EP1206643B1 - Vorrichtung zum fördern von polymerdispersionen - Google Patents

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EP1206643B1
EP1206643B1 EP00958503A EP00958503A EP1206643B1 EP 1206643 B1 EP1206643 B1 EP 1206643B1 EP 00958503 A EP00958503 A EP 00958503A EP 00958503 A EP00958503 A EP 00958503A EP 1206643 B1 EP1206643 B1 EP 1206643B1
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EP
European Patent Office
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impeller
hub
transporting
wing
transporting according
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EP00958503A
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EP1206643A1 (de
Inventor
Walter Kastenhuber
Hubertus KRÖNER
Steffen Funkhauser
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2205—Conventional flow pattern
    • F04D29/2222—Construction and assembly
    • F04D29/2233—Construction and assembly entirely open or stamped from one sheet

Definitions

  • the invention relates to a device for conveying Polymer dispersions, such as in a stirred tank reactor to produce shear-sensitive polymer dispersions.
  • the polymer dispersions to be produced can be very sensitive to shear and change their viscosity over a wide range during the manufacturing process.
  • the Polymer dispersions can tend to form coagulate and a foam-like Adopt product consistency, creating special requirements for that Pump to circulate the reaction mixture.
  • the pump should Promote as little shear as possible so that coagulum formation does not occur the pump must be insensitive to gas components in the product to be pumped. Further the pump should be insensitive to a certain amount of deposits.
  • a device comprising an impeller, suitable for conveying media, in particular for conveying polymer dispersions is known from US-A-3,322,070.
  • the object of the invention based on the adherence of polymer dispersions to these promoting Avoid devices as far as possible.
  • a Drive is drivable and the wheels of the device from a housing can be surrounded in the area of the hub of the wheels a number of ten curved Wings is freely taken up, the pressure and suction side of the same geometry, such that the pumping spaces on the front and flow through the back of the impeller evenly.
  • the angle of entry for the medium into the pumping chambers or the wing panniers of the impeller between 30 ° and 120 °, preferably 90 ° at the inlet hub.
  • This ensures a uniform inflow of the medium, such as one shear-sensitive polymer dispersion, guaranteed.
  • the hub of the Impeller can accommodate between six and twelve individual blades, where the number of blades from the total diameter of the impeller, the Viscosity of the shear-sensitive products to be conveyed and the Speed of the drive is dependent.
  • the circumference of the hub eight wings added are on the circumference of the hub eight wings added.
  • the entire impeller can preferably be coated with a conductive PFA be provided.
  • the wings that delimit the pumping spaces of the impeller point to theirs Front, the pressure side and on their back, the suction side, the same Curvature course on. So the front and back can be the same Have radius of curvature, the edges of all wings well rounded are designed to the flow movement of the shear sensitive Polymer dispersions around the individual wings and in the area of the Shaft hub not to hinder.
  • the curvature of the center lines of the single wing between the center of the hub and the outer envelope Circle segment describe what an easier manufacture of the wing geometry allows.
  • the cross sectional area of each with the hub of the impeller connected wing is dimensioned so that the pump room delimiting Areas on the pressure and suction side of the wings are wider than that Material thickness of the wings.
  • the material thickness may be one not fall below a certain value, the design of the impeller in With regard to the mechanical strength, the speed must also be taken into account and the media to be conveyed with the impeller according to the invention.
  • an impeller according to the invention is centered in a surrounding one Spiral housing arranged, so the desired can be advantageous Realize delivery rates even at relatively low drive speeds, whereby the material stress occurring compared to at higher speeds Occurring stresses are relatively low, which is the life of the Impeller significantly increased.
  • the impeller according to the invention allows coagulation to be more sensitive to shear Conveying from a stirred tank reactor avoiding polymer dispersions a heat exchanger to extract the exothermic heat of reaction and can can be provided particularly advantageously in the associated circulation system.
  • the impeller itself can protrude freely into the pump chamber as well as from be enclosed in a housing, depending on the intended application.
  • the impeller 28 is on its shaft hub 1 on a drive shaft Drive attached and has a number of wings 2, all of which on the Hub 1 are attached.
  • the individual wings 2 are of a larger size Wing width 4 compared to their material thickness 3 and have an im essential rectangular cross-sectional profile. Between each Wings 2 are pumping spaces 5, each of a wing front 7 and one wing back 8 are limited.
  • the wing front 7 represents the Pressure side, the wing back 8, however, the suction side of the running channel on Vane wheel 28.
  • the individual vanes 2 are in a vane curvature 9 formed, starting from the respective wing root 10 along the Center line 11 of wing 2 extends to envelope 6, which is the ends of all Wing 2 of the impeller 28 encloses.
  • wing 2 Relative to the tangents to the center lines 11 in the area of Flights / roots 10 of wing 2 are the individual wings 2 around Pitch angle 12 arranged to each other.
  • the between two wing roots 10 trained free spaces 14 are offset from each other by the pitch angle 13 arranged, where - with eight blades 2 on the impeller 28 - both the Pitch angle 12 for the wing 2 45 ° and the pitch angle 13 for the Free spaces 14 45 °.
  • the wings 2 can for example between the Envelope 6 and the center of the hub 1 with its center line 11 Describe a segment of a circle, as indicated in FIG. 1. This wing geometry can be manufactured inexpensively in terms of production technology.
  • the wings 2 each have a front 7 and a back 8, the Front 7 and back 8 have identical curvatures.
  • the free arrangement of the wings 2 around the hub 1 no dead spaces occur in the Pumping up, so that a relative movement between the polymer dispersion and the impeller 28 is guaranteed at all times. Because anytime and anywhere during the flow through the pumping spaces 5 relative movements between Medium and contact surfaces on the impeller 28 only occur minimal deposits of polymerized material on the impeller 28 and on it training surrounding housing.
  • the direction of rotation 20 of the impeller 28 forms the front 7 Wing 2 the respective pressure side of the running channel, while on the back 8 the wing 2 forms the suction side, in which new medium to be pumped nachströmt.
  • the wings 2 are each well rounded in the area of their edges executed so that there is a low-shear flow around the individual Set wing 2 on the impeller 28. Length and curvature of the individual Vane 2 determine the diameter 29 of the impeller 28, the length of the Wing 2 is dimensioned so that they also close to the envelope 6 End areas have sufficient strength properties.
  • Figure 2 shows the section through an impeller 28, the section through the Shaft hub 1 is placed. There is a thread 16 at a blind hole 15 intended. The thread 16 is such that the direction of rotation of the Thread 16 is directed against the direction of rotation of the impeller 28, the Impeller 28 during its rotation in the direction of rotation 20 during operation is unable to solve, but constantly follows.
  • the view Figure 2 also shows the wing root 10 on which the wing 2 with the Hub 1 are connected to which on the drive side of the hub 1 Hub extension 17 extends. In the area of the wing root 10 there are bevels of about 45 ° to avoid that in the case of shear sensitive Materials there deposits on the wing root 10 of the impeller 28 occur.
  • FIG. 3 shows an impeller 28, which has a smaller diameter 29 is executed, nevertheless takes up eight wings 2 on the hub 1, but which in Compared to the configuration according to Figure 1 are more curved.
  • the ends of the wings 2 lie within the envelope 6, their respective Center line 11 is designed with a radius of curvature 21 which is smaller than that 1 is the radius of curvature shown in FIG.
  • the front 7, the print side, as well as the back 8, the suction side have an identical curvature executed and form the respective pumping spaces 5 between them.
  • To the Ends of the wings 2 lies between the tangent 22 to the envelope 6 and the Tangent 24 to the center line 11 of the wing 2 of the exit angle 23, under which the shear-sensitive polymer dispersion from the respective pump chamber 5 exit.
  • the pitch angle 12 at which the wing 2 on the circumference of the hub 1st are arranged, is also 45 ° in the embodiment shown in Figure 3.
  • the angular offset 18 is between the intersecting the envelope 6 Vertical from the end of the wing 2 through the center of the hub 1 and Back 8 of the wing 2 extending distance marked.
  • the material thickness 3 of the Wing 2 is also smaller than that in the configuration shown in Figure 3 Blade width 4 of the blades, which increases the pump efficiency.
  • Figure 4 shows a section through the shaft hub 1 of the impeller 28 according to FIG. 3.
  • the edges of the wings 2, which are well rounded as in FIG. 1 allow a flow around the wing 2 through the medium to be conveyed without that it builds up in the contact area by forming dead spaces and Layer structure of polymerized material comes.
  • Hub extension 17 executed a blind hole 15 in which a thread 16 is provided is. Analogous to the configuration already described above, this is done here Connection between the drive shaft of the drive motor or gearbox and the Impeller 28.
  • FIG. 5 shows the top view of the impeller 28 according to FIG. 3, which is shown in FIG Direction of rotation 20 rotates.
  • the pumping spaces 5 or wing bags 25 are curved by the Front sides 7, the printed pages and the curved rear sides 8, limited the suction sides of the wing 2.
  • the wings 2 are provided with bevels at an angle of about 45 ° to flow around the To achieve hub area of the impeller 28.
  • the free spaces 14 are provided between the wing roots 10 of the individual wings 2 Radii of curvature 27 are formed which are centered on the width 26 of the free space 14 lie. Due to the adjacent free spaces 14 arises in Hub area is a star-shaped flow area that flows through the shear-sensitive polymer dispersion allows without it to build up coagulated polymer material comes.
  • the impeller 28 can be made of metal, with a deburring of the Special attention must be paid to the contact areas of the individual wings 2.
  • the individual wings 2 in the area of the hub 1 also on their outer circumference, for example by means of a thermal joining process be fixed before coating the outer surfaces with a conductive material, such as PFA.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fördern von Polymerdispersionen, wie beispielsweise in einem Rührkesselreaktor herzustellender scherempfindlicher Polymerdispersionen.
Zur Vermeidung der Aufheizung von Reaktoren, wie beispielsweise Rührkesselreaktoren, in denen Polymerdispersionen hergestellt werden, sind diesen außenliegende Wärmetauscher zugeordnet. Diesen wird die Polymerdispersion zugeführt, um die anfallende Reaktionswärme abzuführen. Dazu wird das Reaktionsgemisch - die im Entstehen begriffene Polymerdispersion - aus dem Reaktor mit konstantem Massenstrom durch den Wärmetauscher gepumpt. Nach Entziehung der Reaktionswärme wird das Reaktionsgemisch in den Rührkesselreaktor zurückgeführt.
Die herzustellenden Polymerdispersionen können sehr scherempfindlich sein und während des Herstellprozesses ihre Viskosität in weiten Bereichen verändern. Die Polymerdispersionen können zur Koagulatbildung neigen und eine schaumartige Produktkonsistenz annehmen, wodurch spezielle Anforderungen an die das Reaktionsgemisch umwälzende Pumpe zu stellen sind. Die Pumpe sollte möglichst scherungsarm fördern, so daß Koagulatbildung unterbleibt, ferner sollte die Pumpe unempfindlich gegen Gasanteile im zu fördernden Produkt sein. Ferner sollte die Pumpe unempfindlich gegen ein gewisses Maß an Belagbildung sein.
Bei der Förderung von Polymerdispersionen, wie sie unter den Bezeichnungen Acronal 2010 B, 311 S und Diofan 290 D bekannt sind, sind bisher Pumpen eingesetzt worden, deren Laufräder nach Polymerisierungsbeginn zum Blockieren neigten. Dies wurde durch Polymerisatbildung in schlecht durchströmten Laufradbereichen verursacht, wo sich beispielsweise an Versteifungs- und Verstärkungsrippen Ablagerungen gebildet haben, die dann binnen kürzester Zeit zum Ausfall der Pumpen führten. Bei bisher verwendeten Konfigurationen war unerheblich, ob die Laufräder von einem Spiralgehäuse umschlossen sind oder ob sie frei aus dem Pumpraum hervorragen.
Eine ein Flügelrad umfassende Vorrichtung, geeignet zum Fördern von Medien, insbesondere zum Fördern von Polymerdispersionen ist aus der US-A- 3,322,070 bekant.
Ausgehend vom skizzierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Anhaften von Polymerdispersionen an diese fördernden Vorrichtungen weitestgehend zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung zum Fördern von Polymerdispersionen, wobei die Vorrichtung durch einen Antrieb antreibbar ist und die Laufräder der Vorrichtung von einem Gehäuse umgeben sein können, im Bereich der Nabe der Laufräder eine Anzahl einzehner gekrümmte Flügeln frei aufgenommen ist, deren Druck- und Saugseite von gleicher Geometrie sind, derart, daß die Pumpräume auf der Vorderseite und der Rückseite des Laufrades gleichmäßig durchströmt werden.
Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß für dünnviskose, hochviskose und zähflüssige Polymerdispersionen keine Toträume an den Laufrädern mehr bestehen, an denen sich die Dispersionenbestandteile schichtenförmig übereinander anlagern können. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann in den Pumpräumen beidseits der gekrümmten Flügel eine Relativgeschwindigkeit zwischen Medium und Flügel beibehalten werden, so daß allzeit während des Aufenthalt des Mediums im Pumpraum eine Relativbewegung zwischen diesem und den angrenzenden Flügeln sowie der Flügelradnabe gewährleistet ist.
In weiterer Ausgestaltung des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens liegt der Eintrittswinkel für das Medium in die Pumpräume oder die Flügelradtaschen des Flügelrades zwischen 30° und 120°, vorzugsweise 90° an der Eintrittsnabe. Dadurch ist ein gleichmäßiges Einströmen des Mediums, wie beispielsweise einer scherempfindlichen Polymerdispersion, gewährleistet. An der Nabe des Flügelrads können zwischen sechs und zwölf einzelne Flügel aufgenommen sein, wobei die Anzahl der Flügel vom Gesamtdurchmesser des Flügelrads, der Zähflüssigkeit der zu fördernden scherempfindlichen Produkte sowie der Drehzahl des Antriebs abhängig ist. Aus Gründen eines optimalen Wirkungsgrades des erfindungsgemäßen Flügelrades sind am Umfang der Nabe acht Flügel aufgenommen.
Zur Reduzierung der auftretenden Scherung, sowie zur Vermeidung von Belagbildung und um eine verbesserte Reinigung des Flügelrads zu ermöglichen, kann das gesamte Laufrad vorzugsweise mit einer leitfähigen PFA-Beschichtung versehen sein.
Die die Pumpräume des Flügelrads begrenzenden Flügel weisen an ihrer Vorderseite, der Druckseite und an ihrer Rückseite, der Saugseite, den gleichen Krümmungsverlauf auf. So können Vorder- und Rückseite den gleichen Krümmungsradius aufweisen, wobei die Kanten sämtlicher Flügel gut gerundet ausgebildet sind, um die Strömungsbewegung der scherempfindlichen Polymerdispersionen um die einzelnen Flügel herum und im Bereich der Wellennabe nicht zu behindern.
In einer Ausführungsvariante können die Krümmung der Mittellinien der einzelnen Flügel zwischen dem Zentrum der Nabe und der äußeren Hüllkurve ein Kreissegment beschreiben, was eine leichtere Fertigung der Flügelgeometrie zuläßt. Die Querschnittsfläche der einzelnen mit der Nabe des Flügelrads verbundenen Flügel ist so bemessen, daß die den Pumpraum begrenzenden Flächen auf der Druck- und Saugseite der Flügel breiter sind als die Materialstärke der Flügel. Aus Festigkeitsgründen darf die Materialstärke einen bestimmten Wert nicht unterschreiten, wobei die Auslegung des Flügelrads in Bezug auf die mechanische Festigkeit auch die Drehzahl berücksichtigen muß sowie die mit dem erfindungsgemäßen Flügelrad zu fördernden Medien.
Wird ein erfindungsgemäßes Flügelrad mittig in einem es umgebenden Spiralgehäuse angeordnet, so lassen sich vorteilhaft die gewünschten Fördermengen bereits bei relativ geringen Antriebsdrehzahlen realisieren, wobei die auftretende Materialbeanspruchung verglichen zu bei höheren Drehzahlen auftretenden Beanspruchungen relativ gering sind, was die Standzeit des Flügelrads beträchtlich erhöht.
Das erfindungsgemäße Flügelrad erlaubt ein die Koagulation scherempfindlicher Polymerdispersionen vermeidendes Fördern aus einem Rührkesselreaktor in einen Wärmetauscher zur Entziehung der exothermen Reaktionswärme und kann besonders vorteilhaft in der zugehörigen Umwälzanlage vorgesehen werden. Das Flügelrad an sich kann sowohl frei in den Pumpraum hineinragen, als auch von einem Gehäuse umschlossen sein, je nach vorgesehenem Anwendungsfall.
Anhand der Zeichnung sei die Erfindung nachstehend detaillierter erläutert.
Es zeigt:
Figur 1
die Draufsicht auf ein Flügelrad größeren Durchmessers,
Figur 2
einen Schnitt durch die Wellennabe des Flügelrades gemäß Figur 1,
Figur 3
die Ansicht der Antriebsseite eines Flügelrads mit geringerem Durchmesser,
Figur 4
den Schnitt durch das Flügelrad gemäß Figur 3 und
Figur 5
die Draufsicht auf das Flügelrad gemäß Figur 3.
In der Darstellung gemäß Figur 1 die Draufsicht auf ein Flügelrad größeren Durchmessers wiedergegeben.
Das Flügelrad 28 wird an seiner Wellennabe 1 auf eine Antriebswelle eines Antriebs befestigt und weist eine Anzahl von Flügeln 2 auf, die allesamt an der Nabe 1 befestigt sind. Die einzelnen Flügel 2 sind von einer größeren Flügelbreite 4 verglichen zu ihrer Materialstärke 3 und weisen ein im wesentlichen rechteckiges Querschnittsprofil auf. Zwischen den einzelnen Flügeln 2 sind Pumpräume 5 ausgebildet, die von je einer Flügelvorderseite 7 und je einer Flügelrückseite 8 begrenzt werden. Die Flügelvorderseite 7 stellt die Druckseite, die Flügelrückseite 8 hingegen die Saugseite des Laufkanals am Flügelrad 28 dar. Die einzelnen Flügel 2 sind in einer Flügelkrümmung 9 ausgebildet, die sich ausgehend von der jeweiligen Flügelwurzel 10 entlang der Mittellinie 11 der Flügel 2 bis zur Hüllkurve 6 erstreckt, die die Enden sämtlicher Flügel 2 des Flügelrades 28 umschließt.
Bezogen auf die Tangenten an die Mittellinien 11 im Bereich der Flüge/wurzeln 10 der Flügel 2 sind die einzelnen Flügel 2 um den Teilungswinkel 12 zueinander angeordnet. Die zwischen zwei Flügelwurzeln 10 ausgebildeten Freiräume 14 sind um den Teilungswinkel 13 zueinander versetzt angeordnet, wobei - bei acht Flügeln 2 am Flügelrad 28 - sowohl der Teilungswinkel 12 für die Flügel 2 45° als auch der Teilungswinkel 13 für die Freiräume 14 45° betragen. Die Flügel 2 können beispielsweise zwischen der Hüllkurve 6 und dem Zentrum der Nabe 1 mit ihrer Mittellinie 11 ein Kreissegment beschreiben, wie in Figur 1 angedeutet ist. Diese Flügelgeometrie kann fertigungstechnisch günstig hergestellt werden.
Die Flügel 2 weisen je eine Vorderseite 7 als auch eine Rückseite 8 auf, wobei die Vorderseite 7 und die Rückseite 8 identische Krümmungsverläufe haben. Durch die freie Anordnung der Flügel 2 um die Nabe 1 treten keine Toträume in den Pumpräumen auf, so daß eine Relativbewegung zwischen der Polymerdispersion und dem Flügelrad 28 allzeit gewährleistet ist. Da jederzeit und an jedem Ort während der Durchströmung der Pumpräume 5 Relativbewegungen zwischen Medium und Kontaktflächen am Flügelrad 28 auftreten, vermögen sich lediglich minimale Beläge von durchpolymerisiertem Material am Flügelrad 28 und am es umgebenden Gehäuse auszubilden.
Durch die Drehrichtung 20 des Flügelrads 28 bildet sich an der Vorderseite 7 der Flügel 2 die jeweilige Druckseite des Laufkanals aus, während an der Rückseite 8 der Flügel 2 sich die Saugseite ausbildet, in welche neues zu förderndes Medium nachströmt. Die Flügel 2 sind im Bereich ihrer Kanten jeweils gut gerundet ausgeführt, so daß sich eine möglichst scherarme Umströmung der einzelnen Flügel 2 am Flügelrad 28 einstellt. Länge und Krümmungsverlauf der einzelnen Flügel 2 bestimmen den Durchmesser 29 des Flügelrads 28, wobei die Länge der Flügel 2 so dimensioniert ist, daß diese auch in ihren der Hüllkurve 6 nahen Endbereichen ausreichende Festigkeitseigenschaften aufweisen.
Figur 2 zeigt den Schnitt durch ein Flügelrad 28, wobei der Schnitt durch die Wellennabe 1 gelegt ist. Dort ist an einem Sackloch 15 ein Gewinde 16 vorgesehen. Das Gewinde 16 ist so beschaffen, daß der Drehsinn des Gewindes 16 entgegen der Drehrichtung des Flügelrades 28 gerichtet ist, sich das Flügelrad 28 während seiner Rotation in Drehrichtung 20 während des Betriebs nicht zu lösen vermag, sondern sich ständig nachzieht. Aus der Ansicht gemäß Figur 2 geht zudem die Flügelwurzel 10 hervor, an der die Flügel 2 mit der Nabe 1 verbunden sind, an der sich auf der Antriebsseite der Nabe 1 der Nabenfortsatz 17 erstreckt. Im Bereich der Flügelwurzel 10 sind Anschrägungen von etwa 45° vorgesehen, um zu vermeiden, daß bei scherempfindlichen Materialien dort Anlagerungen an der Flügelwurzel 10 des Flügelrades 28 auftreten.
Figur 3 zeigt ein Flügelrad 28, das mit einem geringeren Durchmesser 29 ausgeführt ist, gleichwohl an der Nabe 1 acht Flügel 2 aufnimmt, die aber im Vergleich zur Konfiguration gemäß der Figur 1 stärker gekrümmt sind.
Die Enden der Flügel 2 liegen innerhalb der Hüllkurve 6, ihre jeweilige Mittellinie 11 ist mit einem Krümmungsradius 21 ausgeführt, der kleiner als der in Figur 1 dargestellte Krümmungsradius 9 ist. Die Vorderseite 7, die Druckseite, sowie die Rückseite 8, die Saugseite sind mit identischem Krümmungsverlauf ausgeführt und bilden zwischen sich die jeweiligen Pumpräume 5 aus. An den Enden der Flügel 2 liegt zwischen der Tangente 22 an die Hüllkurve 6 und der Tangente 24 an die Mittellinie 11 des Flügels 2 der Austrittswinkel 23, unter dem die scherempfindliche Polymerdispersion aus dem jeweiligen Pumpraum 5 austritt. Der Teilungswinkel 12, unter dem die Flügel 2 am Umfang der Nabe 1 angeordnet sind, beträgt auch im in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel 45°. Mit dem Winkelversatz 18 ist der sich zwischen der die Hüllkurve 6 schneidenden Senkrechten vom Ende des Flügels 2 durch das Zentrum der Nabe 1 und der Rückseite 8 des Flügels 2 erstreckende Abstand markiert. Die Materialstärke 3 der Flügel 2 ist auch in der in Figur 3 gezeigten Konfiguration kleiner als die Flügelbreite 4 der Flügel, was den Pumpenwirkungsgrad erhöht.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch die Wellennabe 1 des Flügelrades 28 gemäß Figur 3. Die analog zu Figur 1 gut gerundet ausgeführten Kanten der Flügel 2 ermöglichen ein Umströmen der Flügel 2 durch das zu fördernde Medium, ohne daß es im Kontaktbereich durch Ausbildung von Toträumen zu Ablagerungen und Schichtaufbau von durchpolymerisiertem Material kommt. Auch hier ist im Nabenfortsatz 17 ein Sackloch 15 ausgeführt, in dem ein Gewinde 16 vorgesehen ist. Analog zur oben bereits beschriebenen Konfiguration, erfolgt hier die Verbindung zwischen Antriebswelle des Antriebsmotors oder -getriebes und dem Flügelrad 28.
Figur 5 zeigt die Draufsicht auf das Flügelrad 28 gemäß Figur 3, das in Drehrichtung 20 rotiert.
Die Pumpräume 5 oder Flügelradtaschen 25 werden von den gekrümmten Vorderseiten 7, den Druckseiten und den gekrümmt verlaufenden Rückseiten 8, den Saugseiten der Flügel 2 begrenzt. Im Bereich der Flügelwurzel 10 (vergl. Figur 2, 4) sind die Flügel 2 mit Anschrägungen versehen, die unter einem Winkel von etwa 45° verlaufen, um ein möglichst gleichmäßiges Umströmen des Nabenbereiches des Flügelrades 28 zu erzielen. Oberhalb der Freiräume 14, die zwischen den Flügelwurzeln 10 der einzelnen Flügel 2 vorgesehen sind, sind Krümmungsradien 27 ausgebildet, die mittig zur Weite 26 des Freiraums 14 liegen. Durch die aneinander angrenzenden Freiräume 14 entsteht im Nabenbereich ein sternförmiger Strömungsbereich, der ein Durchströmen der scherempfindlichen Polymerdispersion ermöglicht, ohne daß es zum Aufbau koagulierten Polymermaterials kommt.
Das Flügelrad 28 kann aus Metall gefertigt sein, wobei auf ein Entgraten der Kontaktbereiche der einzelnen Flügel 2 besonders zu achten ist. Neben der Fertigung aus einem Stück, können die einzelnen Flügel 2 im Bereich der Nabe 1 auch auf deren Außenumfang etwa mittels eines thermischen Fügeverfahrens befestigt werden, bevor eine Beschichtung der äußeren Oberflächen mit einem leitfähigen Material, wie beispielsweise PFA erfolgt.
Bezugszeichenliste
1
Wellennabe
2
Flügel
3
Flügelstärke
4
Flügelbreite
5
Pumpraum
6
Einhüllkurve
7
Flügelvorderseite
8
Flügelrückseite
9
Flügelkrümmung
10
Flügelwurzel
11
Flügelmittellinie
12
Teilungswinkel Flügel
13
Teilungswinkel Freiräume
14
Freiraum
15
Sackloch
16
Gewinde
17
Nabenfortsatz
18
Winkelversatz Flügel
19
Winkelversatz Freiraum
20
Drehrichtung
21
Krümmungsradius
22
Tangente an Hüllkurve
23
Austrittswinkel
24
Tangente
25
Flügelradtasche
26
Freiraumweite
27
Krümmungsradius Freiraum
28
Flügelrad
29
Flügelraddurchmesser

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum Fördern von Polymerdispersionen, wobei die Vorrichtung durch einen Antrieb angetrieben werden kann und Flügelräder (28) umfaßt, wobei diese sowohl von einem Gehäuse umgeben als auch frei in ein Medium hineinragen können und im Bereich der Nabe (1) eine Anzahl von Flügeln (2) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Nabe (1) eines Flügelrades (28) eine Anzahl einzelner gekrümmter Flügel (2) frei aufgenommen ist, deren Druck- und Saugseite von gleicher Geometrie sind, so daß Pumpräume (5, 25) auf Vorderseite (7) und Rückseite (8) der gekrümmten Flügel (2) des Flügelrades (28) gleichmäßig durchströmt sind.
  2. Vorrichtung zum Fördern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittswinkel in die Pumpräume zwischen 30° und 120° liegt.
  3. Vorrichtung zum Fördern gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittswinkel in die Pumpräume 90° beträgt.
  4. Vorrichtung zum Fördern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Flügelrad (28) mit einer leitfähigen PFA-Beschichtung versehen ist.
  5. Vorrichtung zum Fördern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Pumpräume (5, 25) begrenzenden, gekrümmten Flügel (2) an Vorder- und Rückseite (7, 8) den gleichen Krümmungsverlauf aufweisen.
  6. Vorrichtung zum Fördern gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Flügel (2) an Vorder- und Rückseite (7, 8) den gleichen Krümmungsradius (9, 21) aufweisen.
  7. Vorrichtung zum Fördern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinien (11) der gekrümmten Flügel (2) am Flügelrad (28) zwischen Hüllkurve (6) und Zentrum der Nabe (1) ein Kreissegment beschreiben.
  8. Vorrichtung zum Fördern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der gekrümmten Flügel (2) des Flügelrades (28) gerundet ausgeführt sind.
  9. Vorrichtung zum Fördern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Flügelbreite (4) zur Flügelstärke (3) >1 ist.
  10. Vorrichtung zum Fördern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurve (6) des Flügelrades (28) von einem Spiralgehäuse umgeben ist.
  11. Verfahren zur Herstellung von Polymerdispersionen, insbesondere scherempfindlicher Polymerdispersionen in einem Reaktor mit außenliegendem Wärmetauscher, mit einer Fördereinrichtung, die ein Flügelrad (28) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerdispersion durch Pumpräume (5, 25) zwischen den auf einer Nabe des Flügelrades (28) frei aufgenommenen, gekrümmten Flügeln (2) des Flügelrades (28) strömt, deren Druck- und Saugseiten (7, 8) von gleicher Geometrie sind.
EP00958503A 1999-08-25 2000-08-25 Vorrichtung zum fördern von polymerdispersionen Expired - Lifetime EP1206643B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19940399A DE19940399A1 (de) 1999-08-25 1999-08-25 Vorrichtung zum Fördern von Polymerdispersionen
DE19940399 1999-08-25
PCT/EP2000/008349 WO2001014749A1 (de) 1999-08-25 2000-08-25 Vorrichtung zum fördern von polymerdispersionen

Publications (2)

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