Vorrichtung zur Durchführung langsam verlaufender chemischer Reaktionen in flüssiger Phase
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung langsam verlaufender chemischer Reaktionen in flüssiger.Phase,insbesondere zur Polykondensation bei der Herstellung von Polyestern.
PolyestersindPlastgrundstoffe,diedurch Polykondensation von mehrbasischen Karbonsäuren mit mehrwertigen Alkoholen entstehen. Einer der wich tigsten PlastgrundstoffeausdieserGruppe ist das Polyäthylentherephthalat, das durch, Polykondensation von Diglykoltherephthalat entsteht. Die Polykondensation des Diglykoltherephthalats wird unter Wärmezufuhr in einem hohen Vakuum durchgeführt, und zwar bis zu einem bestimmten Kondesationsmaximum. Unmittelbar nach Erreichen dieses Kondensationsmaximums muss der gewonnene Polyester unverzüglich verarbeitet, beispielsweise versponnen werden, da sonst ein unerwünschter Abbau im Polykondensationsgrad eintritt.
Die Polykondensation wird in Reaktoren durchgeführt, an die besondere Anforderungen zu stellen sind. So ist beispielsweiseeineverhältnismässiggrosse A. usd. ampfungsoberfläche erforderlich, weiterhin muss das Kondensat, beispielsweiseWasser,abgeführtwer- den können.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung langsamverlaufender chemischer Reaktionen in flüssiger Phase, insbesondere zur Poly- kondensation bei der Herstellung von Polyestern, welche gekennzeichnet ist durch mehrere, in einem dicht an die Randkante anschliessenden Behälter drehbare, ineinanderfassende Schnecken, deren Flanken die Form eines Kreis, bogens, aufweisen, dessen Radius dem Achsabstand der Schneckon entspricht.
Der wesentliche Vorteil eines derartig aufgebau- tan Raaktors liegt darin, dass der Polykondensations- prozess fortlaufend durchgeführt werden kann. Das Ausgangsprodukt, beispielsweise Diglykoltherephtha- lat, wird an einem Ende des Behälters ständig zugeführt, durch die rotierenden Schnecken je nach der gewähltenRotationsgeschwindigkeitdurchden Reak tionsbehältergefördertundamanderenEnde. als Reaktionsprodukt, beispielsweise als Polyäthylenthe- rephthalat, kontinuierlich entnommien. Der Reak tionsbehälter ist dabei nur so weit mit Flüssigkeit t gefüllt,
dass die rotierenden Schnecken um einen wesentlichenBetragständigausderReaktionsflüssig- keit herausragen. Durch die Rotation der Schnecken wird die Kondensation dadurch gefördert, dass ständigFlüssigkeitdurchdieFIankejn der rotieren- den Schnecken aus der Flüssigkeit mitgeführt wird.
Der s, o auf den Flanken gebildete Flüssigkeitsfilm kondensiert schnell.
Erfindungsgemässsind die imRaaktionsbehälter rotierenden Schnecken, vorzugswaise drei oder mehr, in einer Horizontalebene so angeordnet, dass die äussere Randkante der einen Schnecke jewe, an den Flanken der Nachbarschnecke entlanggleitet und , diese so reinigt. Auf diese Weise findet ständig ein gegenseitiges Abstreifen von Reaktionsflüssigkeit von den Schneckenflanken statt. Ohne ein derartiges.
Selbstreinigen ist die kontinuierliche Polykondensa- tion mittels der in einem Reaktionsbehälter angeord- neten Schnecken nicht durchführbar.
Im Bereich der gegenseitigen Ftankenberührung ergibt sich eine dichteAnlagederScbneckeogewinde aneinander, so dass in diesem Bereich die Ausbildung eines Flüssigkeitsfilms eicht möglich ist. B, ei lücken- losem Ineinandergreifen der Schnecken würde somit bei den innenliegenden Schnecken, die beidseitig mit Nachbarschnecken in Eingriff stehen, die Ausbildung eines für einen bestimmten Reaktionsverlauf erwünschten Flüssigkeitsfilms nicht gegeben sein. Um dieser Schwierigkeit aus dem Wege zu gehen, greifen nach einer speziellen Ausführungsform der Erfinung die einzelnen Schnecken mit Axialspiel ineinander.
Dabei braucht nur ein Teil der Schnecken, bei drei Schnecken vorzugsweise die mittlere, axial verschieb- bar zu sein, so dass wechselweise die eine oder die andere Flanke des Schneckengewindes mit der äusseren Randkante der Nachbarschnecke in Berührung kommt undsogereinigtwird. Auf diese Weise wird die wechselseitigeReinigungderSchneckenbeibe- halten und die Möglichkeit der Bildung eines Flüssig- keitsfilms gewährleistet.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Er findung schliesst der Mantel des Reaktionsbehälters wenigstens im Bereich des Flüssigkeitsstandes dicht andenAussenrandderSchnecken an. Dadurch ergeben sich von Gewindegang zu Gewindegang in Axialrichtung gesehen abgeschlossene Kammern, die sich über die gesamte Breite des Roaktionsbehälters erstrecken.
Durch die gemeinsame Rotation der Schnecken werden diese einzelnen Kammern fortlaufend vom Aufnahmeende zum Abgabeande des Be hälters bewegt, ohne dass eine Vermischung des Reaktionsgutes in Axialrichtung stattfindet. Voraus- setzung für die Einhaltung derartiger. gesonderter Einzelkammern ist bei dieser Ausführumgsform die Einhaltung eines bestimmten füllgrades des Reaktionsbehälters :
Der Flüssigkeitsspiegel darf hierbei nicht oberhalb des Schneckencandss'liegenunddie Behälterwandung muss mindestens bis zur Höhe des Flüssigkeitsspiegels dicht an. die Aussenkante der Schnecken anschlissen,
Zweckmässigerweise ist der so ausgabildete Reak tionsbehälter in einemgeschlossenen,vorzugsweise zylindrischen Heizbehälter angeondnet, der aus mehreren, in Längsrichtung voneinander getrennten Kam- mern besteht und der mit einem. geeigneten Heiz msdium beschickt wird.
Die Antriebskraft für die Schnecken kann zunächst von einem Motor auf einederSchnecken aus geübt werden und von dieser durch geeignete, üb- liche Getriebeelemente auf die übrigen Schnecken übertragen werden,derart,dassalleSchneckengleich- sinnig rotiert werden. Das Getriebe kann dabei au sserhalb des Reaktionsbehälters und ausserhalb des Heizbehälters liegen. Die abschnittsweise Axialverschiebung einer oder mehrer Schnecken wird gemäss einer zweckmässigen Ausbildung der Erfindung mit Hilfe eines pneumatisch oder hydraulisch in einem Zylinder bewegten Kolbens bewirkt. Diese Zylinder- kolbenainheit ist ebenfalls ausserhalb des Reaktors angeordnet.
Für die Ausgestaltung der Schnecken sind ver schiedene Lösungen möglich. Das wesentliche Grund- prinzip liegt darin, dass der Radius des Flankenkreisbogens einer jaden Schneckedem. Achsmittenabstand der Schnecken voneinander entspricht. Die so aus- gebildeten, miteinander in Eingriff stehenden Schnekken können gleichen oder unterschiedlichen Aussendurchmesser aufweisen, weiterhin ist es möglich, Schnecken mit Kern, Schnecken ohne Kern oder Schnecken mit negativemp Kern zu verwenden.
Weitere Binzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Ausführungsbeispialen anhand der Zeichnungen naher erläutert.
In den Zeichnungen stellen dar :
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs- gemässen Polykondensationsreaktors im Horizontalschnitt,
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 im Längsschnitt,
Fig. 3 das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 im Mittelquerschnitt,
Fig. 4 das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1-3 in einer getriebeseitigen Ansicht,
Fig. 5 bis 11 Ausführungsbeispiele von im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Reaktor verwendbarenSchnecken im Querschnitt.
Im Vordergrund der durch die Erfindung behandelten und gelösten Aufgaben steht die Durchführung langsam verlaufender chemischer Reaktionen bei flüssigen Reaktanten, insbesondere aber die Durchführung kontinuierlich verlaufender Polykondsnsa- tionsprozesse bei der Herstellung makromolekularer Kunststoffe.
Das allgemeine Erfindungslösungsprinzip besteht darin, in derartigen Kondensabionsreaktoren Schnek- ken von bestimmtem Aufbau und in bestimmter Anordnung zu Verwendern.
Bei dem in den Fig. 1-4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in einem Roaktionsbehälter 30 drei parallelachsige Schnecken 31, 32, 33 rotierbar angeordnet. Die Schneken sind mit ihren Enden in geeigneten, abgedichteten Radiallagern 34 und 35 geführt, die Abdichtung kann in üblicher Weise mit Stop±buchsen oder ähnlichen Mitteln durchgeführt sein. Diese Abdichtung der Wellendurchführung ist deshalb wichtig, weil während der Reaktion innerhalb des Behälters 30 ein verhältnismässighohesVakuum aufrechterhalten werden muss.
Die Schnecken 31, 32 und 33 erfüllen bei der DurchführungderReaktion eine doppelte Aufgabe : , einmal bieten sie.dieerforderlichengrossenKon- densationsflächen und zum anderen bewirken sie durch den Rotationsantrieb eine kontinuierliche Durchführung der Reaktion, d. h., es wird ständig das Ausgangsprodukt zugeführt und ständig das fertige Produkt entnommen.
Die Kondensationsflächen werden bei den Schnecken durch die Flanken gebildet, die durch die Umdrehung der Schnecken beim Austritt aus der Flüssigkeit jeweils einen Flüssigkeitsfilm mitführen, der dann in dem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindlichen Ranktionsraum kondensiert. Dabei ist es nicht zu vermeiden, dass sich infolge der Kondensa tion ständig ein Teil des Reaktionsproduktes auf Iden Flanken der Schnecken absetzt. Diese Erscheinung muss in jedem Falle vermieden werden.
Es finden deshalbSchneckenVerwendung,die eine gegenseitige Selbstreinigung der Flanken bewirken. Der prinzipielle Aufbau derartiger, selbsreini- gender Schnecken setzt voraus, dass die Flanken im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet sind, wobei der Radius dieses Flankenbogens dem Achsmittenabstand der miteinander in Eingriff stehenden Schnecken entspricht. Praktisch kann jede nach diesem PrinzipaufgebauteSchileckenform in einem Reaktor gemäss der Erfindung Verwendung finden.
In den Fig. 5-11 sind verschiedene Lösungsformen derartiger Schnecken im einzelnen erläutert.
Bei der Ausgangsform derartiger selbstreuugen- der Schnecken (Fig. 5) fassen die benachbarten Schnecken ohne Axialspiel dicht ineinander. Dadurch kann sich nur je nach Rotationsrichtung auf der einen aussnliegenden Schnecke der erwünschte Flus- sigkeitsfilm auf den Flanken ausbilden, während bei den übrigen mittleren und bei der anderen aussen- liegendenSchnecke die Flüssigkeit unmittelbar wieder abgestreift wird. Für die Durchführung der vorangehend erläuterten chemischen Reaktionen ist aber die Bildung eines Flüssigkeitsfilms auf sämtlichen Schnecken erforderlich.
Nach einer speziellen Ausführungsform der Er findung weisen deshalb die einzelnen Schnecken 31, 32, 33 ein gewisses Axialspiel gegeneinander auf.
Der Abstand zwischen in Axialrichtung aufeinander- folgenden Flanken, beispielswiese 36, 37 (Gewindenut) einer Schnecke, z. B. 32, ist grösser als Idie Stärke des einfassenden Gewindes der benachblarten Schnecke 31. Durch Relatiwersohiebung in Axialrichtung zwischen den Schnecken kann erreicht werden, dass die Flanken einer Schnecke, z. B. 31, alternativ an den Flanken 36 oder 37 der benachbarten Schnecke 32 zur Anlage kommen und damit die Abstreifwirdkung abwechselnd auf der einen und der anderen Flanke herbeiführen.
Die Gewindefglanke (bei derdargestelltenPosition der Flanke 37),'die nicht mit der zugekehrten Flanke der Nachbar- schnecke in Berührung steht, führt ebenso wie die zugekehrte Flanke der nachbarschnecke den Flüssig keitsfilm mit.
Die abschnittweise Reinigung und Freigabe der Schneckenflanken kann bei einem in den Zeichnun- gen dargestellten Reaktor mit drei ncbeneinander- liegenden Schnecken in einfacher Weise dadurch erreicht werden,dassdiemittlere Schnecke axial verschiebbar gelagert ist. Je nach den durchzuführenden Reaktionen und je nach der Wirkung der Ausgangsstoffe kann hierbei während des Reaktionsverlaufes die mittlere Schnecke von Zeit zu Zeit in Axialrichtung von der einen Endstellung (z. B. Anlage an den Flanken 36) in Idie andere Endsbellung (AnLage an den Flanken 37) verschoben werden.
Damit ist die Möglichkeit der Flüssigkeitsfilmbildungaufallen Schnecken gewährleistet, während die Bildung von Absetzungen des Reaktionsproduktes auf den Flanken verhindert wird
Durch die Schnecken wird nach Massgabe der Rotationsgeschwindigkeit eine ständige Förderung der Flüssigkeit durch den Behälter 30 erzielt. Dabei ist natiürlich eine Vermischung der reaierenden Flüssigkeit in Axialrichtung des Behälters sehr uner wünscht.UmsinederartigeVermischung zu verhindern, liegt deshalb der Mantel des Behälters 30 zumindest im Bereich des Flüssigkeitsstandes, d. h. bis zur Höhle des Flüssigkeitsspiegels 38 dicht. an den Aussenkanten 39 der Schnecken an.
Dadurch werden jeweils völlig abgeschlossene Kammern 40 zwischen aufeinanderfolgenden Gängen einer Schneckegebildet.DieseKammernverlaufenüber d.iegesamteBreitedesBehälters und werden mit ihrem Inhalt durch die Rotation derSchneckenlang- sam vom Eintrittsstutzen 41 in Richtung auf den Entnahmestutzen 42 verschoben, wobei während die- ser kontinuierlichen Längsbewegung ständig die Reaktion durchgeführt wird.
EineVermischung in Längsrichtung wird dabei nur dann vermieden, wenn der Flüssigkeitsspiegel 38 nicht über den oberen Rand der Schnecken steigt und wenn die Wandung des Behälbers 30 mindestens bis zur Höhe des Flussigkeitsspiegels dicht an den Aussenrändem der Schnecken anliegt (siehe besonders Fig. 3).
Für die Durchführung bestimmter Reaktionen, z. B. Polykondensationen, kann ein verhältnismässig hohes Vakuum im Reaktionsbehälter 30 erforderlich sein. Dieses Vakuum wird in dem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 38 verbleibenden vergrösserten, im Querschnitt vorzugsweise halbkreisförmigen Raum 43 erzeugt. Über einen im oberen Bereich des Behälters 30 vorgesehenen Stutzen 44 wird ständig Kondensat, beispielsweise Wasser, abgeführt und dabei zugleich das erforderliche Vakuum erzeugt.
Weiterhin kann während der Reaktion Wärme zugeführt werden müssen. Zu diesem Zweck ist der gesamte Reaktionsbehälter 30 von einem im dar gestellten Ausführungsbeispiel zylindrischen Heiz- behälber 45 umgeben. Um ein Abstrfen der Heiz tempemturinLängsrichtungdesBehälters je nach der durchgeführten Reaktion zu ermöglichen, kann der Heizbehälter 45 mehrere, beispielsweise drei, ge sonderteHeizkammern 46, 47 und 48 aufweisen.
Jede Heizkammer ist mit einem Einlassstutzen 49 und einem Auslassstutzen 50 für das Heizmedium versehen.Dieaussenliegende Heizkammer erstreckt sich auch in den Bereich der Endwandung 51 des Reaktionsbehälters.
Der Rotationsantrieb der Schnecken erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Elektromotor 52, der ausserhalb des Reaktionsbehäl- ters und ausserhalb des heizhehälters angeordnet ist.
Die Antriebskraft wird über ein Zahnrad 53 (Fig. 4) von der Motorwelle zunächst auf ein auf der mittle- ren Schnecke 32 angeordnetes, ausserhalb Ides Reak- tionsbehälters liegendes Zahnrad 54 übertragen und von diesem unter Zwischenschaltung weiterer Zahn- räder 55 und 56 auf, die den Schnecken 31 und zugeordneten Zahnräder 57 und 58.
Die Zwischenräder 55 und 56, dienen jeweils zur Umkehnung der Rotationslichtung, so dass sämtliche Schnecken in gleicher Richtungangetriebenwerden.Zweck- mässigerweise ist, wie beim dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel,diedemsoausgebildetenGetriebezu- gekehrte Endwandung 59 desReaktionsbehältersmit einerKühlkammer60ausgebildet,dieeinenuner- wünschten Wärmeübergangtauf das Getriebe verhindert. Das Getriebe istineinemmitderEnd- wandung des Behälters verbundenen Gehäuse 61 angeordnet.
Bei der erwähnten zweckmässigen Ausbildung einer speziellen Ausführungsform der Erfindung soll die mittlere Schnecke 32 von Zeit zu Zeit in Axialrichtung hin und her hgehend verschoben werden.
Diezse zusätzliche Bewegung erfolgt durch einen am Ende der Schneckenwelle 62 angeordneten hydrau- lisch oder pneumatisch betätigten iKolben 63,'der verschiebbar in einem Zylinder 64 geführt ist. Der Zylinder ist mit den üblichen Druckmittelleitungen 65 und 66 ausgerüstet. Das Einde der Schneckenwelle 62 ist axial verschiebbar in idem zugeordneten Zahnrad 54 gelagert, und zwar mit einer geeigneten Mitnehmerverbindung, so d'ass hei Rotation des Zahn- rades 54 die Schnecke mitgenommen wird, jedoch axiale Verschiebungen bei relativ dazu stillstehendem Zahnrad 54 durchführbar sind.
Die Zufuhr der Flüssigkeit erfolgt, wie bereits erwähnt, über den Stutzen 41. Da innerhalb des Behälters 30 ständig ein Vakuum herrscht, sind für die Einführung der Flüssigkeit keine besonderen För dereinrichtungen notwendig. Dagegen erfolgt die Ent- nahme des Reaktionsproduktes'am anderen Ende des Behälters über den Stutzen 42 gegen die Be lastung durch das Vakuum.
Aus diesem Grunde ist innerhalb des Stutzens 42 eine Förderschnecke 67 vorgesehen, die das Reaktionsprodukt mnmittelbar über eine Leitung 68 einer Verarbeitungsleinrichtung, beispielsweise einer Spinneinricbtung zuführt, so dass ein Abbau des KondensationsgradosnachVerlassen des Reaktionsbehältersverhindertwird.DerStutzen 42 ist zur AufrechterhaltungderTemperaturausser- halb des durch'die Heizkammer 48 beeinflussten Bereiches mit einer weiteren Heizkammer 69 versehen.
Die Fig. 5-11 befassen sich mit der Ausge staltung von Schnecken, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Reaktor verwendbar sind.
Sämtliche dieser Schnecken weisen eine Qwerschnitts. form auf, die dem bereits genannten Prinzip tinter- geordnet ist, d. h. bei der der Radius des Flankenkreisbogens mit dem Axialabstand der nebenemi- anderliegenden Schneckenübereinstimmt.Derartaus- gebildete Schnecken können aber nach einem wei- teren MerkmalderErfindungsoabgeführtsein, dass sie dicht ineinanderfassen und eine Axialvier- schiebung, wie siebeidenSchnecken im Reaktor erwünscht ist, nicht zulassen.
In derartigen Fallen können Schnecken mit der wechselseitigen Reini gungswirkungin.anderenVonnidhtungenalsFörder- und Mischschnecken Verwendung finden. Die in den Fig. 5-9 dargestelltenAusführungsbeispielebefassen sichmitderartigendichtineinanderfassendenSdhnek- ken, während die Fig. 10 und 11 Schnecken mit Axialabstand behandeln, wie sie baispielsweise in dem erfindungsgemässen Reaktor Verwendung finden. Sämtliche Schneckenfomien und-kombinationen der Fig. 5-9 können aber bei entsprechender Anderung des Querschnitts auch als Schnecken mit Axial .aibstamd,d.h. als Schnecken für einen Kondensationsreaktor Verwendung finden.
Wie Fig. 5 zeigt, ist jade der Schnecken 1 und 2 im Querschnitt gesehen durch vier Kreisbogen begranzt, und zwar einmal durch den Kreisbogender Schneckonaussenfläche 3 bzw. 4, dessen Radius b dem Radius dasgesamtenSchneckenkörpersent- spricht, weiterhin durchdiebeidenKreisbogender Schneckenflanken 5 und 6 bzw. 7 und 8, deren Radien a dem Abstand a zwischen den Mittelachsen 9 und 10 der beiden Schnecken entsprechen. Der Abstand a entspricht ausserdem dem zu der Bogen- länge des Kreisbogens der Schneckenaussenfläche 3 bzw. 4 gehönenden Sehnenmass. Die Mittelpunkte der Kreisbogen der Flanken, z.
B. 5 und 6, liegen in den Berührungskanten 11 und 12 der Flanken 5 und 6 mit der Aussenfläche 3. Ein weiterer innenliegender Kreisbogen wird durch den Schneckenkem 9 bzw.
10 gebildet,, d. h. der Radius c dieses vierten Kreis- bogens entspricht dem Kernradius der Schnecken.
Wie Fig. 5 veranschaulicht, gleitet Ibei einer Ro tationsbewegung der beiden Schnecken in gleicher Richtung jeweils eine Randkante (bei der Darstellung die Randkante 12) auf der jeweils zugekehrten Flanke (bei der Darstellung die Flacke 7) der benachbarten Schnecke entlang und reinigt dadurch diesen Teil der Schnecke.
Bei der durch Pfeil 13 angegebenenRotationsrichtungderSohnecken.gleitet die Randkante 12, von der dargestellten Position aus- gehend, noch bis zum Kreisbogenende der Flanke 7 entlang.Dann gleitet der Scbneckenkem 10 an der Aussenfläche 3 entlang, bis die Eandkante 11 auf die andereFlanke 8 der Schnecke auftrifft und an dieser reinigendentlanggleitet.Bei weiterer Umdre- hung der beiden Schnecken wiederholt sich ! dieser Vorgang, d. h.
die Flanken 5-und 6 werden durch die Randkanten der andern Schnecke und die Aussen fläche4durchdenSchneckenkem 9 geroinigt.
DieBerühr.un.gsliniederKanten 11 bzw. 12 mit der jeweils anliegenden Flanke 7 bzw. 8 verläuft in der Grundrissderstellung der Fig. 6 abwechselnd unterhalb und oberhalb der Zeichenebene.
Fig. 7 zeigt zwei.gleichgrosseSchnecken14, 15, die ebenfalls nachdemVorschlagderErfindungaus- gestaltetsind,wobeijadochgegenüberder Form der Fig. 5 und 6 der Kernradius C Iden Wert 0 angenommen hat, d. h. Idiese Schneckenform ist kern- los. Dadurch ist die Schnecke jeweils nur noch durch drei kreisbogenförmige Flächen begrenzt, nämlich durch die Aussenflächen 3 bzw. 4 sowie durch die Flanken 5 und 6 bzw. 7, und 8.
Durch das Fehlen der Schneckenkerne sind die beiden miteinander in EingriffstehendenSchnecken 14, 15 näher anein andergerückt, derart, dass die Umfangslinie der einen Schnecke jeweils durch den Achsmittelpunkt der anderen Schnecke läuft. Die Flanken 5 und 6 bzw. 7 und 8 treffen im Zentrum der Schnecke unmittelbar aufeinander, so dass an Stalle eines Schnecken- kerns ein Grat 16 bzw. 17 gebildet ist.
Der gegenseitige Reinigungsvorgang bei Rotation der Schnecken entspricht dem im Zusammenhang mit Fig. 5 und 6 beschriebenen. An Stelle des Kernradius c gleitet bei dieser Ausführungsformder Schnecken der Grat 16 bzw. 17 auf der Ausslen- fläche 3 bzw. 4 der jeweils benachbarten Schnecke entlang.
Wie Fig. 8 zeigt, müssen die miteinander kom- binierten Schnecken nicht unbedingt von Zgleicher Grösse und Ausführungsform sein. In dieser Darstellung sind als Beispiel möglicher Kombination eine Schnecke 18 mit Schneckenkern 19 mit einer Schnecke 20 ohne Schneckenkem kombiniert, wobei ausserdem die Schnecke 20 einen geringeren Durchmesser aufweist als die Schnecke 18. Aus dieser unterschiedlichen Form der beiden Schnecken 18 und 20 bestimmt sich auch deren Abstand voneinander, und zwar verläuft die Umfangslinie der Schnecke 18 durch den Achsmittelpunkt der Schnecke 20, während umgekeht. die Umfangslinie der Schnecke 20 die Umfangsline des Schneckenkern, s 19 der Schnecke 18 tangiert.
Dadurch ent- spricht der Achsmittenabstand f der beiden Schnekken 18 und 20 der Summfle aus Aussenradius h tder Schnecke 20 und Kernradius i der Schnecke 18.
Die Ausgestaltung der beiden Schnecken 18 und 20 im Querschnitt gesehen ist bezüglich der Flanken 5 und 6 bzw. 7 und 8 wiederum der erfindungs- gemässen Lehre unterworfen, d. h. die Kreisbogen der Flanken 5 und 6 der Schnecke 18 und die Kreis- bogen der Flanken 7 und 8 der Schnecke 20 weisen einen Radius f auf, der dem Ab, stand f der Schneckenmittelpunkte voneinander entspricht. Die Gesetz mässigkeit tritt hier besonders deutlich zubage.
Der Mittelpunkt für den Kreisbogen der Flanken 5 bzw. 6 ist der Schnittpunkt eines Hiliskrefiises 21 vom Aussen- radius h der Schnecke 20 um den Achsmittelpunkt der Schnecke 18 mit der Verbindungslinie zwischen Achsmittelpunkt der Schnecke 18 und dem Schnitt- punkt des Kreisbogens der Aussenfläche der Schnecke 18 mit dem Kreisbogen der Flanke 5 bzw. 6.
Umgekehrt ist der Mittelpunkt für den Kreisbogen der Flanken 7 bzw. 8 der Schnecke 20 der Schnitt- punkt eines Hilfskreises 22 vom Radius g der Schnecke 18 um den Achsmittelpunkt der Schnecke 20 mit der Verlängerung der Verbindungslinie zwi- schen Achsmittelpunkt der Schnecke 20 und dem Schnittpunkt des Kreisbogens der Aussenfläche der Schnecke 20 mit dem Kreisbogen der Flanke 7 bzw. 8.
Die in Fig. 9 im Querschnitt dargestellten Schnekken 23 und 24 besitzen den gleichen Durchmesser und einen negativen > Kernradius, d. h. der Durchs messer der Aussenfläche der einen Schnecke reicht über die Achsmitte der anderen Schnecke hinaux, oder mit anderen Worten : Der Radius 1 der Schnekken ist grösser als der Achsmittenabstand k der Schnecken. Bai'dieserAusführungsformbesitzendie Schnecken 23 und 24 die Form von spiralförmig gewundenen Scheckengängen, die um einen zylin- drischenHohlraum mit dem Durchmesser m ge- wunden sind.
Für die Querschnittsform der Schnekken 23 und 24 gilt wieder die geometrische Be ziehung,dassderRadiusAderkreisbogenförmigen Flanken 5 und 6 bzw. 7 und 8 dem Abstand k der beiden Schneckenmittelachsenvoneinanderent- spricht.
Bei den bisherbeschriebenenAusführungsbei- spielen der erfindungsgemässen Schnecken gemäss Fig. 5 bis 9 waren Sbeigung und Querschnittsform so gewählt, dass diese lückenlos ineinanderfassen, wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist.
In den Fig. 10 und 11 ist. das Grundprinzip bei mit Axialspiel ineinanderfassenden Schnecken erläu- tert. Derartige Schnecken können in einem Reaktor Verwendung finden, wie er anhand der Fig. 1-4 er läutert ist. Dabei können auch diese, mit Axialspiel ineinanderfassenden Schnecken in der im Zusammenhang mit den Fig. 5-9 erläuterten Weise abgewandelt und kombiniert werden. Auf die Quer- schnittsform der Sehnecken 25 und 26 gemäss Fig. 10 und 11 wirkt sich diese Massnahme derart aus, dlass der Bogen der Aussenfläche 3 bzw. 4 mit Radius o um einen Winkelbetrag verkleinert worden ist, so dass die kreisbogenförmigen Flanken 5 und 6 bzw.
7 und 8 näher zusammengerücktsind.DerRadius n der Flanken 5 und 6 bzw. 7 und 8 entspricht wiederum dem Achsmittensbstand n der deiben Schnecken voneinander, der in diesem Fall durch , den Radius o der Schnecken plus einem Radius p eines Schneckenkerns 9 bzw. 10 bestimmt ist. Auch beidiasemAusführungsbeispielderErfindungkönn- ton natürlich die Schneckenkerne oder einer der Sohneckenkeme fehlen.
Bei diesen Schnecken findet, wie im Zusammenhang mit dem Reaktor erläutert, ein wechselseitiges Abstreifen der Flanken nur in bestimmten Zeit- abschnitten und nur jewails auf einer Flanke statt.
Es ist also demnach, um auf beiden Flankendie Reinigung durchzuführen,einezusätzlicheBewegung der Sohnecken erfordenlich, beisp, ielsweise die erläuterte Axialverschiobung. Anstelle'dieserAxial- verschiebung kann aber auch nach einem bestimmten Umdrehungsweg die eine der Schnecken bei Weiter- rotieren der anderen für einen Augenblick. arretiert werden.
In Fig. 10 ist eine Relativ, stellung der beiden Schnecken 25 und 26 gezeigt, bei'der die Rand- kante 12 an der zugekehrten Flanke 7 der benach barten Schnecke entlanggkitet. Soll jetzt die zweite Flanke 8 der Schnecke 26 ebenfalls durch ich, Gegen- schnecke 25 gereinigt werden, so muss nach einem bestimmten Umdrehungsweg die like Schnecke 26 für einen Augenblick angehalten werden.
Fig. 11 zeigt eine Stellung der beiden Schnecken 25 und 26, bei dergegenüberderDarstellungderFig. 10 die Schnecke 26 um einen Winkelbetrag von 180 weitergedreht worden ist, während die Schnecke 25 gegen- über der Stellung in Fig. 10 zunächst um einen Winkelbetrag von 60 weitergedreht, dann jedoch angehalten wurde (wobei dann die Schnecke 26 den restlichen Weg von 120 bis zum gesamten Weg von 180 allein zurücklegte).
Durch eine derartige unterschiedliche Drehbewegung der Schnecken 25 und 26 is dieRandkante11 der Schnekde 25 mit der Flanke 8 der Schnecke 26 in Berührunggekommen.
Zweckmässig ist der Bewegun, gs-und Stillsbands- rhythmus der beiden Schnecken 25 und 26 so eingestellt, dass in der in Fig. 10 gezeigten Stelung beide Schnecken eine Umdrehung vollführen. Dann bleibt die linke Schnecke 25 stehen, während die rechte Schnecke 26 um einen Winkelbetrag von 120 wei- tergedreht wird. Darauf führen beide Schnecken eine ganze Umdrehung durch, worauf dann die rechte Schnecke 26 angehalten wird, während die linke Schnecke 25 um einen Betrag von 120 weiter- gedreht wird. Es wechselt also fortlaufend eine Gesamtumdrehung beider Schnecken mit einer Teilumdrehung der einen Schnecke bei Stillstand der anderen. Auf diese Weise werden baideSohnecken gereinigt.
Bei Verwendung der zuletzt beschriebenen Schneckenform in einem Reaktor gemäss Fig. 1-4 ist natürlich ein enbsprechend ausgebildetes Getniebe für den absatzweisen Antrieb der Schnecken erforder- lich.