NL7908642A - Machine voor het verwerken van materialen. - Google Patents

Description

' « t N/29.369-tM/f. ^ *

Machine voor het verwerken van materialen.

De uitvinding heeft betrekking op een machine voor het verwerken van visceuse of deeltjesvormige kunststoffen of polymere materialen en beoogt daarvoor verbeterde afdicht ings organen te verschaffen.

5 De essentiële elementen van een afzonderlijk ringvormig basisverwerkingskanaal volgens de bekende stand van de techniek omvat een roteerbaar element, dat ten minste één ringvormig verwerkingskanaal draagt en een stilstaand element, dat een coaxiaal oppervlak verschaft, dat samenwerkt met 10 het kanaal om een gesloten verwerkingskanaal te vormen. Het stilstaande element heeft een inlaat om materiaal toe te voeren aan het kanaal voor verwerking en een uitlaat, die het grootste deel van de omtreksafstand om het verwerkingskanaal van de inlaat verwijderd ligt voor het afvoeren van het ver-15 werkte materiaal uit het kanaal. Een onderdeel, dat een eind-wandoppervlak voor het verzamelen van vloeibaar materiaal vormt, is aangebracht op het stilstaande element en ligt in het kanaal bij de uitlaat om de beweging van het aan het kanaal toegevoerde materiaal tegen te houden en werkt samen 20 met de roterende kanaalwanden om een relatieve beweging te verkrijgen tussen het materiaal en de binnenvlakken van de kanaalwanden, die roteren naar de uitlaat. Deze bijzondere samenwerking maakt het mogelijk, dat alleen vloeibaar materiaal in contact met de binnenvlakken van het roterende ka-25 naai voorwaarts wordt . gesleept naar het eindwandoppervlak, dat het vloeibare materiaal verzamelt voor een geregelde verwerking en/of afvoer.

De essentiële elementen van de verwerkingsinrichting zijn zo uitgevoerd, dat het element, dat het roteer-30 bare kanaal draagt, kan roteren in een stilstaand huis of kamer (het stilstaande element). Het beschreven verwerkingskanaal en bij voorkeur een aantal verwerkingskanalen zijn gevormd in het cylindrische oppervlak van een rotor, waarbij elk kanaal tegenovergestelde zijwanden heeft, die zich binnen-35 waarts vanaf het rotoroppervlak uitstrekken. Het beschreven stilstaande huis of kamer heeft een inwendig cylindrisch oppervlak, dat het samenwerkende coaxiale oppervlak vormt, dat samen met het ringvormige verwerkingskanaal een gesloten verwerkings- 7908642 · -2- f kanaal vormt.

Deze uitvoeringen zijn nuttig voor het transporteren van vaste, smeltende of plastisch wordende kunststof of polymeer materiaal, het transporteren, pompen 5 of onder druk. brengen van visceus vloeibaar materiaal , het mengen, dispergeren en homogeniseren van materiaal en het ontgassen en/of teweegbrengen van moleculaire of microscopische of macroscopische structuurveranderingen door chemische reacties, zoals polymerisatie.

10 Tengevolge van de veelzijdigheid en aanpas- haarheid van het afzonderlijke basisverwerkingskanaal kunnen een aantal daarvan in het algemeen worden toegepast voor het verkrijgen van verwerkingsmachines gewoonlijk met één of meer kanalen, die een verschillende werking of functie vervullen. 15 Bij voorbeeld kunnen ëen of meer afzonderlijke kanalen worden aangewezen voor het opnemen en transporteren van materiaal van een kanaal naar een ander of kunnen êën of meer afzonderlijke kanalen worden aangewezen voor het smelten of mengen of ontgassen of afvoeren van polymeer of plastomeer 20 materiaal, De bijzondere functie, waarvoor een afzonderlijk kanaal is aangewezen, bepaalt gewoonlijk de drukeigenschap-pen van dat kanaal. Sommige functies, zoals smelten of afvoeren kunnen bijvoorbeeld het opwekken van zeer hoge drukken betekenen. Andere functies, zoals ontgassen, kunnen opwekken 25 van lage drukken betreffen, terwijl mengoperaties middelmatige drukken Betreffen, De drukverdeling langs de omtrek van het kanaal kan ook afhangen van de functie of werking van het kanaal. Voor sommige functies kan de druk rechtlijnig toenemen langs de gehele omtrek of langs slechts een deel 30 van de omtrek, maar sommige functies verschaffen drukkarak-teristieken, waarbij êën of meer drukstijgingen worden gevolgd door een of meer scherpe dalingen langs de omtrek. Bovendien worden vaak. afzonderlijke basisverwerkingskanalen met hijzonderedrukeigenschappen, zoals hogedruk, geplaatst 35 naast of tussen éénheden met geheel verschillende drukeigen-schappen, zoals lagedruk.

In de meeste gevallen is het wenselijk een doelmatige afdichting voor sommige of alle van de afzonderlijke basiskanalen van een meerkanalige verwerkingsma-40 chine te verschaffen, ten einde ongewenste lekkage van mate- 7908642 ƒ -3- ♦ raal uit ten minste sommige van de kanalen te verhinderen.

De ongewenste lekkage kan bijvoorbeeld uitwendige lekkage uit êén of beide eindkanalen van een meerkanalige verwerkings-machine zijn. Ook kan ongewenste lekkage inwendig tussen aan-5 grenzende afzonderlijke verwerkingskanalen optreden. In alle gevallen echter treedt de betreffende lekkage op aan een speling, die nodig is tussen het omtreks- of bovenvlak van de roteerbare cylindrische kanaal'wand en het stilstaande inwendige coaxiale ringvormige oppervlak in het bijzonder in .die 10 delen van het kanaal, waar hoge drukken worden opgewekt.

Uitwendige en inwendige lekkageproblemen zijn bijzonder ingewikkeld in uit meerdere eenheden bestaande roterende verwerkingsmachines tengevolge van de radiale verschil drukken, die gewoonlijk optreden langs de omtrek van de 15 kanalen. In het algemeen is bij voorbeeld de druk aan de inlaat van een kanaal gering, terwijl de druk aan het 'deel met het materiaal verzameleindwandoppervlak uiterst hoog kan zijn. Het verschil in radiale drukken kan groot genoeg zijn om een uitbuiging van de rotor of as te veroorzaken, waar-20 door een ongewenste dwang wordt uitgëoefend op de toleranties, die beschikbaar zijn voor de verèiste speling tussen het bovenvlak van de roteerbare cylindrische kanaalwand en het stilstaande inwendige coaxiale ringvormige oppervlak.

De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking 25 op het lekkageprobleem in roterende verwerkingsmachines en verschaft verbeterde roterende verwerkingsmachines met af-dichtingsorganen, die op doelmatige wijze lekkage kunnen verminderen of verhinderen bij hoge of lage drukken tussen althans nagenoeg coaxiale oppervlakken, die ten opzichte van 30 elkaar bewegen.

De onderhavige uitvinding verschaft een afdichting met lage wrijving, welke afdichting de lekkage van materiaal tussen relatief bewegende complémentaire oppervlakken regelt. De afdichting volgens de uitvinding is bijzonder ge-35 schikt voor het regelen van vloeistoflekkage tussen het betrekkelijk nauwe omtreksdeel aangrenzend aan een roteerbaar kanaal in een rotor en het stilstaande coaxiale ringvormige oppervlak, dat het kanaal sluit en waarin de speling tussen de oppervlakken slechts een dunne film van vloeibaar mate-40 riaal laat binnentreden. Een afdichting is verschaft, die op 7908642 * -4- doelmatige wijze lekkage vermindert of verhindert'van deze dunne film van vloeibaar materiaal tussen twee oppervlakken aan of bij de speling, welke oppervlakken ten opzichte van elkaar bewegen. Essentieel is, dat deze afdichting is gevormd door 5 een aantal bij voorkeur evenwijdige, schroeflijnvormige of schuine afdichtingskanalen, die zijn aangebracht op één van de relatief bewegende oppervlakken, zodat de vloeistof, die in de speling beweegt tijdens de relatieve beweging kan binnendringen in de afdichtingskanalen. De werkzame breedte van het oppervlak 10 dat de schroeflijnvormige kanalen draagt en het aantal en de hoek van de schroeflijnvormige kanalen op het oppervlak en de afmetingen of geometrie van de schroeflijnvormige kanalen zijn zo gekozen, dat de relatieve beweging tussen het oppervlak dat de schroeflijnvormige kanalen draagt en het andere opper-15 vlak een doelmatige pompwerking verschaft, die de stroming van vloeibaar materiaal door de speling tegengaat en weerstaat om daardoor de lengte van de doordringing van de vloeistof in het kanaal te regelen.

De uitvinding en in het bijzonder de bij voor-20 keur toegepaste uitvoeringsvorm daarvan verschaffen afdichtingen, die het vermogensverlies verminderen aan de afdichting tussen de relatief bewegende oppervlakken en op doelmatige wijze uitwendige lekkage van materiaal kunnen verminderen of verhinderen uit eindkanalen van roterende verwerkingsmachines 25 of inwendige lekkage van materiaal uit één kanaal van de verwerk ingsma chine naar een ander.

Fig. 1 is een zijaanzicht met weggebroken gedeelte en toont een rotor met een kanaal en een ringvormig coaxiaal oppervlak, dat afzonderlijke basisverwerkingseenhe-30 den van een uit meerdere eenheden bestaande roterende verwer-kingsmachine vormt.

Fig. 2 is een deel van fig. 1 op grotere schaal en toont het verband tussen twee oppervlakken, die een dynamische afdichting volgens de uitvinding vormen.

35 Fig. 3 is een schematische afbeelding en toont verdere verbanden tussen oppervlakken, die een dynamische afdichting volgens de uitvinding vormen.

Fig. 4 is een schematische afbeelding van het cylindrische omtreksdeel van één van de in fig. 2 en 3 40. afgebeelde oppervlakken, Neergeslagen in een vlak en met een 7908642 -5- ' ' c- aantal schroeflijnvormige afdichtingskanalen.

Fig. 5 is een grafische voorstelling van het drukprofiel, dat zich ontwikkelt langs de omtrek van een typisch basisverwerkingskanaal van een uit meerdere eenhe-5 den bestaande roterende verwerkingsmachine van fig. 1.

Fig. 6 is een grafische afbeelding van de berekende lengte van doordringing van vloeistof in schroeflijnvormige afdichtingskanalen voor het drukprofiel van fig. 5.

Fig. 7 is een zijaanzicht, gedeeltelijk in 10 doorsnede van een eindkanaalwand van een roterende verwerkingsmachine met meerdere kanalen en toont het verband tussen een stilstaande schraper en een roterend oppervlak, dat een aantal schroeflijnvormige afdichtingskanalen draagt.

Fig. 7a is een bovenaanzicht van de eindkanaal-15 wand en de schraper van fig. 7.

Fig. 7b is een doorsnede van de eindkanaalwand en de schraper volgens de lijn 7b-7b van fig. 7a.

Fig. 8 is een zijaanzicht, gedeeltelijk in doorsnede van binnenwanden voor aangrenzende kanalen van een 20 roterende verwerkingsmachine met meerdere eenheden en toont het verband van een stilstaande schraper en een roterend oppervlak, dat een aantal schroeflijnvormige afdichtingskanalen draagt.

Fig. 8a is een bovenaanzicht van de kanaalwand 25 en de schraper van fig. 8.

Fig. 8b is een doorsnede van de kanaalwand en de schraper van fig. 8 volgens de lijn 8b-8b van fig. 8a.

Fig. 9 is evenals fig. 5 een grafische voorstelling van het drukprofiel, dat zich ontwikkelt langs de omtrek 30 van een typisch basisverwerkingskanaal van een roterende verwerkingsmachine met meerdere eenheden van fig. 1.

Fig. 10 is een grafische voorstelling van de berekende lengte van doordringing van vloeistof in schroeflij nvormi ge afdichtingskanalen voor het drukprofiel van fig.

35 9 en toont het effect op de lengte van doordringing van vloeistof door periodiek vloeistof te schrapen van oppervlakken, die de dynamische afdichting volgens de uitvinding vormen.

Fig. 11 is een doorsnede van een kanaal en 40 toont een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding.

7908642 * * \ - -ζ-

Fig. 11a is een eindaanzicht van êën van de oppervlakken, die de dynamische afdichting van de andere uitvoering van fig. 11 toont.

Fig. 11b is een bovenaanzicht, gedeeltelijk in 5 doorsnede, van de dynamische afdichting van fig. 11 en toont 4 het verband van een stilstaande schraper en een roterend oppervlak, dat een aantal schroeflijnvormige afdichtingskanalen draagt.

Fig. 12 is een soortgelijke afbeelding van 10 fig. 11 en toont weer een andere uitvoering van de uitvinding.

Fig. 12a is een eindaanzicht van één van de oppervlakken, die de dynamische afdichting van de andere uitvoering van fig. 12 vormen.

Fig. 12b is een bovenaanzicht van de in fig. 12 15 afgeheelde onderdelen en toont het verband van een schraper met een stilstaand oppervlak, dat een aantal schroeflijnvormige afdichtingskanalen draagt.

Fig. 13 is een gedeeltelijke doorsnede op grotere schaal en toont een andere uitvoering van de uitvinding. 20 Fig. 14 en 14a komen overeen met fig. 3 en 4 en tonen een andere uitvoering van de uitvinding.

Fig. 15 en 15a komen overeen met fig. 3 en 4 en tonen een andere uitvoering van de uitvinding.

Fig. 16 en 17 zijn gedeeltelijke doorsneden 25 op grotere schaal en tonen elk een andere uitvoering van de uitvinding.

Fig. 18, 19 en 20 zijn grafische voorstellingen van de doordringingslengte van vloeistof in een aantal schroeflijnvormige afdichtingskanalen onder invloed van ver-30 schillende omstandigheden zoals het aantal en de hoek van de schroeflijnvormige afdichtingskanalen en de rotatiesnelheid van het oppervlak, dat de afdichtingskanalen draagt.

De uitvinding zal worden beschreven in verband met zijn toepassing in een roterende verwerkingsmachine met 35 meerdere kanalen. Opgemerkt wordt, dat de beschreven dynamische afdichtingen nuttig zijn in andere toepassingen, waar een afdichting nodig is tussen oppervlakken, die ten opzichte van elkaar roteren.

De roterende verwerkingsmachine (zie fig. 1) 40 omvat een roteerbaar element met een rotor 10, die roteerbaar 79 £3.5 4 2 -7- is gemonteerd in een huis 12 met een cylindrisch binnenvlak 14, waarbij, de rotor is ondersteund op een aandrijfas 16, die is gelegerd in eindwanden 18 van het huis 12. De rotor 10 heeft een aantal kanalen 20, die elk zijn voorzien van tegen-5 overliggende zijwanden 24, die vast ten opzichte van elkaar zijn, en bovenoppervlakdelen 26, die coaxiaal zijn met en dichtbij maar op een afstand van het stilstaande binnenvlak 14 van het huis 12 aan elke zijde van het kanaal 20 liggen. Het roteerbare kanaal 20 en het stilstaande binnenvlak 14 10 van het huis 12 vormen een basisverwerkingskanaal waaraan materiaal wordt toegevoerd voor verwerking door een inlaat-opening 28. De beweging van het kanaal sleept het materiaal in contact met de kanaalwanden 24 mee naar een onderdeel, dat een materiaalverzameleindwandoppervlak (niet afgebeeld) 15 vormt. Het verzamelde verwerkte materiaal wordt afgevoerd door een uitlaatopening 29. in het huis 12. Een druk wordt opgewekt door het meeslepen van het kanaal op de kanaalwanden 24 naar het materiaalverzameleindwandoppervlak zodat het kanaal een zone van in de rotatie-richting toenemende 20 hoge druk wordt.

Zoals in fig. 1 is' afgebeeld, is er een nauwe speling 50 tussen het bovenvlak 26 en het stilstaande binnenvlak 14 van het huis 12. Op ideale wijze zou de speling 50 ongeveer 10 mils (2,5 mm) of kleiner moeten zijn en 25 bij voorkeur moeten liggen tussen ongeveer 3-5 mils (0,75- 1,5 mm). In het algemeen moet de speling 50 althans nagenoeg constant zijn om de omtrek van het kanaal. Het handhaven van een dergelijk kleine,constante speling kan echter worden bemoeilijkt door de verschillende radiale drukken, die worden 30 opgewekt langs de omtrek van het kanaal. Deze onbalans van radiale druk kan voldoende zijn om de as of rotor te doen uitbuigen vanuit een hoge-drukzone naar een lage-drukzone.

Elke uitbuiging kan natuurlijk het handhaven van de gewenste nauwe constante speling beïnvloeden omdat een aanvullende spe-35 ling moet worden verschaft als compensatie voor de uitbuiging. Stromingsrichteenheden kunnen zijn aangebracht in radiale tegenovergestelde ligging, zodat de radiale drukken, die in éën deel van een verwerkingskanaal of groep van verwerkingskanalen worden opgewekt, worden gebalanceerd door radiale drukken, 40 die in een ander deel worden opgewekt. Hoewel de regeling van 7908842 4 * -8- de asuitbuiging lekkage kan verminderen is het soms gewenst een hulpafdichting of aanvullende afdichting te verschaffen om de lekkage zoveel mogelijk te verminderen. De uitvinding verschaft een nieuw afdichtingsmiddel voor het regelen van 5 lekkage tussen oppervlakken, die ten opzichte van elkaar bewegen bij of aan de speling 50.

Een uitvoeringsvorm van de dynamische afdichting van de uitvinding is afgebeeld in fig. 2, 3 en 4, waar een aantal schuine, bij voorkeur evenwijdige, nauwe, afdich-10 tingskanalen 27 zijn gevormd in en/of worden gedragen door het oppervlak 26 tussen de kanaalzijwanden 24 voor het verschaffen van een dynamische afdichting tussen het oppervlak 26 en het stilstaande coaxiale oppervlak 14 van het huis 12. Zoals is afgebeeld zijn de schuine afdichtingskanalen 27 15 bij voorkeur gesneden in het oppervlak 26 en bewegen ze ten opzichte van het gladde oppervlak 14 van het huis 12. De belangrijkste verbanden tussen de verschillende ontwerp-parameters van de dynamische afdichting van de uitvinding zijn gegeven in fig. 3 en 4 en naar deze figuren wordt ver-20 wezen in verband met de volgende beschrijving en verklaring van de dynamische afdichtingen van de uitvinding.

Zoals is vermeld is essentieel dat de bovenbeschreven dynamische afdichting wordt verkregen, doordat ëën of twee relatief bewegende oppervlakken bij of aan de spe-25 ling 50 zijn voorzien van een aantal schuine, bij voorkeur evenwijdige afdichtingskanalen. In feite fungeert elk schuin afdichtingskanaal als een segment van een extrusieschroefgang waarbij het stilstaande coaxiale oppervlak 14 werkt als een cylinder voor het aantal afdichtingskanalen (of aantal extru-30 sieschroefgangsegmenten). De netto stroming g van vloeistof over de breedte (/>) van oppervlak 26 kan dus worden bepaald met gebruikmaking van dezelfde analyse die van toepassing is op een extrusleschroef. De netto stroming is dus het verschil tassSnde meesleepstroming in ëën richting en de drukstroming 35 in de tegenovergestelde richting of q = - qp (vergelijking A) waarin qQ = de theoretische meesleepstroming, qp = de theoretische drukstroming. Voor illustratiedoeleinden is de dynamische afdichting van fig. 2-4 grafisch afgebeeld in fig. 4 werkend tegen een constante druk en de totale netto stroming 40 q = 0 onder evenwichtsomstandigheden of qn= qp. De meesleep- 7908642 -9- ' ' stroming qD is alleen een functie van de afdichtingskanaalgeo-metrie en de werksnelheid. Echter is de drukstroming qp voor een gegeven druk omgekeerd evenredig met de lengte van doordringing van vloeistof in het kanaal, dus met de lengte van 5 het kanaal, die is gevuld met vloeistof. Onder omstandigheden, zoals in fig. 3 en 4 is afgeheeld, zal daarom evenwicht worden bereikt, zodra als de vloeistof is doorgedrongen in de afdich-tingskanalen tot een lengte, die de drukstroming (die tracht de vloeistof in het kanaal te bewegen) vermindert tot een waar-10 de, die gelijk is aan de meesleepstroming. Als deze doordrin-gingslengte gemeten in de axiale richting kleiner is dan de lengte van het afdichtingskanaal 27, zal geen vloeistof lekken over de breedte ('*]/) van het oppervlak 26, dat het schroeflijnvormige afdichtingskanaal draagt.

15 De dynamische afdichting van de uitvinding werkt echter niet onder omstandigheden van constante druk, zoals is besproken in verband met fig. 4. In plaats daarvan toont fig. 5 een typisch drukprofiel, dat zich ontwikkelt langs de omtrek van een kanaal van een roterende verwerkingsmachine. Na 20 een periode van betrekkelijk lage druk stijgt de druk in het kanaal geleidelijk, bereikt een maximumwaarde aan het eind van het kanaal en daalt dan plotseling voorbij een hindernis zoals een kanaalblokkering terug naar het oorspronkelijke lage niveau. De dynamische afdichting van de uitvinding werkt daarom 25 gewoonlijk tegen variabele druk, die zich periodiek herhaalt tijdens elke omwenteling van de kanaalwanden 24. De lengte van doordringing van vloeistof in de schroeflijnvormige afdich-tingskanalen 27 voor het in fig. 5 afgeheelde drukprofiel is berekend met een geschikt dynamisch model en is afgebeeld in 30 fig. 6 tegenover het drukprofiel. Men kan zien, dat zodra de druk plotseling daalt, de lengte van doordringing van vloeistof in een afdichtingskanaal geleidelijk wordt verminderd tot een punt ruwweg tegenover het-begin van de drukstij- ging. Vandaar af aan neemt de lengte van doordringing -van de _ _ 35 vloeistof in een afdichtingskanaal weer toe. In het algemeen kan worden gezegd, dat de netto stroming q (vergelijking A) nooit evenwicht bereikt tijdens een omwenteling. Tengevolge van de tijd, die nodig is om de vloeistof af te voeren uit een dichtingskanaal wanneer de druk het laagst is of om dit 40 weer te vullen met de vloeistof wanneer de druk het grootst is, 7803642 -10- loopt de lengte van doordringing van vloeistof in een af-dichtingskanaal achter of voor op het drukprofiel. Bij voorbeeld, na de plotselinge drukdaling, die is aangegeven in fig. 5, is er slechts een geleidelijke vermindering in de 5 lengte van de doordringing van de vloeistof in een afdich-tingskanaal. Door echter de lengte van elk afdichtingskanaal lang genoeg te maken, zodat de lengte van doordringing van vloeistof nooit de lengte van het schroeflijnvormige afdichtingskanaal overschrijdt, kan geen ongewenste lekkage optre-10 den over de breedte .('[,· ) van een oppervlak, dat een aantal schroeflijnvormige afdichtingskanalen draagt.

De bij voorkeur toegepaste dynamische afdich- . tingen van de uitvinding zijn.,die, welke meergangig zijn en vele, bij voorkeur evenwijdige, schroeflijnvormige afdich-15 tingskanalen hebben met een betrekkelijk kleine schroeflijnhoek Q . De kleine schroeflijnhoek <9 is gewenst om afdich-tingskanalen te verkrijgen met minimale doordringingslengte voor een afdichtingskanaaldfagend oppervlak met een betrekkelijk nauwe breedte (^,). Schroeflijnhoeken © onder ongeveer 20 20° zijn speciaal geschikt voor de dynamische afdichtingen van de uitvinding.

Het aantal afdichtingskanalen,dat wordt toegepast om de dynamische afdichtingsorganen volgens de uitvinding te verkrijgen is belangrijk. Omdat de kanaalwand 24 25 een betrekkelijk grote buitendiameter OD heeft, is een meergangig afdichtingskanaaldragend oppervlak 26 bijzonder wenselijk, omdat de spoed L van het schroeflijnvormige afdichtingskanaal 27 groter is dan de breedte (van het af-dichtingsoppervlak (26). Een aantal bij voorkeur evenwijdige 30 schroeflijnvormige afdichtingskanalen wordt dus gevormd om een effectieve dynamische afdichting te verkrijgen. Er is ook een andere réden om een aantal schroeflijnvormige af- . dichtingskanalen te gebruiken. Voor een netto stroming (q= 0) moeten de drukstroming en de meesleepstroming gelijk zijn.

35 Echter, als de verhouding van de afdichtingskanaaldiepte H (fig. 3) tot de afdichtingskanaalbreedte.W (fig. 4) toeneemt dus bij afnemende kanaalbreedte W neemt de drukstromings-waarde in vergelijking A sneller af dan de meesleepstromings-waarde. Verwijzend naar vergelijking A hierboven is het dui-40 delijk, dat onder deze omstandigheden, namelijk voor afnemen- ‘ 7908642 -11- de kanaalbreedte W de afdichting meer doelmatig wordt, hetgeen betekent, dat een netto stroming 0 kan worden verkregen bij kleinere doordringingslengten van vloeistof in het af-dichtingskanaal. Ook is duidelijk uit de vergelijking voor de 5 kanaalbreedte W (fig. 4) dat een toenemend aantal kanalen leidt tot een vermindering van de kanaalbreedte. Nauwe afdich-tingskanaalbreedten W zijn bijzonder wenselijk bij de toepassing van de uitvinding tengevolge van de radiale drukverschillen, die optreden om de omtrek van het kanaal. Door toepassing 10 van een aantal evenwijdige schroeflijnvormige afdichtingskana-len met nauwe breedte W worden de drukvariaties, die op elk afzonderlijk afdichtingskanaal op elk tijdstip werken, beperkt tot een kleine waarde en werkt elk kanaal onafhankelijk.

Weer verwijzend naar fig. 6 geeft de afge-15 beelde grens van de doordringing van de vloeistof de zone aan, waarover de afdichtingskanalen 27 worden gevuld tijdens een volledige omwenteling van het oppervlak 26, dat de schroeflijnvormige afdichtingskanalen draagt. Deze zone komt ook overeen met de zone van het stilstaande coaxiale inwendige ringvormige 20 oppervlak 14, dat in aanraking komt met vloeistof. Dit contact van vloeistof met het oppervlak 26 , dat de schroef lijnvormige afdichtingskanalen draagt en met het coaxiale inwendige ringvormige oppervlak 14 veroorzaakt een afschuif werking, die de . wenselijke meesleepstroming verschaft, die de afstand van 25 doordringing van vloeistof in de afdichtingskanalen beperkt. Deze afschuif werking verschaft echter ook een onwenselijk vermogens ver lies aan de afdichting tengevolge van dissipatie van energie in warmte. Volgens een met bijzondere voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de uitvinding kan het vermogens-30 verlies aan de nieuwe dynamische afdichting aanzienlijk worden verminderd door het vloeistofcontact tussen de oppervlakken, die de dynamische afdichting vormen te verbreken tijdens een déél van elke omwenteling van ëën van de oppervlakken, die de dynamische afdichting vormen. Deze uitvoering is afge-35 beeld in fig. 7, 7a, 7b, in fig. 8, 8a, 8b en in fig. 9 en 10.

Zoals in fig. 7, 7a en 7b is afgebeeld, is een schraper 30 geplaatst aan de inlaatzijde van een kanaal-blokkering 19 (fig. 7a) om vloeistof te schrapen van het schroeflijnvormige afdichtingskanaaldraagoppervlak 26, dat 40 een dynamische afdichting vormt teneinde ongewenste uitwendige 7808342 -12- lekkage uit het eindkanaal van een roterende verwerkingsmachi-ne te verhinderen. De schraapspeling tussen de schraper 30 en omtreksdelen 26 van de schroeflijnvormige afdichtingskanalen 27 moet nauw zijn. Bij voorkeur moet de schraapspeling nauw 5 genoeg zijn voor het afschrapen van de meeste vloeistof, die in aanraking komt met het schroeflijnvormige afdichtingskanaal-oppervlak 26 en het stilstaande inwendige coaxiale ringvormige oppervlak 14. Na het schrapen wordt dus het vloeistofcontact tussen het oppervlak 26 dat de schroeflijnvormige afdichtings-10 kanalen 27 draagt en het oppervlak 14 verbroken en blijven de afdichtingskanalen 27 gevuld met vloeistof in dezelfde mate als waartoe ze waren gevuld voor het schrapen. Het vermogens-verlies door dissipatie van energie aan de dynamische afdichting is daardoor verminderd na het schrapen en stijgt niet 15 weer totdat voldoende vloeistof is gepompt in het schroeflijnvormige afdichtingskanaal om weer een vloeistofcontact te bewerkstelligen tussen de coaxiale ringvormige oppervlakken van de dynamische afdichting.

De vloeistof, die wordt afgeschraapt van 20 het oppervlak, dat het schroeflijnvormige afdichtingskanaal draagt, wordt afgevoerd aan de inlaat bij lage drukken.

Fig. 8, 8a en 8b tonen een schraper 31, die samenwerkt 'met een .andere uitvoering van de dynamische afdichting van de uitvinding tussen de oppervlakken, die de speling 25 50 vormen. Zoals is afgebeeld, zijn twee stellen elkaar snijdende schroeflijnvormige afdichtingskanalen 27 en 27b aangebracht op het omtreksvlak 26 tussen de kanaalwanden 24 van aangrenzende verwerkingskanalen, waarbij de schroeflijnen van de afdichtingskanalen van elk stel tegengesteld aan elkaar 30 zijn. De schraper 31 is geplaatst aan de inlaatzijde van de kanaalblokkeringen 19 (fig.8a) en wordt in nauwschrapend verband gehouden met het oppervlak 26, dat de schroeflijnvormige afdichtingskanalen draagt om· het vloeistofcontact tussen -__ de oppervlakken, die de dynamische afdichting vormen te ver- 35 breken en om het afgeschraapte materiaal af te leveren aan de inlaat. ·

De voordelen van het verbreken van vloeistofcontact tussen oppervlakken van dynamische afdichtingen volgens de uitvinding worden verder geïllustreerd in de fig.

40 9 en 10. Fig. 9 (zoals fig. 5) illustreert een typisch druk- 7908642 -13- prof iel, dat zich ontwikkelt langs de omtrek van een kanaal van een roterende verwerkingsmachine. De berekende lengte van doordringing van vloeistof in de schroeflij'nvormige afdich-tingskanalen voor het drukprofiel van fig. 9 maar met een 5 schraper, die samenwerkt met het oppervlak/ dat het schroeflij nvormige afdichtingskanaal draagt zoals hiervoor is geïllustreerd en beschreven, is afgeheeld in fig. 10. Zoals daar is afgeheeld, wordt het schrapen gedaan aan de inlaat of aan of bij de lagedrukzone van het kanaal. Het schrapen verbreekt 10 het vloeistofcontact tussen de oppervlakken van de dynamische afdichting/ maar laat de schroeflijnvormige afdichtingskana-len tot enig niveau gevuld met vloeistof. Omdat de laag, die vloeistofcontact verschaft tussen de oppervlakken van een dynamische afdichting is verwijderd/ is het vermogensverlies ver-15 minderd en treedt zeer geringe doordringing van vloeistof op in de zone, die zich uitstrekt vanaf de achterzijde van de schraper 30 of 31 tot ongeveer 13 op de schaal van fig. 10. Zodra echter de druk begint toe te nemen, volgt de lengte van de vloeistofdoordringing onmiddellijk en zeer dicht het druk-20 profiel, waarbij de maximumdoordringing ook tamelijk dicht bij de maximumdruk optreedt. Een vergelijking van fig. 10 met fig.

5 toont, dat de zone van maximum vloeistofdoordringing van fig. 10 aanzienlijk kleiner is dan de maximum vloeistofdoor-dringingszone van fig. 5. Een schraper zorgt dus voor minder 25 vermogensverlies zonder de doelmatigheid van de dynamische afdichting te beïnvloeden.

In de tot dusver beschreven uitvoeringen van de uitvinding werden de dynamische afdichtingen verkregen tussen de oppervlakken, die de speling 50 bepalen (fig. 2 en 30 31. Dynamische afdichtingen binnen het kader van dè uitvinding kunnen echter worden verkregen tussen andere oppervlakken, die bij inplaats van aan de speling 50 liggen. Fig. 11, 11a, 11b, 12, 12a en 12b illustreren deze andere uitvoeringsvormen van de uitvinding.

35 Fig. 11 illustreert een dynamische afdichting, waarin een deel van het uitwendige oppervlak 32 van de rotor IQ is voorzien van een aantal schuine afdichtingskanalen 35, die zich uitstrekken langs het uitwendige oppervlak 32'. Het deel van het uitwendig oppervlak, dat het aantal afdichtings-40 kanalen 35 draagt, is afgebeeld als de breedte (^,) (fig. 11 7908642 14 en 11a). Het oppervlak 32, dat de afdichtingskanalen draagt beweegt in rotatie ten opzichte van het stilstaande oppervlak 33, dat op een afstand ligt van het afdichtingskanaal-dragende oppervlak met een vaste nauwe speling 51, die gelijk 5 kan zijn aan of groter of kleiner dan de speling 50, maar gewoonlijk ongeveer 10 mils (2,5 mm) is of minder. Het stilstaande oppervlak 33 is voorzien van een stilstaand ringvormig element 34, dat stevig is bevestigd aan het stilstaande inwendige oppervlak 14 van het huis 12. Fig. 11a is een aan-10 zicht van het uitwendige oppervlakvan de rotor 10 en toont een aantal spiraalvormige afdichtingskanalen 35 in de breedte (^)., die zich. uitstrekt om de buitenste omtrekszone van het uitwendige oppervlak 32. Hoewel de groeven zijn afgebeeld in fig. 1.1a in gebogen spiraalvorm, kunnen de groeven ook 15 recht zijn en schuin zijn aangebracht binnen het kader van de uitvinding. Fig. 11b is een bovenaanzicht en toont het verband tussen de oppervlakken 32 en 33, die de dynamische 'afdichting van fig, 11 vormen en een schraper 36. Zoals is afgebeeld is de schraper 36 bevestigd in een stilstaand ring-20 vormig onderdeel 34 en strekt zich buitenwaarts uit vanaf het oppervlak 33 om het vloeistofcontact tussen het oppervlak 33 en het oppervlak 32 te verbreken. De schraper 36 strekt zich ten minste over de breedte (\) uit en is geplaatst aan of bij de inlaat (niet afgebeeld) van het kanaal. Fig. 12,. 12a en 25 12b tonen een andere uitvoeringsvorm van de dynamische af dichting, die is verkregen tussen oppervlakken bij inplaats yan aan de speling 50.. In de af geheelde uitvoeringsvorm is een aantal schroeflijnvormige of schuine afdichtingskanalen 37 verschaft op een stilstaand oppervlak 38 van een ringvor-3a mig element 39, dat is bevestigd op het stilstaande inwendige oppervlak. 14 van het huis 12. De breedte (^) van het oppervlak. 38, dat de stilstaande kanalen draagt, ligt op een afstand van een deel van ^ejn uitwendig oppervlak 40 van de rotor 19 met een speling 51. Fig. 12a is een schematisch 35 zijaanzicht yan^etringvormige element 39 en toont het a,a,nt^^^tisï^ahtingffkanalen 37, dat is aangebracht in de breed-Jté (*μ van het oppervlak 38. Fig. 12b is een bovenaanzicht en toont het verband tussen oppervlakken, die de dynamische afdichting van fig. 12 vormen en een schraper 41. De schra-4Q per 41 is vast geplaatst in en wordt stevig vastgehouden door - 7908642 -15- het stilstaande ringvormige onderdeel 39 en strekt zich buitenwaarts uit van het oppervlak 38 om het vloeistofcontact tussen de oppervlakken 38 en 40 te verbreken. Zoals in fig.

12a is afgebeeld, strekt de schraper 41 zich ten minste over 5 de breedte (^) uit en zoals in het geval van alle hiervoor beschreven schrapers is deze geplaatst aan of bij de inlaat (niet afgebeeld) of in een lagedrukzone van het kanaal.

De in fig. 12/ 12a en 12b geïllustreerde dynamische afdichting verschilt iets van de hiervoor beschre-10 ven dynamische afdichtingen doordat het aantal afdichtings-kanalen werd gedragen door een roterend oppervlak. In de dynamische afdichting van fig. 12/ 12a, 12b wordt het aantal afdichtingskanalen gevormd in een stilstaand oppervlak. Zoals reeds is besproken zal de lengte van doordringing van vloei-15 stof in elk afdichtingskanaal, dat wordt gedragen door een cylindrisch roterend oppervlak geleidelijk variëren tijdens elke omwenteling tengevolge van de drukverschillen, die optreden langs de omtrek van het kanaal, zoals grafisch is geïllustreerd in fig. 5, 6, 9, 10. Deze variatie in lengte van 20 doordringing van de vloeistof in elke schroeflijnvormige afdichtingskamer treedt niet op tijdens elke omwenteling bij dynamische afdichting met een stilstaand oppervlak, dat het schroeflijnvormige afdichtingskanaal draagt. Omdat elk afdichtingskanaal steeds in een vaste stand om de omtrek van het 25 kanaal ligt, ziet elk schroeflijnvormige afdichtingskanaal steeds dezelfde druk tijdens elke omwenteling van de kanaal-wanden 24 van de rotor 10. De lengte van doordringing van vloeistof in elk stilstaand afdichtingskanaal zal verschillen, maar de maximum lengte van doordringing in elk gegeven 30 kanaal zal altijd, althans nagenoeg constant^ zijn zolang als een constante druk wordt uitgeoefend op dat afdichtingskanaal tijdens elke omwenteling van de rotor. Zolang als de lengte van doordringing van vloeistof in elk van de afdichtingskanalen op het stilstaande -Qopervlak weer m^et^jle'-d^ncp*————_ 35 te van het afdichtingskanaal overschrijdt^ zal-'echter geen ongewenste lekkage tussen de oppervlakken optreden.

Fig. 13 illustreert een andere dynamisqhe---- afdichting volgens de uitvinding, die ook is gevormd tussen de cylindrische oppervlakken, die de spleet 50 vormen maar 40 die werkt op dezelfde manier als beschreven is voor de dyna- 7903642 -16- mi sche afdichting van fig. 12, 12a en 12b. Zoals in fig. 13 is afgebeeld, worden de schroeflijnvormige afdichtingskanalen 42 gevormd in het stilstaande inwendige oppervlak 14 van het huis 12, dat coaxiaal is met en op een afstand ligt van de topopper-Svlakdelen 26 van de rotor 10 met een speling 50. De lengte van doordringirig van vloeistof in elk schroeflijnvormig afdichtings-kanaal 42, dat wordt gedragen door het stilstaande binnenvlak 14 zal dus variëren. Maar zoals in de dynamische afdichting van fig. 12, 12a, 12b zal de maximumlengte van doordringing lOvan vloeistof in elk gegeven schroeflijnvormig kanaal 42 bij een vast drukpunt langs de roterende kanaalwand altijd althans nagenoeg constant zijn zolang als een constante druk wordt uitgeoefend in dat vaste punt. Zolang als de lengte van doordringing van vloeistof in een stilstaand schroeflijnvormig 15afdichtingskanaal 42 niet de lengte van het kanaal overschrijdt zal dus geen lekkage van vloeistof over de dynamische afdichting tussen de oppervlakken aan de speling 50 optreden.

In de tot dusver gegeven beschrijving van de uitvinding wordt lekkage van vloeistof aan de speling die is 20gevormd door de twee coaxiale oppervlakken geregeld door een aantal schroeflijnvormige of schuine afdichtingskanalen, die worden gedragen door één van de oppervlakken. Bijzonderheden van de afdichtingskanalen, zoals het aantal, de geometrie, de afmetingen en de hoek worden zo gekozen, dat de lengte van 25de vloeistofdoordringing in elk afdichtingskanaal de lengte van dit afdichtingskanaal niet overschrijdt. Opgemerkt wordt echter, dat de belangrijkste functie van de dynamische afdichtingen van de uitvinding is weerstand te bieden tegen de mate van doordringing van vloeistof in het kanaal om daardoor 30de hoeveelheid vloeistoflekkage aan de speling te regelen.

Een mate van deze regeling kan nog steeds worden bereikt, zelfs als de lengte van doordringing van vloeistoflekkage in het kanaal de lengte van het kanaal overschrijdt. Onder deze omstandigheden zal enige lekkage van de vloeistof aan de spe-35ling optreden, maar de schroeflijnvormige afdichtingskanalen zullen een regeling verschaffen over de hoeveelheid lekkage en de hoeveelheid zal kleiner zijn· dan het geval zou zijn zonder de afdichtingskanalen.

Fig. 14 14a, 15 en 15a illustreren uitvoeringen 40.van de uitvinding,, waarbij een doelmatige regeling van de vloei- 7908642 -17- stoflekkage aan de speling kan worden bereikt, zelfs al overschrijdt de doordringing van de vloeistoflekkage de lengte van het afdichtingskanaal. De in fig. 14 en 14a afgebeelde uitvoering omvat een aantal schroeflijnvormige afdichtingskanalen 5 27, die worden gedragen op het omtreksoppervlak 26 van de kanaalwand 24. Zoals daar is afgebeeld, strekt de breedte (£,·) van het oppervlak, dat het afdichtingskanaal draagt, zich niet uit over de totale breedte van het oppervlak 26 en kan de doordringing van vloeistof in de kanalen 27 de lengte van de 10 kanalen 27 overschrijden. Echter is een vloeistofverzamelka-naal 57 verschaft voor het verzamelen van de door de kanalen 27 heendringende vloeistof en voor het vasthouden van de verzamelde vloeistof tot deze kan worden afgevoerd door kanalen 27 aan de lagedrukzones van het kanaal.Het vloeistof-15 verzamelkanaal 57 heeft bij voorkeur dezelfde diepte H (fig.

4) als de kanalen 27.

Fig. 15 en 15a illustreren een wijziging van de uitvoering, die in fig. 14 en 14a is afgebeeld. De breedte (|.) van het oppervlak, dat het afdichtingskanaal 20 draagt, beslaat slechts een deel van de totale breedte van het oppervlak 26. Een uitgespaard deel 59, de breedte van het oppervlak, dat de afdichtingskanalen draagt en het kanaal 57, dat de doorgedrongen vloeistof opvangt, zijn aangebracht over de totale breedte van het oppervlak 26 van 25 de kanaalwand 24. De diepte van het kanaal,dat de doorgedrongen vloeistof opvangt, moet bij voorkeur gelijk zijn aan de diepte H (fig. 4) van het kanaal 27. De diepte van het uitgespaarde deel 59 kan gelijk zijn of verschillen van de diepte van het kanaal 27 of het uitgespaarde deel 59 kan 30 taps omlaag lopen (niet afgebeeld).. vanaf het oppervlak 26.

De verschillende uitvoeringsvormen van dynamische afdichtingen zijn beschreven met verwijzing naar meer-kanalige roterende verwerkingsmachines, die ten minste ëën maar bij voorkeur een aantal dynamische afdichtingen vol-35 gens de uitvinding omvatten om ongewenste uitwendige lekkage van vloeistof uit ëën of meer eindeenheden van de verwerkings-machine te verhinderen of om ongewenste inwendige lekkage van vloeistof van ëën of meer kanalen naar elkaar te verhinderen. Dynamische afdichtingen van de uitvinding worden dus 40 bij voorkeur opgenomen in meerkanalige roterende verwerkings- 7903642 -18- machines. Essentieel is, dat uit meerdere eenheden bestaande verwerkingsmachines die zij.n, waarin de rotor die de verwer-kingskanalen draagt, cylindrische delen tussen de verwerkings-kanalen heeft, die dicht bij het huis van de rotor liggen.

5 In een bij voorkeur toegepaste uitvoerings vorm van deze verwerkingsmachines zijn overgangskanalen tussen de kanalen gevormd door wegneembare stromingsrichteenheden, die worden vastgehouden door het verwerkingsmachinehuis en oppervlaktedelen bezitten, die een deel vormen van het opper-10 vlak van het ringvormige huis, waarbij de overgangskanalen zijn gevormd in deze oppervlakdelen van de stromingsrichteenheden. De stromingsrichteenheden kunnen ook de kanaaleind-blokkeringen dragen, die zich uitstrekken in de verwerkings-kanalen van de rotor. In een verdere uitvoeringsvorm zijn de 15 overgangskanalen en eindblokkeringen in de omtreksrichting en/of axiaal aangebracht om de draagbelasting te verminderen ten einde tegengestelde radiale krachten in de verwerkings-kanalen te ontwikkelen. De ringvormige kanalen, de blokkeer-organen en de overgangskanalen kunnen bij voorbeeld zijn 20 aangebracht om radiale krachten te ontwikkelen in ten minste één van de ringvormige kanalen, welke krachten tegengesteld werken aan radiale krachten, die worden ontwikkeld in ten minste één ander ringvormig kanaal ten einde althans nagenoeg een axiale uitbalancering van radiale krachten te ver-25 schaffen. Een axiale uitbalancering van radiale krachten is wenselijk omdat de as- of rotoruitbuiging wordt verminderd, waardoor een nauwere en betere controle wordt verkregen over spelingen tussen de oppervlakken, die de dynamische afdichting van de uitvinding vormen.

30 De dynamische afdichtingen van de uitvin ding zijn in het algemeen geschikt voor het vormen van een afdichting tussen oppervlakken, die op een afstand van elkaar liggen net spelingen tot aan ongeveer 10 mild (2^5 mm).

De dynamische afdichtingen van de uitvinding zijn bijzonder 35 effectief als de oppervlakken, die de afdichtingen vormen op een afstand van elkaar liggen met spelingen van ongeveer 5 mils (1,2 mm) of minder. De mate van as- of rotoruitbuiging is dus een factor, die moet worden beschouwd bij het kiezen van de bijzonder dynamische afdichting van de uitvin-40 ding voor toepassing in een roterende Verwerkingsmachine.

7908642 -19-

Nog andere voordelen kunnen worden verkregen door het verschaffen van een afdichting, die is voorzien van in elkaar geneste afgeknot kegelvormige delen van stijfverend materiaal, die zijn geplaatst tussen relatief roteerbare co-5 axiale oppervlakken, waarbij de binnenranden van de delen een oppervlak vormen, dat in de nabijheid ligt van een coaxiaal oppervlak en in verband daarmee weerstand bieden tegen de stroming, en waarvan de buitenranden een oppervlak vormen, dat in de nabijheid ligt van het andere coaxiale oppervlak en 10 in verband daarmede weerstand biedt tegen de stroming. De randen aan de binnenste of buitenste delen van deze onderdelen worden vastgehouden, zodat de druk tegen de onderdelen de buitenranden resp. binnenranden in beter afdichtingsverband ten opzichte van hun aangrenzende oppervlakken kan drukken.

15 Fig. 16 en 17 tonen deze uitvoeringsvorm van de dynamische afdichting van de uitvinding. Zoals in fig. 16 en 17 is afgebeeld, worden afgeknot kegelvormige onderdelen 44 gedragen door een rotor 10 in een zodanige oriëntatie, dat de oppervlakken 43 van het onderdeel 44 hellen naar het ka-20 naai 20, dus de hogedrukzone. De binnenranden 45 van het onderdeel 44, die het verst van het kanaal 20 liggen, worden vastgehouden tegen axiale beweging en in afdichtend verband ten opzichte van de rotor door de schouder 46 en een vast-houdonderdeel zoals een ring 47. Het vasthoudonderdeel 47 25 werkt op het onderdeel 44 het verst van het kanaa?m het onderdeel 44 in elkaar genest tegen de schouder 46 te houden. De vrije buitenranden 48 van de onderdelen het dichtst bij het kanaal 20 vormen een oppervlak 49 dat in afdichtend verband ligt ten opzichte van het cylindrische binnenvlak 14, zodat 30 de onderdelen 44 de ruimte tussen het oppervlak 49 en het binnenvlak 14 van het huis 12 afdichten. Volgens de in fig.

16 afgebeelde uitvoeringsvorm van de uitvinding kan het oppervlak 49 worden voorzien van een aantal schroeflijnvormige afdichtingskanalen 52 om de afdichting tussen het oppervlak 35 49 en het oppervlak 14 te verbeteren. De in fig. 16 afgebeelde uitvoeringsvorm van de uitvinding verdient in het bijzonder de voorkeur, als de uitbuigingen van de as vereisen, dat toleranties groter dan ongeveer 0,127 mm worden gehandhaafd tussen het oppervlak 49 en het oppervlak 14. Fig. 17 40 toont een andere uitvoeringsvorm van de elementen van de 7903642 -20- dynamische afdichting van fig. i.6. Zoals in fig. 17 is af geheeld, zijn een aantal schroeflijnvormige afdichtingskanalen aangebracht op het binnenvlak 14 om een dynamische afdichting te vormen tussen het oppervlak 14, dat het schroeflijnvormige 5 afdichtingskanaal draagt en het oppervlak 49.

Aanvullende details met betrekking tot de uitvinding kunnen worden afgeleid uit de fig. 18, 19 en 20.

Deze figuren tonen het resultaat van een berekening van de maximumvloeistofdoordringingslengte in elk afdichtingskanaal 10 als functie van het toerental voor verschillende waarden van (|). De breedte (|.) van het oppervlak, dat het afdichtingskanaal draagt en het aantal en de geometrie van de afdichtingskanalen en andere werkomstandigheden zijn in elke figuur aangegeven. Deze figuren tonen dat ongeveer 10 of meer kanalen 15 van de aangegeven geometrie en met een axiale lengte van on- η geveer 12,5 mmm de lekkage van vloeistof over de breedte ((,) kunnen beheersen, in het bijzonder als de waarde van klein is, bijvoorbeeld beneden 15°. Opgemerkt wordt, dat de maximumdruk van 6895 kPa wel boven die ligt, welke normaal 20 kan worden verwacht in een kanaal van een roterende verwer-kingsmachine. De maximumdruk was echter gekozen om de maximale axiale doordringingslengte van vloeistof in de afdichtingskanalen van de aangegeven geometrie en afmetingen onder extreme werkomstandigheden te bepalen.

25 Uit de bovenstaande beschrijving zal het duidelijk zijn, dat de onderhavige uitvinding een nieuw af-dichtingsmiddel verschaft voor het beheersen van vloeistof-lekkage tussen twee relatief roteerbare, coaxiaal op nauwe afstand van elkaar geplaatste oppervlakken. De afdichting 30 van de uitvinding is bijzonder geschikt voor toepassing op roterende verwerkingsmachines voor het verwerken van vloeibare en/of vaste polymere materialen op een meer doelmatige wijze met een positieve afdichting met lage wrijving voor het beheersen van uitwendige of inwendige lekkage van 35 vloeistof met minimaal vermogensverlies aan de afdichting.

De uitvinding verschaft dus een nieuwe en nuttige inrichting die bijzonder wenselijke en onverwacht betere totale presta-tie-eigenschappen heeft over inrichtingen, die op dit gebied bekend waren op het tijdstip, dat de uitvinding werd gedaan.

7808642

Claims (19)

1. Machine voor het verwerken van materialen, voorzien van een roteerbaar element met een oppervlak, dat ten minste ëên verwerkingskanaal draagt, een stilstaand element, dat een oppervlak heeft, dat complementair is aan en op een 5 afstand ligt van het oppervlak van het roteerbare element met een nauwe speling en samenwerkt met het verwerkingskanaal voor het vormen van een gesloten ringvormige verwerkingsdoor-gang met het verwerkingskanaal, waarbij het stilstaande element is voorzien van een inlaat voor het toevoeren van mate-10 riaal aan de doorgang, een uitlaat, die op een afstand langs de omtrek om de doorgang van de inlaat verwijderd ligt voor het afvoeren van materiaal uit de doorgang, waarbij in het kanaal een onderdeel ligt, dat een oppervlak heeft om de beweging van de hoofdmassa van het materiaal in de doorgang 15 tegen te houden, middelen voor het roteren van het roteerbare element in een richting van de inlaat naar het materiaaltegen-houdoppervlak, zodat het roteerbare element en het tegenhoud-oppervlak samenwerken en zich een druk opbouwt langs de lengte van de beweging van het kanaal naar het tegenhoudoppervlak, 20 gekenmerkt door een dynamische afdichting (27, 27a; 35, 37a; 42; 52), die verhindert dat het onder druk gezette materiaal lekt langs de speling (50; 51) en die is voorzien van een aantal afdichtingskanalen, die worden gedragen door één van de oppervlakken (14; 26) en die zo zijn aangebracht, 25 dat het vloeibare materiaal kan doordringen in deze kanalan, waarbij de breedte van het éne oppervlak (14, 26), het aantal, de hoek en de geometrie van de kanalen zó gekozen is, dat het buitenwaarts in de speling (50; 51) en de kanalen doordringen van de onder druk gezette vloeistof wordt tegengewerkt door 30 de binnenwaartse kracht, die op de vloeistof in de afdichtingskanalen (27, 27a; 35, 37; 42; 52) wordt uitgeoefend bij relatieve rotatie van de oppervlakken (14; 26) ten einde de mate van buitenwaartse doordringing van de onder druk gezette vloeistof in de afdichtingskanalen tegen te werken.

2. Machine volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het deel van de rotor (.10), dat vloeistof bevat, een zone van minimumdruk heeft, waarbij de machine is voorzien van schraapmiddelen (30; 31;36), die in 7908642 -22- de speling (50? 51) uitsteken om voldoende doordringende vloeistof van één van de oppervlaktedelen (14; 26) af te schrapen tot in deze zone, zodat het vloeistofcontact tijdens ten minste een deel van de omwenteling van de rotor (10) wordt 5 verbroken.

3. Machine volgens conclusie 1 of 2, met hetkenmerk, dat het deel van de rotor, dat vlóeistof bevat, een zone heeft, waarin een druk heerst, alsmede een in de omtreksrichting op een afstand daarvan liggende zone, waar- 10 in een grotere druk heerst.

4. Machine volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat tijdens de werking van de machine de afstand van doordringing van de vloeistof de lengte van geen één afdichtingskanaal (27, 27a; 35; 37; 42? 15 52) overschrijdt.

5. Machine volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de afdichtingskanalen schroeflijnvormig zijn.

6. Machine volgens conclusie 5, m e t het 20 kenmerk, dat de schroeflijnhoek van elk afdichtingskanaal 20° of kleiner is.

7. Machine volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat de schroeflijnhoek van elk afdichtingskanaal 15° of kleiner is.

8. Machine volgens één der voorgaande con clusies, met het kenmerk, dat het oppervlaktedeel (14, 26) dat de afdichtingskanalen draagt, stil staat.

9. Machine volgens één der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat het oppervlaktedeel (14; 26) 3Q dat de afdichtingskanalen draagt, roteerbaar is.

10. Machine volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de speling (50; 51) tussen de oppervlaktedelen (14? 26) 2,5 mm of kleiner is.

11. Machine volgens conclusie 10, m e t 35 het kenmerk, dat de speling (50; 51) tussen de oppervlaktedelen (14; 26) 1,25 mm of kleiner is.

12. Machine volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de afdichtingskanalen (27, 27a? 35; 37; 42? 52) althans nagenoeg evenwijdig aan 40. elkaar zijn. 7908642 -23-

13. Machine volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de afdichting is voorzien van een afgeknot kegelvormig onderdeel (44) van stijfverend materiaal, welk onderdeel (44) bij de het dichtst bij het verwerkingska- 5 naai (20) liggende buitenranden (48) daarvan een oppervlak (43) heeft, zodat het door druk verplaatsbaar is, waarbij middelen (46, 47) zijn aangebracht om de binnenranden (45) van het onderdeel (44) vast te houden tegen verplaatsing door druk, zodat de buitenranden (48) een afdichting vormen met 10 het oppervlaktedeel (14) van het huis (12), waarbij de afdicht ingskanal en (52) zijn gevormd in het oppervlaktedeel (14) of de buitenranden (48).

14. Machine volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het cylindrische oppervlak (26) 25 van de rotor (10) het omtreksoppervlaktedeel vormt, terwijl het oppervlaktedeel (14) van het huis (12) is gevormd door een deel van het cylindrische binnenvlak (14) van het huis (12).

15. Machine volgens conclusie 1, m e t 2Q het kenmerk, dat het omtreksoppervlaktedeel van de afdichting bestaat uit een ringvormig oppervlaktedeel (32) van de rotor (10) binnenwaarts van het cylindrische oppervlak (26) en aan de tegenovergestelde zijde van het oppervlak (24) van het verwerkingskanaal (20), waarbij het stil-25 staande oppervlaktedeel van het huis (12) bestaat uit een overeenkomstig ringvormig oppervlaktedeel (34) dat zich binnenwaarts van het cylindrische binnenvlak (14) van het huis (12) uitstrekt.

16. Machine volgens éën der conclusies 1, 14 3q en 15,met het kenmerk, dat het afdichtingsorgaan is voorzien van oppervlaktedelen met afdichtingskanalen, die aan elk van de beide zijden van het verwerkingskanaal (20) liggen.

17. Machine volgens ëën der conclusies 1,14, 35 15 en 16, m e t het kenmerk, dat de rotor (10) is voorzien van een aantal verwerkingskanalen (20), die elk zijn voorzien van een bijbehorende afdichting, die bestaat uit een ringvormig omtreksoppervlaktedeel (26; 40; 32) van de rotor (10) en een aangrenzend stilstaand oppervlaktedeel 4Q (14; 33; 38) van het huis (12). 7908642 -24-

18. Machine volgens conclusie 2 of 3/ m e t het kenmerk, dat de schraapmiddelen (30; 31; 36) zijn voorzien van een stroomopwaarts oppervlak, dat zich dwars op het oppervlaktedeel (14; 26) uitstrekt en schuin staat op de 5 richting van de beweging van het oppervlaktedeel (14; 26) ten opzichte van de schraapmiddelen (30; 31; 36), zodat de van het oppervlaktedeel (14; 26) afgeschraapte vloeistof naar de zone wordt gericht.

19. Machine volgens één der conclusies 1, 14, 15 en 10 16,met het kenmerk, dat de uitlaat van het éne verwerkingskanaal (20) is verbonden met de inlaat van het andere verwerkingskanaal (20). t 7908642