DE4002173A1 - Polymerformeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Polymerformeinrichtung zur Montage am Auslaß ei­ nes Reaktors einer Anordnung zur diskontinuierlichen Herstellung eines Harz­ polymers.

Zur Herstellung eines Polymers aus Kunstharz, wie Polyester und Nylon, hat man eine Anordnung der in Fig. 5 veranschaulichten Art verwendet. Zu dieser Anord­ nung gehören ein Polymerisationsreaktor 1, ein mit dem Boden des Reaktors 1 verbundenes Mundstückgehäuse 2, eine im unteren Teil des Mundstückgehäuses 2 sitzende Mundstück- oder Lochplatte 3 und ein mit einem Mantel für ein Heizmedium versehenes Ventil 4 in einem mittleren Bereich des Mundstückge­ häuses 2.

Die Mundstückplatte 3 kann Polymer gleichförmig verteilen und das Polymer in den Außenraum gelangen lassen, nachdem es in Strangform gebracht, oder ge­ schlitzt oder in eine beliebige andere gewünschte Form gebracht ist. Das Ventil 4 kann während der Polymerisationsreaktion geschlossen werden, und es läßt sich öffnen, wenn das in dem Reaktor 1 befindliche Polymer ausgetragen werden soll.

Bei einem solchen im Chargenbetrieb arbeitenden Reaktor 1 läuft die Polymeri­ sationsreaktion diskontinuierlich ab. Dies ist notwendig, um in dem Reaktor 1 während jedes Reaktionsschrittes ein Vakuum aufrechtzuerhalten. Um in dem Reaktor 1 ein Vakuum aufrechtzuerhalten, muß das Ventil geschlossen werden.

Das Ventil 4 ist von einem Mantel umgeben, durch den ein Heizmedium zirkulie­ ren kann, und das Ventil 4 kann in den Polymerauslaßkanal in dem Mundstück­ gehäuse 2 hinein- und aus diesem Kanal herausbewegt werden. Dies hat notwen­ digerweise eine Steigerung der Größe und der Länge des Mundstückgehäuses 2 zur Folge. Dadurch wird seinerseits die Polymermenge vergrößert, die nicht aus­ getragen wird. Desweiteren muß der Austragdruck gesteigert werden, weil der Polymerauslaßkanal recht lang ist.

Polymer neigt dazu, beim Austragen am unteren Teil der Mundstückplatte 3 an­ zuhaften. Es ist daher notwendig, eine Abstreifvorrichtung vorzusehen, um das anhaftende Polymer nach dem Austragvorgang abzustreifen. Dies kompliziert den Aufbau der gesamten Anordnung.

Um in dem Reaktor 1 einen Unterdruck aufrechtzuerhalten, müssen eine Dich­ tung 5 und eine Abdeckung 6 mit der Unterseite der Mundstückplatte 3 entspre­ chend Fig. 5 verschraubt werden, unmittelbar nachdem das heiße Polymer ausge­ tragen wurde, wobei heißes Polymer noch immer heruntertropft. Solche Arbeits­ vorgänge bergen nicht nur Gefahren in sich, sondern sie müssen auch unter sehr ungünstigen Bedingungen durchgeführt werden. Die Arbeitseffizienz ist entspre­ chend gering. Es besteht daher seit langem ein Bedürfnis, derartige Arbeitsbedin­ gungen zu verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Polymerformeinrichtung zu schaffen, mit der sich die oben geschilderten Mängel ausräumen lassen, die einen einfachen Aufbau hat und nur wenige Einzelteile erfordert, bei welcher der Po­ lymerauslaßkanal kurz gehalten werden kann und die es gestattet, in dem Reak­ tor einen beliebigen Druck, insbesondere einen Unterdruck, einwandfrei auf­ rechtzuerhalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Polymerformeinrichtung zur Verwendung bei einem Polymerisationsreaktor, wobei die Polymerformein­ richtung ein am Boden des Reaktors montiertes Gehäuse mit einem mit dem Reaktorinnenraum in Verbindung stehenden Polymerauslaßkanal, einen am Bo­ den des Gehäuses befestigten Block und ein in dem Block drehbar gelagertes zy­ lindrisches Wellenteil aufweist, in dem ein sich in Längsrichtung des Wellenteils erstreckender, in die Umfangsfläche des Wellenteils einmündender Kanal sowie eine Mehrzahl von in Längsrichtung des Wellenteils verteilten, mit dem Kanal in Verbindung stehenden und gleichfalls in die Umfangsfläche des Wellenteils ein­ mündenden Polymerauslässen ausgebildet und derart angeordnet sind, daß der Polymerauslaßkanal in dem Gehäuse durch Drehen des zylindrischen Wellenteils wahlweise geöffnet oder verschlossen werden kann.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine lotrechte Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Polymerformeinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Teilschnittansicht ähnlich Fig. 1, bei welcher das zylindri­ sche Wellenteil in der Schließstellung steht;

Fig. 3 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 1 für eine zweite Ausführungs­ form der Polymerformeinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 eine Teilschnittansicht ähnlich Fig. 2, bei welcher das zylindri­ sche Wellenteil der Einrichtung nach Fig. 3 in seiner Schließ­ stellung veranschaulicht ist; sowie

Fig. 5 eine Seitenansicht einer bekannten Polymerformeinrichtung.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist ein Mundstückgehäuse 12, das mit dem Boden eines Reaktors 11 verbunden ist, mit einem Polymerauslaßkanal 13 verse­ hen, der sich in lotrechter Richtung durch das Gehäuse hindurcherstreckt. Ein Mantel 14 zum Hindurchleiten eines Heizmediums umgibt das Mundstückge­ häuse 12.

Das Gehäuse 12 geht in seinem unteren Bereich einstückig in einen Teil 15 mit größerem Durchmesser über, in welchem ein Block 16 mittels Schrauben 17 befe­ stigt ist. In dem Block 16 ist ein sich waagerecht erstreckendes zylindrisches Wellenteil 18 drehbar gelagert.

Der Block 16 steht mit dem Polymerauslaßkanal 13 über einen Durchlaß 19 in Verbindung, in welchem ein Verteiler 25 sitzt. Das zylindrische Wellenteil 18 ist derart angeordnet, daß sein unterer Abschnitt von der Unterseite des Blockes 16 vorsteht. In die Außenumfangsfläche des Wellenteils 18 münden ein längsverlau­ fender Kanal 20 und eine Mehrzahl von Polymerauslässen oder Schlitzen 21 ein, die in Längsrichtung derart verteilt angeordnet sind, daß sie dem Kanal 20 dia­ metral gegenüberliegen und mit diesem in Verbindung stehen.

Wenn das zylindrische Wellenteil 18 die in Fig. 1 veranschaulichte Stellung ein­ nimmt, in welcher der Kanal 20 mit dem Durchlaß 19 in Verbindung steht, ragen die Polymerauslässe 21 von der Unterseite des Blockes 16 vor, und sie sind zum Außenraum hin offen, so daß das Polymer ausgetragen werden kann.

Wenn die zylindrische Welle 18 von der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung aus­ gehend um 90° gedreht wird, wird der Kanal 20 von dem Durchlaß 19 abgetrennt, und die Polymerauslässe 21 werden von der Innenumfangsfläche des Blockes 16 verschlossen. Dadurch wird verhindert, daß Polymer austritt. Der Block 16 ist in seinem unteren Teil entlang beider Seiten des zylindrischen Wellenteils 18 mit Lippen 22 versehen, um Polymer abzustreifen. Die Lippen 22 haben auch die Aufgabe, eine Polymerdichtung zwischen der Innenfläche oder der Spitze der Lippen 22 und der Außenumfangsfläche des zylindrischen Wellenteils 18 zu bil­ den, wenn das Polymer abkühlt und erhärtet.

Die zylindrische Welle 18 ist mit einem axial verlaufenden Kanal 23 ausgestattet. Luft, ein inaktives Gas oder eine Flüssigkeit werden von außerhalb des Mantels 14 kommend in den Kanal 23 eingeleitet und über den Kanal umgewälzt, um die zylindrische Welle 18 zu kühlen.

Der Block 16 weist an beiden Seiten der zylindrischen Welle 18 Durchlässe 24 zum Hindurchleiten eines Heizmediums oder zur Montage von Heizvorrichtun­ gen auf, um erstarrtes Polymer rasch zu schmelzen.

Die zylindrische Welle 18 kann zweckmäßig mittels eines pneumatischen oder hydraulischen Zylinders oder mit Hilfe eines Motors, beispielsweise eines Elek­ tromotors, gedreht werden.

Der Block 16 und die zylindrische Welle 18 können aus einem beliebigen rost­ freien Stahl, einer korrosionsbeständigen Sinterlegierung, einer korrosionsbe­ ständigen Aluminiumlegierung, einem keramischen Werkstoff, einem wärmebe­ ständigen Spezialkunststoff oder aus einer Kombination dieser Werkstoffe gefer­ tigt sein. Die Oberfläche der zylindrischen Welle 18 kann gehärtet werden, indem ein Stellit oder eine Spezialstahllegierung im Sprüh- oder Auftragsschweißverfah­ ren aufgebracht werden, indem eine Beschichtung aus einem keramischen Werk­ stoff oder einem wärmebeständigen Spezialkunststoff aufgebracht wird, oder in­ dem die Oberfläche in beliebiger anderer Weise plattiert oder überzogen oder ei­ ner Metalldiffusionsbehandlung unterworfen wird.

Um Polymer auszutragen, wird die zylindrische Welle 18 in die in Fig. 1 veran­ schaulichte Offenstellung gedreht. Während die zylindrische Welle 18 in dieser Stellung steht, wird kein Kühlmittel in den Kanal 23 eingeleitet.

Nach dem Austragen des Polymers wird die zylindrische Welle 18 um 90° in die in Fig. 2 dargestellte Schließlage gedreht, um den Polymerauslaßkanal 13 zu sper­ ren. Dann beginnt die nächste Polymerproduktion in dem Reaktor 11.

Die zylindrische Welle 18 und der Block 16 werden in Kontakt miteinander ge­ halten, um für eine einwandfreie Abdichtung zu sorgen. In diesem Zustand wird ein Kühlmittel über den Kanal 23 umgewälzt.

Die zylindrische Welle 18 überzieht sich mit einem dünnen Film aus geschmol­ zenem Polymer. Dieses Polymer kann unter Bildung einer Abdichtung erhärten, wenn die Temperatur aufgrund der Kühlmittelumwälzung sinkt. Das so erhärtete Polymer gewährleistet eine luftdichte Abdichtung und erlaubt es, in dem Reaktor 11 einen zweckentsprechenden Druck, beispielsweise Unterdruck, aufrechtzuer­ halten.

In diesem Zustand wird der Werkstoff für den nächsten Arbeitsvorgang polymeri­ siert, insbesondere indem das Material innerhalb des Reaktors 11 unter Vakuum erhitzt wird.

Um das so erzeugte Polymer auszutragen, wird ein Heizmedium, beispielsweise Heißluft oder Warmwasser, in die Kanäle 24 eingespeist, oder die zylindrische Welle 18 wird mittels einer gesonderten elektrischen Heizeinrichtung aufgeheizt, um ihre Temperatur anzuheben und dadurch das erhärtete Polymer zu schmel­ zen, welches den Dichtungsbereich bedeckt. Dann wird die zylindrische Welle 18 um 90° von der in Fig. 2 veranschaulichten Schließstellung in die in Fig. 1 darge­ stellte Offenstellung gedreht.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die zweite Ausführungsform, wobei entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind.

Bei dieser Ausführungsform sitzt die zylindrische Welle 18 vollständig innerhalb des Blockes 16, der mit Durchlässen 19a ausgestattet ist, deren oberes Ende mit den Polymerauslässen 21 in Verbindung gebracht werden kann und deren unteres Ende zur Außenseite hin freiliegt.

Polymer kann zwischen dem Außenumfang der zylindrischen Welle 18 und der Innenfläche des Blockes 16 erhärten, um eine Polymerdichtung zu bilden.

Bei beiden Ausführungsformen kann, falls erwünscht, ein Thermosensor vorgese­ hen werden, um die zylindrische Welle 18 und den Block 16 ferngesteuert zu kühlen bzw. zu heizen. An der Unterseite des Blockes 16 kann ferner eine Ab­ deckung vorgesehen werden, um für eine Zwangsumwälzung einer Reinigungs­ flüssigkeit in dem Block, der zylindrischen Welle 18 und dem Reaktor 11 zu sor­ gen und auf diese Weise deren Innenraum zu reinigen.

Die erläuterte Einrichtung erlaubt es, die Anzahl der Einzelteile auf ein Mini­ mum zu reduzieren. Es wird eine leichte und kompakte Einrichtung erhalten, die einfach gewartet werden kann. Polymer kann über einen im wesentlichen geraden Kanal ausgetragen werden. Die erläuterte Vorrichtung ist auch einfach zu reini­ gen, zu montieren und zu demontieren.

Der Innenraum des Reaktors kann in verläßlicher Weise auf einem Unterdruck gehalten werden. Dies erlaubt es, in dem Reaktor ein Polymer hoher Güte herzu­ stellen.

Claims (1)

1. Polymerformeinrichtung zur Verwendung bei einem Polymerisationsreaktor, wo­ bei die Polymerformeinrichtung ein am Boden des Reaktors (11) montiertes Ge­ häuse (12) mit einem mit dem Reaktorinnenraum in Verbindung stehenden Po­ lymerauslaßkanal (13), einen am Boden des Gehäuses befestigten Block (16) und ein in dem Block drehbar gelagertes zylindrisches Wellenteil (18) aufweist, in dem ein sich in Längsrichtung des Wellenteils erstreckender, in die Umfangsflä­ che des Wellenteils einmündender Kanal (20) sowie eine Mehrzahl von in Längs­ richtung des Wellenteils verteilten, mit dem Kanal (20) in Verbindung stehenden und gleichfalls in die Umfangsfläche des Wellenteils einmündenden Polymeraus­ lässen (21) ausgebildet und derart angeordnet sind, daß der Polymerauslaßkanal (13) in dem Gehäuse (12) durch Drehen des zylindrischen Wellenteils (18) wahl­ weise geöffnet und verschlossen werden kann.