[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
[0002] Aufgabe der Erfindung ist, einen aus der internationalen Patentanmeldung PCT/EP87/00763
mit Publikationsnummer WO 88/04198 bekannten mehrachsigen Mischtrockner beziehungsweise
-reaktor zu verbessern, so dass die Offenbarung der erwähnten Publikation grundsätzlich
auch für die vorliegende Erfindung gilt.
[0003] Diese Verbesserung wird durch den im Patentanspruch 1 angegebenen Reaktor erreicht,
der beispielsweise als grossvolumiger selbstreinigender zweiwelliger Wärmetauscher,
als Entgasungsapparatur, als Reaktor für kontinuierlichen Betrieb oder als Mischer
usw. Verwendung finden kann.
[0004] Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
[0005] Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Hand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Teilansicht des erfindungsgemässen Reaktors,
- Fig. 2
- einen Ausschnitt in Draufsicht auf einen solchen Reaktor,
- Fig. 3
- eine vergrösserte Darstellung der Ausführung nach Fig. 2 im Bereich der Rotorlagerung
und Abdichtung,
- Fig. 4
- eine vergrösserte Darstellung der Ausführung nach Fig. 2 im Bereich des Endlagers,
- Fig. 5
- eine vergrösserte Darstellung der Ausführung nach Fig. 2 in ihrem mittleren Bereich,
- Fig. 6
- einen Radialschnitt in diesem mittleren Bereich,
- Fig. 7
- eine schematische Darstellung eines rotierendes Elementes eines solchen Reaktors,
- Fig. 8
- einen Schnitt längs der Linie J - J in Fig. 7,
- Fig. 9
- einen Schnitt längs der Linie K - K in Fig. 7,
- Fig. 10
- einen Schnitt längs der Linie L - L in Fig. 7,
- Fig. 11
- eine schematische seitliche Darstellung im Schnitt einer Variante des Loslagers eines
solchen Reaktors,
- Fig. 12
- eine andere Ausführung des Endlagers bzw. des Schneckenaustrags dieses Reaktors,
- Fig. 13
- eine andere Ausführung der Wellenabdichtung dieses Reaktors,
- Fig. 14
- eine Seitenansicht eines solchen Reaktors, und
- Fig. 15
- eine Seitenansicht einer Variante zum Schmelzeaustrag. Fig. 11 eine schematische seitliche Darstellung im Schnitt einer Variante des Loslagers eines
solchen Reaktors,
- Fig. 16
- eine schematische Darstellung einer Variante des rotierenden Elementes eines Reaktors
nach der Erfindung,
- Fig. 17
- einen Schnitt längs der Linie J - J in Fig. 16,
- Fig. 18
- einen Schnitt längs der Linie K - K in Fig. 16,
- Fig. 19
- einen Schnitt längs der Linie L - L in Fig. 16,
- Fig. 20
- eine vereinfachte Darstellung eines Austragssystems für einen Reaktor nach der Erfindung,
und
- Fig. 21
- ein Detail des Austragssystems nach Fig. 20.
[0006] Das in
Fig. 1 gezeigte Gehäuse 1 des erfindungsgemässen Reaktors ist ausgebildet, um darin zwei
Rührwellen 2 und 3 in paralleler Lage zu umfassen, die vorgesehen sind, um mit derselben
Drehzahl, jedoch im Gegensinn zu rotieren.
[0007] Aus
Fig. 2 ist ersichtlich, dass der Reaktor einen Rotorlager-Bereich 4, einen EndlagerBereich
5 und einen mittleren Bereich 6 aufweist. Der Bereich 4 umfasst von innen nach aussen
ein Lagergehäuse 41, in dem sich eine Gleitringdichtung 42 befindet, ein Loslager
43 und einen Dichtkopf 44. Vom Bereich 5 werden hier besonders hervorgehoben eine
Austragsschnecke 51, ein Austragsflansch 52 und eine Austragspumpe 53. Vom mittleren
Bereich 6 sind in Fig. 2 deutlich erkennbar das Gehäuse 61, der sogenannte rechte
Rotor oder Rührwelle 62 und der sogenannte linke Rotor oder Rührwelle 63.
[0008] Fig. 3 zeigt eine erste Partie des Bereichs 4, in der sich die Loslager 43 für beide Wellen
befinden, und eine zweite Partie desselben Bereichs, wo weitere in die sogenannte
Gleitringdichtung 42 (Festlager) integrierte Lager für beide Wellen untergebracht
sind. In
Fig. 3 sind ebenfalls eine atmosphärische Gleitfläche 45, eine Gleitfläche 46 zum Produktraum
und ein Prozessraum 47 erkennbar. Diese Spezial-Gleitringdichtung 42 dient als Wellenabdichtung,
und die Wellenlagerung erfolgt antriebsseitig, wobei die Festpunktlager in die Spezial-Gleitringabdichtung
integriert sind.
[0009] Im Endlager der Rotoren befindet sich, wie in
Fig. 4 dargestellt, die sogenannte Schnecke, die zwei Schaufeln oder Schaufelblätter 54,
55 teilweise in Form einer Schraubenfläche umfasst, deren Ausdehnung in Draufsicht
vorzugsweise der eines Kreissektors in der Grössenordnung von 180° entspricht. Das
Endlager in Doppelschneckenausführung dient, ähnlich wie bei einem Zweiwellen-Extruder,
gleichzeitig als Lagerung und Austragsorgan. Der Antrieb der Rotoren kann mit Ketten
erfolgen oder vorzugsweise mit einem direkt an den Rotoren angebauten Getriebe.
[0010] Der Reaktor ist eigentlich eine lange grossvolumige Maschine mit zwei langen parallelen
Kemrohren, von denen in
Fig. 5 nur ein Teil des mittleren Bereiches (Fig. 2) schematisch dargestellt ist. Am Kernrohr
63 beispielsweise sind mehrere Reinigungselemente 64 nacheinander, das heisst entlang
einer Schraubenlinie, angeordnet, vorzugsweise geschweisst. Diese Reinigungselemente
64 sind, wie in
Fig. 1 und
5 dargestellt, paarweise durch Messerleisten 65 untereinander verbunden.
[0011] Fig. 6 zeigt, dass an den Kernrohren 62, 63 nicht nur Reinigungselemente 64, sondern auch
beheizte Segmentscheiben 66 entlang einer Schraubenlinie angeordnet, vorzugsweise
geschweisst sind. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Reinigungselemente 64 vorzugsweise
U-förmig ausgebildet. Die Rohre 62, 63 weisen zwei längliche konzentrische Kammern
für die Zirkulation eines gasförmigen oder flüssiges Mediums für die Beheizung und/oder
Kühlung der Segmentscheiben 66 auf, die zu diesem Zweck mit kanalartigen Hohlräumen
versehen sind. Um dem Reaktor während des Arbeitsvorgangs das Medium zur Heizung oder
Kühlung zuzuführen, kann ein Innenraum 68 in einem doppelwandig ausgeführten Gehäuse
67 vorgesehen sein. Die Segmentscheiben 66 werden auch Hauptrührer und die Reinigungselemente
64 Putzrührer genannt. Die Segmentscheiben 66 sind, wie in
Fig. 1 und
5 dargestellt, nicht mit Messerleisten zwischen den Reinigungselementen, sondern durchgehend
durch eine Messerleiste 69 untereinander verbunden.
[0012] Wie in
Fig. 7 dargestellt, weisen die Segmentscheiben 66 in Drehrichtung im allgemeinen eine grössere
Breite als die Reinigungselemente 64 auf. Die Segmentscheiben 66 sind als blattförmige
Scheiben ausgebildet, die in Drehrichtung eine radiale vordere Kante 641 und eine
radiale hintere Kante 642 aufweisen, deren Breite angenähert der Dicke der Scheiben
entspricht. Im Querschnitt weist die hintere Kante 642, wie in
Fig. 8 (J - J) dargestellt, eine vorzugsweise mittige symmetrische Verjüngung auf, und zwar
mit einem Winkel zwischen ca. 60° und 90°. Daraus ergeben sich merkliche Vorteile
im Hinblick auf die Strömungsverhältnisse beim Austauchen des Blattes, so dass dessen
Rückseite gut abgereinigt wird. Die Kante 641 ist gemäss
Fig. 9 (K - K) schräg ausgebildet. Entsprechendes gilt für den Querschnitt L - L (
Fig. 10) der oberen Kante der Segmentscheiben 66, die in radialer Richtung kanalartige Hohlräume
aufweisen. Wie Fig. 7 zeigt, sind rund um die Welle vorzugsweise jeweils zwei Segmentscheiben
und zwei Reinigungselemente alternierend angeordnet. Zur besseren Abreinigung und
Produktförderung in Förderrichtung sind also die Segmentscheiben an ihrer parallel
zur Behälterwand laufenden Stirnfläche in axialer Richtung stirnseitig abgeschrägt
(Schnitt L-L), wodurch die Scherung des Produktes zwischen Segmentscheibe und Behälterwandung
minimiert wird. Damit berühren sich Rotor und Gehäuse an einer Linie, wodurch ein
Rattern vermindert wird. Demgegenüber sind die Segmentscheiben und Segmentschaber
auf der Endseite beidseitig abgeschrägt, das heisst spitz auslaufend (Schnitt J -
J) zur Verringerung des Strömungsschattens. Zur Verringerung der Produktscherung ist
die Segmentscheibenfläche stirnseitig in Drehrichtung 631 (Schnitt K - K) angeschrägt.
Insgesamt ergeben sich durch die Abschrägungen nach den Figuren 8, 9 und 10 eine sehr
gute Abreinigung, ohne dass sich die Materialteile lästig verklemmen.
[0013] Die Ausführung nach
Fig. 11 weist beim Schmelzeingang 110 nach unten eine Abdichtung der Endlagerseite, das heisst
des Loslagers auf. Ein Detail dieser Ausführung mit produktgeschmiertem genutetem
Gleitlager oder Schnecke 111 und Drosseldichtung, und zwar zwischen dem Gehäuse 112
und der Welle 113 angeordnet, ist in
Fig. 11 rechts dargestellt. Die Schnecke kann stellitiert sein. Zwischen dem Gehäuse 112
und der Welle 113 befinden sich eine Gleitbuchse 114, beispielsweise Bernex-Buchsen,
und eine Stopfbuchse 115 sowie ein Gasverteilerring 116 und mindestens ein Drücker
117, wobei vorzugsweise zwischen diesen Elementen und der Welle eine sich mit dieser
verbundene Schutzhülse 118 befinden kann. Ein mit einer Schulter versehener Drücker-Flansch
119 wirkt als Stütze für den Drücker 117. Zwischen dem Gehäuse 112 und der Welle 113
ist ein Drosselspalt 120 vorhanden, wie in
Fig. 11 rechts dargestellt. Der Schmelzeingang 110 ist mit einem Anschluss für die Schmelze
versehen, und ein Anschluss für Stickstoff-Zufuhr ist beim Gasverteilerring 116 vorgesehen.
[0014] Der Reaktor nach den Figuren 1 bis 11 funktioniert folgendermassen:
Das dem Reaktor während des Arbeitsvorgangs zugeführte Medium zur Heizung oder Kühlung
wird durch den Innenraum 68 (
Fig. 6) im doppelwandig ausgeführten Gehäuse 67 und die langen Innenräume der doppelwandig
ausgeführten Rührwellen 62, 63 geleitet. Eine Ausführungsform der Erfindung, die weitere
Möglichkeiten zum Aufheizen des zu bearbeitenden Materials bietet, ist ebenfalls in
Fig. 6 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Reaktor mit zusätzlichen thermischen
Austauschflächen versehen, indem die Rührarme als Segmentscheiben mit kanalartigen
Hohlräumen 661 ausgebildet sind, die von innen her, das heisst über die Innenräume
der doppelwandig ausgeführten Rührwellen 62, 63 beheiz- und/oder kühlbar sind.
[0015] Die über den Umfang der einen Rührwelle in einer Ebene angeordneten Segmentscheiben
66 sind vorzugsweise zahlenmässig auf die mit diesen Segmentscheiben 66 zusammenwirkenden
Schaborgane oder Reinigungselemente 64 der anderen Welle abgestimmt. Die äussere Stirnfläche
der Segmentscheiben 66 gegenüber der Innenfläche des Gehäuses (
Fig. 6) verläuft vorzugsweise konzentrisch und/oder in einem kleinen Abstand von der Innenfläche
des Gehäuses.
[0016] Aus
Fig. 6 geht hervor, dass die Reinigungselemente 64 im Querschnitt einen Steg und einen Segmentabschnitt
am Ende des Steges aufweisen, so dass eine entlang der Innenseite des Gehäuses laufende
Stirnkante vorhanden ist, die gegebenenfalls mit einer Kopfkreisschneide hinter der
Messerleiste versehen sein kann. Dies kann sich vorteilhaft beim Überstreichen der
Segmentscheiben 66 auswirken, da eine solche stirnseitige Schneide grosse Bereiche
der thermischen Austauschflächen der Segmentscheiben 66 beim Ineinandergreifen derselben
und der Reinigungselemente 64 überstreicht.
[0017] Zur Schaffung vermehrter thermischer Austauschflächen ist somit der Reaktor vorzugsweise
mit solchen beheizbaren und/oder kühlbaren Segmentscheiben 66
Fig. 6 versehen, die auf beiden achsparallelen Rührwellen angeordnet sind.
[0018] Die Rührwellen sind in einem Gehäuse gelagert, welches beispielsweise auf vier Füssen
abgestützt sein und verschiedene Stutzen an der Oberseite und Unterseite tragen kann.
Der Stutzen 110 gemäss
Fig. 11 ist zur Schmierung/Dichtung vorgesehen, wogegen ein oder mehrere Stutzen für den
Abzug von Dämpfen oder Brüden beziehungsweise zum Reinigen und Entleeren Verwendung
finden können. Der Austrag des Materials kann sowohl in Achsrichtung wie an der Unterseite
erfolgen, an der auch weitere Stutzen zum Entleeren angebracht sein können.
[0019] Beide beheiz- und/oder kühlbaren Rührwellen werden vorzugsweise von einem Elektromotor
oder Hydraulikmotor aus über Kette und/oder Zahnräder angetrieben, wobei das Verhältnis
der Zahnräder derart ausgelegt ist, dass beide Rührwellen mit gleicher Drehzahl umlaufen.
Die Beheizung erfolgt beispielsweise über am äusseren Ende der Wellenzapfen angeordnete
Rotationsdichtköpfe 44 (
Fig. 2).
[0020] Auf beide Rührwellen sind gemäss
Fig. 6 die Reinigungselemente 64 und die Segmentscheiben 66 angebracht, wobei jeweils zwei
Segmentscheiben 66 als Rührorgane und zwei daneben liegende Reinigungselemente 64
einander zugeordnet sind. Die Reinigungselemente oder Segmentschaber 64 greifen dabei
zwischen zwei benachbarte Segmentscheiben 66 ein und streichen mit den Vorderseiten
der Schabarme und den stirnseitigen Segmentabschnitten über die thermische Austauschflächen
der Scheiben. Die Segmentscheiben 66 sind in Längsrichtung der Rührwellen winklig
versetzt in Reihen angeordnet, wobei die vordere äussere Kante mit einer durchlaufenden
Messerleiste 69 verbunden ist, deren Schneide in Drehrichtung ausgerichtet ist. Damit
verläuft die Messerleiste 69 längs einer Schraubenlinie. Entsprechend sind auch die
in Umfangsrichtung zwischen den Segmentscheiben 66 angeordneten Segmentschabern 64
über die Länge der Rührwelle in einer Reihe winklig versetzt angeordnet, wobei die
jeweils zwei Schabarme der Segmentschaber verbindenden Messerleisten 65 ebenfalls
längs einer Schraubenlinie ausgerichtet sind, die drehparallel zu der durchgehenden
Messerleiste verläuft.
[0021] Die Segmentschaber 64 sind vorzugsweise um 90° versetzt zu den Segmentscheiben auf
der Rührwelle 63 angebracht, so dass sie beim Umlauf immer zwischen die Segmentscheiben
66 auf der gegenüberliegenden Rührwelle 62 greifen, die gegengleich und spiegelsymmetrisch
aufgebaut ist und dadurch eine vollflächige Überstreichung der thermisch wirksamen
Seitenflächen der Segmentscheiben 66 durch die Segmentschaber 64 gewährleistet. Dabei
greifen die Messerleisten 65 an den Stimschaber jeweils über die durchgehenden Messerleisten
69 der Segmentscheiben 66 in den Zwischenraum zwischen den zugeordneten Segmentscheiben
und überstreichen mit ihren als Kopfkreisschneiden ausgebildeten Segmentabschnitten
und den Vorderseiten die thermischen Austauschflächen der Segmentscheiben 66 derart,
dass sich die durchgehende Messerleiste 69 beim Eingriff in den Zwischenraum zwischen
zwei in Drehrichtung aufeinanderfolgenden Segmentschabern entlang der Vorderseiten
bis zum Schaft der jeweils gegenüberliegenden Rührwelle verschiebt und dadurch das
zu behandelnde Material nicht nur intensiv vermischt und/oder zerkleinert, sondern
auch die thermisch wirksamen Flächen freihält.
[0022] Die Segmentschaber 64 können, wie bereits erwähnt an dem der Gehäusewand zugeordneten
Segmentabschnitt eine scharfe Kopfkreisschneide haben und an der Vorderseite in Drehrichtung
durch die kurzen Messerleisten 65 miteinander verbunden sein. Die Schneidkante dieser
Messerleiste zeigt in Drehrichtung. Die mit den scharfen Schneiden versehenen Segmentabschnitten
der Segmentschaber verlaufen parallel zur Gehäusewand. Alle diese klingenartig scharfen
Schneiden an den Schabwerkzeugen und den Messerleisten dienen der selbsttätigen Reinigung
der thermischen Austauschflächen, wobei die umlaufenden Messerleisten die Innenseite
des doppelzylindrischen Gehäuses 1 abschaben. Die Segmentschaber dienen der Freihaltung
der einander gegenüberliegenden thermischen Austauschflächen der Segmentscheiben bis
zum Rührwellenschaft und können auch eine Zerkleinerung des Materials bewirken, insbesondere
wenn sich verfestigende und klumpende Produkte zu Materialansammlungen und Brückenbildung
neigen. Alle mit Schabkanten versehenen Werkzeuge sind vorzugsweise so ausgestaltet,
dass die Schabkanten hinterschliffen sind und ein Freiwinkel zu den zu reinigenden
Flächen besteht. Dieses Hinterschleifen bzw. Hinterdrehen, was auch für die Segmentscheiben
am Umfang gilt, bewirkt, dass das in der Spaltzone zwischen der Schabkante und der
Gegenfläche verbleibende Produkt nicht aufgewalzt wird.
[0023] Weitere Einzelheiten über die Ausgestaltung der Reinigungselemente oder Schaber oder
Schaborgane oder Segmentschaber 64 sowie der Segmentscheiben oder Rührorgane 66 gehen
in Seitenansicht aus den Figuren 6 und 7 hervor. Insbesondere können die kanalartigen
Mittel aus zwei längliche radiale Bohrungen bestehen, deren Endbereiche durch eine
weitere Bohrung verbunden sind. Zudem können in die Gleitringdichtung (42) Lager für
beide Wellen integriert sein. Die Abschrägungen nach Fig. 9 und 10 liegen in der Grössenordnung
von 5° bis 50° bzw. 3° bis 30°, vorzugsweise 21° bis 35° bzw. 7° bis 14°.
[0024] In
Fig. 11 ist der anhand der
Fig. 6 erläuterte Reaktor in perspektivischer Teilansicht gezeigt, aus der das Ineinandergreifen
der Segmentschaber 64 und der Segmentscheiben 66 sowie der Messerleisten 65, 69 bei
gegenseitiger Drehung der Rührwellen entnehmbar ist.
[0025] Fig. 12 zeigt eine Variante zum Schneckenaustrag, die beispielsweise auch als Trockneraustrag
dienen kann. In dieser Darstellung sind insbesondere eine Endlagerwelle 121 und zwei
Austragräumelemente 122 sichtbar.
[0026] In
Fig. 13 ist eine Alternative zur Gleitringdichtung dargestellt. Die Wellen sind bei einem
Festlager 131 gelagert, und die Wellenabdichtung ist in Form einer Dichtungspackung
132 bzw. mittels Stopfbuchspackungen realisiert.
[0027] Fig. 14 zeigt einen Schmelzeapparat mit einem Produktaustrag 141, wobei ein oberer Produkteintritt
142 sich am Anfang des mittleren Bereiches (Fig. 2) befindet. In diesem Beispiel ist
der Abstand zwischen dem Produkteintritt 142 und einem Brüdenabzug 143 kleiner als
zwischen diesem letzten und dem anderen Ende des mittleren Bereiches 6.
[0028] Beim Trockneraustrag nach
Fig. 15 befinden sich vertikal übereinander angeordnet oben ein Schauglas 151, weiter unten
die Austragsräumer 152 und ganz unten der Produkaustritt 153.
[0029] Beim erfindungsgemässen Reaktor laufen vorzugsweise beide Wellen mit gleicher Drehzahl,
und zwar beide Wellen in gleicher Weise sowohl als Arbeitswellen mit den beheizbaren
oder kühlbaren Segmentscheiben als auch als Putzwellen mit geeigneten Abreinigungselementen
zur gegenseitigen Abreinigung. Für den Antrieb der Wellen wird beispielsweise ein
Getriebe mit zwei Antriebswellen gleichen Achsenabstandes wie bei den Rotoren eingesetzt,
und zwar mit einer Beheizung durch eine Getriebewelle mit einer geeigneten Kupplung
oder von der Endlagerseite aus. Der erfindungsgemässe Reaktor kann beispielsweise
auch als Reaktor von Polymerschmelzen und Entgasungsausrüstung von Elastomeren oder
als Trockner von Feststoffen usw. Anwendung finden. Der erfindungsgemässe Reaktor
kann derart ausgebildet sein, dass beim Produktaustrag das Endlager Mittel (54, 55;
122; 113) aufweist, um gleichzeitig als Austragsorgan zu wirken, und das durch das
Produkt selbst geschmiert wird.
[0030] Die in
Fig. 16 dargestellte Variante des rotierenden Elements nach Fig. 7 mit Scheiben 74 und 76
(Fig. 16), die den Teilen 64 bzw. 67 in Fig. 7 ähnlich sind, ist mit speziellen Transportleisten
75, 79, 80 versehen, die im Gegensatz zu den Transportleisten 65 (Fig. 7), die auch
Messerleisten genannt werden, eine zumindest angenähert radial ausgerichtete Vorderfläche
81 aufweisen. Die Transportleisten 75 und 79 weisen einen Verbindungsbereich 82 und
einen Arbeitsbereich 83 auf, in dem sich die Vorderfläche 81 befindet. Der Querschnitt
des Arbeitsbereichs kann beispielsweise polygonal, viereckig, rechteckig oder trapezförmig
ausgestaltet sein und/oder einen im vorlaufenden Bereich radial nach aussen ausgebildeten
Vorsprung 84 aufweisen, das heisst jeweils im vorderen Bereich in Drehrichtung. Die
optionale nachlaufende Transportleiste oder Abreinigungsleiste 80 der Segmentscheibe
76 weist keine ausgeprägte Verbindungspartie auf, wobei sonst auch alle Leisten gleich
aufgebaut werden können. Durch eine weitere verbesserte Abreinigung dank der nachlaufenden
Leiste 80 kann als Option für bestimmte Produkte auch eine engere Verweilzeitverteilung
erzielt werden. Bei kontinuierlichem Betrieb können nämlich stark unterschiedliche
Verweilzeiten der einzelnen Teilchen eines Stoffstromes auftreten, einige Teilchen
können direkt vom Eintritt zum Austritt gelangen, andere dagegen sehr lange im Reaktor
bleiben. Dieses Verhalten wird durch die Verweilzeitverteilung charakterisiert. Im
Gegensatz dazu ist im diskontinuierlichen Betrieb die Verweilzeit für alle Teilchen
einer Charge gleich.
[0031] Der Arbeitsbereich 83 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Vorderfläche
81 im Querschnitt jeweils eine Gerade 85 definiert, welche die geometrische Rotationsachse
86 schneidet oder in einem kleinen Abstand zu dieser Achse 86 liegt. Dadurch wirkt
die zentrifugale Kraft besser in radialer Richtung als bei der Ausführung nach Fig.
7, was für den Betrieb insbesondere mit hochviskosen Produkten von Vorteil ist.
[0032] Einige Details der Querschnitte im Bereich der Schnittlinien J-J, K-K und L-L in
Fig. 16 sind in den
Figuren 17, 18 bzw.
19 dargestellt. Die schrägen Flächen der Kontour g-f-h in Fig. 17 erweisen sich als
vorteilhaft zum Abreinigen der aus dem Schmelzepool austauchenden Fläche, indem vermieden
wird, dass Material, insbesondere in Form von schwarzen verkohlten Punkten, hängen
bleibt, was auf die Dauer zu einer Degradation und Qualitätsminderung führen kann.
Durch die schräge Fläche a-i in Fig. 18 ergibt sich ein sehr günstiger Förderimpuls
in axialer Richtung. Durch die Schrägung d-c in Fig. 19 kann die Scherung im Spalt
minimiert werden, was allerdings nicht für alle Produkte von entscheidender Bedeutung
ist. Gleichzeitig führt sie jedoch zu einer Produktbewegung und damit zu einer kontinuierlichen
Abreinigung, was bei einer parallelen Fläche nicht der Fall wäre.
[0033] Die Transportleisten 75, 79, 80 (Fig. 17) sind lösbar, vorzugsweise geschraubt, oder
geschweisst angeordnet. Die Höhe der Stirnfläche 81 kann variabel sein, um eine unterschiedliche
Transportleistung zu erzielen, je höher die Leiste um so besser der Transport. Das
Material dieser Transportleisten kann demjenigen des Reaktors entsprechen oder aus
einem besonders verschleissfesten Material hergestellt oder damit gepanzert sein.
Vorzugsweise ist das Material mit demjenigen des Rotors identisch. Der Verbindungsbereich
82 dient als Träger für eine lösbare Befestigung der Transportleiste 83. Der Vorsprung
84 ist massgenau definiert und befestigt, um das Fördern und Abreinigen und die anschliessende
Entlastung zu erleichtern. Die Höhe der Stirnfläche ist variabel je nach Anwendung
und Podukteigenschaften; sie ist auch massgebend für die Transportleistung. Der dem
Vorsprung 84 folgende radiale Spalt ist vorzugsweise doppelt so gross wie der Spalt
zwischen Vorsprung und Heizmantel. Dadurch entsteht eine Entlastung der Beanspruchung
des Produktes durch eine geringere Scherung, während der Vorsprung definiert fördert
und die Heizwand abreinigt.
[0034] Das dem Produktaustrag aus einem zweiwelligen Reaktor gemäss der Erfindung dienende
Austragssystem nach den
Figuren 20 und
21 umfasst ein Schneckengehäuse 201, das stirnseitig oder unten vorzugsweise an einen
zweiwelligen Reaktor/Entgaser/Verdampfer angeschlossen und mit zwei Eintrittsöffnungen
202, 203 und einer Austrittsöffnung 204 versehen ist. Beim Einsatz als Reaktor wird
eine Synthese durchgeführt oder eine Vergrösserung des Molekulargewichts bewirkt,
und zwar mit oder ohne Entstehung eines zu verdampfenden Nebenproduktes und ohne unbedingt
ein Lösungsmittel oder Trägermaterial verwenden zu müssen. Beim kombinierten Einsatz
als Reaktor/Entgaser/Verdampfer wird die Reaktion in einem geeigneten Lösungsmittel
als Moderator durchgeführt, welches während oder nach Abschluss der Reaktion thermisch
abgetrennt wird. Das System kann jedoch auch, insbesondere für Einzelprozesse, als
Reaktor und/oder Entgaser und/oder Verdampfer und/oder Wärmetauscher verwendet werden.
[0035] Dieses Austragssystem ist mit zwei parallel angeordneten gleich- oder gegenläufigen
Schnecken 205, 206 und einem Antrieb 207 versehen, die derart nach dem Prinzip des
Doppelschneckenextruders arbeiten, dass das aus dem Reaktor übernommene Produkt in
Förderrichtung 208 bzw. 209 zur Mitte des Austragssystems gefördert wird. Das eintretende
Produkt aus der rechten Eintrittsöffnung wird somit nach links und das eintretende
Produkt aus der linken Eintrittsöffnung nach rechts zum zentral angeordneten Aus-tritts-öffnung
204 gefördert. Vom Antrieb der Doppelschnecke aus gesehen, stösst die Schnecke auf
der einen Seite das Produkt in die Austragspumpe 204 und bei gleicher Drehrichtung
zieht sie das Produkt von der anderen Seite her in die Pumpe 204. Demgegenüber wird
bei den bekannten Doppelschnecken mit oder ohne Austragspumpe das Produkt in nur einer
Richtung gefördert. Dieses Austragssystem erweist sich als besonders vorteilhaft bei
Anwendungen mit grossen Reaktoren. In Fig. 21 sind ein Reaktor-Endlager 210 und das
Schneckengehäuse seitlich dargestellt, das mit Kanälen 211 für ein Heizmittel versehen
ist. Als Heizmittel kann beispielsweise sogenanntes Thermalöl, Druckwasser, Salzschmelze
oder eine elektrische Beheizung mit Kanälen für Kaltwasser zur Temperaturregelung
eingesetzt werden.
[0036] Die Systeme nach Fig. 15 und 20 sind derart ausgebildet, dass sie nur so viel Druck
aufbauen, wie es notwendig ist, um eine nachgeschaltete volumetrische Pumpe, beispielsweise
eine Zahnradpumpe zu stopfen, die den erforderlichen Druckaufbau für eine Filtration,
Granulierung, Compoundierung usw. auf äusserst schonende Art ausführt.
[0037] Der Reaktor nach der vorliegenden Erfindung ist eigentlich eine Anlage für die mechanische
und/oder thermische Behandlung flüssiger und/oder zähflüssiger und/oder pastöser und/oder
rieselfähiger und/oder loser mehr oder weniger fester Produkte der Kunststoff-, chemischen
und/oder anderen Industrien. Diese Anlage arbeitet als Reaktor und/oder Entgaser und/oder
Verdampfer und/oder Wärmetauscher. Vorzugeweise liegen die Wellen zumindest angenähert
horizontal. Die rotierenden Elemente sind derart angebracht, dass sie mit ihrem äusseren
Durchmesserrand möglichst nahe an die Innenwand des Gehäuses und an den Schaft der
jeweils gegenüberliegenden Rührwelle heranreichen und im gegenseitigen Eingriff zusammenwirken.
1. Anlage für die Behandlung von Produkten, mit zwei parallel zueinander angeordneten,
voneinander abhängig angetriebenen Wellen, die in einem aus zwei parallelen Teilzylindern
bestehenden Gehäuse untergebracht sind, und wobei diese Wellen im axialen Abstand
voneinander und über. den Umfang verteilt eine Anzahl von rotierenden Elementen tragen,
gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale:
- die rotierenden Elemente (64, 65) sind peripher mit mindestens einer schrägen Stelle
versehen,
- die Wellenabdichtung ist mit einer Gleitringdichtung (42) realisiert,
- es ist ein Endlager (5) vorhanden, das gleichzeitig als Austragsorgan dient,
- wenigstens einige rotierende Elemente (66) sind mit kanalartigen Mitteln (661) zur
Leitung eines thermischen Mediums versehen,
- die Festlager der Rotoren sind im Gehäuse der Gleitringdichtung positioniert, um
die Zuverlässigkeit dieser Gleitringdichtung zu erhöhen.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige dieser rotierenden Elemente Segmentscheiben (66) und/oder Segmentschaber
(64) sind, die an ihrer parallel zur Behälterwand laufenden Stirnfläche in axialer
Richtung abgeschrägt sind.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige dieser rotierenden Elemente Segmentscheiben (66) und/oder Segmentschaber
(64) sind, die in Förderrichtung stirnseitig abgeschrägt (K - K) sind.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige dieser rotierenden Elemente Segmentscheiben (66) und/oder Segmentschaber
(64) sind, die auf der Endseite einseitig oder beidseitig (J - J) abgeschrägt sind.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige dieser rotierenden Elemente Segmentscheiben (66) und/oder Segmentschaber
(64) sind, die Flächen aufweisen, die stirnseitig zur Innenfläche des Körpers angeschrägt
(L - L) sind.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleitringdichtung (42) mit integrierten Festlagern für beide Wellen vorhanden
ist.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Produktaustrag das Endlager Mittel (54, 55; 122; 113) aufweist, um gleichzeitig
als Austragsorgan zu wirken.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Welle mit beheiz- und/oder kühlbaren Segmentscheiben (66) versehen
ist, die am äusseren Durchmesser auf der Vorderseite in Drehrichtung mit durchgehenden
Messerleisten (69) verbunden sind, deren Schneiden in Drehrichtung zeigen, wobei die
andere Welle am radialen Umfang verteilt, soviel Reihen aus zwei Reinigungselementen
(64) und kurzen Messerleisten (65) aufweist, wie die erste Welle mit Segmentscheiben
besetzte Ebenen aufweist, und/oder beide Wellen spiegelbildlich mit gleicher Anzahl
Segmentscheiben und Reinigungselemente bestückt sind, und/oder dass die Reinigungselemente
(64) an ihrer Stirnseite mit einem Segmentabschnitt versehen sind, deren Länge von
der Breite der Segmentscheibe (66) bestimmt ist und die mit einer Kopfkreisschneide
versehen sind, und/oder dass die Reinigungselemente mit ihrer am Segmentabschnitt
angebrachten Kopfkreisschneide an den Segmentscheiben beim Eingriff in den gegenüberliegenden
Wellenbereich zuerst beim Eintritt und dann ein weiteres Mal beim Austritt entlangschaben.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite der Reinigungselemente (64) so ausgebildet ist, dass ein Freiraum für
längsströmende Gase, Brüden oder Dämpfe zu den dafür vorgesehenen Stutzen vorhanden
ist.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die kanalartigen Mittel zwei radiale Kanäle umfassen, deren Endbereiche durch einen
weiteren Kanal verbunden sind, und/oder dass in die Gleitringdichtung (42) Lager für
beide Wellen integriert sind.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Elemente mit Transportleisten (75, 79, 80) versehen sind, die eine
zumindest angenähert radial ausgerichtete Vorderfläche (81) aufweisen.
12. Anlage für die Behandlung von Produkten, mit zwei parallel zueinander angeordneten,
voneinander abhängig angetriebenen Wellen, die in einem aus zwei parallelen Teilzylindern
bestehenden Gehäuse untergebracht sind, und wobei diese Wellen im axialen Abstand
voneinander und über den Umfang verteilt eine Anzahl von rotierenden Elementen tragen,
dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Elemente mit Transportleisten (75, 79, 80) versehen sind, die eine
zumindest angenähert radial ausgerichtete Vorderfläche (81) aufweisen
13. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Schneckengehäuse (201) mit zwei Eintrittsöffnungen (202, 203) und einer Austrittsöffnung
(204) umfasst, und dass im Schneckengehäuse zwei parallel angeordnete gleich- oder
gegenläufige Schnecken (205, 206) untergebracht sind, um das aus der Anlage übernommene
Produkt in entgegengesetzten Förderrichtungen (208, 209) zur Austrittsöffnung (204)
des Austragssystems zu fördern.