WO2010006565A1 - Vorrichtung und verfahren zum erwärmen von schlecht wärmeleitendem material mittels eines rührbehälters - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum erwärmen von schlecht wärmeleitendem material mittels eines rührbehälters Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a device and method for heating poorly conductive material by means of a stirred container. It further relates to the use of the device or the method.
  • the object of the invention is therefore to provide an apparatus and a method for heating of poor thermal conductivity material by means of a stirred tank, in which a continuous operation is possible.
  • the stirred tank in the upper part of a material inlet and in the lower part has a material outlet, that in the stirred container, a central vertical rotation shaft is arranged on the at least one horizontally rotatable Abstreiferarm is arranged, which in the direction of rotation obliquely upwards runs, and wherein in several vertical planes heated stirring arms are provided.
  • the material enters the top of the device, passes through the device continuously from top to bottom and exits the bottom of the device again. Here it is continuously heated, and it has been shown in the invention that there is virtually no vertical mixing of the material. The material layers thus remain from top to bottom, so that a defined residence time of the material is ensured in the device.
  • the material is heated continuously, which leads, for example in polyurethane foam from refrigerators that contained therein chlorofluorocarbons escape from the Polyrethanschaum, which can be withdrawn from the stirred tank.
  • the stirred tank has a gas outlet.
  • the gas outlet can be arranged in the upper or in the lower region of the stirred tank.
  • the Abstreiferarm is heated.
  • a preferred embodiment of the invention is that the Abstreiferarm and / or the stirring arms are formed as in each case on both sides of the vertical rotation shaft arranged in a horizontal plane pairs, triples, groups of four or groups of Abstreiferarmen or Rchanarmen.
  • the material is heated via the heated stirring arms and, if necessary, also via the heatable wiper arm. Due to the fact that the scraper arm and the stirring arms rotate horizontally, the vertical mixing of the material is minimized.
  • Rougharmen 2 to 40 horizontal planes are provided with Rougharmen.
  • the number of Rougharmcrue depends on the size of the stirred tank and the thermal conductivity of the material.
  • the vertical rotary shaft is a double hollow shaft and that the scraper and / or the stirring arms can be heated via a circulating in this heat transfer medium.
  • the stirring container is a double-walled container, wherein a heat transfer medium circulates in the double jacket.
  • the material can be heated via the jacket of the stirred tank.
  • the heating via a heat transfer medium has proved to be particularly advantageous. Due to the formation of the vertical rotary shaft as a double hollow shaft with a flow and a return and the fact that circulates in the Rrindarmen the heat transfer medium in a flow and a return ensures that no unwanted mixing of the heat transfer medium located in the return located.
  • a preferred embodiment of the invention is that the inlet for the heat transfer medium in the lower region of the stirred tank and the outlet for the heat transfer medium in the upper region of the stirred tank is arranged.
  • the invention is also a method for heating poorly heat-conductive material by means of a heated stirred tank, characterized in that the material enters the top of the stirred tank, the stirred tank from top to bottom and down the outlet from the stirred tank and during the passage of the Stirred container is heated by at least one horizontally rotatable Abstreiferarm and / or arranged in a plurality of vertical planes heated stirring arms.
  • FIG. 1 is a perspective view of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a view A-A of the device according to FIG. 1,
  • FIG. 3 is a plan view of the device according to FIG. 1.
  • the device according to the invention consists of a stirred tank 1, which is designed as a double-walled container, wherein in the double jacket a heat transfer medium circulates, which serves to heat the material.
  • the stirred tank 1 has a material inlet 2 in its upper area and a material outlet 3 in the lower area. Furthermore, the stirred tank 1 has a gas outlet (not shown).
  • a central vertical rotation shaft 4 is arranged, which can be rotated by a drive 5 and a transmission chain 6 and a sprocket 7 in rotation.
  • a horizontally rotatable scraper arm 8 is arranged on the vertical rotary shaft 4 , which extends on both sides of the vertical rotary shaft 4 toward the inner wall 9 of the stirred tank 1 and tapers in the direction of rotation upwards.
  • the Abstreiferarm 8 stops 10 which bear against the inner wall 9 of the stirred tank 1.
  • eleven pairs of horizontally arranged stirring arms 11 are arranged on the vertical turning shaft 4 in vertical planes one above the other over the entire height of the stirring container 1.
  • De vertical rotary shaft 4 is designed as a double hollow shaft and the Abstreiferarm 8 and / or the stirring arms 11 are heated by a circulating in these heat transfer medium.
  • the inlet for the heat transfer medium is located in the lower and the outlet for the heat transfer medium in the upper region of the stirred tank. 1
  • the poor thermal conductivity material such as plastic foams

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Erwärmen von schlecht wärmeleitendem Material mittels eines Rührbehälters. Sie betrifft weiterhin die Verwendung der Vorrichtung bzw. des Verfahrens. Um eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erwärmen von schlecht wärmeleitendem Material mittels eines Rührbehälters (1) zu schaffen, bei denen ein kontinuierlicher Betrieb möglich ist, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, daß der Rührbehälter im oberen Bereich einen Materialzulauf (2) und im unteren Bereich einen Materialaustritt (3) aufweist, daß in dem Rührbehälter eine zentrale Vertikaldrehwelle (4) angeordnet ist, an der mindestens ein horizontal drehbarer Abstreiferarm (8) angeordnet ist, welcher in Umlauf richtung nach oben hin schräg zuläuft, und wobei in mehreren vertikalen Ebenen beheizbare Rührarme (11) vorgesehen sind.

Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung und Verfahren zum Erwärmen von schlecht wärmeleitendem Material mittels eines Rührbehälters
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Erwärmen von schlecht wärmeleitendem Material mittels eines Rührbehälters. Sie betrifft weiterhin die Verwendung der Vorrichtung bzw. des Verfahrens.
In vielen Bereichen der Technik ist es erforderlich, schlecht wärmeleitendes Material zu erwärmen. Dies ist beispielsweise der Fall bei der Entsorgung von Kühlgeräten, wo das der Isolierung der Kühlgeräte dienende Material, in der Regel Polyurethan, nach dessen Abtrennung von den übrigen Fraktionen erwärmt werden muß, um darin enthaltene Fluorchlorkohlenwasserstoffe auszutreiben. Es gibt im Stand der Technik zwar beheizbare Rührbehälter, um derartiges schlecht wärmeleitendes Material zu erwärmen, diese sind jedoch insofern nachteilig als es sich um einen diskontinuierlichen Prozeß handelt, bei dem zyklisch der Rührbehälter mit einer Materialcharge befüllt und nach dem Erwärmungsvorgang wieder entleert werden muß. Dies ist zum einen zeit- und personalaufwendig und zum anderen besteht die Gefahr, daß beim Entleeren der Rührbehälter ein Teil der ausgetriebenen Fluorchlorkohlenwasserstoffe austritt.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erwärmen von schlecht wärmeleitendem Material mittels eines Rührbehälters zu schaffen, bei denen ein kontinuierlicher Betrieb möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rührbehälter im oberen Bereich einen Materialzulauf und im unteren Bereich einen Materialaustritt aufweist, daß in dem Rührbehälter eine zentrale Vertikaldrehwelle angeordnet ist, an der mindestens ein horizontal drehbarer Abstreiferarm angeordnet ist, welcher in Umlaufrichtung nach oben hin schräg zuläuft, und wobei in mehreren vertikalen Ebenen beheizbare Rührarme vorgesehen sind. Das Material tritt oben in die Vorrichtung ein, durchläuft die Vorrichtung kontinuierlich von oben nach unten und tritt unten aus der Vorrichtung wieder aus. Hierbei wird es kontinuierlich erwärmt, wobei es sich im Rahmen der Erfindung gezeigt hat, daß praktisch keine vertikale Durchmischung des Materials erfolgt. Die Materialschichten bleiben somit von oben nach unten erhalten, so daß eine definierte Verweilzeit des Materials in der Vorrichtung sichergestellt ist. Während des Durchlaufens der Vorrichtung wird das Material kontinuierlich erwärmt, was beispielsweise bei Polyurethanschaum aus Kühlgeräten dazu führt, daß in diesem enthaltene Fluorchlorkohlenwasserstoffe aus dem Polyrethanschaum austreten, welche aus dem Rührbehälter abgezogen werden können. Dadurch, daß der Abstreiferarm in Umlaufrichtung nach oben hin schräg zuläuft, wird erreicht, daß das Material von dem Abstreiferarm durchpflügt wird, wobei es aufgrund der schrägen Ausbildung über den Abstreiferarm geleitet wird.
Hierfür ist es zweckmäßig, daß der Rührbehälter einen Gasaustritt aufweist.
Je nach dem jeweils auszutreibenden Gas kann der Gasaustritt im oberen oder im unteren Bereich des Rührbehälters angeordnet sein.
Weiterhin ist zur Erfindung gehörig, daß der Abstreiferarm beheizbar ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Abstreiferarm und/oder die Rührarme als jeweils beidseitig der Vertikaldrehwelle in einer Horizontalebene angeordnete Paare, Dreiergruppen, Vierergruppen oder Fünfergruppen von Abstreiferarmen bzw. Rührarmen ausgebildet sind.
Über die beheizbaren Rührarme und gegebenenfalls auch über den beheizbaren Abstreiferarm wird das Material erwärmt. Aufgrund der Tatsache, daß der Abstreifarm und die Rührarme horizontal umlaufen, wird die vertikale Durchmischung des Materials minimiert.
In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, daß 2 bis 40 Horizontalebenen mit Rührarmen vorgesehen sind. Die Zahl der Rührarmpaare hängt von der Größe des Rührbehälters und der Wärmeleitfähigkeit des Materials ab.
Es ist vorteilhaft, daß die Vertikaldrehwelle eine Doppelhohlwelle ist und daß der Abstreiferarm und/oder die Rührarme über ein in diesen zirkulierendes Wärmeträgermedium beheizbar sind.
Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß der Rührbehälter ein Doppelmantelbehälter ist, wobei in dem Doppelmantel ein Wärmeträgermedium zirkuliert.
Somit kann auch über den Mantel des Rührbehälters das Material beheizt werden.
Grundsätzlich sind alle Arten der Beheizung möglich, die Beheizung über ein Wärmeträgermedium hat sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen. Aufgrund der Ausbildung der Vertikaldrehwelle als Doppelhohlwelle mit einem Vorlauf und einem Rücklauf und der Tatsache, daß auch in den Rührarmen das Wärmeträgermedium in einem Vorlauf und einem Rücklauf zirkuliert ist sichergestellt, daß keine unerwünschte Durchmischung des im Vorlauf befindlichen Wärmeträgermediums mit dem im Rücklauf befindlichen erfolgt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Einlaß für das Wärmeträgermedium im unteren Bereich des Rührbehälters und der Auslaß für das Wärmeträgermedium im oberen Bereich des Rührbehälters angeordnet ist.
Hierdurch wird die Erwärmung des Materials im Rührbehälter während des Durchlaufs von oben nach unten noch unterstützt, da im unteren Bereich das Wärmeträgermedium eine höhere Temperatur aufweist als im oberen Bereich.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Verfahren zum Erwärmen von schlecht wärmeleitendem Material mittels eines beheizbaren Rührbehälters, dadurch gekennzeichnet, daß das Material oben in den Rührbehälter eintritt, den Rührbehälter von oben nach unten durchläuft und unten aus dem Rührbehälter wieder austritt und während des Durchlaufens des Rührbehälters durch mindestens einen horizontal drehbaren Abstreiferarm und/oder in mehreren vertikalen Ebenen angeordnete beheizbare Rührarme erwärmt wird.
Schließlich liegt im Rahmen der Erfindung auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Entgasen von geschäumten Kunststoffen, insbesondere Polyurethanschaum.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine Ansicht A-A der Vorrichtung gemäß Figur 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einem Rührbehälter 1, der als Doppelmantelbehälter ausgebildet ist, wobei in dem Doppelmantel ein Wärmeträgermedium zirkuliert, welches zum Erwärmen des Materials dient. Der Rührbehälter 1 weist in seinem oberen Bereich einen Materialzulauf 2 und im unteren Bereich einen Materialaustritt 3 auf. Weiterhin weist der Rührbehälter 1 einen Gasaustritt (nicht dargestellt) auf.
In dem Rührbehälter 1 ist eine zentrale Vertikaldrehwelle 4 angeordnet, die über einen Antrieb 5 und eine Übertragungskette 6 sowie ein Kettenrad 7 in Drehung versetzt werden kann. An der Vertikaldrehwelle 4 ist ein horizontal drehbarer Abstreiferarm 8 angeordnet, welcher sich beidseits der Vertikaldrehwelle 4 zur Innenwandung 9 des Rührbehälters 1 hin erstreckt und in Umlaufrichtung nach oben hin schräg zuläuft. An seinen freien Enden weist der Abstreiferarm 8 Anschläge 10 auf, die an der Innenwandung 9 des Rührbehälters 1 anliegen. Weiterhin sind an der Vertikaldrehwelle 4 elf Paare von horizontal angeordneten Rührarmen 11 in vertikalen Ebenen übereinander über die gesamte Höhe des Rührbehälters 1 angeordnet.
De Vertikaldrehwelle 4 ist als Doppelhohlwelle ausgestaltet und der Abstreiferarm 8 und/oder die Rührarme 11 sind über ein in diesen zirkulierendes Wärmeträgermedium beheizbar. Der Einlaß für das Wärmeträgermedium befindet sich im unteren und der Auslaß für das Wärmeträgermedium im oberen Bereich des Rührbehälters 1.
Durch die Beheizung des Doppelmantels des Rührbehälters 1 und den Abstreiferarm 8 sowie die Rührarme 11 wird das schlecht wärmeleitende Material, beispielsweise Kunststoffschäume, während des Durchlaufens des Rührbehälters 1 von oben nach unten erwärmt und zudem eine vertikale Schichtung des Materials beibehalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Erwärmen von schlecht wärmeleitendem Material mittels eines beheizbaren Rührbehälters (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Rührbehälter (1) im oberen Bereich einen Materialzulauf (2) und im unteren Bereich einen Materialaustritt (3) aufweist, daß in dem Rührbehälter (1) eine zentrale Vertikaldrehwelle (4) angeordnet ist, an der mindestens ein horizontal drehbarer Abstreiferarm (8) angeordnet ist, welcher in Umlaufrichtung nach oben hin schräg zuläuft, und wobei in mehreren vertikalen Ebenen beheizbare Rührarme (11) vorgesehen sind.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührbehälter (1) einen Gasaustritt aufweist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreiferarm (8) beheizbar ist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreiferarm (8) und/oder die Rührarme (11) als jeweils beidseitig der Vertikaldrehwelle (4) in einer Horizontalebene angeordnete Paare, Dreiergruppen, Vierergruppen oder Fünfergruppen von Abstreiferarmen (8) bzw. Rührarmen (11) ausgebildet sind.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 2 bis 40
Horizontalebenen mit Rührarmen (11) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vertikaldrehwelle (4) eine Doppelhohlwelle ist und daß der Abstreiferarm (8) und/oder die Rührarme (11) über ein in diesen zirkulierendes Wärmeträgermedium beheizbar sind.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührbehälter (1) ein Doppelmantelbehälter ist, wobei in dem Doppelmantel ein Wärmeträgermedium zirkuliert.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß für das Wärmeträgermedium im unteren Bereich des Rührbehälters und der Auslaß für das Wärmeträgermedium im oberen Bereich des Rührbehälters (1) angeordnet ist.
9. Verfahren zum Erwärmen von schlecht wärmeleitendem Material mittels eines beheizbaren Rührbehälters (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Material oben in den Rührbehälter (1) eintritt, den Rührbehälter (1) von oben nach unten durchläuft und unten aus dem Rührbehälter (1) wieder austritt und während des Durchlaufens des Rührbehälters (1) durch mindestens einen horizontal drehbaren Abstreiferarm (8) und/oder in mehreren vertikalen Ebenen angeordnete beheizbare Rührarme (11) erwärmt wird.
10. Verwendung der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 oder des Verfahrens gemäß Anspruch 9 zum Entgasen von geschäumten Kunststoffen, insbesondere Polyurethanschaum.
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