigungs-Kanalraum 26 durch die Einlaßöffnung 52b (Fig. 8 und 10) ein, durchläuft den Bereich unterhalb des Strömungslenkers 86, ist dem Vakuum ausgesetzt und wird vorwärts zu der Abschlußwand 44 gefördert, um einer Scherung unterworfen zu werden und um durch die Auslaßöffnung 54a ausgebracht zu werden. Das Material durchläuft die Übertragungsnut 54 (Fig. 8), tritt in den teilweise gefüllten letzten Verflüchtigungs- Kanalraum 28 (Fig. 8 und 11) durch die Einlaßöffnung 54b ein und durchläuft den Bereich unter dem Strömungsumlenker 86. Das geschäumte Material wird durch den Kanalraum 28 zu der Abschlußwand 44 des letzten Verflüchtigungs- Kanalraums 28 gefördert.

Wenn das Material durch die und zwischen den Verflüchtigungs- Kanalräumen gefördert bzw. übertragen wird, ist es kontinuierlich dem Vakuum unterworfen und erfährt keine wesentliche Druckzunahme. Demgemäß entstehen weiterhin Blasen mit den flüchtigen Bestandteilen innerhalb des Materials, mit Blasenwachstum und Blasenzerreißen wie zuvor beschrieben, bis sich das Material der Abschlußwand 44 des letzten Verflüchtigungs-Kanalraums 28 (Fig. 8 und 11) nähert. Die innerhalb der Verflüchtigungsstufe freiwerdenden flüchtigen Bestandteile werden durch die Vakuum-Verteilanordnung 76 abgeführt. An der Abschlußwand 44 des Kanalraums 28 wird das Material zum Ausbringen aus der Verflüchtigungsstufe zum Mischkanalraum 30 (Fig. 8 und 12) durch die Übertragungsnut 56 (Fig. 8) gesammelt, welche die Auslaßöffnung 56a aus dem Kanalraum 28 und die Einlaßöffnung 56b für den Mischkanalraum 30 bildet. Die vorstehend beschriebene Verflüchtigungsstufe hat drei Verflüchtigungs-Kanalräume, welche durch zwei Übertragungsnuten miteinander verbunden sind, aber es können auch mehr Kanalräume vorgesehen werden, in Abhängigkeit der Verarbeitungsbedingungen und dem zu verarbeitenden Material.

Der Kanalraum 30 der Mischstufe, welcher in den Fig. 8 und 12 dargestellt ist, weist ein Blockierelement 45 auf, welches die Abschlußwandfläche 46 für den Kanalraum ergibt. Die Abschlußwandfläche ist vorzugsweise von der Einlaßöffnung 56b um den größeren Teil der Umfangslänge des Kanalraums getrennt und ist nahe der Auslaßöffnung 58 angeordnet. Im Betrieb wird das von seinen flüchtigen Bestandteilen befreite Material, welches in den Mischkanalraum 30 eintritt, durch die rotierenden Wände des Ringkanals 29 zu der Abschlußwandfläche 46 geschleppt. Der Hauptteil des Materials wird durch die Abschlußwandfläche 46 gehalten, so daß Temperatur und Druck des Materials zunehmen, wenn es den Kanalraum durchläuft, und zwar in einer ähnlichen Weise wie diejenige, die für den Kanalraum 22 der Zuführstufe beschrieben wurde. Wenn das Material weiter nach vorne zu der Abschlußwandfläche geschleppt wird, entsteht eine starke Zirkulationsbewegung in dem an der Abschlußwandfläche gesammelten Material, was zu einem kräftigen Mischvorgang in dem Material führt. Das Material, welches an der Abschlußwandfläche 46 gesammelt wird, wird aus dem Mischkanalraum 30 entweder zu einem weiteren nachgeordneten Kanalraum der Verarbeitungsvorrichtung oder zu einem Punkt außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung durch die Auslaßöffnung 58 (Fig. 8 und 12) ausgebracht.

Der Druck in dem Mischkanalraum 30, besonders in dem Bereich der Abschlußwandfläche 46, ist wesentlich größer als der in dem Kanalraum 28, einem teilweise gefüllten Niederdruck-Verflüchtigungs- Kanalraum. Der dargestellte Kanalraum 30 nach der Verflüchtigungsstufe ist für das Mischen des von den flüchtigen Bestandteilen befreiten Materials ausgelegt, um ein gleichförmiges Produkt zu ergeben. Alternativ dazu kann der Kanalraum 30 ausgelegt werden, um andere Funktionen zu erfüllen, wie das Fördern oder das Pressen des viskosen Materials oder die Aufnahme von Additiven, oder kann ein Kanalraum einer weiteren Verflüchtigungsstufe sein, vorausgesetzt, daß ein wesentlicher Druckunterschied zwischen den Kanalräumen 28 und 30 besteht. Dementsprechend kann der Kanalraum 30 entweder einen wesentlich höheren oder einen wesentlich niedrigeren Druck aufweisen als der Kanalraum 28.

Wie vorstehend beschrieben, ist der Kanalraum 24 der Verflüchtigungsstufe ein Niederdruck-Kanalraum, im Verhältnis zum Zuführkanalraum 22, da der Kanalraum 24 in Verbindung mit der Vakuumverteilanordnung 76 durch den Vakuum-Verteilkanal und die Öffnung 17 steht. Gleicherweise ist der Kanalraum 28 der Verflüchtigungsstufe ein Niederdruck- Kanalraum im Verhältnis zum Mischkanalraum 30. Dieser zwischen den Kanalräumen 24 und 22 und zwischen den Kanalräumen 28 und 30 existierende Druckunterschied stellt ein ernsthaftes Problem bezüglich des Druck- und/oder Materialverlustes zwischen den Kanalräumen dar. Die Fig. 7 bis 9 und 12 zeigen die neuen Dichteinrichtungen, die eine effektive Kontrolle dieses Leckstrom-Problems ermöglichen. Die neuen Dichteinrichtungen werden zunächst mit Bezug auf die Kanalräume 24 und 22 beschrieben. Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, ist die ringförmige Dichtnut 36 in der Oberfläche 20 des Rotors 12 zwischen den Kanälen 23 und 21 eingelassen und öffnet sich zu den Spalträumen 19 zwischen der Rotorfläche 20 und der Abdeckfläche 18. Wie vorstehend für die Fig. 1, 3 und 4 beschrieben wurde, kann das Profil der Dichtnut 36 variieren, es ist hier jedoch als rechteckig dargestellt. Wie schematisch in Fig. 8 dargestellt ist, ist die Dichtnut 36 zur Übertragungsnut 50 über einen Teil der Länge offen. Wenn der Rotor 12 rotiert, läuft die Dichtnut 36 unter der Übertragungsnut 50 durch, wo sie im wesentlichen vollständig mit etwas Material aus der Übertragungsnut 50 gefüllt wird.

Wie vorstehend beschrieben, ist es wichtig, daß die Übertragungsnut 50 während des Betriebes im wesentlichen vollständig mit viskosem Material gefüllt ist, um den Druckverlust durch die Übertragungsnut 50 zu kontrollieren. Es ist gleichermaßen wichtig, wie vorstehend beschrieben wurde, daß das Material in der Übertragungsnut 50 unter genügendem Druck steht, so daß jeder Teil der Dichtnut 36, der unter der Übertragungsnut 50 durchläuft, im wesentlichen gefüllt ist und gefüllt gehalten wird mit unter Druck stehendem Material aus der Übertragungsnut 50. Dementsprechend sind Einrichtungen vorgesehen, um die Übertragungsnut 50 während des Betriebes im wesentlichen vollständig gefüllt zu halten und um genügend Druck zu ergeben, um die Dichtnut 36 mit etwas von dem unter Druck stehenden Material aus der Übertragungsnut 50 zu füllen.

Einrichtungen, um diese Funktion zu erfüllen, sind in den Fig. 8 und 9 als Kontrollvorrichtung 84 dargestellt. Die Kontrollvorrichtung 84, welche vorstehend im Detail im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 beschrieben wurde, ergibt die Möglichkeit, den Druck in der Übertragungsnut im einzelnen einzustellen, um die Übertragungsnut 50 im Betrieb im wesentlichen gefüllt zu halten. Das Pressen des Materials in der Übertragungsnut 50 drängt mehr Material in die Dichtnut 36 und verursacht ein Pressen des Materials in die Dichtnut 36 wenn diese unter der Übertragungsnut durchläuft. Die Kontrollvorrichtung 84 kann positioniert werden, um die vollständige Füllung der Dichtnut 36 sicherzustellen und um eine Kontrolle des Drucks in dem Material, welches in die Dichtnut 36 aus der Übertragungsnut 50 eintritt, zu ermöglichen. Der Druck des Materials in der Dichtnut 36 drängt das Material radial auswärts, um in Kontakt mit der Abdeckfläche 18 zu kommen, wie dies zuvor in bezug auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben wurde, wobei eine lebende O-Ring-Dichtung 39 zwischen den Oberflächen 18 und 20 geschaffen wird, und der Druck- und/oder Materialverlust durch den Spaltraum 19 zwischen den Kanalräumen 22 und 24 in dem unter Druck stehenden Teil der Dichtnut 36 verhindert wird.

Wie vorstehend beschrieben, kann das Material, welches die Dichtung 39 bildet, jedoch einen graduellen Abfall des Druckes im Material erfahren, welches von der Übertragungsnut 50 durch die Dichtnut 36 hinweg gefördert wird. Wenn das Material weiter von der Übertragungsnut 50 weg gefördert wird, kann der Druck in dem Material eventuell auf ein Niveau absinken, bei welchem die O-Ring-Dichtung 39 lückenhaft wird und an diesem Punkt ein Leck zwischen den Kanalräumen 22 und 24 entsteht.

Es sind Mittel vorgesehen, um eine wirkungsvolle O-Ring-Dichtung 39 über den ganzen Umfang der Rotoroberfläche 20 zwischen den Kanalräumen 22 und 24 zu schaffen. Solche Mittel sind in Fig. 8 als Element 37 gezeigt, welches vorgesehen ist, um Material, welches in der Dichtnut 36 befördert wird, zu pressen. Das Element 37 ist vorstehend im Detail in bezug auf die Fig. 3 und 4 beschrieben und weist eine Sperrfläche 38 auf, um das Material zu blockieren und zu sammeln, welches in der Dichtnut 36 gefördert wird. Wenn mehr Material zu der Sperrfläche 38 durch die Rotation der Dichtnut 36 gefördert wird, wird ein weiterer Druck in dem Material der Dichtnut 36 erzeugt. Wenn sich dieser Druck aufbaut, wird er durch die Dichtnut 36 strömungsaufwärts übertragen, um den Druck zu verstärken, der in Drehrichtung von der Übertragungsnut 50 übertragen wird, um eine kontinuierliche lebende O-Ring-Dichtung 39 über den gesamten Umfang der Dichtnut 36 aufrechtzuhalten, wodurch sich eine effektive Dichtung ergibt, um Druck- und/oder Materialverluste über den gesamten Umfang der Rotoroberfläche 20 zwischen den Kanalräumen 22 und 24 zu kontrollieren.

Die neuen Dichteinrichtungen, die vorstehend beschrieben sind, können ebenfalls angeordnet werden, um eine effektive Dichtung zwischen den Kanalräumen 28 und 30 zu schaffen. Wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, ist eine zusätzliche ringförmige Dichtnut 36 in der Oberfläche 20 des Rotors 12 zwischen den Ringkanälen 27 und 29 gebildet und ist zu dem Spaltraum 19 und zu der Übertragungsnut 56 hin geöffnet, und zwar in einer Weise, welche ähnlich zu der vorstehend für die Dichtnut 36 und die Übertragungsnut 50 zwischen den Kanälen 23 und 21 beschrieben ist. Wie in Fig. 8 und 12 gezeigt ist, ist eine zusätzliche Kontrollvorrichtung 84 in dem Kanalraum 30 vorgesehen, um die Möglichkeit zu schaffen, den Druck in der Übertragungsnut 56 zu kontrollieren, um die Übertragungsnut 56 während des Betriebes im wesentlichen gefüllt zu halten und um das Material in die Übertragungsnut 56 und die Dichtnut 36 zu pressen, um eine lebende O-Ring-Dichtung 39 zwischen den Kanalräumen 28 und 30 zu schaffen. Ein zusätzliches druckerzeugendes Element 37, welches eine Sperrfläche 38 ergibt, ist angeordnet, um in die Dichtnut 36 zwischen den Kanalräumen 28 und 30 hineinzuragen. Die Sperrfläche 38 erzeugt einen weiteren Druck in dem Material der Dichtnut 36, um den Druck, welcher in Drehrichtung von der Übertragungsnut 56 übertragen wird, zu verstärken, wodurch eine kontinuierliche Dichtung 39 über dem gesamten Umfang der Dichtnut 36 aufrechterhalten wird. Dadurch wird eine effektive Dichtung erreicht, um den Druck- und/oder Vakuumverlust über dem gesamten Umfang der Rotoroberfläche 20 zwischen den Kanalräumen 28 und 30 zu kontrollieren.

Das druckerzeugende Element 37 und die Sperrfläche 38 (Fig. 8) ergeben besonders zu bevorzugende Einrichtungen, um eine wirkungsvolle lebende O-Ring-Dichtung über den gesamten Umfang der Rotorfläche zwischen den Kanalräumen 22 und 24 und zwischen den Kanalräumen 28 und 30 aufrecht zu erhalten, wodurch der Druck- und/oder Materialverlust am Rand der Verflüchtigungsstufe kontrolliert wird.

Die neuen Dichtungseinrichtungen sind ebenso besonders wirkungsvoll, um den Druck- und/oder Materialverlust am Rande von anderen Typen von Verflüchtigungsstufen von Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen zu ergeben, wie sie in den vorstehend genannten Druckschriften US-PS 43 29 065 und 44 13 913 beschrieben sind.

Claims

1. Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von viskosen Materialien mit einem Rotor, der mindestens einen ersten und zweiten ringförmigen Verarbeitungs-Kanalraum trägt, der sich radial einwärts von der Oberfläche des Rotors aus erstreckt, und mit einem stationären Element, welches eine um einen Spalt zur Rotoroberfläche beabstandete, konzentrische Abdeckfläche bildet, wobei das stationäre Element ebenfalls eine Einlaßöffnung für den ersten Verarbeitungs-Kanalraum, ein Blockierelement, welches eine Abschlußwand für jeden Kanalraum bildet, eine Auslaßöffnung in der Nähe der Abschlußwand des zweiten Verarbeitungs-Kanalraums sowie eine Material-Übertragungsnut aufweist, welche sich von einem Punkt nahe der Abschlußwand des ersten Verarbeitungs-Kanalraums zu dem zweiten Verarbeitungs-Kanalraum erstreckt und bei der während des Betriebes ein Druckunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Kanalraum entsteht,
gekennzeichnet durch
Dichteinrichtungen zur Steuerung des Druck- und/oder Materialverlustes zwischen dem ersten (22) und zweiten (24) Verarbeitungs- Kanalraum, welche folgende Elemente aufweisen:

eine ringförmige Umfangs-Dichtnut (36), welche von dem Teil der Rotoroberfläche (20) zwischen dem ersten (22) und dem zweiten (24) Verarbeitungs-Kanalraum getragen wird und sich über den gesamten Umfang der Rotoroberfläche (20) in sich geschlossen erstreckt und so angeordnet ist, daß sie unter der Material-Übertragungsnut (50) durchläuft, wenn der Rotor (12) rotiert;
eine Kontrollvorrichtung (84), die so angeordnet ist, daß die Material-Übertragungsnut (50) im wesentlichen vollständig mit viskosem Material gefüllt und unter ausreichendem Druck zu halten ist, wodurch die unter der Material-Übertragungsnut (50) durchlaufenden Teile der Umfangs-Dichtnut (36) mit gepreßtem viskosem Material aus der Material- Übertragungsnut gefüllt werden; und
eine Druckvorrichtung, die so angeordnet ist, daß die Umfangs- Dichtnut (36) im wesentlichen vollständig mit unter Druck stehendem viskosem Material gefüllt gehalten und das Material radial auswärts gedrängt wird, wodurch es die Abdeckfläche (18) über den vollen Umfang der Dichtnut (36) berührt und eine lebende O-Ring-Dichtung (39) über den vollen Umfang der Rotoroberfläche (20) zwischen dem ersten (22) und zweiten (24) Verarbeitungs-Kanalraum aufrechterhalten wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollvorrichtung ((84) mit dem stationären Element (16) verbunden ist und axial in Strömungsrichtung gesehen hinter der Umfangs- Dichtnut (36) positioniert ist, um die Querschnittsfläche, welche für die Übertragung des Materials zu dem zweiten Verarbeitungs-Kanalraum (24) zur Verfügung steht, zu verengen.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtung, um die Füllung der Umfangs-Dichtnut (36) im wesentlichen vollständig mit unter Druck stehendem Material über den vollen Umfang der Dichtnut (36) aufrechtzuerhalten, ein druckerzeugendes Element (37) aufweist, welches mit dem stationären Element (16) verbunden ist und sich in die Dichtnut (36) erstreckt und an einem Punkt nahe dem in Umfangsrichtung vor der Material- Übertragungsnut (50) liegenden Teil angeordnet ist, um eine Sperrfläche (38) für die Dichtnut (36) zu bilden, um zumindest teilweise den Fluß des Materials, welches von der Dichtnut (36) gefördert wird, zu behindern, um das von der Dichtnut (36) geförderte Material weiter unter Druck zu setzen.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, welche weiterhin Vakuumeinrichtungen enthält, die mit mindestens einem (24) der Verarbeitungs- Kanalräume zusammenwirken.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Verarbeitungs-Kanalräume eine Vielzahl von Verarbeitungsstufen bzw. Verflüchtigungsstufen ergeben, um das viskose Material, welches in der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung verarbeitet wird, von flüchtigen Bestandteilen zu befreien, und ein oder mehrere Verarbeitungskanalräume vorgesehen sind, um im Betrieb mit Vakuumeinrichtungen zusammenzuwirken, so daß die flüchtigen Bestandteile von dem Material während des Betriebes in dem Kanalraum oder den Kanalräumen der Verflüchtigungsstufe freigesetzt werden und so aus der Rotationsvorrichtung mittels der Vakuumvorrichtungen entfernt werden, wobei eine erste zusätzliche Verarbeitungsstufe unmittelbar vor der Verflüchtigungsstufe, welche mindestens einen der Verarbeitungs-Kanalräume enthält, und eine zweite Verarbeitungsstufe unmittelbar nach der Verflüchtigungsstufe, welche mindestens einen der Verarbeitungs-Kanalräume enthält, vorgesehen sind, und wobei die Evakuierung der Verflüchtigungsstufe einen Druckunterschied zwischen der Verflüchtigungsstufe und der ersten zusätzlichen Verarbeitungsstufe sowie zwischen der Verflüchtigungsstufe und der zweiten zusätzlichen Verarbeitungsstufe bewirkt, gekennzeichnet durch Dichteinrichtungen gegen den Verlust von Druck und Material zwischen der Verflüchtigungsstufe (24, 26, 28) und der ersten zusätzlichen Verarbeitungsstufe (22) sowie zwischen der Verflüchtigungsstufe (24, 26, 28) und der zweiten zusätzlichen Verarbeitungsstufe (30), wobei diese ringförmige Umfangs- Dichtnuten (36) aufweisen, die von Teilen der Rotoroberfläche (20) zwischen der Verflüchtigungsstufe (24, 26, 28) und der ersten zusätzlichen Verarbeitungsstufe (22) und zwischen der Verflüchtigungsstufe (24, 26, 28) und der zweiten zusätzlichen Verarbeitungsstufe (30) getragen werden, welche sich über den gesamten Umfang der Rotoroberfläche (20) erstrecken und so angeordnet sind, daß sie unter den Material-Übertragungsnuten (50; 56), welche die Stufen (22; 24, 26, 28; 30) verbinden, durchlaufen, weiter gekennzeichnet durch Kontrollvorrichtungen (84), welche mit dem stationären Element (16) verbunden und axial vor (in Strömungsrichtung gesehen) jeder Dichtnut (36) angeordnet sind, um den für die Übertragung des Materials zwischen den Stufen (22; 24, 26, 28; 30) zur Verfügung stehenden Flächenquerschnitt zu verengen, so daß das Material in den Material- Übertragungsnuten, die die Stufen (22; 24, 26, 28; 30) verbinden, vor (in Strömungsrichtung gesehen) jede Kontrollvorrichtung (84) gepreßt wird, wodurch sich eine vollständige Füllung der Material- Übertragungsnuten (50; 56) sowie eine vollständige Füllung der Dichtnuten (36, 36) mit unter Druck stehendem viskosem Material aus den Material-Übertragungsnuten (50; 56) ergibt, sowie gekennzeichnet durch druckerzeugende Elemente (37, 37), welche mit dem stationären Element (16) verbunden sind und welche sich in jede Dichtnut (36) erstrecken, und zwar an Punkten benachbart dem in Umfangsrichtung strömungsaufwärts gelegenen Teil der Material- Übertragungsnuten (50; 50), um eine Sperrfläche (38, 38) für jede Dichtnut (36, 36) zu ergeben, um zumindest teilweise die Strömung des Materials, welches von jeder Dichtnut (36, 36) gefördert wird, zu behindern, und um jede Dichtnut (36, 36) im wesentlichen vollständig mit unter Druck stehendem, viskosem Material gefüllt zu halten und um das Material radial aufwärts zu drängen, um die Abdeckfläche (18) über den gesamten Umfang jeder Dichtnut (36) zu berühren, so daß lebende O-Ring-Dichtungen (39) über den gesamten Umfang der Rotoroberfläche (20) zwischen den Stufen (22; 24, 26, 28, 30) aufrechterhalten werden.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste zusätzliche Verarbeitungsstufe (22) eine Materialzuführungsstufe und die zweite zusätzliche Verarbeitungsstufe (30) eine Mischstufe ist.