VORRICHTUNG ZUM ZENTRIFUGIEREN VON VISKOSEN FLUIDEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zentrifugieren von viskosen Fluiden, insbesondere viskosen Kunststoffschmelzen.

[0002] Zentrifugierverfahren beruhen auf der Wirkungsweise, daß Stoffgemische unterschiedlicher Dichte durch Zentrifugalkräfte getrennt werden. Bei Vollmantel-Zentrifugen müssen schwerere Stoffe unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften durch den leichteren flüssigen Stoff hindurchwandem. Je höher die Viskosität des leichteren Stoffes ist, um so langsamer wandert der spezifisch schwerere Stoff zur Außenwand der Zentrifuge.

[0003] Bekannte Zentrifugen sind für niedrig viskose dünnflüssige Massen in Mischung mit einer anderen Substanz entwickelt worden, etwa verunreinigtes Wasser, Polymere in Monomeren oder Suspensionen, aus denen feste oder polymere Teilchen abgeschieden werden. Für Stoffe mit hoher Viskosität, wie sie plastifizierte Kunststoffschmelzen darstellen, welche bei üblichen Verarbeitungstemperaturen eine Viskosität aufweisen, die ca. 106 bis zu 109 mal höher als die von Wasser ist, sind bisher bekannt gewordene Zentrifugen, wie etwa kontinuierlich arbeitende Vollmantelzentrifugen, in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit nicht besonders geeignet.

[0004] Die Abscheide- bzw. Reinigungsleistung ist bei gegebenen Abmessungen der Zentrifuge gemäß der nachfolgenden Formel von der Sinkgeschwindigkeit der Verschmutzungsanteile in der Thermoplastschmelze abhängig.

mit

v_S

als Sinkgeschwindigkeit

d

als Teilchenabmessung

(γ_v - γ_K)

als Dichtedifferenz zwischen den Verunreinigungen (V) und der Schmelze (K)

Z

als der sich aus der Drehzahl und den Vollmanteldurchmesser der Zentrifuge ergebende Schleuderzahl

η

als der Viskosität bzw. der kinematischen Zähigkeit der Thermoplastschmelze

[0005] Die Sinkgeschwindigkeit erhöht sich somit umgekehrt proportional mit der Abnahme der Viskosität.

[0006] Je größer die Sink- oder Trenngeschwindigkeit bzw. die Abscheidegeschwindigkeit der Fremdstoffteilchen aus der Thermoplastschmelze ist, um so größer kann also der Durchsatz der gereinigten Thermoplastschmelze durch die Zentrifuge sein. Damit wird die Höhe der Viskosität der Schmelze in der Zentrifuge zu einem entscheidenden Faktor für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.

[0007] In der Offenlegungsschrift DE 44 14 750 A1 desselben Anmelders ist eine Ausführungsform einer kegelförmigen Zentrifuge offenbart, die ein innerhalb der Zentrifugierstufe angeordnetes kegelförmiges Scherelement aufweist. Jedoch handelt es sich bei dieser Ausführung um eine Zentrifuge mit einem kegelförmigen Mantel, bei der das zu reinigende Material an der Kegelspitze mittels des feststehenden kegelförmigen Scherelements zugeführt wird. Bei der Verteilung und Abgabe an die rotierende Zentrifugierwand wird das viskose Material kurzzeitig geschert.

[0008] Jedoch ist eine effektive Viskositätsverminderung innerhalb der Zentrifugierstufe nicht möglich, da es die eigentlich Aufgabe des kegelförmigen Scherelements ist, die aus der Zuführung austretende Kunststoffschmelze gegen die kegelförmige Zentrifugeninnenwand zu drücken, um ein Ablaufen der Kunststoffschmelze an der Zuführung vor Einwirkung der Zentrifugalkraft zu vermeiden. Dabei tritt lediglich im unteren Bereich des feststehenden Kegels eine geringe Scherung auf, welche keine bedeutende Viskositätsverminderung zur Folge hat. Bei einer Verlängerung der Scherstrecke wird der Kegelmantel der Zentrifuge entsprechend größer, wobei einerseits beim Starten der Zentrifuge während des Durchfahrens der Resonanzfrequenz der Kegelmantel zerstört werden kann und andererseits die auftretenden Kräfte von der Führung und Lagerung des Scherelements konstruktionsbedingt nicht entsprechend aufgenommen werden können, so daß diese beschädigt werden. Bei einer Verlängerung des Scherelements und einer damit erforderlichen Verlängerung des kegelförmigen Zentrifugenmantels ist durch die damit verbundene Erhöhung der Baugröße die Wirtschaftlichkeit der Zentrifuge nicht mehr gegeben.

[0009] Ferner ist aus der Offenlegungsschrift DE 44 14 750 A1 desselben Anmelders eine zylindrische Vollmantelzentrifuge mit Austragsschnecke für einen kontinuierlichen Durchfluß bekannt. Die ungereinigte Substanz fließt dabei zunächst in einen Raum eines in der Mittelachse der Zentrifuge befindlichen Hohlzylinders, der außen einen wendelförmigen Steg als Austragsschnecke trägt. Durch ein Zuführrohr wird die Kunststoffschmelze in den Raum innerhalb des Hohlzylinders zugeführt, welcher Öffnungen aufweist, so daß das zugeführte Material infolge der Zentrifugalkraft durch die Öffnungen hindurch in radialer Richtung in die Zentrifugierstufe fließt. Die Austragsschnecke des Hohlzylinders hat die Aufgabe, die abgetrennte Substanz bzw. Verunreinigungen aus der Zentrifuge zu entfernen, wobei sich der Hohlzylinder mit der Austragsschnecke unabhängig von dem Vollmantel dreht, an dem die Trennung der Substanzen stattfindet. Darüber hinaus wird in der Beschreibung zu dieser Ausführungsform zwar erwähnt, daß bei einer derartigen Vollmantelzentrifuge im Zuge der Zufuhr eine Scherkraft auf die Kunststoffschmelze ausgeübt werden kann, jedoch hat es sich gezeigt, daß keine geeignete Vorrichtung zum Scheren bekannt ist.

[0010] Diese Ausführung einer Vollmantelzentrifuge ohne eine Viskositätsverminderung durch Scherung vor dem Zentrifugieren hat für polymere viskose Materialien den entscheidenden Nachteil, daß die hohe Viskosität des polymeren Materials eine Trennung von Verschmutzungen nur mit erheblichem Zeitaufwand ermöglicht und technisch, wenn überhaupt, dann nur mit einem unwirtschaftlich hohen Aufwand möglich ist. Dadurch ist eine derartige Vollmantelzentrifuge im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit nicht sinnvoll einsetzbar.

[0011] Das Dokument GB 449,542 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Lösungen aus chloriertem Gummi. Dieser Stand der Technik lehrt dabei, daß ein externes Scherelement benutzt werden kann, um die Viskosität eines Fluids zu verringern. Weiter offenbart die WO 91/13686 eine Dekanter-Zentrifuge in Gestalt einer zylindrischen Vollmantel-Schnecken-Zentrifuge.

[0012] Bei der Scherung von Kunststoffschmelzen besteht einerseits die Gefahr, daß die Makromoleküle des Kunststoffs zerteilt und somit zerstört werden. Andererseits ist eine Viskositätsverminderung von Kunststoffschmelzen, insbesondere von Thermoplastschmelzen, aufgrund von Scherung nur ein im wesentlichen temporärer Zustand, da sich die Viskosität der Kunststoffschmelze nach Einwirkung der Scherkraft sukzessive wieder erhöht. Dies beruht darauf, daß die Viskosität von Kunststoffschmelzen von der Entknäulung der Makromoleküle als Folge der eingebrachten Scherkraft abhängig ist. Infolge der Krafteinwirkung strecken sich die Makromoleküle in Scherrichtung, so daß diese leichter aneinander vorbeigieiten. Wenn eine Scherkraft auf eine Kunststoffschmelze einwirkt, werden die Makromoleküle entknäult, wodurch sich die Viskosität verringert. Dieser entknäulte Zustand der Makromoleküle der Kunststoffschmelze fällt jedoch nach der Einwirkung der Scherkraft von dem energetisch höheren Zustand sukzessive wieder in den energetisch niedrigeren verknäulten Zustand, so daß sich die Viskosität der Kunststoffschmelze langsam wieder erhöht.

[0013] Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine wirtschaftlich zu betreibende Vorrichtung zum Zentrifugieren von viskosen Kunststoffschmelzen mittels einer Scherung zu schaffen.

[0014] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

[0015] Eine Vollmantelschneckenzentrifugiervorrichtung zum Zentrifugieren von viskosen Fluiden, insbesondere viskosen Kunststoffschmelzen bzw. Thermoplastschmelzen gemäß Anspruch 1 weist den Vorteil auf, daß eine baulich getrennte Schervorrichtung, welche von der Zentrifugiervorrichtung unabhängig betrieben ist, eine Scherung für eine derartige Viskositätsverminderung des Fluids vornehmen kann, daß die Viskosität des Fluids in nahezu optimaler Art und Weise vermindert wird. Durch diese nahezu optimale Viskositätsverminderung ist ein wirtschaftliches Zentrifugieren von hochviskosen Massen möglich, da die Trennung von Verschmutzungen der viskosen Masse in einer herkömmlichen Zentrifugiervorrichtung durchgeführt werden kann, ohne daß die Schmelze unter einem erheblichen Zeitaufwand zentrifugiert werden muß. Andererseits können Zentrifugen mit geringerer Leistung verwendet werden, welche derartig hochviskose Massen ohne vorherige Viskositätsverminderung nicht durchführen könnten.

[0016] Die Anordnung der Schervorrichtung unmittelbar vor der Vollmantelschneckenzentrifugierung ist notwendig, da eine Viskositätsverminderung durch Scherung von Thermoplastschmelzen nur zum Erfolg führt, wenn die Scherung im unmittelbaren Bereich vor dem Einwirken der Zentrifugalkräfte erfolgt. Bei einer zeitlichen Distanz zwischen Scheren und Zentrifugieren würde sich ansonsten mehr oder minder langsam die hohe Viskosität wieder einstellen.

[0017] Da die Viskositätsabnahme durch Scherung von Thermoplast zu Thermoplast unterschiedlich ist, ist es weiterhin wesentlich, daß die Schervorrichtung von der Zentrifugiervorrichtung baulich getrennt ist, um entsprechende Anpassungsmaßnahmen an den jeweiligen Kunststoff treffen zu können.

[0018] Im Gegensatz zu den bisher bekanntgewordenen Zentrifugiervorrichtungen ist es gemäß der Erfindung möglich, den Schervorgang des Fluids von dem Zentrifugiervorgang abzukoppeln, wobei die Viskositätsverminderung der Scherung zwischen der Schervorrichtung und der Zentrifugierstufe im wesentlichen beibehalten wird. Dadurch ist der Schervorgang in vorteilhafter Art und Weise von den Rahmenbedingungen des Zentrifugierens unabhängig, insbesondere der Drehzahl und der Konstruktion bzw. Baugröße, wodurch die Viskosität des Fluids im Hinblick auf das gesamte Zentrifugierverfahren effektiv vermindert wird. Dadurch wird ein wirtschaftliches Zentrifugieren auch für hoch viskose Massen durch eine effektive Viskositätsverminderung erreicht, da der Energieaufwand und die notwendige Verweildauer in der Zentrifuge vermindert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es, die Schergeschwindigkeit vor dem eigentlichen Zentrifugiervorgang um ein Vielfaches zu steigern und damit die Viskosität der Schmelze erheblich zu senken.

[0019] Durch eine Weiterbildung nach Anspruch 2 ist es vorteilhaft, daß die maximal auf das Fluid einwirkende Scherkraft frei wählbar ist, um eine Zerstörung der Makromoleküle des Kunststoffs zu vermeiden, welche bei zu hohen Scherkräften in mehrere Teile zerfallen würden. Durch die zylindrische Form der Scherflächen wird über den gesamten Bereich dieser zylindrischen Scherflächen für eine gleichmäßige Scherung gesorgt.

[0020] Mit einer Weiterbildung nach Anspruch 3 ist es aufgrund der freiwählbaren Drehzahl der rotierenden Scherfläche möglich, die Scherkraft in Abhängigkeit von der Höhe des Scherspalts jeweils auf eine spezifische Kunststoffschmelze derart einzustellen, daß eine nahezu optimale Viskositätsverminderung erreicht wird, ohne die Makromoleküle des Kunststoffs zu zerstören. Die Viskosität des Kunststoffs kann sich aufgrund der nahezu optimal einstellbaren Schergeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur auf bis zu 10% des ursprünglichen Viskositätswerts verringern, wodurch sich die Leistung der Zentrifuge erheblich erhöht.

[0021] Gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 4 kommt es in der Schervorrichtung zu einem konstanten Durchfluß, wobei keine Verwirbelungen der Kunststoffschmelze auftreten, und somit eine gleichmäßig definierte Scherung gewährleistet ist. In dem konischen Abschnitt des Scherspalts kommt es dabei zu einer Geschwindigkeitserhöhung des Fluids, wobei die Viskositätsverminderung durch den verminderten Schervorgang beibehalten wird, so daß die Kunststoffschmelze mit nahezu optimaler Viskositätsverminderung möglichst schnell in die Zentrifugierstufe gelangt.

[0022] Mit einer Weiterbildung nach Anspruch 5 wird es verhindert, daß die Strömung des Fluids in dem Rohr bzw. in dem Zuführrohr zur Zentrifugierstufe negativ beeinflußt wird, so daß das Fluid aufgrund des von dem Extruder erzeugten Drucks und der vorherrschenden Geschwindigkeit des Fluids unmittelbar in die Zentrifugierstufe eintritt, wobei die durch die Schervorrichtung erzeugte Viskositätsverminderung aufrecht erhalten wird.

[0023] Durch ein mit einer derartigen Vorrichtung durch geführtes Verfahren ist es möglich, die Scherkraft derart definiert zu begrenzen, daß die Viskosität der Schmelze erheblich verringert wird, ohne die Makromoleküle des Kunststoffs zu zerstören. Durch den von einem Extruder erzeugten vorherrschenden Druck wird das Fluid zwischen den zylinderförmigen Scherflächen spiralförmig transportiert, so daß die Scherung über eine möglichst lange Wegstrecke durchgeführt werden kann.

[0024] Ferner ist aufgrund der einstellbaren Drehzahl auf ein spezifisches Fluid bzw. eine spezifische Thermoplastschmelze eine nahezu optimale Scherung möglich.

[0025] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Erläuterungen des Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.

[0026] Es zeigt:

Fig. 1 Die Abhängigkeit der Viskosität von der Schergeschwindigkeit;

Fig. 2 Die Abhängigkeit der Viskosität vom Druck;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer Schervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht der Schervorrichtung von Fig. 3;

Fig. 5 eine vertikal angeordnete Zentrifugiervorrichtung mit einer Schervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 eine horizontale Zentrifugiervorrichtung mit einer Schervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

[0027] Fig. 1 zeigt die Abnahme der Viskosität bei steigender Schergeschwindigkeit an dem Beispiel eines Polyethylens. (Quelle: "Kenndaten für die Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe, Carl Hanser Verlag).

[0028] Als Beispiel wird in Fig. 1 ein Polyethylen (Lotrene FB 3003, CDF, 704 DR 116) in doppeltlogarithrnischer Aufzeichnung gezeigt. Auf der Abszisse ist die Viskosität η und auf der Ordinate die Schergeschwindigkeit D aufgetragen. Daraus läßt sich der Abfall der Viskosität mit steigender Schergeschwindigkeit bei Temperaturen der Schmelze zwischen 170 und 270°C entnehmen. Bei dieser Polyethylentype verringert sich danach die Viskosität bei einer Zunahme der Schergeschwindigkeit von 200 /sec auf 1000 /sec von 1000 Pa x s auf 220 Pa x s ! Diese starke Abnahme der Viskosität bei steigender Schergeschwindigkeit gilt für alle Thermoplaste in ähnlicher Weise.

[0029] Die Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit zwischen dem Druck der Schmelze und der Viskosität am Beispiel eines Polyethylens und eines Polystyrols. (Quelle: Westover, R.F.:SPE Techn. Papers (ANTEC) 6(1969), S.80-5). Ferner wird auch die Druckabhängigkeit thermoplastischer Schmelzen zur Reduzierung der Viskosität ausgenutzt. Aus der Fig. 2 läßt sich beispielhaft für Thermoplaste bei den Thermoplasten Polyethylen und Polystyrol entnehmen, wie stark bei einem Druckabbau die Viskosität abnimmt.(Quelle: Westover, RF.: SPE Tech. Papers (ANTEC) 6 (1969) S. 80-5). Der Anfangsdruck des durch die Schnecke plastifizierten polymeren Materials kann bei einem Einschnecken-Extruder bis zu etwa 600 bar betragen und bei einem Zweischnecken-Extruder bis zu etwa 1000 bar. Dieser Druck wird abgebaut, wenn die Schmelze den Scherkanal durch die Öffnungen verläßt.

[0030] Fig. 3 zeigt eine Schervorrichtung 30 gemäß der vorliegenden Erfindung, welche ein drehbar angetriebenes Innenteil 31 und ein feststehendes Außenteil 32 aufweist, welche zueinander geometrisch ähnlich ausgebildet sind. Das Fluid wird über ein Zuströmrohr 34 durch eine tangential angeordnete Zuströmöffnung 36 in die Schervorrichtung 30 eingeleitet, wobei sich zwischen dem rotierenden Innenteil 31 und dem feststehenden Außenteil 32 ein Scherspalt 33 bildet. Das Fluid wird zwischen einer zylinderförmigen Scherfläche 39 des rotierenden Innenteils 31 und einer zylinderförmigen Scherfläche 40 des feststehenden Außenteils 32 aufgrund einer konstanten Drehzahl und somit einer konstanten Schergeschwindigkeit gleichmäßig geschert. Dabei wird das Fluid während eines spiralförmigen Umlaufs im Scherspalt 33 dem konisch spitz zulaufenden Bereich des Scherspalts zugeführt. In diesem konisch spitz zulaufenden Bereich wird das Fluid aufgrund des verminderten Durchmessers beschleunigt und einer Abströmöffnung 37 zugeführt. Ferner findet aufgrund des verminderten Durchmessers nur noch eine geringere Scherung als in dem zylindrischen Abschnitt des Scherkanals statt, so daß die verminderte Viskosität lediglich beibehalten wird. Ein Zuführrohr 35 des Fluids schließt sich direkt an die Abströmöffnung 37 an, wobei der Innendurchmesser des Zuführrohrs 35 mit dem Durchmesser der Abströmöffnung 37 übereinstimmt. Das rotierende Innenteil 31 ist über eine gelagerte Antriebswelle 38 frei wählbar angetrieben.

[0031] Fig. 4 zeigt den annähernd tangentialen Zustrom des Fluids über das Zuströmrohr 34 in den Scherkanal 33. Ferner ist das rotierende Innenteil 31 und die Abströmöffnung 37 dargestellt.

[0032] In Fig. 5 ist eine vertikale Vollmantelzentrifuge 50 mit einer unmittelbar davor angeordneten Schervorrichtung 30 dargestellt. Das Fluid wird, wie in Fig. 3 beschrieben, über das Zuströmrohr 34 in die Schervorrichtung 30 eingeleitet und über ein Zuführrohr 35 von der Schervorrichtung 30 derart in einen Hohlzylinder 51 der Zentrifugiervorrichtung 50 eingeleitet, daß das Fluid von der Schervorrichtung 30 durch eine unmittelbare Zuführung in die Zentrifugierstufe 54 der Vollmantel-Schnecken-Zentrifuge 50 derart annähernd kontinuierlich unter Druck eingeleitet wird, daß das Fluid nach dem Austreten aus dem Zuführrohr 35 mittels einer Umlenkeinrichtung 52 unmittelbar in den Bereich von Zuführöffnungen 53 in dem Hohlzylinder 51 umgelenkt wird, durch welche das Fluid unter Beibehaltung der verminderten Viskosität in radialer Richtung in die Zentrifugierstufe 54 eintritt, so daß die durch die Schereinwirkung hervorgerufene verminderte Viskosität des Fluids im wesentlichen aufrecht erhalten wird. Ferner weist die Umlenkeinrichtung 52 bevorzugt eine zum Zuführrohr 35 ausgerichtete Spitze auf, die im Bereich des Zuführrohrs 35 angeordnet ist, wobei das Fluid ausschließlich durch die Umlenkeinrichtung 52 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt wird und über die Zuführöffnungen 53, welche im wesentlichen in der Mitte der Zentrifugierstufe 54 angeordnet sind, unmittelbar in die Zentrifugierstufe 54 eintritt, wobei die Zentrifugierstufe 54 zur Viskositätsbeibehaltung vorzugsweise induktiv erwärmbar ist.

[0033] Die Zuführöffnungen 53 erstrecken sich über den ganzen Umfang des Hohlzylinders 51 und leiten das Fluid unter einern erheblichen Druckabfall in die Zentrifugierstufe 54, wodurch die Viskosität der Schrnelze weiter vermindert wird. In der Zentrifugierstufe 54 werden Verschmutzungen des Fluids mit Hilfe einer an den Hohlzylinder 51 angebrachten Austragsschnecke über die Aussparung 55 ausgesondert. Das gereinigte Fluid verläßt die Zentrifugierstufe 54 über die Aussparung 56. Ferner ist der rotierende Außenmantel 57 der Zentrifuge nur einfach gelagert, wobei das untere Ende des Zentrifugenmantels 57 durch den Kreiseleffekt stabilisiert wird.

[0034] In Fig. 6 ist eine horizontale ausgeführte Vollrnantelzentrifuge gezeigt, welche ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten vertikale Vollrnantelzentrifuge aufgebaut ist. Jedoch weist die horizontal ausgeführte Vollmantelzentrifuge mehrere Zuführöffnungen 53 in dem Hohlzylinder 51 auf.

[0035] Die Schleuderzahl Z derartiger Zentrifugen liegt in einem Bereich von in etwa 1000 bis 5000, bevorzugt in einem Bereich von 2500 bis 3500, welche sich wie folgt berechnet:

Ansprüche

1. Vollmantel-Schnecken-Zentrifugiervorrichtung zum Zentrifugieren von viskosen Fluiden, insbesondere viskosen Kunststoffschmelzen, welche aufweist:
eine Vollmantel-Schnecken-Zentrifuge (50) mit einem zylindrischen drehbar angetriebenen Zentrifugenmantel (57), in welchem ein drehbar angetriebener Hohlzylinder (51) mit Austragsschnecke angeordnet ist, wobei sich ein Zuführrohr (35) zur Zuführung des Fluids in den Hohlzylinder (51) erstreckt, wobei der Hohlzylinder (51) in seiner Mantelfläche eine Zuführöffnung (53) zur Einführung des Fluids in radialer Richtung unmittelbar in die Zentrifugierstufe (54) aufweist, wobei im Bereich der Ausströmrichtung des Zuführrohrs (35) eine Umlenkeinrichtung (52) angeordnet ist, die das Fluid in dem Hohlzylinder (51) annähernd im unmittelbaren Anschluß an das Zuführrohr (35) umlenkt und sich zu der Zuführöffnung (53) hin erstreckt, und wobei zwischen dem Zentrifugenmantel (57) und dem Hohlzylinder (51) zumindest je eine Aussparung (55, 56) zum Abtransport der Verunreinigungen und zum Abtransport des gereinigten Fluids vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine von der Vollmantel-Schnecken-Zentrifuge (50) baulich getrennte Schervorrichtung (30) zur Viskositätsverminderung des Fluids durch Scherung unmittelbar an die Vollmantel-Schnecken-Zentrifuge (50) angrenzend angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schervorrichtung (30) zur Viskositätsverminderung eines Fluids eine Zuströmöffnung (36) und eine Abstömöffnung (37) aufweist, wobei zwischen der Zuströmöffnung (36) und der Abstömöffnung (37) ein Scherspalt (33), in welchem ein Fluid einer Scherkraft ausgesetzt ist, von jeweils einander zugewandten Scherflächen (39, 40) eines Außenteils (32) und eines Innenteils (31) gebildet ist, wobei die beiden Scherflächen (39, 40) zueinander rotationssymmetrisch angeordnet sind, wobei sich der Scherspalt (33) zwischen einer zylindrischen Scherfläche (40) des Außenteils (32) und einer zylindrischen Scherfläche (39) des Innenteils (31) ausbildet, und wobei zumindest eines der beiden den Scherspalt (33) bildenden Teile (31, 32) derart drehbar angetrieben ausgebildet ist, daß die auf das Fluid einwirkende Scherkraft frei wählbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Fluid einwirkende Scherkraft in Abhängigkeit von der Höhe des Scherspalts (33), welche durch den radialen Abstand der beiden Scherflächen (39, 40) ausgebildet ist, durch eine frei wählbare Umfangsgeschwindigkeit der rotierenden Scherfläche (39, 40) jeweils auf ein spezifisches Fluid einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Scherspalt (33) in der Schervorrichtung (30) durch ein feststehendes Außenteil (32) und ein rotierendes Innenteil (31) ausgebildet ist, wobei sich der Scherspalt (33) sowohl zwischen der zylindrischen Scherfläche (40) des Außenteils (32) und der zylindrischen Scherfläche (39) des Innenteils (31) als auch zwischen einer annähernd konisch zulaufenden Scherfläche des Außenteils und einer annähernd konisch zulaufenden Scherfläche des Innenteils ausbildet, wobei die Zuströmöffnung (36) in tangentialer Richtung innerhalb des feststehenden Außenteils (32) zum Scherspalt (33) hin ausgebildet ist, und wobei die Abströmöffnung (37) durch das Ende der konisch zulaufenden Scherfläche des Außenteils (32) gebildet ist,

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar an die Abstömöffnung (37) ein Rohr (35) an das Außenteil (32) anbringbar ist, welches einen Innendurchmesser aufweist, der mit dem Durchmesser der Abströrnöffnung (37) übereinstimmt.

Claims

1. Solid bowl screw centrifuge to centrifuge viscous fluids, especially viscous plastic melts that comprises the following:
solid bowl screw centrifuge (50) with a cylindrical rotatably driven centrifuge casing (57) in which is a rotatably driven hollow cylinder (51) with a discharge screw, whereby a feed pipe (35) to feed the fluid extends into the hollow cylinder (51), whereby the hollow cylinder (51) has a feed inlet (53) in its lateral surface to radially feed the fluid directly into the centrifuge stage (54), whereby there is a deflector (52) at the discharge of the feed pipe (35) that diverts the fluid in the hollow cylinder (51) almost at the feed pipe (35) and extends to the feed inlet (53), and whereby between the centrifuge casing (57) and the hollow cylinder (51) there is at least one recess (55, 56) for removing impurities and removing the purified fluid, characterized in that a shearing device (30) structurally separate from the solid bowl screw centrifuge (50) to reduce fluid viscosity by shearing directly neighbors the solid bowl screw centrifuge (50).

2. A device according to claim 1, characterized in that the shearing device (30) to reduce the fluid viscosity has a feed opening (36) and a discharge opening (37), whereby between the feed opening (36) and the discharge opening (37) there is a shearing gap (33) in which a fluid that is exposed to shearing force is formed by facing shearing surfaces (39,40) of an outer part (32) and an inner part (31), whereby the two shearing surfaces (39,40) are rotationally symmetrical, whereby the shearing gap (33) is formed between a cylindrical shearing surface (40) of the outer part (32) and a cylindrical shearing surface (39) of the inner part (31), and whereby at least one of the two parts (31,32) forming the shearing gap (33) is designed to be rotatably driven so that the shearing force acting on the fluid can be freely selected.

3. A device according to claim 2, characterized in that the shearing force acting on the fluid depending on the height of the shearing gap (33) that is formed by the radial distance between the two shearing surface (39,40) can be adjusted by a freely selectable peripheral speed of the rotating shearing surface (39,40) for a specific fluid.

4. A device according to claim 2 or 3, characterized in that the shearing gap (33) in the shearing deice (30) is formed by a fixed outer part (32) and a rotating inner part (31), whereby the shearing gap (33) is formed between the cylindrical shearing surface (40) of the outer part (32) and the cylindrical shearing surface (39) of the inner part (31) as well as between an approximately conically narrowing shearing surface of the inner part, whereby the feed opening (36) tangentially faces the shearing gap (33) in the fixed outer part (32), and whereby the discharge opening (37) is formed by the end of the conically narrowing shearing surface of the outer part (32).

5. A device according to one of prior claims 2 - 4, characterized in that a pipe (35) can be brought to the outer part (32) directly to the discharge opening (37), and the inner pipe diameter corresponds to the diameter of the discharge opening (37).

Revendications

1. Dispositif de centrifugation à bol plein à vis destiné à la centrifugation de fluides visqueux, notamment de plastiques en fusion visqueux, lequel présente :
une centrifugeuse à bol plein à vis (50) avec un bol (57) cylindrique entraîné en rotation dans lequel est disposé un cylindre creux (51) avec vis de décharge entraîné en rotation, un tube d'alimentation (35) destiné à l'amenée du fluide s'étendant dans le cylindre creux (51), ce dernier (51) présentant sur la surface de sa paroi un orifice d'amenée (53) pour l'introduction du fluide selon un axe radial directement dans l'étage de centrifugation (54), un dispositif de renvoi (52), lequel dévie le fluide dans le cylindre creux (51) approximativement à la hauteur de la jonction directe avec le tube d'alimentation (35) et s'étend en direction de l'orifice d'amenée (53), étant disposé dans l'axe de sortie du tube d'alimentation (35), et respectivement au moins un évidement (55, 56) étant prévu entre le bol de la centrifugeuse (57) et le cylindre creux (51) pour évacuer les impuretés et sortir le fluide épuré,
caractérisé en ce
qu'un dispositif de cisaillement (30) indépendant de la centrifugeuse à bol plein à vis (50) et destiné à réduire la viscosité du fluide sous l'effet du cisaillement est disposé de façon directement contiguë à la centrifugeuse à bol plein à vis (50).

2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de cisaillement (30) destiné à réduire la viscosité d'un fluide présente un orifice d'entrée (36) et un orifice de sortie (37), des surfaces de cisaillement respectives (39, 40) d'une partie extérieure (32) et d'une partie intérieure (31), tournées l'une vers l'autre, formant entre l'orifice d'entrée (36) et l'orifice de sortie (37) un interstice de cisaillement (33) dans lequel un fluide est soumis à un effort de cisaillement, les deux surfaces de cisaillement (39, 40) étant disposées en symétrie de révolution l'une par rapport à l'autre, l'interstice de cisaillement (33) se dessinant entre une surface de cisaillement cylindrique (40) de la partie extérieure (32) et une surface de cisaillement cylindrique (39) de la partie intérieure (31), et au moins l'une des deux parties (31, 32) formant l'interstice de cisaillement (33) étant conçue entraînée en rotation de sorte à permettre de choisir librement l'effort de cisaillement agissant sur le fluide.

3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que, pour un fluide donné, il est possible de régler l'effort de cisaillement agissant sur ce même fluide en fonction de la hauteur de l'interstice de cisaillement (33) déterminée par l'écart radial entre les deux surfaces de cisaillement (39, 40), par le truchement d'une vitesse circonférentielle des surfaces de cisaillement rotatives (39, 40) librement sélectionnable.

4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que sur le dispositif de cisaillement (30), l'interstice de cisaillement (33) est formé par une partie extérieure (32) fixe et une partie intérieure (31) rotative, ce dernier (33) apparaissant aussi bien entre la surface de cisaillement cylindrique (40) de la partie extérieure (32) et la surface de cisaillement (39) cylindrique de la partie intérieure (31) qu'entre une surface de cisaillement de la partie extérieure et une surface de cisaillement de la partie intérieure, lesquelles se terminent approximativement de façon conique, l'orifice d'entrée (36) étant formé selon un axe radial à l'intérieur de la partie extérieure fixe (32) en direction de l'interstice de cisaillement (33) et l'extrémité de la surface de cisaillement de la partie extérieure (32) se terminant de façon conique formant l'orifice de sortie (37).

5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4 précédentes caractérisé en ce que directement à la hauteur de l'orifice de sortie (37), il est possible de monter sur la partie extérieure (32) un tube (35) dont le diamètre intérieur coïncide avec le diamètre de l'orifice de sortie (37).

Zeichnung