用于传输粘性化合物及糊状物的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种借助至少一个轴(2)在至少一个处理室(8)内可控地输送粘性化合物及糊状物的装置，所述轴(2)上设有输送杆(4)并且该轴(2)绕轴线(A)旋转，其中输送杆(4)的中心轴(B)与轴线(A)成一角度(7)延伸，在轴线(A)方向相继排列的输送杆(4.1,4.2,4.3)的中心轴(B)应在圆周方向相互错位排列或相对于轴线(A)错位排列。
【专利说明】用于传输粘性化合物及糊状物的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种借助至少一个轴在至少一个处理室中可控地传输粘性化合物及糊状物的装置，在轴上设有输送杆且该轴绕轴线旋转，其中输送杆的中心轴与轴线成一定角度延伸。
【背景技术】
[0002]在处理技术中，用于反应过程或用于热处理的搅拌容器由来已久。倘若搅拌容器连续运行，由于锅炉会过度填料或填料不足，或者反应物或产物在搅拌容器中经受不同的滞留时间，因此期望能够调节搅拌容器中的填充度。通过堰板(产物溢流过该堰板)或借助具有液位探头的泵方案以重力法实现填充度的调节。
[0003]对于粘性化合物或糊状物，以重力法控制填充水平无法发挥作用，其原因在于搅拌器须配置成强制推送产物或反应物。在此，强制推送过程中产生的力大于重力并由此确定搅拌容器中的填充度有多高。常见的例子是螺旋输送器。在其中，产物会被压向容器壁并在该处产生摩擦。此时，螺杆侧面沿螺杆的传送方向推动由于壁摩擦而受到阻碍的产物。通过螺杆的标称输送量及其转速确定这种构造的填充度。可针对给定的螺杆几何形状计算螺杆的标称输送量。还可通过改变螺杆的转速来更改其中的填充度。
[0004]螺杆输送器的缺陷在于，输送率随着螺杆直径的增大而呈平方递增。倘若构建较大的搅拌容器，为设定较高的填充度则要求螺纹距极小。由此，轴体积庞大且沉重，特别是其应该自清洁的情况下(如若干双轴螺杆等情况)。或者，需大幅降低转速，这会严重限制搅拌容器的搅拌性能。
[0005]倘若额外提高螺杆腔内的填充度，则会从后侧向该处聚积回流。然后，螺杆在堵塞点前全力运行，结果在螺杆中出现回流。回流及借由增加填充度而升高的输送率恰好得到平衡。之后，随着回流的压差，螺杆在输送方向上恢复压力，该压力反作用于堵塞。由此可在螺杆中实现填充度的增高，但其并不均匀，入料区域中的填充度较低，而在堵塞点前在螺杆的一定长度上填充至100%。通过这种方式，还会有大量的能量散失到产物中。
[0006]螺杆可构造成其可在剪切间隙缩小时有效恢复压力。产生的机械功率损耗较少。由此，100%填充的螺杆区域却更短，又未满足有效调整填充度的目的。
[0007]为改善填充度的调整情况，将制出大体积捏合机(下文称捏合机)。这种装置还可称为混合捏合机。它们可用于诸多不同目的。首先言及包括溶剂回收的蒸发过程，可成批或连续且通常还在真空下实现这种蒸发过程。据此，例如可用于处理蒸馏残渣，特别是甲苯二异氰酸酯，还可用于处理化学及制药生产中产生的具有毒性或高沸点溶剂的产物残留、清洗剂及涂料污泥、聚合物溶液、在溶液聚合中产生的弹性体溶液、粘合剂及密封剂。
[0008]利用所述装置还可进行连续或分批的接触干燥水和/或溶剂浸湿的产物(通常同样在真空下进行)。这一应用特别旨在用于颜料、染料、精细化学品、添加剂(如盐、氧化物、氢氧化物、抗氧化剂)、热敏的药剂和维生素制品、活性物质、聚合物、合成橡胶、聚合物悬浮液、乳胶、水凝胶、蜡、杀虫剂以及化学或制造生产的残留物(如盐、催化剂、残渣、废液)。这种方法还可应用于食品加工，例如在制造和/或处理砖乳、代糖、淀粉衍生物及藻酸盐的过程中用于处理工业污泥、油泥、生物污泥、纸污泥、涂料污泥并普遍用于处理粘性、成壳、黏糊状产物、废料及纤维素衍生物。
[0009]在混合捏合机中，可发生脱气和/或脱挥发份作用。该作用在聚酯或聚酰胺熔融物凝结之后作用于聚合物熔体、用于合成纤维的纺丝液及聚合物或弹性体的固态颗粒或粉末。
[0010]在混合捏合机中，可发生缩聚反应(通常连续且在熔融物中进行)并主要用于处理聚酰胺、聚酯、聚乙酸酯、聚酰亚胺、热塑性塑料、弹性体、硅树脂、脲醛树脂、酚醛树脂、去污剂以及肥料。
[0011]还可发生聚合反应，同样地，该聚合反应通常也是连续进行。其应用于聚丙烯酸酯、水凝胶、多元醇、热塑性聚合物、弹性体、间规聚苯乙烯以及聚丙烯酰胺。
[0012]更广泛而言，在混合捏合机的反应中可进行固态、液态及多相反应。在处理氢氟酸、硬脂酸盐、氰酸酯、多磷酸盐、氰尿酸、纤维素衍生物、纤维素酯、纤维素醚、聚缩醛树脂、磺胺酸、铜酞菁、淀粉衍生物、多磷酸铵、磺酸酯、杀虫剂以及肥料时，这特别针对逆反应而言。
[0013]此外，还可发生固态/气态反应(如羧化作用)或液态/气态反应。这应用于处理乙酸酯、酸、科尔伯-施密特反应(Kolbe-Schmitt-Reakt1nen),例如Β0Ν、水杨酸钠、对羟基苯甲酸及药剂制品。
[0014]在中和反应及酷交换反应中发生液/液反应。
[0015]在这种类型的混合捏合机中对用于合成纤维、聚酰胺、聚酯及纤维素的纺丝液进行溶解和/或脱气。
[0016]在处理或制造颜料的过程中进行所谓的冲洗。
[0017]在制造或处理聚酯及聚酰胺的过程中进行固态冷凝；例如在处理纤维(如具有溶剂的纤维素纤维)过程中进行拌合；在盐、精细化学品、多元醇及醇化物的处理过程中由熔体或溶液发生结晶；在聚合物混合物、有机硅化合物、密封剂及粉煤灰中(连续和/或分批)发生混合；在聚合物悬浮液的处理中发生凝固(尤其是连续进行)。
[0018]在混合捏合机中，还可以结合多作用过程，例如加热、干燥、熔融、晶化、混合、脱气、反应，这些过程均可连续或分批进行。通过这种方式生产或处理聚合物、弹性体、无机产物、残留物、药品、食品及印刷油墨。
[0019]在混合捏合机中还会发生真空升华/去升华作用，借此清洁化学半成品，如蒽醌、金属氯化物、有机金属化合物等。此外，还可生产医药中间体。
[0020]例如，在有机中间体(如蒽醌及精细化学品)中发生连续的载气去升华作用。
[0021]基本上，单轴及双轴混合捏合机有所不同。例如，在第EP91405497.1号专利文献中描述了单轴混合捏合机。在第CH-A506322号、第EP0517068B号、第DE19940521A1号或第DE10160535号专利文献中描述了多轴混合捏合机。其中，径向盘状件以及盘体间的轴向捏合杆位于轴上。在这些盘体之间，由另一轴啮合框架形状的混合捏合件。这些混合捏合件清洁第一轴的盘体及捏合杆。两轴上的捏合杆再清洁壳体内壁。
[0022]通常，轴在壳体内以水平排列的方式旋转，其中盘状部分设置于筒状的芯轴上。盘状部分的形状构造成不连续状，从而形成盘状部分的空白区间，借此产物可在轴向流动。输送件(称为杆体或输送杆)固定于盘状部分上。
[0023]在单轴捏合机中，静态部件固定于壳体内，从而盘状部分、杆体及静态部件借由轴的运动而呈规律接触。在多轴捏合机中，盘状件及对轴的杆体之间发生接触。盘状部分可置于轴上并且可具有确定的形状，其遵循对轴的移动。具有多种构建这种捏合机的几何结构方式。
[0024]在历史上，捏合机的构造是源自螺杆压出机。因此，如同螺杆装置中一样，杆体的侧缘设置成一排。为使捏合机沿所需的方向进行输送，杆体以一定角度布置于盘状部分上，该角度对应于螺旋轴的螺腹角(Flankenwinkel)的概念。由此会设想，输送原理类似于螺杆压出机的输送方式，即便二者显然具有很大区别。故可在转速较高的情况下实现较高的填充度，与螺杆压出机相比具有显著的提高。可通过输出螺杆从后侧调节填充度，捏合机无需在该区域填充至100%。反之，在整个长度上的填充度分布相当均匀并呈线性升高或降低，但不会骤然下降，只有在产物的流变特性发生变化时才会发生骤降。
[0025]因此，由螺杆的几何结构类比得出杆体的排列布置，即壁部的摩擦对传输必不可少。尼尔.U.怀特于2007年在Antec发表的《在捏合机反应器的轴向输送》一文中提到，在粘性产物的情况下，捏合机并非通过壁部摩擦进行输送，而是通过杆体及盘状部分与静态部件的啮合或与对轴的杆体及盘状部分的啮合来进行输送。该模型足够精确地描绘出捏合机的输送特性的第一近似值。这是一种实用的模型，其简明对应于螺杆装置的标称输送量。该模型阐明捏合机的如下输送性能，在输送室的某一局部填充度，在捏合元件相碰(亦称为啮合)时，产物逸入容器空间的空白区间内。该空白区间可在位于上游的输送室内或位于下游的输送室内。形成一种的脉冲运动，该脉冲运动趋于均衡捏合机整个长度上的填充度。由此，在轴向的局部输送率取决于局部填充度并且应部分插补相邻舱室的输送率，从而能够确定捏合机的标称输送率。
【发明内容】
[0026]本发明的目的在于针对产物处理及输送率改进迄今已知的捏合机并针对待处理产物将其配置成更具灵活性。
[0027]为实现该目的，在轴向上相继排列的输送杆的中心轴在圆周方向互相错位排列或者与轴线错位排列。
[0028]前述公开文件的输送模型的重要前提在于，在粘性化合物及糊状物的情况下，捏合杆的排列布置对于输送特性不甚紧要。其仅由杆体的冲角在几何结构上受到影像。若此，杆体的冲角(Anstellwinkel)及杆体在相继排列的盘体行列之间的排列角(称作绕角(Abwicklungswinkel))解f禹。由此,本发明的技术方案主要在于冲角与绕角不一致情况下的排列布置。其优势在于，可根据捏合机所需的输送特性确定冲角，并且例如根据轴的旋转运动过程中所需的啮合力分布确定绕角。
[0029]在本发明的另一实施方案中，设想将输送杆与轴线的角度设置成不同于沿轴线相继排列的杆体的中点间的连线与轴线所成的角度。本发明还应包括各输送杆与轴线形成的冲角至少部分不同。
[0030]在单轴捏合机中，绕角与冲角可按需解耦。这不会造成结构复杂。在多轴捏合机中需注意，啮合元件在轴的运动中并未切向啮合，而是进入对轴的轴运动中并在一定旋转角度之后退出。由此，假使捏合机构建成在旋转的元件之间具有极小的间隙，则杆体不可能相对于轴的卷绕进行旋转。根据本发明，在一优选的实施方案中使该问题得以解决，将杆体至少分成两部分，这两部分分别具有所需的杆体冲角，其中可按需选取绕角。混合室的这两个安装于相继排列盘体上的杆体半部成一条线，从而轴元件之间的间隙再次最小。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]通过以下优选实施方案的描述并参照附图对本发明的其他优点、特征和细节加以阐述。
[0032]图1表示捏合机的截面示意图；
[0033]图2表示输送杆处理的部分示意展开图；
[0034]图3表示如图1所示捏合机的输送杆的另一布置的部分示意展开图；
[0035]图4表示如图1所示捏合机的输送杆的又一布置的部分示意展开图。
【具体实施方式】
[0036]参照图1，轴2在壳体I内旋转，轴2上设有盘状件3。这些盘状件3支起输送杆4，输送杆4刮擦壳体内壁。
[0037]输送杆4及盘状件3同固定装置5共同作用，固定装置5由壳体内壁伸入紧靠轴2的产物室8。
[0038]利用点划线12表示根据后续图2至图4的视角方向的剖面。
[0039]轴2绕轴线A旋转。每一输送杆4均有中心轴B，该中心轴B延伸穿过输送杆4的中点M。中心轴B与轴线A成一定角度。
[0040]捏合杆4的表面9以一定角度7延展，该角度7称作输送角。在如图2所述的实施方案中，
[0041]表面9大致平行于中心轴B延展。而相继排列的输送杆4的表面9均以确定大小a或b在周向上错位排列，从而它们在不同的时间作用于产物。在此应强调，产物室8在捏合机中仅填充一定部分，而剩余部分构造成没有产物的自由区间。例如，轴2沿箭头X方向旋转，从而输送杆4.1首先从产物中露出，但在一定旋转之后再次触及产物室8中的产物。由输送杆4.2以时间延迟的方式跟随输送杆4.1，再由输送杆4.3以时间延迟的方式跟随输送杆4.2。据此，产物的处理、输送速度以及轴的动力吸收均受会到影响。
[0042]此外，以标号6表示绕角。它是杆体在相继排列的盘体列之间的排列角。在如图2所不的实施方案中，绕角6对应于输送角7。
[0043]而在图3中则有所不同,绕角6大于输送角7。在该实施方案中,各输送杆4.1、4.2及4.3的错位更大。
[0044]在如图4所示的实施方案中，各输送杆分为部分10.1及10.2，二者呈阶梯型互相错开布置。在此，相继排列的输送杆的这两个相对部分的中心轴与轴线所成的角度相同。在此也表示出绕角6及输送角7，另外还有相继排列输送杆的两个相对部分的角度11。
[0045]fa号列表
[0046]I 壳体
[0047]2 轴
[0048]3盘状件
[0049]4输送杆
[0050]5固定装置
[0051]6绕角
[0052]7输送角
[0053]8产物室
[0054]9表面
[0055]10部分
[0056]11角度
[0057]12剖面
[0058]A轴线
[0059]B中心轴
[0060]M中点
[0061]X旋转方向
【权利要求】
1.一种装置，用于借助至少一轴(2)在至少一处理室(8)中可控地传输粘性化合物及糊状物，输送杆⑷设于该轴⑵上且该轴⑵绕一轴线㈧旋转，其中所述输送杆⑷的中心轴(B)与所述轴线(A)成一角度(7)延伸， 其特征在于: 在所述轴线(A)的方向上相继排列的输送杆(4.1, 4.2，4.3)的所述中心轴⑶在圆周方向相互错位排列或相对于所述轴线(A)错位排列。
2.一种装置，用于借助至少一轴(2)在至少一处理室(8)中受控地传输粘性化合物及糊状物，输送杆⑷设于该轴⑵上且该轴⑷绕一轴线㈧旋转，其中所述输送杆⑷的中心轴(B)与所述轴线(A)成一角度(6)延伸， 其特征在于: 所述输送杆(4.1, 4.2，4.3)的中心轴(B)与所述轴线(A)的所述角度(7)不同于沿所述轴线(A)相继排列的输送杆的中点(M)间的连线与所述轴线(A)所成的角度(6)。
3.一种装置，用于借助至少一轴(2)在至少一处理室(8)中受控地传输粘性化合物及糊状物，输送杆⑷设于该轴⑵上且该轴⑷绕一轴线㈧旋转，其中所述输送杆⑷的中心轴(B)与所述轴线(A)成一角度(7)延伸， 其特征在于: 各输送杆与所述轴线形成的冲角至少部分不同。
4.根据权利要求1-3中至少一项所述的装置，其特征在于:所述输送杆分为两个或多个呈阶梯状布置的部分(10.1, 10.2)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于:相继排列的输送杆(4)的所述部分(10.1, 10.2)的中心轴与所述轴线(A)成相同的角度延伸。
【文档编号】B01F7/04GK104245107SQ201380020355
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月19日 优先权日:2012年4月24日
【发明者】丹尼尔·维特 申请人:利斯特股份公司