DE69027536T2

DE69027536T2 - Vorrichtung zum kontinuierlich in kontaktbringen von festen und flüssigen stoffen

Info

Publication number: DE69027536T2
Application number: DE69027536T
Authority: DE
Inventors: Philip J. Seffner Fl 33584 Matonte
Original assignee: PORGRESS WATER TECHNOLOGIES CO
Current assignee: PORGRESS WATER TECHNOLOGIES CO
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2010-10-23
Also published as: JPH05502842A; ATE139458T1; CA2067347A1; WO1991005705A1; EP0497830B1; DE69027536D1; CA2067347C; US5069883A; JP3121007B2; EP0497830A4; EP0497830A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssig-Feststoff-Kontaktvorrichtung zur Durchführung von Prozessen die typischerweise von Vorrichtungen zur Behandlung von Chargen durchgeführt werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Flüssig-Feststoff-Kontaktvorrichtung zur Durchführung physikalischer und chemischer Prozesse durch Flüssig-Feststoff- Kontaktoperationen in kontinuierlicher Weise.
Vorrichtung zur Behandlung von Chargen haben typischerweise eine Festbett- Konstruktion, die üblicherweise einen vertikalen zylindrischen Tank hat, der mit einem Harzträger-Flüssigsammelsystem ausgestattet ist, das unterhalb des Harzpegels angeordnet ist, und einem Verteilersystem oberhalb des Harzpegels. Die Verteilungs- und Sammelsysteme haben kritische Konstruktionsmerkmale, da die Flüssig-in-Festbett-Vorrichtungen gleichmäßige über die gesamte Oberfläche des Harzbettes verteilt sein müssen, um eine Unterbrechung des Bettpegels zu verhindern. Andererseits wird die notwendige gleichmäßige Sammlung der die Bodenschicht des Harzes verlassenden Flüssigkeit behindert.
Obwohl Festbettsysteme die am meisten verwendeten sind, haben sie einige signifikante Nachteile. Erstens nutzt die tatsächliche Reaktion eines speziellen Schriftes in einem Prozeß nur einen Teil des Gesamtharzvolumens im System, und damit ist das Gesamtharzvolumen, das für den gesamten Prozeß notwendig ist, wesentlich größer, als das, das zu irgendeinem Zeitpunkt benötigt wird. Außerdeni muß das Harz periodisch gereinigt und regeneriert werden, so daß eine erhebliche Ausfallzeit verursacht wird. Außerdem wird die Lösungsmittel-Konzentration zunehmend verringert, so daß die Reaktionen jedes zusätzlichen Schrittes weniger effizient werden.
Um die oben erläuterten Probleme zu lösen, sind Vorrichtung, die als kontinuierliche Kontaktvorrichtungen bekannt sind, entwickelt worden, bei denen das Harz und das Strömungsmittel einander gegensinnig durchströmen. Kontinuierliche Kontaktvorrichtungen sind typischerweise so konstruiert, daß sie eine Reihe von Säulen oder eine Reihe von nutenvisierten Betten haben. In solchen kontinuierlichen Kontaktvorrichtungen, die eine Reihe von Säulen haben, wird das Harz durch Kontaktzonen innerhalb der Szulen durch periodisches Pulsieren von Druck oder einem Vakuum auf- und abwärtsbewegt, während Losungsmittel durch das Harz zwischen den Impulsen strömt. In fluidisierten Bettsystemen findet der pulsierte Austausch mit nicht kompaktem Harz statt, wobei das Harz durch eine mit Auffangblechen versehene Säule gegen einen nach oben gerichteten Strömungsmittelstrom fallen. In einem fluidisierten Bettsystem kann der Austausch auch in mit Rührwerken versehen Kammern oder Trögen stattfinden, wo das Harz mechanisch gegen den Lösungsmittelstrom vorgerückt wird. In solchen Systemen werden Zonen stabilen Zustands erzeugt, um die speziellen Ableit-, Regenerations-, und Zwischenspülschritte des Harzes durchzuführen. Als Folge solch einer Konstruktion kann das für einen speziellen Prozeß erforderliche Harzvolumen verringert werden, da das Harz effizienter genutzt wird. Diese Konstruktion ermöglicht auch die Behandlung eines größeren Volumens konzentrierter Lösungen als dies mit Festbettsystemen möglich ist.
Die kontinuierlichen Kontaktvorrichtungen der Säulenkonstruktion oder der Konstruktion mit fluidisiertem Bett sind jedoch nicht ohne Nachteil, da ein Profil mit wirklich stabilem Zustand tatsächlich nicht erreicht wird. Da ein Prozeß entsprechend einer Reihe von Pulsen durchgeführt wird, werden die Ströme von Schritt zu Schritt periodisch unterbrochen. Diese Unterbrechungen unterbrechen jeden tatsächlich stabilen Zustand, der sonst erreicht werden kann. Da außerdem die Strömungsmittelmengen, die in jedem Puls verwendet werden, notwendigerweise ein ähnliches Volumen haben, wird niemals ein adequates Gleichgewicht erreicht. Dieses inadequate Gleichgewicht ist auch z. T. auf die Änderung der Effizienz des Harzes zurückzuführen, die mit jedem folgenden Puls auftritt.
Wegen dieser Nachteile wurden verfeinerte kontinuierliche Kontaktvorrichtungen entwickelt, die eine Behandlung mit stabilem Zustand und damit einen noch wirksameren Betrieb besser bewirken. Ein Beispiels solch einer verfeinerten kontinuierlichen Kontaktvorrichtung ist im US-Patent Nr.4 764 276 von Berry et al offenbart.
In dem Berry et al Patent ist eine Vorrichtung offenbart, die aus 30 unabhängigen Behältern besteht, die in einer kreisförmigen bzw. Karussestruktur angeordnet sind, die ein sich kontinuierlich wiederholendes Fließband schaffen. In der Mitte des Karussells liegen 12 Ventile, eines über den Behältern und eines unter den Behältern. Jedes Ventil hat 20 stationäre Öffnungen, die mit Strömungsmittelquellen verbunden sind, die jedem gewünschten Schritt in einem Prozeß zugeordnet sind. Jedes Ventil hat auch 30 Drehöffnungen, die sich an jeweils einem der 30 Behälter befinden.
Mit diesre Anordnung kann das Strömungsmittel, das für jeden der Schritte in einem 20-stufigen Prozeß erforderlich ist, kontinuierlich durch die 20 festen Öffnungen strömen. Da jede der 30 Öffnungen, die mit jedem der Behälter verbunden sind, dann an den festen Öffnungen infolge der Drehung des Karussells vorbeilaufen, ist jeder Behälter kontinuierlich einem Schritt im Prozeß ausgesetzt. Die Drehgeschwindigkeit des Karussells bestimmt die Zeit, die jeder Behälter unter jeder stationären Öffnung verbleibt, und damit die Zeit in diesem speziellen Schritt im Prozeß. Die Anzahl, Größe und Form der Öffnungen und Behälter kann abhängig vom Prozeß variieren.
Auf diese Weise werden die Ströme für jeden Schritt nicht durch periodisches Pulsieren unterbrochen, wie dies bei den Säulensystemen oder den Systemen mit fluidisiertem Bett festgestellt wurde, so daß eine effizientere Nutzung des Strömungsmittels und des Harzes erreicht wird. Außerdem wird eine für die Schaffung von Reaktionen mit stabilem Zustand geeignetere Umgebung erzeugt.
Trotz der größeren Effizienz, die mit Vorrichtungen erreicht werden, die im Berry et al Patent offenbart sind, ist bekannt, daß solche Vorrichtungen jedoch inhärente Nachteile infolge der Komplexität und Kosten haben. Insbesondere die für die Verteilung und Sammlung des Strömungsmittels oberhalb bzw. unterhalb der Behälter verwendeten Ventile behindern vom wirtschaftlichen Standpunkt aus bestimmte Prozesse infolge der Komplexität und daher der Kosten. Die Verwendung von zwei Ventilen trägt auch in unerwünschter Weise zum Gewicht und zusätzlichen strukturellen Komponenten der Vorrichtung bei. Z. B. muß für Prozesse, die für mehr als 20 Schritte für jeden von 30 oder mehr Behältern erfordern, ein Minimum von 60 Ein- und Auslaßkanälen in der Karusselstruktur konstruiert werden. Die Montage der beiden Hälften oberhalb und unterhalb der Behälter erhöht ebenfalls in unerwünschterweise die Höhe der Kontaktvorrichtung infolge der notwendigen Stützstruktur.
Das Britische Patent 939 291 offenbart eine Drehvorrichtung mit mehreren Kesseln zum Flüssig-Festoff-Kontakt, bei der die separaten Kessel in Umfangsrichtung in einem Rahmen um einen Zylinder angeordnet sind, der zusammen mit den Behältern um eine horizontale Achse drehbar gelagert ist. Leitungen führen von Ein- und Auslaßöffnungen jedes der Behälter zu einer Endfläche des Zylinders, und eine Gruppe von in Umfangsrichtung verteilten Öffnungen zu schaffen. Ein zweiter Zylinder ist in einer festen Position koaxial mit dem Drehzylinder montiert und hat eine Endfläche in Drehkontakt mit der zuvor erwähnten Endfläche des Drehzylinders, wobei Leitungen vorgesehen sind, die von außerhalb des festen Zylinders ausgehen und an der Endfläche austreten, um eine Gruppe von Öffnungen zu bilden, die in der Lage sind, mit den Öffnungen des Drehzylinders zusammenzuwirken. Im Betrieb bringt somit die Drehung des Rahmens Paare von Ein- und Auslaßöffnungen des Drehzylinders aufeinanderfolgend in Zusammenwirkung mit unterschiedlichen Paaren von Öffnungen des festen Zylinders. Auf diese Weise können verschiedene Strömungsmittel durch jedes der Paare von zusammenwirkenden Leitungen und damit durch jeden der Behälter verlaufen. Zusätzlich sind die Behälter mit verschließbaren flexiblen Rohren versehen, die benachbarte Behälter verbinden und es ermöglichen, daß Strömungsmittel in Umfangsrichtung zwischen den Zylindern übertragen wird. Die Drehung um eine horizontale Achse bedeutet, daß jeder Behälter bzw. jede Kammer nicht durchwegs aufrechtgehalten wird, sondern während jeder Drehung von oben nach unten gedreht wird. Die Methode erfordert anscheinend, daß Flüssigkeit direkt von jedem Zylinder zu benachbarten Zylindern über zusätzliche, ventilgesteuerte Leitungen fließt, und das Strömungsmittel gepumpt werden muß, statt durch Schwerkraft zu fließen, wie bei einem System, bei dem die Drehung um eine im wesentlichen vertikale Achse erfolgt.

ZUSAMMENFASSUNG UND AUFGABEN DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf die vorherigen Beschränkungen und Nachteile der bekannten Vorrichtungen ist ersichtlich, daß auf diesem Gebiet eine Notwendigkeit für eine kontinuierliche Kontaktvorrichtung besteht, die einen hohen Grad von Reaktionseffizienz erreicht, die die Produktion jedoch wirtschaftlich nicht einschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Notwendigkeit dadurch zu erfüllen, daß eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Kontaktierung geschaffen wird, die eine hoch effiziente Nutzung von Harz und Strömungsmittel bewirkt und wirtschaftlich günstig herzustellen ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Flüssig-Feststoff-Kontaktierung zu schaffen, die zu einem im wesentlichen kontinuierlichen Betrieb in der Lage sind und das ununterbrochene Strömen aller Zulauf-, Ablauf-, Regenerations- und Waschströme ohne die Notwendigkeit für komplizierte Ventilanordnungen ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Flüssig-Feststoff-Kontaktierung zu schaffen, die an die Durchführung verschiedener Prozesse leicht anpaßbar sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Flüssig-Feststoff- Kontaktvorrichtung zu schaffen, bei der die Behandlung des Strömungsmittels durch frisches Harz maximiert und die Behandlung des Strömungsmittels mit verbrauchtem Harz minimiert wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kontinuierliche Kontaktvorrichtung zu schaffen, die eine minimale Anzahl von Teilen und einen minimalen Tragkonstruktionsaufwand hat.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ventil für eine kontinuierliche Kontaktvorrichtung zu schaffen, das einen gleichmäßig verteilten und einstellbaren Druck auf gleichen Flächen erzeugt, der ein Leck des Prozeßströmungsmittels im wesentlichen verhindert.
Diese Aufgaben werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine Flüssig-Feststoff-Kontaktvorrichtung gelöst, die mehrere Kammern hat, die zur Aufnahme von Feststoff-Partikelmaterialien geeignet sind. Die Kammern sind auf einem drehbaren Schlitten montiert, so daß die Kammern um eine zentrale, im wesentlichen vertikale Achse der Flüssig-Feststoff- Kontaktvorrichtung angeordnet sind. Ein zylindrisches Ventil, das längs der zentralen Achse der Vorrichtung liegt, bewirkt die Verteilung und Sammlung einer Flüssigkeit zu jeder der Kammern und von dieser. Eine Antriebseinrichtung zum Drehen des Drehschlittens ist vorhanden. Das Ventil hat zwei Zylinder, von denen sich einer innerhalb des anderen befindet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 10 beispielsweise erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Flüssig- Feststoff-Kontaktvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Aufsicht der Flüssig-Feststoff-Kontaktvorrichtung der Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt der Flüssig-Feststoff-Kontaktvorrichtung der Fig. 1;
Fig. 4 einen Querschnitt eines zylindrischen Ventils der Flüssig-Feststoff- Kontaktvorrichtung der Fig. 1;
Fig. 5 einen Querschnitt des zylindrischen Ventils der Fig. 4;
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung einer Dichtung des zylindrischen Ventils der Fig. 4;
Fig. 7 eine erste alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine zweite alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 eine dritte alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
Fig. 10 eine lineare Darstellung der Öffnungsanordnung des zylindrischen Ventils der Fig. 4
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Flüssig-Feststoff Kontaktvorrichtung der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Die Vorrichtung 1 hat mehrere mit Harz gefüllte Kammern oder Behälter 101, die auf drei verschiedenen Plattformen 105, 106, 107 montiert sind. Die Plattformen bilden z. T. ein Karussell 102, das um eine Achse A eine kreisförmige Geometrie hat. Das Karussell 102 ist um die Achse A mittels Rollen 103 drehbar, die unter der Plattform 107 liegen und die kreisförmig durch eine Schiene 1Ö4 geführt werden. Das Karussell 102 wird von einem Elektromotor (nicht gezeigt) gedreht.
Eine Aufsicht der Flüssig-Feststoff-Kontaktvorrichtung 1 der Fig. 1 ist in Fig. 2 gezeigt, in der die oberste Plattform 105 als durch Träger 201, 202, horizontal abgestützt gezeigt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind insgesamt zehn Behälter 101 auf der obersten Plattform 105 montiert. Da eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung drei Plattformen 105, 106, 107 (Fig. 1) hat, sind insgesamt 30 Behälter 101 auf der Fliissig-Feststoff-Kontaktvorrichtung 1 angeordnet.
Ein zylindrisches Ventil 301 ist konzentrisch um die Achse A angeordnet, wie in einer Querschnittsdarstellung der Flüssig-Feststoff-Kontaktvorrichtung 1 in Fig. 3 gezeigt ist. Das zylindrische Ventil 301 hat einen stationären Zylinder302, der am Boden 2 befestigt ist, und einen Drehzylinder 303, der mit der Mittelniveau- Plattform 106 des Karusells 102 verbunden ist. Um die Ventilzuordnung aufrechtzuerhalten, ist der Drehzylinder 303 mit der Plattform 106 durch eine Abdeckanordnung 111 verbunden, die eine Zapfen-Nut-Verbindung aufweist. Am stationären Zylinder 302 ist das Antriebsverbindungsgehäuse 304 befestigt, das den Mechanismus aufnimmt, durch den das Karusell 102 angetrieben wird.
In Umfangsrichtung in gleichen Abständen am stationären Zylinder 302 angeordnet sind stationäre Einlaßöffnungen 307 und stationäre Auslaßöffnungen 08. Mit jeder der stationären Einlaßöffnungen 307 und jeder der stationären Auslaßöffnungen 308 sind stationäre Einlaßrohre 5 bzw. stationäre Auslaßrohre 306 verbunden. Die stationären Ein- und Auslaßrohre 305, 306 sind mit der (den) Fluidquelle(n) eines Strömungsmittels (nicht gezeigt) verbunden, die die für jede Schritt eines durchzuführenden Prozesses notwendige Flüssigkeit liefern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines 20-stufigen Prozesses sind 20 stationäre Einlaßöffnungen und -rohre 307, 305 und 20 stationäre Auslaßöffnungen und -rohre 308, 306 vorhanden.
In Umfangsrichtung in gleichen Abständen auf dem Drehzylinder 303 angeordnet sind Dreheinlaßöffnungen 311 und Drehauslaßöffnungen 312 angeordnet. Mit leder der Dreheinlaß- und Auslaßöffnungen 311, 312 sind entsprechende Dreheinlaß- und -auslaßrohre 310, 309 verbunden. Jedes der Dreheinlaßrohre 310 ist mit einem Behälter 313 und jeder der Drehauslaßrohre 309 mit einem Behälterauslaß 314 verbunden Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind 30 Dreheinlaßöffnungen 312 und 30 Drehauslaßöffnungen 312 vorhanden, und jedes Dreheinlaß- und -auslaßpaar entspricht einem der 30 Behälter 101.
Eine detailliertere Darstellung des Zylinderventils 301 ist in einer Querschnittsdarstellung des Ventus in Fig. 4 gezeigt. In Fig. 4 ist der Drehzylinder 303 als einen oberen Abschnitt 401 und einen unteren Abschnitt 402 aufweisend gezeigt, wobei eine Rollenführungsplatte 403 die oberen und unteren Abschnitte 401, 402 miteinander durch ein Befestigungselement 404 verbindet, und der untere Abschnitt 402 liegt im wesentlichen innerhalb eines hohlen Abschnitts des stationären Zylinders 302.
Der obere Abschnitt 401 des Drehzylinders 303 ist an der Plattform 106 des Karusells 102 durch Befestigungselemente 405 verbunden. In der Mitte der Plattform 106 und konzentrisch mit der Achse A ist eine Gewindebuchse 406 montiert, die am oberen Ende einer Zylinderventil-Achsstange 410 durch eine Einstelschraube 407 befestigt ist. Die gesamte Anordnung der Zylinderventil- Achstange 410, der Gewindebuchse 406 und der Einstelschraube 407 ist von einer Kappe 408 umschlossen. Auf diese Weise ist der obere Abschnitt 401 des Zylinderventils 301 mit der Plattform 106 fest verbunden, die wiederum mit der Zylinderventil-Achsstange 410 verbunden ist.
Der untere Abschnitt 402 des Drehzylinders 303 ist an der Zylinderventil Achsstange 410 durch eine Tragplatte 411 verbunden, die an der Stange 410 durch eine Einstelschube 412 befestigt ist. Diese Verbindung verstärkt die Befestigung des Drehzylinders 303 an der Zylinder-Achsstange 410.
Am Bodenabschnitt der Stange 410 ist eine Buchse 425 durch eine Einstellschraube 413 befestigt. Die Buchse 425 ruht auf dem inneren Laufring eines Lagers 414, das wiederum auf einen Block 424 aufliegt. Der Block 424 wiederum ist an Platten befestigt, die schließlich auf dem Boden 2 aufliegen. Auf diese Weise ist die Zylinderventil-Achsstange 410 in Längsrichtung und drehbar im Zylinderventil 301 angeordnet.
Der Drehzylinder 303 wird von dem Verbindungsmechanismus gedreht, der im Gehuse 304 angeordnet ist. Der Mechanismus hat ein Kettenrad 421, das mit dem Drehzylinder 303 durch ein Befestigungselement 404 verbunden ist und von einer Kette 420 angetrieben wird. Die Kette 420 wiederum wird von einem Elektromotor (nicht gezeigt) angetrieben. Der Mechanismus hat auch Führungsrollen 419, die am Gehäuse 304 durch einen Rollenbock 418 befestigt sind. Die Führungsrollen 419 sind so konstruiert, daß sie abgeschrägte Gegenflächen haben, die mit einer Rollenführungsplatte 403 zusammenwirken, die wiederum zwischen dem oberen und unteren Abschnitt 401, 402 des Drehzylinders 303 angeordnet ist.
Wenn der Elektromotor (nicht gezeigt) erregt wird, um die Kette 420 anzutreiben werden der Drehzyl inder 303 und das Karusell 102 gedreht, da der Zylinder 303 am Kettenrad 421 befestigt ist. Wenn sich der Zylinder 303 dreht, wird er von der Führungsrolle 419 geführt, die mit der Führungsplatte 403 zusammenwirkt. Der Führungsmechanismus verhindert eine übermäßige radiale Bewegung des Drehzylinders 303.
Im Drehzylinder 303 sind mehrere Zwischen-Einlaß- und -Auslaßrohre 417, 416 angeordnet, die einer Dreheinlaß- bzw. -Auslaßöffnung 311, 312 im oberen Abschnitt 401 des Drehzylinders 303 entsprechen. Im unteren Abschnitt 402 des Drehzylinders 303 ist jedes der Zwischeneinlaß- und - auslaßrohre 417, 416 mit inneren Dreheinlaß- bzw. Auslaßöffnungen 426, 427 verbunden. Es sind 30 innere Drehauslaßöffnungen 427 und 30 innere Drehauslaßöffnungen 426 vorhanden, so daß über die Zwischenrohre 417, 416 jede der inneren Drehöffnungen in Strömungsmittelverbindung mit einer entsprechenden Drehöffnung im oberen Abschnitt 401 steht.
Es ist zu beachten, daß, wenn das Zylinderventil montiert ist, die inneren Drehauslaßöffnungen 427 in Umfangsrichtung abstandsgleich auf dem unteren Abschnitt 402 des Drehzylinders 303 im wesentlichen in der gleichen horizontalen Ebene wie die stationären Auslaßöffnungen 308 angeordnet sind. In gleicher Weise sind, wenn das Zylinderventil montiert ist, die inneren Dreheinlaßöffnungen 426 in Umfangsrichtung abstandsgleich in im wesentlichen der gleichen horizontalen Ebene wie die 30 Einlaßöffnungen 307 angeordnet. Daher wird zu irgendeinem bestimmten bestimmten Zeitpunkt während der Drehung des Drehzylinders 303 ein bestimmter Grad von Strömungsmittelverbindung zwischen den stationären Einlaß- und Auslaßöffnungen 307, 308 und den inneren Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen 426, 427 erreicht.
Fig. 5 zeigt einen oberen Querschnitt des Zylinderventils 301 durch eine horizontale Ebene, die die stationären Auslaßöffnungen 308 am stationären Zylinder 302 und die inneren Drehauslaßöffnungen 427 am unteren Abschnitt 402 des Drehzylinders 401 umfaßt. Es ist selbstverständlich aus Fig. 5 leicht ersichtlich daß, da bei einer bevorzugten Ausführungsform 30 innere Drehauslaßöffnungen 427 und nur 20 stationäre Auslaßöffnungen 308 vorhanden sind, niemals eine 1 : 1-Übereinstimmung zwischen den stationären und Drehöffnungen auftritt. Tatsächlich hat zu irgendeinem bestimmtenzeitpunkt während der Drehung des Zylinders 303 lede der Drehöffnungen entweder einen größeren oder einen kleineren Grad von Strömungsmittelverbindung mit den stationären Öffnungen als während eines anderen Zeitpunkts. Daher ändert sich infolge des sich ändernden Grades der Strömungsmittelverbindung zwischen den stationären und den Drehöffnungen die Strömungsmittelmenge in irgendeiner bestimmten inneren Drehöffnung. Dies bedeutet bezüglich Fig. 5, daß, das sich die inneren Drehauslaßöffnungen 427 bezüglich der stationären Öffnungen 308 drehen, und auch im Hinblick auf die Tatsache, daß keine 1 : 1-Ubereinstimmung zwischen den stationären und den inneren Drehöffnungen zu irgendeinem bestimmten Zeitpunkt besteht, eine Drehöffnung 427 einen größeren oder kleineren Grad von Strömungsmittelverbindung mit der stationären Öffnung 308 als mit irgendeiner anderen Drehauslaßöffnung 427 haben kann. In Fig. 4 soll diese Konfiguration weiter beschrieben werden.
Die Reihen von Öffnungen, die in Fig. 10 linear dargestellt sind, sind für die Zusammenwirkung zwischen den stationlären Auslaßöffnungen 308 und den inneren Drehauslaßöffnungen 427 der Fig. 5 charakteristisch. Die kreisförmige Zwischenfäche zwischen den Öffnungen wurde in linearer Orientierung gezeichnet, um die Beziehung der Öffnungen, die den Strömungsmittelfluß steuern, besser zu beschreiben. Fig. 10 zeigt eine Momentanaufnahme der Beziehung zwischen den stationären Auslaßöffnungen 308 und den inneren Drehauslaßöffnungen 427, wobei die inneren Drehauslaßöffnungen 427 nach rechts vorgerückt sind. Aus dieser Momentanaufnahme ist verständlich, daß zu irgendeinem bestimmten Zeitpunkt eine der inneren Drehauslaßöffnungen 427 entweder vollständig oder nur teilweise mit einer stationären Öffnung 308 fluchten kann. Es ist auch ersichtlich, daß zu irgendeinem bestimmten Zeitpunkt Teile der beiden inneren Drehöffnungen 427 teilweise mit der gleichen stationären Öffnung 308 fluchten können. Auf diese Weise wird das Strömungsmittel, das zwischen einem Behälter, der strömungsmittelmäßig mit den inneren Drehöffnungen 427 und den Strömungsmittelquellen in Verbindung steht, die an die stationären Öffnungen 308 angeschlossen sind, auf diese Weise gesteuert. Die Anzahl, Größe und Geometrie irgendeiner der Öffnungen kann in Abhängigkeit von dem Prozeß geändert werden, der durchgeführt werden soll. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die stationären Auslaßöffnungen 308 mit einer länglichen Form versehen, wie Fig. 10 zeigt.
Um eine genaue Abdichtung und Fluchtung zwischen dem unteren Abschnitt 402 des Drehzylinders 303 und dem stationären Zylinder 302 sicherzustellen, kann eine Dichtung, die mit dem unteren Abschnitt 402 verbunden ist, zwischen verschiedenen Stellen längs der Längserstreckung des unteren Abschnitts 402 angeordnet werden. Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der beiden Gruppen von Nuten 428, die so geformt sind, daß sie etwa 16 Nuten pro Inch haben.
Um weiterhin gute Dichtungseigenschaften zwischen dem unteren Drehabschnitt 402 des Drehzylinders 303 und dem stationären Zylinder 302 zu schaffen, kann der Drehzylinder 303 mit Gas oder Flüssigkeit druckbeaufschlagt werden. Bezugnehmend auf Fig. 4 wird die Druckbeaufschlagung durch Öffnen eines Druckventils 423 erreicht, um Druck von einer Druckquelle P in den Drehzylinder 303 durch die Öffnung 422 einleiten zu können. Die sich ergebende Druckbeaufschlagung veranlaßt die Außenwand des unteren Abschnitts 402 des Drehzylinders 303, fest an der Innenwand des stationären Zylinders 302 anzuliegen. Dies bewirkt einen gleichmäßig verteilten und einstellbaren Druck auf die Gleitflächen zwischen den beiden Wänden und garantiert eine effektive Abdichtung zwischen den stationlären Öffnungen 307, 308 bzw. den inneren Drehöffnungen 426, 427. Eine effektive Abdichtung wird trotz irgendeiner kleineren Rundungsabweichung oder Fehlerstelle erreicht, die in den Zylindern vorhanden sein können.
Die Fig. 1 bis 6 und 10 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Flüssigfeststoff-Kontaktvorrichtung kontinuierlich einen 20 stufigen Prozeß in 30 harzgefüllten Behältern durchführt. Am Beginn des Prozesses wird der Elektromotor (nicht gezeigt) erregt, um die Drehung des Drehzylinders 303 des Zylinderventils 301 zu veranlassen. Da der Drehzylinder 303 mit der Plattform 106 fest verbunden ist, wird die Drehung auch auf das Karussell 102 übertragen, das leden der Behälter 101 trägt. Zu einem Zeitpunkt im wesentlichen in Übereinstimmung mit dem Beginn der Drehung des Karussells wird jede der Strömungsmittelarten, die ledem der 20 Stufen zugeordnet ist, zu jeder der entsprechenden 20 stationären Einlaßöffnungen 307 durch die stationären Einlaßrohre 305 zugeführt. Die Strömung für eden der 20 Stufen wird sequentiell zu jeder der 30 inneren Dreheinlaßöffnungen 426 des unteren Abschnitts 402 des Drehzylinders 401 entsprechend der Drehung des Drehzylinders 401, die vom Elektromotor (nicht gezeigt) hervorgerufen wird, übertragen (siehe auch Fig. 7).
Das zu jeder der inneren Dreheinlaßöffnungen 311 übertragene Strömungsmittel wird auch zu den Dreheinlaßöffnungen 311 durch die Einlaßzwischenrohre 417 übertragen und dann an den Einlaß 313 jedes Behälters 101 durch Drehung der Einlaßrohre 310 abgegeben. Das Strömungsmittel für jeden Schritt erfährt dann eine Reaktion für den speziellen Schritt mit dem in jedem Behälter 101 enthaltenen Harz. Nach der Reaktion tritt das resultierende Strömungsmittel aus jedem der Behälter 101 am am Auslaß 314 jedes Behälters aus und strömt zu einer entsprechenden Drehauslaßöffnung 312 des oberen Abschnitts 401 des Drehzylinders 303 durch die Drehauslaßrohre 309. Das Strömungsmittels, das zu den inneren Drehauslaßöffnungen 427 durch die Zwischenauslaßrohre 416 fließt, wird dann von jedem der Behälter 101 sequentiell zu den stationären Auslaßöffnungen 308 entsprechend der Drehung des Drehzylinders 303 übertragen. Das stationäre Auslaßrohr 306 für jede stationäre Auslaßöffnung 308 leitet das Strömungsmittel von jeder Stufe zu anderen Behältern (nicht gezeigt) zur weiteren Verwendung im Prozeß oder zu einem Sammelbehälter (nicht gezeigt).
Auf diese Weise wird der 20-stufige Prozeß somit kontinuierlich in jedem der 30 Behälter 101 durchgeführt, so daß das Harz in jedem Behälter effizient verwendet wird. Außerdem trägt der kontinuierliche Betrieb des Prozesses dazu bei, eine Reaktion mit stabilem Zustand in jedem der Behälter zu erzeugen. Da ein Zylinderventil die Verteilung und Sammlung des Strömungsmittels für jeden Schritt bewirkt, werden außerdem die Komplexität, das Gewicht und die Kosten der Flüssigfeststoff-Kontaktvorrichtung im Vergleich zu früheren Vorrichtungen verringert. Das Zylinderventil verhindert auch einen unnötigen Verbrauch oder Verlust von Strömungsmittels, da eine ausreichende Abdichtung zwischen den Dreh- und den stationären Öffnungen durch die innere Druckbeaufschlagung des Drehzylinders des Zylinderventils bewirkt wird.
Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen drei alternative bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen die Beziehung zwischen den stationären Öffnungen und den Drehöffnungen des Zylinderventils im wesentlichen die gleiche wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist.
Fig. 7 zeigt eine Flüssig-Feststoff-Kontaktvorrichtung 7 einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung . Die Vorrichtung 7 hat mehrere harzgefüllte Behälter 701, die auf einer Plattform 706 montiert sind. Die Plattform 706 ist mit einem äußeren Drehzylinder 703 eines Zylinderventils 700 verbunden. Der äußere Drehzylinder 703 dreht sich um einen stationären inneren Zylinder 702, der wiederum am Rahmen eines Wagens 714 befestigt ist.
Am Wagen 714 sind ein Motor 713 und ein Untersetzungsantrieb 712 montiert. Am Untersetzungsantrieb 712 ist eine Zylinderventilwelle 718 befestigt, die wiederum am äußeren Drehzylinder 703 befestigt. Der Motor 713 treibt, wenn er erregt wird, die Welle 718 und somit den äußeren Drehzylinder 703 über den Untersetzungsantrieb 712 an.
In Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet am Drehzylinder 703 befinden sich Dreheinlaßöffnungen 719 und Drehauslaßoffnungen 720. Mit jeder der Drehein- und auslaßöffnungen 719, 720 sind entsprechende Drehein- und -Auslaßrohre 709, 710 verbunden. Außerdem ist jedes der Dreheinlaßrohre 709 mit einem Behältereinlaß 721 und jedes der Drehauslaßrohre 710 mit einem Behälterauslaß 722 verbunden.
In Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet am stationären inneren Zylinder 702 befinden sich stationläre Einlaßöffnungen 724 und stationäre Auslaßöffnungen 723. Mit jeder dieser stationären Einlaßöffnungen 724 und den stationären Auslaßöffnungen 723 sind entsprechende Einlaßrohre 716 und Auslaßrohre 717 verbunden. Die stationären Ein- und Auslaßrohre 716, 717 sind mit einer Einlaß/Auslaß-Konsole 711 verbunden, die wiederum mit einer Quelle (Quellen) eines Strömungsmittels (nicht gezeigt) verbunden sind, die die für jeden Schritt eines Prozesses, der durchzuführen ist, notwendige Flüssigkeit lieferten.
Eine zweite alternative Ausführungsform ist in Fig. 8 offenbart. Die Vorrichtung hat mehrere harzgefüllte Behälter 801, die auf einer Plattform 824 montiert sind. Die Plattform 824 ist an einem inneren Drehzylinder 802 des Zylinderventils 800 befestigt. Der Innere Drehzylinder 802 dreht sich in einem stationären äußeren Zylinder 803, der wiederum am Rahmen eines Wagens 814 befestigt ist.
Im Wagen 814 sind ein Elektromotor 813 mit einem Untersetzungsantrieb 812 montiert. Mit dem Untersetzungsantrieb 81 2 ist eine Antriebswelle 823 verbunden, die wiederum mit dem Drehzylinder 802 verbunden ist. Wenn der Elektromotor 813 erregt wird, wird die Welle 823 über den Untersetzungsantrieb 812 angetrieben und bewirkt die Drehung des Drehzylinders 802. Auf diese Weise werden die Behälter 801 gedreht.
In Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind an stationären äußeren Zylindern 803 Einlaßöffnungen 821 und stationäre Auslaßöffnungen 822 vorhanden. Mit jeder der stationären Einlaßöffnungen 821 und jeder der stationären Auslaßöffnungen 822 sind stationäre Einlaßrohre 805 bzw. die stationären Auslaßrohre 806 verbunden. Die stationären Ein- und Auslaßrohre 805, 806 sind mit der Quelle (den Quellen) eines Strömungsmittels (nicht gezeigt) verbunden, die die für jeden Schritt eines durchzuführenden Prozesses notwendige Flüssigkeit liefern.
In Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet befinden sich am Drehzylinder 802 Einlaßöffnungen 824 und Drehauslaßöffnungen 825. Mit jeder der Drehein- und auslaßöffnungen 824, 825 sind entsprechende Drehein- und -auslaßrohre 809, 810 verbunden. Außerdem ist jedes der Dreheinlaßrohre 809 mit einem Behältereinlaß 819 und jedes der Drehauslaßrohre 810 mit einem Behälterauslaß 820 verbunden.
Eine dritte alternative Ausführungsform ist in Fig. 9 offenbart. Die Vorrichtung hat mehrere harzgefüllte Behälter 901, die auf einer Plattform 902 montiert sind. Die Plattform wiederum bildet ein Karussell 920, das um eine Achse A eine kreisförmige Geometrie hat. Das Karussell 920 ist um eine Achse A durch Rollen 921 drehbar, die unter der Plattform 902 liegen und die in einer kreisförmigen Richtung von einer Schiene 922 geführt werden. Das Karussel 920 wird von einem Elektromotor gedreht, der eine der Rollen 921 über eine Getriebeuntersetzung 910 angreift.
Ein Zyllinderventil 907 ist konzentrisch um die Achse A angeordnet. Das Zylinderventil 907 hat einen stationären Zylinder 906, der am Boden 919 befestigt ist, und einen Drehzylinder 905, der mit dem Karussell 920 verbunden ist. Um die Ventilfluchtung aufrechtzuerhalten, ist der Drehzylinder 905 mit dem Karussell 920 durch eine Abdeckanordnung 923 verbunden, die eine Zapfen- und Nutverbindungsanordnung hat.
In Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet befinden sich am stationären Zylinder 906 stationäre Einlaßöffnungen 914 und stationäre Auslaßöffnungen 915. Mit jeder der stationären Einlaßöffnungen 914 und jeder der stationären Auslaßöffnungen 915 sind stationäre Einlaßrohre 908 bzw. stationäre Auslaßrohre 909 verbunden. Die stationären Ein- und Auslaßrohre 908, 909 sind mit der Quelle (Quellen) eines Strömungsmittels (nicht gezeigt) verbunden, die die für jeden Schritt eines durchzuführenden Prozesses erforderliche Flüssigkeit liefern.
In Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet am Drehzylinder 905 befinden sich Dreheinlaßöffnungen 916 und Drehauslaßöffnungen 917. Mit jeder der Drehein- und auslaßöffnungen 916, 917 sind entsprechende Drehein- und -auslaßrohre 903, 904 verbunden. Außerdem ist jedes der Dreheinlaßrohre 903 mit einem Behältereinlaß 912, und jedes der Drehauslaßrohre 917 mit einem Behälterauslaß 913 verbunden.
Wenn der Elektromotor 911 erregt wird, wird die Rolle 921 über das Untersetzungsgetriebe 910 gedreht. Die Rolle 921 veranlaßt das Karussell 920 und wiederum den äußeren Drehzylinder 905, sich um die Achse A zu drehen.

Claims

1. Flüssigkeits-Feststoff-Kontaktvorrichtung, bestehend aus:

mehreren Kammern;

einem Rahmen zur Befestigung der Kammern in einer festen Relation zueinander, wobei der Rahmen Lager zum Drehen der Kammern um eine Drehachse hat;

Ventilen zum Einleiten in jede und zum Ableiten aus jeder Kammer;

einer Einlaß- und einer Auslaßleitung, die jeweils einer der Kammern zugeordnet sind und jede der Kammern und Venile verbinden;

wobei die Ventile ein Paar Zylinder und eine Einrichtung aufweist, um einen der Zylinder stationär zu halten sowie eine Einrichtung zum Drehen des anderen Zylinders relativ zum stationären Zylinder, und die Zylinder miteinander axial fluchten und eine gemeinsame Drehachse haben; und

wobei der Rahmen am Drehzylinder zur gleichzeitigen Drehung mit dem Drehzylinder befestigt ist, der stationäre Zylinder mehrere stationäre Ein- und Auslaßöffnungen hat, der Drehzylinder mehrere Dreheinlaß- und Auslaßöffnungen hat, die sich drehen, wenn sich der Drehzylinder dreht, die Ein- und Auslaßleitungen an den Dreheinlaß- und Auslaßöffnungen und an Drehübergangsrohren im Drehzylinder befestigt sind, die die stationären Ein- und Auslaßöffnungen und die Drehein- und Auslaßöffnungen verbinden, so daß Fluid durch die Übergangsrohre in die Zylinder und aus den Zylindern strömen kann, wenn sich die Zylinder um die Drehachse drehen,

dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Zylinder des Zylinderpaares im anderen des Zylinderpaares befindet und die Drehachse im wesentlichen vertikal ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Drehein- und Auslaßöffnungen größer als die Anzahl der stationären Ein- und Auslaßöffnungen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 wobei der Drehzylinder im stationären Zylinder aufgenommen werden kann, so daß eine Außenwand des Drehzylinders eine Innenwand des stationären Zylinders kontaktiert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ventile außerdem Einrichtungen aufweisen, die eine Fluiddichtung zwischen den stationären Zylindern und den Drehzylindern bilden, so daß ein inneres Volumen der Ventile mit Druck beaufschlagt werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum stationären Halten eines der Zylinder einen Karren- Rahmen hat, und daß die Einrichtung zum Drehen des anderen Zylinders einen Motor hat, der an dem Karren befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der stationäre Zylinder im wesentlichen im Drehzylinder angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Rahmen zur Drehung mit dem Drehzylinder durch mehrere Rollen gehalten und geführt ist, die von einer Schiene geführt werden, die unter dem Rahmen angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung zum stationären Halten eines der Zylinder der Boden ist.