Vorrichtung zur Bearbeitung hochviskoser Substanzen Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Vor richtung gemäss dem Hauptpatent zur Bearbeitung hoch viskoser Substanzen mit zwei allgemein zylindrischen Walzen, die parallel zueinander in einem bestimmten Abstand angeordnet sind und in entgegengesetzten Rich tungen angetrieben werden, sowie mit Zu- und' Abfluss vorrichtungen für die hochviskosen Substanzen und einem annähernd symmetrisch zu den Walzen angeord neten Kamm, dessen Zähne sich in Drehrichtung zwi schen die Walze. erstrecken.
Diese Vorrichtung kann bei verschiedenen Bearbei tungsverfahren angewandt werden. Dazu gehört z. B. das Verdampfen einer gasförmigen Komponente aus einem hochviskosen Reaktionsgemisch, wie es zur Kettenverlängerung synthetischer Polymere, die durch Polykondensation hergestellt wurden, erforderlich ist..
Eine andere Anwendung besteht in der Homogeni sierung einer hochviskosen Substanz oder in der Mi schung einer solchen Substanz mit einem weiteren Be standteil. Die Vorrichtung ist besonders geeignet zum Emulgieren einer hochviskosen Substanz mit einer sehr niedrigviskosen Substanz, wie Wasser oder einem Gras.
Die hochviskosen Substanzen, die mit der Vorrich tung behandelt werden können, können sehr verschiede ner Natur sein. Beispielsweise können reine Newtonsche Flüssigkeiten sowie viskos-elastische Substanzen und so gar Pasten darin verabreicht werden.
Wenn sich bei der Vorrichtung gemäss dem Haupt patent die Zähne genügend weit zwischen die Walzen erstrecken, ohne dass die mit diesen in Berührung kom men, so, erhält der von den Walzen auf deren Ober- fläche mitgenommene Flüssigkeitsfilm ein Profil, das von dem bisher erzielbaren Profil völlig abweicht. Zwi schen je zwei Zähnen des Kammes bilden sich nämlich auf dem Flüssigkeitsfilm in Ebenen senkrecht zu den Walzenachsen hohe membranartige Flüssigkeitsrippen aus. Infolgedessen nimmt die Flüssigkeit das Aussehen zweier mit Rippen versehener Zylinder an.
Auf diese Weise wird die Oberfläche des Flüssigkeitsfilmes um den Faktor 2 bis 4, je nach dem Abstand zwischen den Zähnen usw., vergrössert.
Wenn die Flüssigkeit oder das Reaktionsgemisch an einem Ende der Walzen kontinuierlich zwischen den Walzen aufgegeben und am anderen Ende abgenommen wird, kann z. B. das Verdampfen einer gasförmigen Komponente aus einem hochviskosen Reaktionsgemisch oder ein anderer der vorgenannten Bearbeitungsvor gänge kontinuierlich durchgeführt werden.
Die im Hauptpatent beschriebene Vorrichtung ist ge wöhnlich derart ausgebildet, dass die Flüssigkeit von einem Raum oberhalb der Walzen in den Spalt zwischen den Walzen eingeführt wird, und dass sich die Walzen im oberen Teil gegeneinander und im unteren vonein ander wegdrehen.
Folglich erhält die Flüssigkeitsmasse auf und zwi schen den Walzen die Form eines Klumpens, von dem nach unten durch die sich drehenden Walzen kontinuier lich ein Flüssigkeitsfilm abgezogen und dem die Flüssig keit nach der Umdrehung durch die Walzen wieder zu geführt wird. Dabei werden die gebildeten Flüssigkeits rippen systematisch wie ein Spitzenkragen aufgetaucht und in dieser Form in den aus der Flüssigkeitsmasse ge bildeten Klumpen gedrückt.
Es wurde jedoch gefunden, dass, bei der beschriebenen Vorrichtung Betriebsunterbrechungen grosse Schwierig keiten verursachen. Wenn nämlich die Walzen aus ir gendeinem Grunde aufhören, sich zu drehen, so sinkt der aus der Flüssigkeitsmasse gebildete Klumpen zwi schen die Walzen und Flüssigkeit tropft ab. Wird die Vorrichtung dann wieder in Gang gesetzt, so ist es schwierig, wenn nicht unmöglich, die Flüssigkeit wieder auf die Walzen zu bringen.
Es wurde nun gefunden, dass die erfindungsgemässe Verbesserung diese Schwierigkeit behebt. Die Verbesserung besteht darin, dass die Walzen in der Nähe des Bodens eines die Verrichtung umhüllen- den Gefässes angeordnet sind und dass das Getriebe die Walzen so antreibt, dass ihre oberen Hälften sich von einander bewegen.
Wenn die Walzen in der angegebenen Weise ange trieben werden, bildet sich kein Flüssigkeitsklumpen auf den Walzen, sondern es wird sich eine- Puffermenge der Flüssigkeit unter den Walzen und auf dem Boden des Gefässes ansammeln. Dies ist dieselbe Stelle an der die Flüssigkeit verbleiben wird, wenn eine Störung auftritt.
Wenn nach einer Störung die Vorrichtung wieder in Betrieb gesetzt wird, werden die Walzen durch die auf dem Gefässboden angesammelte Flüssigkeit drehen, wo durch diese wieder hinaufgepumpt wird. Es stellt sich dabei nach sehr kurzer Zeit wieder ein Gleichgewicht des ursprünglichen Strömungsbildes ein.
Es zeigt sich, dass die besten Resultate erzielt wer den, wenn der Boden des Gefässes unterhalb der tiefsten Stellen der Walzen am niedrigsten ist und an beiden Seiten schräg aufwärts verläuft.
Nach einer Störung wird dadurch die Flüssigkeit schneller nach dieser Stelle strömen, von welcher sie durch die Walzen gehoben wird.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefüg ten Zeichnungen beispielsweise erläutert, wobei die er findungsgemässe Vorrichtung zum Verdampfen unter vermindertem Druck von Glykol aus einem Reaktions gemisch aus weiter zu kondensierendem; Polyäthylen- terephthalat verwendet wird.
Fig.1 zeigt die Vorrichtung im Längsschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2.
Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, wobei zugleich die Flüssigkeit gezeichnet worden ist.
Die Bezugszeichen 1 und 2 in Fig. 1 und 2 bezeich nen zwei zylindrische Walzen, die parallel. zueinander in einem gewissen Abstand angeordnet sind. Die Walze 2 ist auf einer nicht gezeigten drehbaren Welle befestigt und die Walze 1 auf einer in Richtung des Pfeils sich drehenden Welle 3. Diese Welle 3 drehet sich in Lagern 4 und 5. Die beiden Walzen 1 und 2 sind durch die Zahnräder 6 und 7 derart miteinander verbunden, dass sie, wie durch die Pfeile angedeutet, mit gleicher Dreh zahl in entgegengesetzten Richtungen rotieren.
Die hoh len Zähne 8 des Kammes erstrecken sich von oben zwi schen die Walzen. Die Zähne 8 sind über ein Verteiler rohr 9 mit einem Befestigungsrohr 10 verbunden, das verstellbar am Maschinengestell 11 befestigt ist.
Das weiter zu kondensierende Polyäthylenterephtha- lat kann über eine Zuleitung 12 in der Nähe eines Walzenendes in die Vorrichtung eingegeben werden.
Infolge der etwas gebogenen Gestalt der Zähne 8 wird das Polykondensat bei der Drehung der Walzen langsam zum anderen Walzenende befördert, wo, es mittels nicht gezeichneter Mittel über eine Abfluss leitung 15 abgeführt werden kann. Die Konstruktion dieser Mittel wird für den Fachmann verständlich sein. Der Einfachheit halber sind bei, den Zeichnungen der Antriebsmechanismus für die Welle 3 und' die Verbin dung zwischen dem Gehäuse, in dem sich die Vorrich tung befindet, und einer Evakuierungsvorrichtung für dasselbe auch nicht dargestellt.
Zwei Wände 13 und 14 schliessen die Flüssigkeitsmasse auf den Walzenober flächen ein und verhindern, dass ein Teil des Poly kondensats mit den Wellen der Walzen und den Zahn rädern 6 und 7 in Berührung kommt. Der Boden des Gehäuses 16 reicht bis in die Nähe der Oberflächen der Walzen 1 und 2 und ist zwischen deren niedrigsten Stellen flach. An beiden Seiten neigt dieser Boden aufwärts, so, dass die Flüssigkeitsmasse 17 auf diesem Boden immer nach der Mitte strömen wird.
Die Zahnräder 6 und 7 bewegen sich in einer Ver tiefung 18 im Boden, welche vom Raum, in welchem sich die Flüssigkeitsmasse 17 befindet, getrennt ist.
Ein Teil der Flüssigkeitsmasse wird durch die mit Pfeilen angedeutete Bewegung der Walzen fortwährend zwischen diesen hinausbefördert. Diese Flüssigkeitsmasse wird oberhalb der Walzen in zwei Flüssigkeitsfilme ge spalten, welche beide mit jeder der Walzen weiter be fördert und an der Unterseite der Walze wieder in die Flüssigkeitsmasse 17 gedrückt werden.
Dank der Zähne 8 des Kamms nehmen die beiden Flüssigkeitsfilme auf den Walzen eine besondere Gestalt an. In den Ebenen der Zähne 8 senkrecht zur Walzen achse werden die Filme sehr viel dünner und zwischen ihnen ergeben sich hohe dünne Flüssigkeitsrippen 19. Die Höhe dieser Rippen ist beispielsweise 1 bis 1,5 mal so hoch wie der Abstand zwischen ihnen.
Infolgedessen ergibt sich eine Oberflächenvergrösserung der freien Filmoberfläche um 200 bis 300'0/o. Schon hierdurch wird die Verdampfungsgeschwindigkeit des Glykols aus dem Reaktionsgemisch um einen Faktor 3 bis 4 be schleunigt, sa dass der Durchsatz der Vorrichtung er heblich gesteigert werden kann.
Wenn die Walzen 1 und 2 angehalten werden, so sinkt die Flüssigkeitsmasse nach dem Boden des Ge häuses 16. Dabei wird jedoch die bedeckte Bodenober fläche nur wenig grösser.
Wenn die Vorrichtung wieder in Betrieb gesetzt wird, so stellt sich der oben beschriebene Zustand fast sofort wieder ein. Es hat sich gezeigt, dass über dem Boden noch eine ziemlich intensive Flüssigkeitsbewegung statt- findet. Die Flüssigkeitsmenge, die nicht oder fast nicht an der Kondensationsreaktion teilnimmt, bleibt also bei dieser Vorrichtung nur auf eine sehr dünne Grenz- schicht beschränkt.
Aus Versuchen geht hervor, dass bei kontinuierlicher Durchströmung der Vorrichtung die Verweilzeitunterschiede zwischen verschiedenen Teilen der Flüssigkeit bei: dieser Ausführungsform der Vor richtung kaum messbar verschlechtert sind.
Device for processing highly viscous substances The invention relates to an improvement of the device according to the main patent for processing highly viscous substances with two generally cylindrical rollers which are arranged parallel to one another at a certain distance and are driven in opposite directions, as well as with feed and ' Drainage devices for the highly viscous substances and a comb arranged approximately symmetrically to the rollers, the teeth of which are in the direction of rotation between the roller. extend.
This device can be used in various machining processes. This includes B. the evaporation of a gaseous component from a highly viscous reaction mixture, as it is necessary for chain extension of synthetic polymers that have been produced by polycondensation ..
Another application consists in the homogenization of a highly viscous substance or in the mixing of such a substance with another component. The device is particularly suitable for emulsifying a highly viscous substance with a very low-viscosity substance such as water or a grass.
The highly viscous substances that can be treated with the device can be very different in nature. For example, pure Newtonian liquids as well as viscous-elastic substances and even pastes can be administered in it.
If, in the device according to the main patent, the teeth extend sufficiently far between the rollers without coming into contact with them, the liquid film carried along by the rollers on their surface is given a profile similar to that previously achieved Profile completely deviates. Between every two teeth of the comb, high membrane-like liquid ribs are formed on the liquid film in planes perpendicular to the roll axes. As a result, the liquid takes on the appearance of two ribbed cylinders.
In this way, the surface of the liquid film is increased by a factor of 2 to 4, depending on the distance between the teeth etc.
If the liquid or the reaction mixture is continuously fed between the rollers at one end of the rollers and removed at the other end, e.g. B. the evaporation of a gaseous component from a highly viscous reaction mixture or another of the aforementioned machining processes can be carried out continuously.
The device described in the main patent is usually designed in such a way that the liquid is introduced from a space above the rollers into the gap between the rollers, and that the rollers rotate away from each other in the upper part and away from one another in the lower part.
As a result, the liquid mass receives on and between the rollers in the form of a lump, from which a liquid film is continuously withdrawn downwards by the rotating rollers and to which the liquid is fed again after the rotation through the rollers. The resulting liquid ribs are systematically surfaced like a lace collar and pressed in this form into the ge formed from the liquid mass lump.
However, it has been found that, in the device described, operational interruptions cause great difficulties. If, for whatever reason, the rollers stop rotating, the lump formed from the liquid mass sinks between the rollers and the liquid drips off. When the apparatus is then restarted it is difficult, if not impossible, to get the liquid back onto the rollers.
It has now been found that the improvement according to the invention overcomes this difficulty. The improvement consists in that the rollers are arranged near the bottom of a vessel enveloping the task and that the transmission drives the rollers in such a way that their upper halves move apart.
When the rollers are driven in the manner indicated, no lump of liquid forms on the rollers, but rather a buffer amount of the liquid will collect under the rollers and on the bottom of the vessel. This is the same place where the fluid will remain if a fault occurs.
When the device is put back into operation after a malfunction, the rollers will rotate through the liquid that has accumulated on the bottom of the vessel, where it is pumped up again. After a very short time, an equilibrium of the original flow pattern is restored.
It has been shown that the best results are achieved when the bottom of the vessel is lowest below the deepest points of the rollers and slopes upwards on both sides.
After a disturbance, the liquid will flow faster to this point, from which it is lifted by the rollers.
The invention is explained below with reference to the accompanying drawings, for example, wherein he inventive device for evaporating under reduced pressure of glycol from a reaction mixture of further to be condensed; Polyethylene terephthalate is used.
FIG. 1 shows the device in a longitudinal section along the line I-I in FIG.
Fig. 2 is a cross section along the line II-II in Fig. 1, at the same time the liquid has been drawn.
The reference numerals 1 and 2 in Figs. 1 and 2 denote two cylindrical rollers which are parallel. are arranged at a certain distance from one another. The roller 2 is mounted on a rotatable shaft (not shown) and the roller 1 on a shaft 3 rotating in the direction of the arrow. This shaft 3 rotates in bearings 4 and 5. The two rollers 1 and 2 are through the gears 6 and 7 connected to one another in such a way that, as indicated by the arrows, they rotate at the same speed in opposite directions.
The Hoh len teeth 8 of the comb extend from above between the rollers' rule. The teeth 8 are connected via a distributor tube 9 to a fastening tube 10 which is adjustably fastened to the machine frame 11.
The polyethylene terephthalate to be condensed further can be introduced into the device via a feed line 12 near one end of the roll.
As a result of the somewhat curved shape of the teeth 8, the polycondensate is slowly conveyed to the other end of the roller when the rollers rotate, where it can be discharged via a drain line 15 by means not shown. The construction of these means will be understood by those skilled in the art. For the sake of simplicity, the drawings of the drive mechanism for the shaft 3 and 'the connec tion between the housing in which the device is located and an evacuation device for the same are also not shown.
Two walls 13 and 14 enclose the liquid mass on the roller upper surfaces and prevent part of the poly condensate from coming into contact with the shafts of the rollers and the gears 6 and 7. The bottom of the housing 16 extends to the vicinity of the surfaces of the rollers 1 and 2 and is flat between their lowest points. This floor slopes upwards on both sides, so that the liquid mass 17 on this floor will always flow towards the middle.
The gears 6 and 7 move in a recess 18 Ver in the bottom, which is separated from the space in which the liquid mass 17 is located.
A part of the liquid mass is continuously carried out between these by the movement of the rollers indicated by arrows. This mass of liquid is split ge above the rollers into two liquid films, both of which are further promoted with each of the rollers and are pressed back into the mass of liquid 17 on the underside of the roller.
Thanks to the teeth 8 of the comb, the two liquid films on the rollers take on a special shape. In the planes of the teeth 8 perpendicular to the roller axis, the films are very much thinner and there are high, thin liquid ribs 19 between them. The height of these ribs is, for example, 1 to 1.5 times as high as the distance between them.
As a result, the surface area of the free film surface is increased by 200 to 300%. As a result, the rate of evaporation of the glycol from the reaction mixture is accelerated by a factor of 3 to 4, so that the throughput of the device can be increased considerably.
When the rollers 1 and 2 are stopped, the mass of liquid decreases to the bottom of the Ge housing 16. However, the covered floor surface is only slightly larger.
When the device is put into operation again, the above-described condition is restored almost immediately. It has been shown that there is still a fairly intense movement of liquid above the floor. The amount of liquid that does not take part or almost does not take part in the condensation reaction remains limited to a very thin boundary layer in this device.
Experiments show that, with continuous flow through the device, the residence time differences between different parts of the liquid in this embodiment of the device are hardly measurably impaired.