DE1542016A1

DE1542016A1 - Verfahren zur Durchfuehrung von Hochtemperaturprozessen insbesondere bei Temperaturen ueber 300 deg. und Einrichtung zur Ausuebung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1542016A1
Application number: DE19661542016
Authority: DE
Inventors: Gresch Dipl-Ing Walter
Original assignee: Buss AG
Current assignee: Buss AG
Priority date: 1966-06-27
Filing date: 1966-06-28
Publication date: 1970-04-16
Also published as: US3574890A

Description

Verfahren zur Durchführung von Hochtemperaturprozessen insbesondere bei Temperaturen über 300° C und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung von Hochtemperaturprozessen insbesondere bei Temperaturen über 300° C in Schneckenmaschinen mit einer oder mehreren Schneckenwellen sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung ;1:es Verfahrens. Die Erfindung eignet sich zur Durchführung von Prozessen, z.B. Reaktionsprozessen, welche eine relative hohe Temperatur, wie z.B. über 300° C voraussehen. Es können vorteilhaft sowohl plastische Stoffe verarbeitet werden, deren Viscosität mit steigender Temperatur relativ stark abnimmt oder pulverförmige Materialien, welche unter Einwirkung von Druck und Wärme in einen plastischen Zustand übergehen.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass das Ausgangsprodukt zuerst überwiegend durch mechanische innere Reibungsarbeit soweit erwärmt wird, ass es über einen zähpastösen Zustand in eine weniger viskose Masse äbergeführt wird, wonach aieser vorwiegend durch direkte Wärmeübertragung von aussen Wärme zugeführt wird.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mittels einer Schneckenmaschine weist erfindungsgemäss eins in ei@@@ Gehäuse angeordnete zweiteilige Schneckenwelle auf welche aus einem Knetteil mit normaler Gangtiefe und einem nachgeschalteten Element zur Bildung einer dünnen Arbeitsschicht besteht, wobei mindestens das Gehäuse dieses Elementes mit einer Heizung versehen ist. Zweckmässigerweise kann das Element zur Bildung einer dünnen Arbeitsschicht aus einer Schnecke mit wenig Gangtiefe oder einem Zylinder. mit geringem Spalt zum Gehäuse bestehen, welche Schnecke als Reibelement zur Erzeugung von zusätzlicher Frlktionsenergie ausgebildet ist.
Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen: Fig 1 einen vertikalen Achsialsohnitt durch die Einrichtung und Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die Austragsschnecke.
Die Einrichtung zur Durchführung von Hochtemperaturprozessen weist ein Gehäuse auf, welches aus einem Gehäuseteil 1 und einem Gehäuseteil 2 besteht, welche Gehäuseteile gleichachsig hintereinander angeordnet und durch Fl@nsche 3 miteinander verbunden sind. Der Gehäuseteil 1 ist mit ciner Einfüllöffnung 4 versehen, welche mit einem Einfülltrichter zum Finbringen des zu behandelnden Produktes ausgerüstet lst. Im Einiülltrichter 5 ist ein Rührer 6 und unterhalb des Rührers eine den Trichter aussen umgebende Ringleitung 7 vorgeschen, welche eine Zuleitung 8 und in das Innere des Trichtors edende Leitungen 9 besitzt. Ferner ist der zylindrisch ausgebildete Gehäuseteil 1 mit einer Induk-tionsheizung 10 u Stromzuleitung 11 versehen, welche Induktionsheizung den Gehäuseteil aussen umgibt. Zur Verhinderung einer Wärmeabstrahlnng nach aussen ist eine Wärmeisolation 12 angeordnete Der Gehäuseteil 2 ist ähnlich wie der Gehäuseteil 1 ausgebildet, weist aber eine stärkere Induktionsheizung 13 mit Stromzuleitung 14 und Wärmeisolation 15 auf. Der Abschluss des Gehäuseteiles 2 wird durch ein Austrittsorgan 16 gebildet, welches mit dem Gehäuse 17 einer Austrittsschnecke 18 in-Verbindung steht : Das Austrittsorgan 16 weist einen achsial verschiebbaren aber nicht drehbaren Hohikonus 19 auf, welcher mittels einer Verstellvorrichtung 20 die als Ueberwurfmutter ausgebildet ist, in den Pfeilrichtungen 21 verschiebbar ist.
Mit 22 ist der Kühlmantel des Austrittsorganes gezeichnet.
Im Gehäuseteil 1 ist eine Welle 23 untergebracht, welche durch ein nichtgezeichnetes Getriebe angetrieben wird. Um eine gute Knetwirkung zu erzielen kann der drehenden Bewegung der Welle auch eie e eine und hergehende Bewegung überlagert werden.
In diesem Palle ist eine mit Lücken versehene Schnecke vorhanden, welche mit am Gehäuse angeordneten Knetzähnen zusammenwirkt. Die Fortsetzung der Welle 23 bildet eine Schnecke 24, die sich von der Einfüllöffnung 4 bis zum Flansch 3 erstreckt und anschliessend in ein Reibelement 25 übergeht. Die Schnecke 24 weist Schneckengänge 26 mit normaler Steigung und normaler Gangtiefe 27 auf, während das Reibelement 25 gegenüber der Schnecke eine grosse Steigung aufweist, wobei zwischen dem Reibelement und dem Gehäuseteil 2 nur eine sehr dünne Arbeitsschicht 28 verbleibt.
Das zu behandelnde Produkt gelangt durch den Einfülltrichter 5 mittels des Rührers 6 in den Arbeitsraum des Gehäuseteiles 1, wobei gleichzeitig ein Schutzgas z. B. Stickstoff durch die Leitungen 9 zugeführt wird. Durch das Schutzgas wird die luft verdrängt, so dass diese bei den auftretenden hohen Temperaturen das Produkt nicht chemisch beeinflussen kann. Im Gehäuseteil 1 wird die zur Erreichung der gewünschten Temperatur notwendige Wärme überwiegend durch die mechanische innere Reibungsarbeit dem Produkt zugeführt. Die Induktionsheizung 10 dient nur zur Einleitung des Wärmeprozesses, insbesondere zur Einleitung der Plastifizierung bei pulverförmigen Ausgangestoffen. Nachdem die Viskosität der Masse soweit herabgefallen istf dass keine nennenswerte Friktionswärme mehr erzeugt werden kann, wird die restiliche Wärme vorwiegend durch die Induktionsheizung zugeführt, welche gegenüber ohm'scher Erwärmung des Gehäuses, sowohl das Gehäuse als auch das Element zur Bildung einer dünnen Arbeitsschicht erwärmt. Die weitere Erwärmung des Produkts kann über eine relativ geringe Wärmeübertragungsfläche erfolgen, da die Masse im Gehäuseteil 2 in einer relativ dünnen Schicht vorliegt. anschliessend gelangt das Material in das gekühlte Gehäuse 17, wird durch die Austrittsschnecke 18 weitergefördert und schlussendlich einer Austrittsdüse 29 mit Granulierlochplatte 30 zugeführt. Schliesslich erfolgt das Granulieren des Produktes mittels der roblerenden Schneideinrichtung 31 in einem Auffanggehäuse 32.
Es ist auch möglich, die Verfahrensschritte im Gehäuseteil 1 und Gehäuseteil 2 getrennt mit Hilfe von zwei hintereinander. angeordneten separaten Maschinen aus su teilen.
Die Einrichtung eignet sich auch besonders zum Abbau von hochmolekularen Verbindungen, wie z.B. Polyolefine. Gewünscht wird dabei der Abbau auf ein niedrigeres mittleres Molekulargewicht, wobei gegenüber einer direkten Polymerisation eine engere Molekulargewichtsverteilung erreicht werden soll.
Dieser Abbau orfolgt durch eine mechanisch thermische Beanspruchung des Materials bei relativ hoher Temreratur. Im Gebäuseteil 2 wird das Material auf hohe. Temperaur gebracht und gleichzeitig mechanisch beansprucht. Der Austritt aus dem Gehäuseteil 2 kann mittels -der Verstellvorrichtung 20 mehr oder weniger gedrosselt werden. Damit lässt sich der Füllgrad bz. die Verweilzeit und damit der Grad des Abbaus beeinflussen, Nach dem Abbau wird das Material im gekühlten Gehäuse 17 stark abgekühlt, so dass es mit den üblichen Mitteln granuliert werden kann.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Durchführung von Hochtemperaturprozessen insbesondere bei Temperaturen huber 3000C in Schneckenmaschinen mit einer oder mehreren Schneckenwellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsprodukt zuerst überwiegend durch mechanische innere Reibungsarbeit soweit erwärmt wird, dass es über einen zähpastösen Zustand in eine weniger viskose Masse übergeführt wird, wonach dieser vorwiegend durch direkte Wärmeübertragung von aussen Wärme zugeführt wird.
2. Einrichtung zur Durchführung von Hochtemperaturprozessen in einer Schneckenmaschine zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, da9S dieselbe eine zweiteilige Schneckenwelle aufweist, welche aus einem Knetteil mit normaler Gangtiefe und einem nachgeschalteten Element zur Bildung einer dünnen Arbeitsschicht des zu bearbeitenden Materials besteht, wobei mindestens das Gehäuse dieses Elementes mit einer Heizung versehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leichtflüsslge Masse in einer Austragsschnecke abgekühlt und. anschliessend granuliert wird.
4. Einrichtung na@@ Anspruch, 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur Bildung einer dünnen Ärbeitsschicht aus einer Schnecke mit wenig Gangtiefe oder einem Zylinder mit geringem Spalt zum Gehäuse besteht, welche Schnecke bzw. Zylinder als Reibelement zur Erzeugung von zusätzlicher Friktionsenergie ausgebildet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllöffnung (4) des Schneckengehäuses (1) mit einem Einfülltrichter (5) mit Rührer und Ringleitung zum Einbringen eines Schutzgases in das Schneckengehäuse versehen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckengehäuse (1) mit einer Induktionsheizung (10) versehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehause (2) des Reibelementes mit einer Induktionsheizung (13) versehen ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gehäuse (2) des Elementes zur Bildung einer dünnen Arbeiteschicht (25) eine Verstellvorrichtung nachgeschaltet ist, welche die Drosselung des Materialaustrittes aus dem Gehäuse (2) dieses Elementes (25) bewirkt.
9. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gehäuse des Elementes zur Bildung einer dünnen Arbeitsschicht eine Austragsschnecke nachgeschaltet ist, welche eine Kühlung besitzt.
10. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung einen achsial verschiebbaren iiohlkonus (19) aufweist, welcher mittels einer Ueberwurfmutter achsial verstellbar, aber nsht drehbar, gelagert ist.