DE3433885A1

DE3433885A1 - Rotations-verarbeitungsvorrichtung und dichtung

Info

Publication number: DE3433885A1
Application number: DE19843433885
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: GB2147219A; CA1257624A; NL8402842A; SE8404592L; JPH0534125B2; DE3433885C2; SE8404592D0; FR2551676A1; JPS6090717A; GB8422891D0; IT1206721B; IT8422665A0; US4527900A; GB2147219B

Description

USM Corporation 14. September 1984

Farmington, CT 06032 U ₅724 Wa/lu/ko Zustelladresse: 181, Elliott Street ' '

USA-Beverly, MA 01915

Beschreibung

Rotations-Verarbeitungsvorrichtung und Dichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verarbeitungsvorrichtungen und - Verfahren, insbesondere auf Rotations-,c Verarbeitungsvorrichtungen mit einer verbesserten Dichtung zwischen den Verarbeitungsbereichen mit wesentlich unterschiedlichen Drücken.

Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen sind im Stand der JQ 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; 4 329 065; 4 389 119; 4 402 616; 4 411 532; 4 413 913; 4 420 412.

Wesentliche Elemente des grundlegenden individuellen Verarbeitungs-Ablaufes von Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen, welche in den vorstehend genannten Patentschriften offen-

_or. bart sind, weisen ein rotierendes Element auf, welches 30

zumindestens mit einem Verarbeitungsringkanalraum versehen ist,und ein stationäres Element, welches eine konzentrische Abdeckfläche schafft _t die so angeordnet ist, daß sie mit dem Ringkanal einen geschlossenen Verarbeitungskanalraum _otr 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

U 5724

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 Patenschriften 4 227 816; 4 213 709;4 389 119; 4 402 616 und 4 411 532 beziehen sich auf Mehrstufen-Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen, welche eine Vielzahl von Verarbeitungsstufen beinhalten, wobei jede einen oder mehrere Verarbeitungskanalräume aufweist. Material-Übertragungskanal räume oder -Nuten sind in der Abdeckfläche des stationären Elements ausgebildet und vorgesehen, um das

3Q 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

U 5724

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 neue Dichtungen, um die Leckage von viskosen Materia-

Ig lien 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 Pumplraum 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 Vielzahl von spiralförmigen Kanalräumen auf einer der Oberflächen, um den flüssigen Leckstrom zwischen den Oberflächen zu vermeiden. Keine der

OQ oben genannten Patentschriften richtet sich jedoch auf das Problem eine wirkungsvolle Dichtung zu schaffen, um den Leckstrom von nicht-viskosen z.B. gasförmigen Materialien (Druck-Leckstrom) zwischen den Kanalräumen einer Rotations-Verarbeitungsvorrichtung zu verhindern welche bei we-

_Or- sentlich unterschiedlichen Druckniveaus aufrecht erhalten

wird, wie z.B. wenn ein Vakuum in einem der Kanalräume erzeugt wird.

U 5724

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 Rotations-Verarbeiter gemäß der vorliegenden Erfindung weisen ein drehbares Element auf, das zumindestens zwei

,Q 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 zumindestens erste und zweite abgeschlossene Verarbeitungskanalräume zu p. schaffen. Der erste Verarbeitungskanal raum 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 Ab-30

deckfläche 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 35

transportiert werden kann. Die Verarbeitungsvorrichtung arbeitet zusätzlich unter Bedingungen, welche einen wesentlichen Druckunterschied zwischen dem ersten und dem

U 5724

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.

IQ 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 Rotor-

IQ oberfläche 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 viskosem 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 dem ganzen Umfang der Dichtnut mit der Abdeckfläche in Kontakt steht, wodurch eine lebende O-Ring-Dichtung

q_n erzeugt wird, um einen Druck- und/oder Materialverlust zwischen den Kanalräumen der Verarbeitungsvorrichtungen zu kontrollieren.

Einzelheiten, welche die neue Rotations-Verarbeitungsvorop. richtung 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

U 5724

Verbindung mit den Figuren.
Darin zeigen:

Fig. 1

einen vereinfachten Querschnitt einer Rotations-VerarbeitungsvorricTitung 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 eines Teils der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung von Fig. 1, den Effekt des Unterdrucksetzens des Materials in der Dichtnut
illustrierend;

Fig. 5

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

U 5724

Fig. 6

eine vereinfachte Querschnitts-Darstellung einer Dichtnut der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung von Fig. 5, entlang der Linie VI-VI der Fig. 5;
5

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 Dichteinrichtungen 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 Dichteinrichtungen illustrieren;

^Fi9· ⁹

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

Fig. 10

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

Fig. 11

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

Fig. 12

U 5724

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

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, weist die neue erfindungsgemäße Verarbeitungsvorrichtung ein rotierendes Element mit einen Rotor 12 auf, welcher innerhalb eines stationären Elements rotiert, welches ein Gehäuse 16 aufweist. Der Rotor 12
trägt zumindestens zwei ringförmige Ringkanäle 21 und 23,
^q welche sich von der Rotorober fläche 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 Verarme beitung 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-Kanal räume 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 „p- gefüllten Kanalraums 24 ist als V (Fig. 1 und 2) dargestellt, wodurch ein wesentlicher Druckunterschied zwischen den Kanalräumen 2 2 und 24 entsteht. Geeignete Vakuumvorrichtungen beinhaltet 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 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.

U 5724

Wie in Pig. 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 50 a, welche beide in der Abdeckfläche 18 gebildet sind, und die Abschlußwandfläche 42, die durch das Blockierelement 41 (ver-

* bunden 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 IQ die Auslaßöffnung 50a auszubringen. Kanalraum 24 (Fig. 2

und 3) beinhaltet die Einlaßöffnung 50b und die Auslaß-J öffnung 52 (die ebenfalls in der Deckfläche 18 gebildet sind) und die Abschlußwand fläche 44, die durch das Blockierelement 43 (welches ebenfalls mit dem Gehäuse 16 jcj verbunden ist) geschaffen wird und vorgesehen ist um das im j Kanalraum 24 verarbeitete Material zu blockieren und zu sammeln, um es von dem Kanalraum durch die Auslaßöffnung auszubringen. Die Übertragungsnut 50 (Fig. 3) schafft die Auslaßöffnung 50a des Kanalraums 22 und die Einlaßöffnung ^Ob des Kanalraums 24 und ist angeordnet, um das aus dem Kanalraum 22 ausgebrachte Material in den Kanalraum 24 zu fördern.

Im Betrieb tritt das Material von außerhalb der Verarbeite tungsvorrichtung oder von einem in Strömungsrichtung vorher angeordnetem 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

^_n durch die Verarbeitungsvorrichtung darstellen. Das Mate-

fou
rial wird durch den Kanalraum 22 gefördert oder geschleppt durch die Rotation des Ringkanals 21 (Fig. 1) und wird in dem ersten Kanal raum 22 verarbeitet und wird als eine rückzirkulierende Ansammlung von Material an der Abschluß_oc wand 42 (Fig. 3) zum Ausbringen aus dem Kanal raum gesam-

melt. Die Verarbeitung in dem ersten Kanalraum mag aus einem Schmelzen, einem Fördern, einem Homogenisieren, einem Pressen, einem Befreien von flüchtigen Materialien usw.

U 5724

1 oder aus einer Kombination von diesen bestehen. Der dargestellte erste Kanalraum, der Kanalraum 22, ist ein repräsentativer Kanalraum und kann modifiziert werden, um die gewünschte Verarbeitungsfunktion zu bewirken. Das gesammelte Material wird aus dem Kanal raum 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 in Folge der Rotation des

XO Ringkanals 23 gefördert oder geschleppt (Fig. 1 und 2). Das im Kanalraum 24 verarbeitete Material (Fig. 2 und 3) wird als rezirkulierende Materialansammlung an der Abschlußwand 44 gesammelt und aus dem Kanalraum durch die Auslaßöffnung 22 ausgebracht um aus der Verarbeitungsvorrichtung oder um

X5 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 Niederdruck -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 Material Verlustes durch Leckstrom zwisehen 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 Abdichteinrichtungen der vorliegenden Erfindung eine ringförmige Dichtnut 36 aufweisen, die in der QQ Fläche 20 des Rotors 12 zwischen den Ringkanälen 21 und 23 gebildet ist und die zum 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 schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, ist die Dichtnut 36 über einen Teil der Länge zur Übertragungsnut 50 offen.

U 5724

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.

Einrichtung zum Erreichen dieser Funktionen sind in den ng Fig· 2 und 3 als Kontrollvorrichtung 84 gezeigt. Wie gezeigt ist, ist die Kontrollvorrichtung 84 in die Öffnung 16a (Fig. 2) im Gehäuse 16 eingepaßt und erstreckt sich radial in die Einlaßöffnung 50b. Die Kontrollvorrichtung 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 OQ Übertragungsnut 50 während des Betriebes im wesentlichen gefüllt zu halten. Dementsprechend kann die Position der Kontrollvorrichtung 84 solange geändert werden, bis diese Fähigkeit erreicht ist. Z. B. kann die Kontrollvorrichtung 84 so positioniert werden, daß sie sich in die Überträge gungsnut zwischen der Einlaßöffnung 50b und der Abdichtnut 36 erstreckt, oder kann so positioniert werden, daß sie sich in den Ringkanal 2 3 dicht hinter (in Strömungsrichtung gesehen) der Einlaßöffnung 50b erstreckt.

U 5724

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

■j^q Druck wird zu dem Material übertragen, welches an der Abschlußwand 42 gesammelt wird, wie durch den Pfeil P^ (Fig. 3) dargestellt wird. Diese Kontrollvorrichtung 84 kann ebenfalls dazu verwendet werden, die Größe und den Druck in der Materialansammlung, 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 den Druck des Materials in der Dichtnut 36, wenn sie unter der Übertrage gungsnut 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 Druckübertra-

gung zur Dichtnut 36, wenn sie die Übertragungsnut pasoU

siert, ist durch den Pfeil P_c in Fig. 3 dargestellt. Der Druck des Materials in der Dichtnut 36 drängt das Material radial nach außen zum Kontakt mit der Abdeckfläche 18, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, um solcherart eine lebende _oc_ O-Ring-Dichtung 39 zwischen den Oberflächen 18 und 20 zu

bilden, um den Druckverlust in der Öffnung 19 zwischen den Kanalräumen in dem unter Druck stehenden Teil der Dichtnut 36 zu verhindern. In manchen Fällen ist die lebende O-Ring-

U 5724

Dichtung, 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 Spaltes 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 IQ wird, was durch den Leckstrom des Materials von der Dichtnut 36 zu den Kanalräumen·22 und/oder 24 verursacht wird. 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 ΟΙ 5 Ring-Dichtung lückenhaft wird, und somit ein Leckstrom an diesem Punkt zwischen den Kanalräumen 22 und 24 ermöglicht.

In Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung, können Einrichtungen geschaffen werden, um zu-

2Q verlässig eine effektive O-Ring-Dichtung aufrechtzuerhalten und zwar über den gesamten Umfang der Rotoroberfläche 20 zwischen den Kanalräümen 22 und 24. Solche Einrichtungen werden in Pig. 1 und 3 als spiralförmige Nuten 40 gezeigt, die angeordnet sind, um das Material, das in die Dichtnut

or 36 gefördert wird, weiter zu pressen. Wie gezeigt wird, sind die spiralförmigen oder schrägen Nuten 40 in der Rotoroberfläche 20 des Rotors 12 benachbart zu beiden Seiten der Dichtnut 36 ausgebildet und über den gesamten Umfang der Oberfläche 20 verteilt. Die spiralförmigen Nuten 40 sind an

oQ einem Ende zur Dichtnut 36 hin offen und erstrecken sich von der Dichtnut zu dem Kanal raum 22 und zu dem Kanal raum 24 in spitzen Winkeln zur Drehrichtung. Wenn der Rotor 12 rotiert, laufen die schrägen Nuten 40 (so wie die Dichtnut 36) unter der Übertragungsnut 50 (Fig. 3) vorbei, in einer

g₅ Weise, die ähnlich derjenigen ist, die vorstehend für die Dichtnut 36 beschrieben wurde (ebenfalls in Fig. 3 dargestellt). Im Betrieb füllt etwas von dem gepreßten Material aus der Übertragungsnut 50 die spiralförmigen Nuten im

U 5724

wesentlichen vollständig und bewirkt den Kontakt mit der Abdeckfläche 18 in einer Weise, die ähnlich derjenigen ist, welche für die Dichtnut 36 beschrieben wurde. Das Zusammenwirken der stationären Abdeckfläche 18 und der rotierenden, spiralförmigen Nuten 40 auf das Material in der spiralförmigen Nuten drängt das Material zu der Dichtnut 36, wobei der Druck auf das Material in der Dichtnut über ihren ganzen Umfang erhöht und der Kontakt zwischen der Deckfläche 18 länd dem lebenden O-Ring-Dichtungsmaterial, das ^von <^er Dichtnut 36 getragen wird, verstärkt wird. Die Kontrollvorrichtung 84 (Fig. 2 und 3) kann ein justiert werden,um den Druck zu kontrollieren, bei welchem Material in die Dichtnut und die spiralförmigen Nuten eintritt, um so einen effektive Dichtung zu bewirken, um den Druck- und/oder den Materialverlust über den ganzen Umfang des Rotors zwischen den Kanalräumen 22 und 24 zu kontrollieren.

In der Verarbeitungsvorrichtung, die in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, ist der Druck in dem zweiten Kanalraum 24 wesentlich geringer als der in dem ersten Kanalraum 22, aber die neuen Dichtvorrichtungen, die vorstehend beschrieben wurden, bewirken eine gleichförmige effektive 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 die spiralförmigen Dichtungen 40 (Fig. 1 und 3) besonders zu bevorzugende Einrichtungen zum Aufrechterhalten einer effektiven Dichtung über den gesamten Umfang der

2Q Rotoroberfläche zwischen den Kanalräumen 22 und 24 ergeben, sind andere Einrichtungen zum Aufrechterhalten der Dichtung möglich. So zeigen z. B. Fig. 5 und 6 eine erfindungsgemäße Dichtung, bei welcher ein druckerzeugendes Element 37 einen weiteren Druck in der Dichtnut 36 über dem gesamten Umfang

gg der Rotorfläche 20 erzeugt um eine wirkungsvolle lebende 0-Ring-Dichtung zwischen den Kanalräumen 22 und 24 zu bewirken. Das Element 37 ist mit dem Gehäuse 16 (Fig. 6) verbunden und erstreckt sich in den Dichtnut 36 um eine Hinder-

U 5724

nisflache 38 zum Blockieren des Materials in der .Dichtnut zu schaffen, so daß ein weiterer Druck in dem Material in der Dichtnut vor (in Strömungsrichtung gesehen) der Hindernisfläche 38 erzeugt wird. Das Druckerzeugungs-Element'37 ist vorzugsweise nahe der mehr strömungsaufwärts gerichteten Seitenwand der Übertragungsnut 50 (in Bezug auf die Rotationsbewegung) angeordnet, wie dies in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, so daß unter Druck stehendes Material bei der Hindernisfläche 38 gesammelt und in die Übertragungsnut 50 ausgebracht werden kann.

Das Material, welches von der Dichtnut 36 gefördert wird, wird an der Hindernisfläche 38 blockiert und gesammelt, welche von dem Druckerzeugungs-Element 37 geschaffen wird.

Wenn mehr Material durch die Dichtnut 36 zu der Hindernisfläche 38 geschleppt wird, wird weiterer Druck in dem Material in der Dichtnut 36 erzeugt. Die Übertragung dieses weiteren Drucks in Strömungsrichtung durch die Nut 36 wird durch die Pfeile P^ und P¹^ (Fig. 5 und 6) dargestellt. Wenn der Druck P^ und P*<j in Drehrichtung von der Hindernisfläche 38 übertragen wird und der Druck (P_c und P*_c) in Drehrichtung von der Übertragungsnut übertragen wird (und durch die Kontrollvorrichtung 84, Fig. 2) kontrolliert wird, wie vorstehend in Bezug auf die Fig. 3 beschrieben wurde, verstärken sie sich gegenseitig, so daß eine lebene O-Ring-Dichtung 39 über dem gesamten Umfang der Dichtung 3 aufrechterhalten wird, wodurch eine effektive Dichtung bewirkt wird, um den Leckstrom zwischen dem gesamten Umfang der Rotorfläche 20 zwischen den Kanalräumen 22 und 24 zu kontrollieren. Die Hindernisfläche 38 ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie den Durchgang von Material in der Dichtung 36 voll blockiert, aber sie kann alternativ auch so angeordnet sein, daß sie es ermöglicht, daß etwas Material hinter das Druckerzeugnis-Glied 37 ge-fördert wird, wenn dies gewünscht wird. Material, das von der Hindernisfläche 38 aufgehalten und gesammelt wird, wird aus der Dichtnut 3 6 in die Übertragungsnut 50 ausgebracht, wodurch

U 5724

■ar-*

sich eine Kontrolle der Verweilzeit und der Degradation des Materials in der Dichtnut 36 ergibt. Das Druckerzeugungsglied 37 und die Hindernisfläche 38 können verwendet werden, um die Dichtung entweder als Ersatz für oder im Zusammenhang mit den spiralförmigen Nuten 40, welche vorstehend beschrieben wurden, zu verstärken.

Die Fig. 7 bis 12 zeigen eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 7 bis 12 IQ 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 2g Rotor 12 eine Vielzahl von Ringkanälen, welche Verarbeitungskanal räume bilden, die für unterschiedliche Verarbeitung sfunktionen ausgelegt sind. Der Verarbeitungskanalraum 20, der mit dem Ringkanal 21 gebildet wird, weist eine Zuführung auf, welche ausgestaltet ist, um viskoses Matern rial aufzunehmen, welches der Verarbeitungsvorrichtung zugeführt wird. Die Verflüchtigungs-Kanalräume 24, 26 und 28, welche mit den entsprechenden Ringkanälen 23, 25 und gebildet werden, bilden die Verflüchtigungsstufe. Der Verarbeitungskanal raum 30 (Ringkanal 29) ergibt eine 2g 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 Oberfläche 18 des Gehäuses 16 eingelassen sind), welche so angeordnet sind, daß das Material, welches „Q 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.

U 5724

In der Verarbeitungsvorrichtung, die in Fig. 7 dargestellt ist, steht die Verflüchtigungsstufe mit einer Vakuumverteilanordnung oder einem Vakuum-Vertei!kanal 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 Vakuumverteilanordung 76 über dem Umfang der Kanalräume ist besonders deutlich in den Fig. 8 bis 11 zu sehen. Die Vakuumverteilanordung 76 steht ebenfalls mit einer Vakuumquelle

IQ (nicht dargestellt) durch die Öffnung 74 in Verbindung, um die Kanalräume der Verflüchtigungsstufe zu evakuieren. Der Vakuum-Verbindungskanal 76 kann ebenfalls mit Vakuummeßeinrichtungen (nicht dargestellt) durch die Öffnung 77 in Verbindung stehen. Alternativ dazu kann jede geeignete

Ig Einrichtung zum Evakuieren der Verflüchtigungs-Stufe verwendet werden. |

Andere Typen von Verflüchtigungstufen 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-

QQ Kontrolleinrichtungen 82 (Fig. 7) vorgesehen werden, um zumindestens die Seitenwände der Verflüchtigungskanal räume zu heizen, und vorzugsweise alle Kanalräume sowie das Gehäuse der Verarbeitungsvorrichtung. Die Temperatur-Kontrol!einrichtung 82, welche in Fig. 7 dargestellt ist,

qp. ist eine Reihe von Kammern, durch welche wärme übertragende Flüssigkeit in bekannter Weise zirkulieren kann, aber es kann auch jede andere geeignete Einrichtung zur Kontrolle der Temperatur des Materials während der Verarbeitung ver-

U 5724

JL«Ü

wendet 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 ist vorzugsweise von der Einlaßöffnung 48 um einen größeren Teil des Umfangs über den Kanalraum entfernt und ist in der Nähe der Auslaßöffnung 50a angeordnet. Im Betrieb wird das von flüchtigen Materialien zu befreiende 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 4 194 841 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 Bereich
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 42 eingerichtet sein, um

U 5724

andere Funktionen zu erfüllen, wie die Aufnahme von Material aus vorhergehenden Teilen, Schmelzen oder Plastifizieren, Mischen oder Homogenisieren, 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.

IQ 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 Verflüchti-

IQ gungsstufe sind Niederdruckkanalräume, da ein Vakuum überall in der Verflüchigungsstufe 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 Kanal raum bildet, um das Material für das Ausbringen aus dem Kanalraum zu sammeln. Die Anordnung jedes Blockierelementes 43 über den Umfang der Verflüchtigungsstufe ist ausgewählt, um optimale Konstruktionsmerkmale für die Übertragungsnuten 50, 52, 54 und 56 zu

or 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.

an In Umfangsrichtungen angeordnete Strömungsumlenker 86 (Fig. 7, 9, 10 und 11) sind für jeden Verflüchtigungskanalraum vorgesehen, um das Material zu der Grundfläche des Verflüchtigungskanalraums umzulenken um so die Verstopfung der Vakuumleitung zu minimieren. Die dargestellten Strömungsum-

g₅ lenker 86 sind Teil der Strömungsumlenkereinheit 84 (Fig. 7), es können jedoch separate Strömungsumlenker für jeden Verflüchtigungskanalraum verwendet werden. _^,_^.--- _r

U 5724

·, Die Übertragungsnuten 52 und 54 verbinden die Kanal räume der ersten Verf lüchtigungsstufe, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist und schaffen die entsprechende Auslaßöffnung 52a und die Einlaßöffnung 52b sowie die Auslaßöffnung 54a und

p. 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 (oder 15

alternativ wenn es in den Verflüchtigungs-Kanalraum 24 zuerst durch die Einlaßöffnung 50b eintritt) ist es einem Vakuumstrom mittels einer (nicht dargestellten) Vakuumquel-Ie durch den Vakuum-Verteilungskanal 76 ausgesetzt, welche 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 Scher-25

spannung erzeugt, um die Blasen zu zerreißen und die flüchtigen Bestandteile in den Kanalraum 24 zu entlassen, wo sie durch die Öffnung 17 und den Vakuum-Verteilungskanalraum 76 entfernt werden. Das geschäumte Material wird

aus dem Kanalraum 24 durch die Auslaßöffnung 52a ausge-30

bracht und wird zu dem Zwischen-Verf lüchtigungskanalraum 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 qeschäumte Material die beheizten Ober-35

flächen_der Verarbeitungsvorrichtung berührt, wie dies oben

beschrieben^Ts^.. Eine weitere Erwärmung des Materials resultiert aus der viskosen Dissipation innerhalb des

U 5724

2Sl

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 Strömungsumlenkers 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 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 Verf lüchtigungs-Kanalraums 28 (Fig. 8 und 11) nähert. Die innerhalb der Verflüchtigungsstufe freiwerdenden flüchtigen Bestandteile werden durch den Vakuum-Verteilungskanalraum 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 Kanalraum 30 bildet. Die vorstehend beschriebene Verflüchtigungsstufe hat drei Verflüchtigungs-Kanalräume, welehe durch zwei Übertragungsnuten miteinander verbunden sind, aber es können auch mehr Kanalräume vorgesehen werden, in Abhängigkeit der Verarbeitungsbedingungen und dem zu verarbeitenden Material.

U 5724

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 Kanalraum 30 eintritt, durch die rotierenden Wände des Kanals 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, in einer ähnlichen Weise wie diejenige, die für den Kanalraum 22 der Zuführstufe beschrieben wurde. Wenn das Material weiterhin nach vorne zu der Abschlußwandfläche geschleppt wird, entsteht eine starke Zirkulationsbewegung in dem an der Abschlußwandfläche gesammelten Material, was zu einem kräftigen Mischvorgang i-ⁿ dem Material führt. Das Material, welches an der Abschlußwandfläche 46 gesammelt wird, wird aus dem Kanalraum 30 entweder zu einem weiteren nachgeordneten Kanalraum der Verarbeitungsvorrichtung oder zu einem Punkt außerhalb der Verarbeitungsvorrichtung durch den Auslaß 58 (Fig. 8 und

12) ausgebracht.

Der Druck in dem Kanalraum 30, besonders in dem Bereich der Abschlußwandfläche 46, ist wesentlich größer als der in dem Kanalraum 28, einem teilweise gefüllten Niederdruck-Ver-

Qo flüchtigungs-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 Funktion zu

ge 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

U 5724

ΤΛ

Kanalräumen 28 und 30 besteht. Dementsprechend kann der Kanalraum 30 entweder einen wesentlich höheren oder einen wesentlich niedrigeren Druck aufweisen als der Kanalraum 28.
5

Wie vorstehend beschrieben, ist der Kanalraum 24 der Verflüchtigungsstufe ein Niederdruck-Kanal raum, im Verhältnis zum Zuführkanal raum 22, da der Kanalraum 24 in Verbindung mit den Vakuumverteilanordungen durch den Vakuum-Verteilungs-Kanalraum 76 und die Öffnung 17 steht. Gleicherweise ist der Kanalraum 28 der Verflüchtigungsstufe ein Niederdruck-Kanalraum im Verhältnis zum Mischkanalraum 30. Dieser zwischen den Kanal räumen 24 und 22 und zwischen den Kanal räumen 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 gemäß der vorliegenden Erfindung, 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.

OQ 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.

gc 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.

U 5724

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 wesentliehen 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 genügenden Druck zu ergeben um ^q 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 -J^ 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 ₂₍-j in der Übertragungsnut 50 drängt mehr Material in die Dichtnut 36 und verursacht ein Pressen des Materials in der Dichtnut 36 wenn diese unter der Übertragungsnut durchläuft. Die Kontrollvorrichtung 84 kann positioniert werden um die vollständige Füllung der Dichtnut 36 sicheren zustellen 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 die Öffnung 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

U 5724

Druckes im Material hervorrufen, welches von der Übertragungsnut 50 durch die Dichtnut 36 hinweggefördert 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 lückenhaft wird, und an diesem Punkt ein Leck zwischen den Kanalräumen 22 und 24 schafft.

Es sind Mittel vorgesehen, um tatsächlich eine wirkungsvolle O-Ring-Dichtung über dem ganzen Umfang der Rotorfläche zwischen den Kanalräumen 22 und 24 zu schaffen. Diese Einrichtungen sind in Fig. 8 als spiralförmige Nuten 40 dargestellt, die vorgesehen sind, um das Material zu pressen, welches in die Dichtnut 36 gefördert wird. Die spiralförmigen Nuten 40 sind im Detail vorstehend in Bezug auf die Fig. 1 und 3 beschrieben und sind in der Rotorfläche des Rotors 12 neben den beiden Seiten der Dichtnut 36 über dem ganzen Umfang der Fläche 20 gebildet. Die spiralförmigen Nuten 40 sind an einem Ende zu der Dichtnut 36 offen ^un(3 erstrecken sich zu den Kanalräumen im spitzen Winkel in Bezug auf die Rotationsdichtung. Im Betrieb nehmen die spiralförmigen Nuten 40 etwas von dem gepreßten Material der Übertragungsnut 50 auf und drängen dieses Material zu der Dichtnut 36, um den Druck der in Rotationsrichtung von der Übertragungsnut 50 übertragen wird zu verstärken, um eine kontinuierliche, lebende O-Ring-Dichtung 39 über den ganzen Umfang der Dichtnut 36 aufrechtzuerhalten, wodurch sich eine wirkungsvolle Dichtung ergibt, um den Druck- und/oder Materialverlust über den ganzen Umfang der Rotor-

3Q fläche 20 zwischen den Kanalräumen 22 und 24 kontrolliert wird.

Die neuen Dichteinrichtungen die vorstehend beschrieben sind, können ebenfalls angeordnet werden, um eine effektive nc 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 Kanälen 27 und 29 gebildet, und

U 5724

34 §433885

ist zu dem Spaltraum 19 und zu der Übertragungsnut 56 hin geöffnet, 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 den Fig. 8 und 12 gezeigt, ist eine zusätzliche Kontrollvorrichtung 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. Zusätzliche spiralförmige Nuten 40 sind in der Rotorfläche 20 zu beiden Seiten der Dichtnut 36 zwischen den Kanalräumen 28 und 30 gebildet. Die spiralförmigen oder schrägen Nuten 40 erzeugen"einen weiteren Druck in dem Material der Dichtnut 36, um den Druck, der in Drehrichtung von der Übertragungsnut 56 übertragen wird, zu verstärken, und um eine kontinuierliche lebende O-Ring-Dichtung 39 über den ganzen Umfang der Dichtnut 36 aufrecht zu erhalten. Diese wirkungsvolle Dichtung ist vorgesehen, um den Druck- und/oder Vakuumverlust über dem gesamten Umfang der Rotorfläche 20 zwischen den Kanalräumen 28 und 30 zu kontrollieren.

Die spiralförmigen Nuten 40 (Fig. 7 und 8) ergeben besonders zu bevorzugende Einrichtungen, um eine lebende O-Ring-Dichtung über dem ganzen Umfang der Rotorfläche zwischen den Kanalräumen 22 und 24 und zwischen den Kanalräumen 28 und 3 0 aufrecht zu erhalten, welche derart den Druck- und/oder Material verlust am Rande der Verflüchtigungsstufe kontrollieren. Es sind jedoch auch andere Einrichtungen zum Aufrechterhalten von effektiver Dichtung am Rand der Verflüchtigungsstufe möglich. Eine alternative Einrichtung zum Aufrechterhalten von effektiven Dichtungen sind im Detail vorstehend im Bezug auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.

Die neuen Dichtungsexnrichtungen der vorliegenden Erfindung sind ebenso besonders wirkungsvoll, um den Druck- und/oder

U 5724

1 Materialverlust am Rande von anderen Typen von Verflüchtigungsstufen von Rotations-Verarbeitungsvorrichtungen zu ergeben, wie sie in den vorstehend genannten Druckschriften US-PS 4 329 065 und 4 413 913 beschrieben sind.

U 5724

Claims

Patentansprüche

Kotations-Verarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung von viskosen Materialien mit einem rotierenden Element, welches einen Rotor aufweist, der zumindestens einen ersten und zweiten ringförmigen Verarbeitungskanal trägt, der sich radial einwärts von der Oberfläche des rotierenden Elementes aus erstreckt; ein stationäres Element, welches eine konzentrische Abdeckfläche bildet, die von der Rotoroberfläche durch einen Zwischenraum getrennt ist und mit den Kanälen zusammenwirkt um einen ersten und zweiten ringförmigen Verarbeitungs-Kanalraum zu schaffen, wobei das stationäre Element ebenfalls eine Einlaßöffnung aufweist, um den ersten Verarbeitungs-Kanalraum Material zuzuführen, sowie ein Blockierelement, welches eine Abschlußwand für jeden Kanal bildet um Material zu sammeln, welches in dem Kanal verarbeitet wurde um es aus dem Kanal auszubringen, sowie eine Auslaßöffnung, die in der Nähe der Abschlußwand des zweiten Verarbeitungs-Kanalraums positioniert ist, um das Material aus dem zweiten Verarbeitungs-Kanalraum auszubringen sowie eine Material-Übertragungsnut, welche den ersten und den zweiten Verarbeitungs-Kanalraum in einer Reihenschaltung verbindet und sich von einem Punkt nahe der Abschlußwand des ersten Verarbeitungs-Kanalraums zu dem

zweiten Verarbeitungs-Kanalraum erstreckt, um Material aus dem ersten Verarbeitungs-Kanalraum auszubringen und das ausgebrachte Material zu dem zweiten Verarbeitungs-Kanalraum zu fördern, wobei ein Druckunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Kanal während des Betriebes entsteht; und gekennzeichnet durch Dichteinrichtungen, zur Kontrolle des Druck- und/oder MaterialVerlustes zwischen dem ersten (22) und zweiten (24) Verarbeitungs-Kanalraum welche folgende Elemente aufweisen:

Eine ringförmige Dichtnut (36), welche von dem Teil der Rotoroberfläche 20 zwischen dem ersten (22) und dem zweiten (24) Verarbeitungs-Kanalraum getragen wird, und ■,c sich über den gesamten Umfang des Rotoroberflächenteils (20) erstreckt und so angeordnet ist, daß sie unter der Material-Übertragungsnut (50) durchläuft, wenn der Rotor (12) rotiert;

n₀ Einrichtungen (84), um die Materia 1-Übertragungsnut (50) im wesentlichen vollständig mit viskosem Material gefüllt zu halten und das Material in der Material-Übertragungsnut (50) unter ausreichendem Druck zu halten, um die Teile der Dichtnut (36) zu füllen, welche unter der Material-Übertragungsnut (50) durchlaufen und zwar mit gepreßtem, viskosem Material aus der Material-Übertragungsnut; und

Einrichtungen (40), um die Dichtnut (36) im wesentlichen _on vollständig über den ganzen Umfang der Dichtnut (36) mit gepreßtem Material gefüllt zu halten und welche eine Vielzahl von spiralförmigen oder schrägen Nuten (40) aufweisen, die von dem Teil der Rotoroberfläche (20) zwischen den ersten (22) und zweiten (24) Verarbeitungs-

__ Kanalraum auf beiden Seiten der Dichtnut 36 getragen 35

werden, und zwar über den ganzen Umfang des Rotorflächenteils (20) verteilt, und welches sich von der Dichtnut (36) zu den Verarbeitungs-Kanalräumen (22, 24)

U 5724

3 3433865

im spitzen Winkel in Bezug auf die Drehrichtung erstrekken, wobei diese spiralförmigen oder schrägen Nuten (40) an ihrem inneren Teil zu der Dichtnut (36) hin geöffnet sind und dafür eingerichtet sind, unter der Übertragungsnut (50) durchzulaufen, wenn der Rotor (12) rotiert und Material zu der Dichtnut (36) zu fördern, so daß eine lebende O-Ring-Dichtung (39) über dem gesamten Umfang der Rotorfläche (20) aufrecht erhalten wird, und zwar zwischen den ersten (22) und den zweiten (24) Verarbeitungs-Kanalräumen.

Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, um die Material-Übertragungsnut (50) im wesentlichen mit Material gefüllt zu halten und um das Material in der Material-Übertragungsnut (50) unter genügendem Druck zu halten, eine Kontrollvorrichtung (84) aufweisen, welche mit dem stationären Element (16) verbunden ist, und axial in Strömungsrichtung gesehen hinter der Dichtnut (36) positioniert ist, um die Querschnittsfläche, welche für die Übertragung des Materials zu dem zweiten Verarbeitungs-Kana 1 raum (24) zur Verfügung steht, zu verengen.

Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, welche weiterhin Vakuumeinrichtungen (V; 75, 76) enthält, die mit zumindestens einer (24) der Verarbeitungs-Kanalräume zusammenwirken.

Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Verarbeitungs-Kanalräume eine Vielzahl von Verarbeitungsstufen ergeben, welche eine Verflüchtigungsstufe ergeben, um das viskose Material, welches in der Rotations-Verarbeitungsvorrichtung verarbeitet wird von flüchtigen Bestandteilen zu befreien und welche eine oder mehrere Verarbeitungsstufen beinhaltet, die vorgesehen sind, um im Betrieb mit Vakuumeinrichtungen zusammen zu wirken, so daß die flüchtigen

U 5724

Bestandteile von dem Material während des Betriebes befreit werden und in dem Kanal oder den Kanälen der Verf lüchtigungsstufe freigesetzt werden, um aus der Rotationsvorrichtung mittels der Vakuumvorrichtungen entfernt zu werden; sowie eine erste zusätzliche Verarbeitungsstufe unmittelbar nach der Verflüchtigungsstufe, welche zumindestens eine der Verarbeitungsstufen enthält, und eine zweite Verarbeitungsstufe unmittelbar vor der Verflüchtigungsstufe und welche zumindestens eine der Verarbeitungs-Kanalräume enthält, und wobei die Evakuierung der Verflüchtigungsstufe einen Druckunterschied zwischen der Verflüchtigungsstufe und der ersten zusätzlichen Verarbeitungsstufe bewirkt, sowie zwischen der Verflüchtigungsstufe und der zweiten zusätzlichen Verarbeitungsstufe; und gekennzeichnet durch Dichteinrichtungen, um den Verlust von Druck und Material zwischen der Verflüchtigungsstufe (24, 26, 28) und der ersten zusätzlichen Verarbeitungsstufe (22) und sowie zwischen der Verflüchtigungsstufe (24, 26, 28) und der zweiten zusätzlichen Verarbeitungsstufe (30), wobei diese ringförmige 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 Rotorflächenteile (20) erstrecken und so eingeordnet sind, daß sie unter den Material-Übertragungsnuten (50; 56) durchlaufen, welche die Stufen (22; 24, 26, 28; 30) verbinden, wenn der Rotor (12) rotiert; sowie Kontrol!vorrichtungen (84, 84),

go welche mit dem stationären Element (16) verbunden sind und axial vor (in Strömungsrichtung gesehen) jeder Dichtnut (36, 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 Übertragungsnuten die Stufen (22; 24, 26, 28; 30) verbindet und nach (in Strömungsrichtung gesehen) jeder Kontrollvorrichtung (84, 84) gepreßt wird, wodurch sich eine vollständige Füllung der Transportnuten

(50; 56) ergibt, welche die Stufen (22; 24, 26, 28; 30) sowie eine vollständige Füllung der Dichtnuten (36, 36) mit unter Druck stehendem viskosem Material aus den Übertragungsnuten (50; 56); sowie eine Vielzahl von schrägen oder spiralförmigen Nuten (40, 40) welche von Teilen der Rotoroberfläche (20) zwischen der Verflüchtigungsstufe (24, 26, 28) und der ersten zusätzlichen Verarbeitungsstufe (22) sowie zwischen der Verf lüchtigungsstufe (24, 26, 28) und der zweiten zusätzlichen Verarbeitungsstufe (30) auf beiden

^Q Seiten von jeder Dichtnut (36, 36) getragen werden, und welche über den gesamten Umfang der Rotorflächenteile (20, 20) verteilt sind, und welche sich von den Dichtnuten (36, 36) zu den Verarbeitungs-Kanalräumen (22; 24, 26, 28; 30) im spitzen Winkel in Bezug auf die Drehrichtung erstrecken,

j^ wobei diese schrägen Nuten (40, 40) an ihrem inneren Teil zu den Dichtnuten (36, 36) geöffnet sind und so angeordnet sind, daß sie unter den Übertragungsnuten (50; 56) durchlaufen, welche die Stufen (22; 24, 26, 28; 30) verbinden, wenn der Rotor (12) rotiert und welche Material zu den

2Q Dichtnuten (36, 36) fördern, und jede Dichtnut im wesentlichen vollständig mit dem unter Druck stehenden Material gefüllt zu haben, und zwar über dem vollen Umfang an jeder Dichtnut, so daß lebende O-Ring-Dichtung (39, 39) über dem gesamten Umfang der Rotoroberfläche (20, 20) zwischen der Verflüchtigungsstufe (24, 26, 28) und der ersten zusätzlichen Verarbeitungsstufe (23) und zwischen der Verflüchtigungsstufe (24, 26, 28) und der zweiten zusätzlichen Verarbeitungsstufe (30) aufrechterhalten werden.

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

U 5724