DE3513536C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung hochmolekularer Polymerer, insbesondere Polyester, mit mehreren in einem gemeinsamen Gehäuse kranzartig angeordneten, vertikal ausgerichteten achsparallelen und gleichsinnig angetriebenen Wellen, von denen jede eine Anzahl in Achsrichtung hintereinander angeordneter und in parallelen Ebenen liegender scheibenartiger Bearbeitungselemente trägt, mit denen benachbarte Wellen unter Ausbildung enger Spalte definierter Weite kämmend ineinandergreifen und durch die gemeinsam mit den Wellen wenigstens ein Innenraum umschlossen ist, der mit einem Unterdruck beaufschlagt ist und in dessen Bereich die Bearbeitungselemente mit ihren Umfangsflächen freiliegend angeordnet sind, wobei den in dem Gehäuse drehbar gelagerten Wellen jeweils endseitig Materialzu- und -abführeinrichtungen zugeordnet sind, deren Gehäusemantel zum Zwecke seiner Beheizbarkeit zumindest abschnittweise doppelwandig ausgebildet ist.

Aus der DE-PS 30 30 541 ist eine solche Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung hochmolekularer Polymerer bekannt, bei der die die scheibenartigen Bearbeitungselemente tragenden Wellen teilweise in zu den Wellenachsen parallelen wannenförmigen Vertiefungen der Gehäusewand angeordnet sind, die von einem rosettenförmigen Gehäuseinnenmantel gebildet ist, in dessen wannenförmige Vertiefungen die jeweilige Welle mit ihren Bearbeitungselementen mit ganz geringem Spiel passend eingreift. In den Raum zwischen Gehäuseinnenmantel und Bearbeitungselement eingegebenes fließfähiges Material wird kontinuierlich durch die zwischen den miteinander kämmenden Bearbeitungselementen der einzelnen Wellen vorhandenen engen Spalte in Gestalt dünner Schichten in den an eine Unterdruckquelle angeschlossenen Innenraum transportiert. Dabei erfährt das Material eine innige Durchmischung und Durchknetung, während andererseits das Material dem in dem Innenraum herrschenden Unterdruck nur in Form definierter Dünnschichten angeboten wird, die sich ständig erneuern. Bei fortschreitender Polymerisation werden dabei die Restgasmengen, unterstützt durch den Unterdruck, entfernt.

Viele Monomeren-Gemische werden vor der Polymerisation unter Druck auf Polymerisationstemperatur gebracht und dabei gemischt, wozu bspw. statische Mischer verwendet werden. Dies gilt bspw. auch für die Polykondensation von Polyester.

Wird dieses aufgeheizte Gemisch mittels beheizter Dosierpumpen in einen Reaktionsraum eingebracht, so kommt es zu einer Entspannung des Gemisches, wobei ein voluminöser Schaum entsteht. Da bei der bekannten Vorrichtung zwischen den wannenförmigen Vertiefungen des rosettenförmigen Gehäuseinnenmantels und den von diesen teilweise umschlossenen Bearbeitungselementen sowie den Wellen keine Freiräume für einen solchen Schaum vorhanden sind, kann die bekannte Vorrichtung für die Verarbeitung solcher Materialien nicht verwendet werden.

Da in dem Bereich der zwischen den Außenumfangsflächen der Bearbeitungselemente und der benachbarten Wandung der die Bearbeitungselemente auf der dem Innenraum gegenüberliegenden Seite umgebenden wannenartigen Vertiefungen vorhandenen engen Spalte das behandelte Material örtlich einer sehr hohen Scherbeanspruchung unterworfen wird, die für empfindliche Materialien unerwünscht ist, wurde auch schon vorgeschlagen (vgl. DE-OS 34 30 885), bei einer solchen Vorrichtung die Anordnung derart zu treffen, daß über zumindest einen Teil der Länge der Wellen die Bearbeitungselemente auch auf der dem Innenraum abgewandten Außenseite mit ihren Umfangsflächen freiliegend angeordnet sind.

Damit wäre zwar zwischen der Innenwand des Gehäusemantels und den Bearbeitungselementen und -wellen zur Aufnahme eines voluminösen Schaumes ausreichender Raum vorhanden, doch hat dieser Schaum die Eigenschaft, sehr intensiv an der Gehäuseinnenwand und auch an den Bearbeitungselementen fest zu haften. Dies bedeutet, daß das Verarbeitungsgut rasch an der beheizten Innenwand des Gehäusemantels festbrennen und damit das Endprodukt verunreinigen würde.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Herstellung von Polymeren zu schaffen, bei der einerseits in dem zwischen der Innenwand des Gehäusemantels und den kranzförmig angeordneten Wellen bzw. deren Bearbeitungselementen begrenzten Reaktionsraum genügend Freiräume zur Aufnahme eines in Gestalt eines voluminösen Schaumes auftretenden Verarbeitungsgutes vorhanden sind und andererseits ein dauerndes Festhaften oder Festbacken von Schichten des Verarbeitungsgutes an der Innenwand des Gehäusemantels selbsttätig vermieden ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse 6 einen die Wellen 1 umgebenden rohrförmigen Gehäusemantel 9 aufweist, der mit seiner zylindrischen Innenwand 55 unter Freilassung eines engen Spaltes 56 definierter Weite tangential bis an die Umfangsflächen der Bearbeitungselemente 3 der Wellen 1 heranreicht und an zwei koaxialen, den Gehäusemantel 9 endseitig abgedichtet verschließenden ortsfesten Gehäuseabschnitten 7, 8 drehbar gelagert ist, und daß der Gehäusemantel 9 mit einer ihm eine hin- und hergehende Drehbewegung mit einem Hub von zumindest gleich 360°: Anzahl der Wellen 1 erteilenden Antriebseinrichtung 37 gekuppelt ist.

Wird bei dieser Vorrichtung das aufgeheizte Monomerengemisch mittels beheizter Dosierpumpen an den einzelnen Wellen zugeordneten Zuführstellen in den zwischen den Wellen bzw. den Bearbeitungselementen und der Innenwand des Gehäusemantels befindlichen Reaktionsraum eingeführt, so sind zwischen den Bearbeitungselementen und der tangential zu deren Umfangsflächen verlaufenden Innenwand des Gehäusemantels genügend (im Querschnitt etwa dreieckförmige) zwickelartige Freiräume vorhanden, die den bei der Entspannung des Gemisches entstehenden voluminösen Schaum aufnehmen können. Dieser Schaum haftet an den Bearbeitungselementen an und wird wegen der gleichsinnigen Rotation der Wellen von diesen mitgenommen. Da die in dem Schaum enthaltenen Gasblasen aber nicht durch die zwischen den miteinander kämmenden Bearbeitungselementen vorhandenen engen Spalte (Spaltweite ca. 0,5 mm) hindurch können, werden sie mechanisch von den sich gegeneinander bewegenden Bearbeitungselementen zerstört. Das freiwerdende Gas kann jedoch durch die Spalte hindurch in den von den Bearbeitungselementen umschlossenen, mit Unterdruck beaufschlagten Innenraum strömen, der außen von der von den Bearbeitungselementen stetig geförderten dünnen Materialschicht umschlossen ist. Aus dem Unterdruckraum wird das Gas abgesaugt.

Bei der Entspannung in dem Reaktionsraum entsteht in dem Monomeren-Gemisch ein Temperatursturz, der eine Druckreduzierung in den Gasblasen bedingt, die an sich das Entgasen erschwert. Trotzdem werden die Gasblasen aber in der beschriebenen Weise in der Vorrichtung einwandfrei zerstört, da das Verarbeitungsgut in den Spalten fortlaufend zu dünnen Schichten ausgebreitet wird, die auch eine einwandfreie Entfernung kleiner Blasen gewährleisten.

Beim Durchgang durch die engen Spalte wird das Verarbeitungsgut gleichzeitig fein durchgemischt, wobei die Polymerisation bzw. Polykondensation erfolgt. Da die zwischen den miteinander kämmenden Bearbeitungselementen vorhandenen engen Spalte durch die dünnen Schichten des Verarbeitungsgutes ausgefüllt sind, ist der Monomeren-Reaktionsraum von dem Unterdruckraum durch diese dünnen Schichten abgedichtet, so daß lediglich freigesetztes Gas in den Unterdruckraum, wie erwähnt, einströmen kann.

Die Innenwand des rohrförmigen Gehäusemantels kommt an die Umfangsfläche der Bearbeitungselemente lediglich an einer in Umfangsrichtung sehr kurzen Zone auf die Spaltweite heran. Damit ist zum einen eine übermäßige Scherbeanspruchung des Verarbeitungsgutes zwischen den Bearbeitungselementen und dem Gehäusemantel ausgeschlossen, zum andern aber wird das Verarbeitungsgut durch diese etwa die gleiche Weite (0,5 mm) wie die zwischen den Bearbeitungselementen vorhandenen Spalte aufweisenden Spalte ebenfalls zu einer sehr dünnen Schicht ausgebreitet, wobei ebenfalls Gasblasen zerstört werden.

Durch die hin- und hergehende (oszillierende) Drehbewegung des Gehäusemantels bezüglich der Wellen wird das im Bereich der Freiräume zwischen den Wellen bzw. Bearbeitungselementen an der Gehäusemantelinnenwand anhaftende Verarbeitungsgut ständig von der Innenwand abgeschabt und erneuert, womit sichergestellt ist, daß kein Verarbeitungsgut sich für längere Zeit auf der Innenwand des Gehäusemantels festsetzt oder gar festbacken kann. Durch diese stetige "Oberflächenerneuerung" im gesamten Reaktionsraum, bei der keine bezüglich des Verarbeitungsgutes ruhenden Oberflächen zur Verfügung stehen, wird ein hochtransparentes Endprodukt gewährleistet, das sich außerdem noch durch eine sehr enge Molekulargewichtsverteilung und damit hohe Qualität auszeichnet, weil, wie bereits erläutert, beim Durchgang durch die engen Spalte der Bearbeitungselemente eine ständige intensive Durchmischung während der Polymerisation bzw. Polykondensation vorhanden ist.

Da der Hub der hin- und hergehenden Bewegung des rohrförmigen Gehäusemantels zumindest gleich
P:MATist, ist auf jeden Fall, unabhängig von den konstruktiven Gegebenheiten der Vorrichtung, das Zurückbleiben von "toten Zonen" auf der Innenwand des Gehäusemantels vermieden.

Der Gehäusemantel selbst ist, abhängig von der Art des Verarbeitungsgutes, beheizbar. Außerdem können die Wellen und/oder die Bearbeitungselemente temperierbar sein. Die verhältnismäßig große beheizte Oberfläche der Bearbeitungselemente ist auf diese Weise in der Lage, den beim Einführen des Monomeren-Gemisches in den Reaktionsraum, d. h. bei der Entspannung, auftretenden Temperatursturz kurzfristig wieder auszugleichen und damit den Gasdruck in den Bläschen wieder zu erhöhen, was sich für die Entgasung förderlich auswirkt. Ist dann die Polymerisationstemperatur so stark angestiegen, daß ein Temperaturgefälle zwischen dem Verarbeitungsgut und den Wellen bzw. deren Bearbeitungselementen entsteht, so wird die überschüssige Polymerisationswärme über die temperierbaren Behandlungselemente bzw. -wellen abgeführt. Damit ist eine sehr exakte Temperatursteuerung des Polymerisations- bzw. Polykondensationsvorganges möglich.

Der Gehäusemantel ist gegen die ortsfesten Gehäuseabschnitte zweckmäßigerweise durch nachstellbare stopfbüchsenartige Dichteinrichtungen abgedichtet, die es erlauben, auch bei längeren Betriebszeiten einwandfreie Abdichtungsverhältnisse zu gewährleisten. Auf diese Weise ist es möglich, in dem Unterdruckraum auch Hochvakuum in der Größenordnung von 133,3 Pa aufrecht zu erhalten.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, geschnitten längs der Linie I-I der Fig. 4, in einer Seitenansicht, unter Weglassung des links der Mittellinie liegenden Gehäusemantels,

Fig. 2 das Gehäuse der Vorrichtung nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie I-I der Fig. 4 in einer Seitenansicht, im Ausschnitt und in einem anderen Maßstab,

Fig. 3 ein Bearbeitungselement der Vorrichtung nach Fig. 1, in perspektivischer Darstellung und in einem anderen Maßstab,

Fig. 4 die Vorrichtung nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie IV-IV der Fig. 1, in einer Draufsicht und in einer Teildarstellung sowie in einem anderen Maßstab, und

Fig. 5 das Gehäuse der Vorrichtung nach Fig. 1, in einer Schnittdarstellung entsprechend Fig. 4, unter Veranschaulichung des zugehörigen Antriebsmechanismus.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung zur Herstellung hochmolekularer Polymere, insbesondere Polyester, weist zehn vertikal ausgerichtete, achsparallele Wellen 1 auf, die mit ihren Achsen auf einem gemeinsamen gedachten Kreiszylinder mit der Achse 2 liegend, kranzartig angeordnet sind, und von denen jede eine größere Anzahl in Achsrichtung hintereinander angeordneter und in parallelen Ebenen liegender, scheibenartiger Bearbeitungselemente 3 trägt, deren Aufbau im einzelnen insbesondere aus Fig. 3 zu ersehen ist. Mit diesen scheibenartigen Bearbeitungselementen 3 greifen benachbarte Wellen 1 unter Ausbildung enger Spalte definierter Weite von ca. 0,5 mm kämmend ineinander (vergl. Fig. 4). Gemeinsam mit den Wellen 1 umschließen die Bearbeitungselemente 3 einen Innenraum 4, der über einen Saugstutzen 5 an eine nicht weiter dargestellte Unterdruckquelle angeschlossen ist.

Die Wellen 1 sind von einem Gehäuse 6 umschlossen, das aus zwei ortsfesten, scheibenartigen Gehäuseabschnitten 7, 8 und einem rohrförmigen, zylindrischen Gehäusemantel 9 besteht, der endseitig durch die Gehäuseabschnitte 7, 8 abgedichtet ist. Dabei sind die Wellen 1 mit endseitigen zylindrischen Wellenzapfen 10 in entsprechenden Lagerbohrungen 11 der Gehäuseabschnitte 7, 8 abgedichtet drehbar gelagert, wobei die zugeordneten Wellendichtungen derart ausgebildet sind, daß das Eindringen von Luft oder Verunreinigungen in den von dem Gehäusemantel 9 umschlossenen Raum ausgeschlossen ist.

Das Gehäuse 6 ist mit seinem unteren Gehäuseabschnitt 7 auf ein koaxiales Getriebegehäuse 12 aufgesetzt, das seinerseits auf einem Wagen 13 angeordnet ist, an dem ein Antriebsmotor 14 befestigt ist. In dem Getriebegehäuse 12 ist ein von dem Antriebsmotor 14 angetriebenes Zahnradgetriebe 15 untergebracht, das zehn den einzelnen Wellen zugeordnete und achsparallel zu diesen angeordnete Abtriebswellenzapfen 16 aufweist, von denen jeder über eine Kupplungsmuffe 17 mit einem zugeordneten Wellenzapfen 10 drehfest gekuppelt ist. Das Getriebe 15 ist derart ausgelegt, daß der Antriebsmotor 14 den Wellen 1 über das Getriebe 15 eine gleichsinnige Drehbewegung gleicher Drehzahl erteilt, deren Drehsinn in Fig. 4 durch Pfeile 18 angedeutet ist. Stützen 19 gewährleisten eine stabile drehfeste Verbindung des unteren Gehäuseabschnittes 7 mit dem Getriebegehäuse 12 und mit dem Wagen 13.

Die beiden Gehäuseabschnitte 7, 8 sind durch ringsum im Abstand verteilt angeordnete, achsparallele Säulen 20, die stirnseitig bei 21 mit den Gehäuseabschnitten 7, 8 verschraubt sind, in einem vorbestimmten, genau definierten Abstand gehalten sowie drehfest miteinander verbunden. Wie insbesondere aus Fig. 2 zu entnehmen, ist auf den unteren Gehäuseabschnitt 7 ein Lagerring 22 aufgeschraubt, der bei 23 mit dem Gehäuseabschnitt 7 drehfest verstiftet und durch einen Dichtring 24 vakuumdicht gegen den Gehäuseabschnitt 7 abgedichtet ist. Der Lagerring 22 weist eine zu dem Gehäuseabschnitt 7 koaxiale zylindrische Lagerbohrung 25 auf, in die der ebenfalls zylindrische Gehäusemantel 9 mit einem zylindrischen Lageransatz 26 mit geringem Spiel drehbeweglich eingeführt ist. Den Lageransatz 26 umgibt ein Druckring 27, der auf eine in einer entsprechenden Ringnut angeordnete Ringdichtung 28 drückt und durch gleichmäßig längs seines Umfanges verteilte Schraubenbolzen 29 gegen den Lagerring 22 axial verspannt ist.

Der Druckring 27 und der Lagerring 22 bilden zusammen mit der Ringdichtung 28 eine stopfbüchsenartige Abdichteinrichtung für den Gehäusemantel 9, die über die Schraubenbolzen 29 bei Bedarf nachgestellt werden kann und die eine vakuumdichte Abdichtung des drehbeweglichen Gehäusemantels 9 gegen den Gehäuseabschnitt 7 gewährleistet.

Eine entsprechende nachstellbare stopfbüchsenartige Abdichteinrichtung ist auch auf der gegenüberliegenden Seite zur vakuumdichten Abdichtung des Gehäusemantels 9 gegen den oberen Gehäuseabschnitt 8 vorgesehen. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sich insoweit eine nochmalige Erläuterung erübrigt. Von den die Lagerringe 22 mit dem Gehäuseabschnitt 8 (bzw. entsprechend 7) verbindenden Schraubenbolzen ist einer bei 30 veranschaulicht; im Gegensatz zu der unteren Abdichteinrichtung sind zwei ineinanderliegende Dichtringe 24 vorgesehen, weil in eine mittige Bohrung des oberen Gehäuseabschnittes 8 eine Büchse 31 eingesetzt ist, die ebenfalls abgedichtet werden muß.

Der zylindrische, bspw. aus Edelstahl bestehende Gehäusemantel 9 ist beheizbar. Zu diesem Zwecke ist er abschnittweise doppelwandig ausgebildet, wozu zu bemerken ist, daß auch eine durchgehende doppelwandige Ausbildung möglich wäre. Er trägt auf seiner Außenseite parallele, in Abständen aufgeschweißte Winkelstücke 32, durch die - gemeinsam mit dem Gehäusemantel 9 - Heizkammern 33 umschlossen sind, welche endseitig in Ringkammern 34 münden, die ihrerseits durch ringförmige Endplatten 35 abgedichtet verschlossen sind. Die Heizkammern 33 und die Ringkammern 34 sind von einem Wärmeträgermedium, bspw. Thermoöl, durchströmt, das über entsprechende, in die Ringkammern 34 mündende Anschlüsse für flexible Zuleitungen - von denen einer in Fig. 5 bei 36 dargestellt ist - zu- und abgeleitet wird.

Durch entsprechende Regelung der Temperatur dieses Wärmeträgermediums kann die Heiztemperatur des Gehäusemantels 9 exakt auf einem vorbestimmten Wert gehalten oder entsprechend eines vorbestimmten Programmes gesteuert werden.

Der in den beiden Lagerringen 22 in der beschriebenen Weise drehbeweglich gelagerte Gehäusemantel 9 ist mit einer in Fig. 5 näher dargestellten Antriebsvorrichtung 37 gekuppelt, die ihm eine hin- und hergehende Drehbewegung um seine zu der Achse 2 koaxiale Mittelachse 38 erteilt.

In dem unteren Gehäuseabschnitt 7 ist ein koaxialer Ringkanal 40 ausgebildet, der zusammen mit einem in Fig. 1 nicht weiter dargestellten, nach außen führenden Leitungsanschluß einen Teil einer Materialabführeinrichtung darstellt. Von ihm gehen 10 Stichkanäle 41 ab, von denen jeder in eine zu der zugeordneten Lagerbohrung 11 koaxiale zylindrische Bohrung 42 größeren Durchmessers mündet, in welcher mit engem Spiel eine auf der entsprechenden Welle 1 sitzende Förderschnecke 43 umläuft.

In entsprechender Weise ist in dem oberen Gehäuseabschnitt 8 und der in diesen eingesetzten Büchse 31 ein mit einem in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten Leitungsanschluß versehener und einen Teil einer Materialzuführeinrichtung bildender Ringkanal 44 ausgebildet, von dem für jede Welle 1 ein Stichkanal 45 abgeht, der zum Umfang einer an einer entsprechenden wannenförmigen Vertiefung der Büchse 31 mit Spiel anliegenden oder von einer entsprechenden zylindrischen Bohrung im Bereiche der Büchse 31 mit Spiel ganz umgebenen Förderschnecke 46 auf der jeweiligen Welle 1 führt.

Die Förderschnecken 46, 43 sind derart ausgebildet, daß sie - bezogen auf Fig. 1 - zugeführtes fließfähiges Material von oben nach unten fördern.

Die auf den Wellen 1 sitzenden Bearbeitungselemente 3 sind in ihrem grundsätzlichen Aufbau insbesondere in den Fig. 3, 4 dargestellt. Ihre Wirkungsweise ist im einzelnen in der DE-OS 34 30 885 erläutert.

Jedes der Bearbeitungselemente 3 weist einen kreisscheibenförmigen Teil 47 mit zwei einander gegenüberliegenden Planflächen 48, einen koaxial dazu angeordneten, ebenfalls scheibenartigen, im wesentlichen ovalen Teil 49 und eine darauffolgende, ebenfalls koaxiale Abstandsscheibe 50 auf. Das Scheibenteil 49, das von gleicher oder vorzugsweise etwas größerer Dicke als das Scheibenteil 47 ist, ragt bei 51 mit zwei kreisförmigen Umfangsflächenabschnitten an die Umfangsfläche des kreisscheibenartigen Teiles 47 heran. Die beiden kreisförmigen Umfangsflächenabschnitte 51 sind durch einander ähnliche bogenförmige Umfangsflächenabschnitte 52 miteinander verbunden, so daß sich in der Draufsicht eine etwa ovale Scheibe ergibt, bei der bei 53 Ecken ausgebildet sind. Eine Nabenbohrung 54 dient zur drehfesten Anordnung des Bearbeitungselementes 3 auf der zylindrischen Welle 1.

Zumindest ein Teil der beschriebenen Bearbeitungselemente kann auch - abhängig von dem zu verarbeitenden Material - in einer abgeänderten Ausführungsform durch lediglich kreisscheibenartige Bearbeitungselemente ersetzt sein, wobei die ovalen Scheibenteile 49 entfallen. Es ist auch denkbar, die Anordnung derart zu treffen, daß auf den Wellen 1 Abschnitte der in Fig. 3 dargestellten Bearbeitungselemente 3 mit Abschnitten rein kreisscheibenförmiger Bearbeitungselemente abwechseln oder einzelne kreisscheibenförmige Bearbeitungselemente zwischen Abschnitte aufeinanderfolgender Bearbeitungselemente 3 nach Fig. 3 eingefügt sind.

In jedem Falle greifen die Bearbeitungselemente in der insbesondere aus Fig. 4 ersichtlichen Weise kämmend derart ineinander, daß zwischen gegeneinander sich bewegenden Stirn- und Umfangsflächen aller Teile miteinander zusammenwirkender Bearbeitungselemente jeweils enge Spalte vorbestimmter Weite ausgebildet sind.

Wie insbesondere Fig. 4 zu entnehmen, ist die Anordnung nun derart getroffen, daß der rohrförmige Gehäusemantel 9 mit seiner zylindrischen Innenwand 55 unter Freilassung eines engen Spaltes 56 bis an die zylindrische Umfangsfläche der Bearbeitungselemente 3 heranreicht. Die Weite des Spaltes 56 beträgt ca. 0,5 mm und ist im übrigen im wesentlichen genauso groß wie die Weite der zwischen den Bearbeitungselementen 3 vorhandenen erwähnten Spalte. Die Innenwand 55 des Gehäusemantels 9 erstreckt sich somit tangential zu den kreiszylindrischen Umfangsflächen der Bearbeitungselemente 3, wobei zwischen der Gehäuseinnenwand 55 und den Umfangsflächen der Bearbeitungselemente 3 benachbarter Wellen 1 im Querschnitt im wesentlichen dreieckförmige zwickelartige Freiräume 560 begrenzt sind.

Die Antriebsvorrichtung 37 weist einen von einem Antriebsmotor 39 angetriebenen, in einem an dem unteren Gehäuseabschnitt 7 angeflanschten Lagerbock 61 drehbar gelagerten Kurbelarm 62 auf, dessen Kurbelzapfen 63 über eine Pleuelstange 64 mit einem Lagerzapfen 65 gekuppelt ist, der über ein angeschweißtes Lagerteil 66 drehfest mit dem Gehäusemantel verbunden ist. Die Länge der Pleuelstange 64 ist über Stellmuttern 67 und ein Gewindeteil 68 zu verändern.

Die insoweit beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Das Verarbeitungsgut, ein Monomeren-Gemisch, das die erforderliche Polymerisations- oder Polykondensationstemperatur aufweist, wird unter Druck über den Ringkanal 44 und die Stichkanäle 45 den Förderschnecken 46 der einzelnen Wellen 1 zugeführt. Die Unterdruckkammer 4 ist an eine Unterdruckquelle angeschlossen, die in ihr einen Unterdruck von bspw. 133,3 Pa aufrecht erhält. Die Heizkammern 33 und die Ringkammern 34 sind von einem beheizten Wärmeträgermedium durchströmt, was in gleichem Maße von den als Hohlwellen ausgebildeten Wellen 1 gilt, deren Längsbohrungen in Fig. 4 mit 57 bezeichnet sind und deren Wärmeträgerzuführeinrichtung in Fig. 1 bei 58 schematisch veranschaulicht ist.

Das von den Förderschnecken 46 geförderte Verarbeitungsgut gelangt in den von der Gehäusemantelinnenwand 55 und den von den miteinander kämmenden Bearbeitungselementen 3 der Wellen 1 umgrenzten Reaktionsraum, wobei es in den erläuterten Freiräumen 560 zur Entspannung des Monomeren-Gemisches kommt, so daß ein voluminöser Schaum entsteht. Dieser Schaum haftet an den Bearbeitungselementen 3 an und wird von diesen mitgenommen. Dabei wird das Verarbeitungsgut in den engen Spalten zwischen miteinander kämmenden Bearbeitungselementen 3 zu dünnen Schichten ausgebreitet, während gleichzeitig die in dem Schaum enthaltenen Gasblasen mechanisch zerstört werden, weil sie nicht durch die engen Spalte hindurchtreten können. Das freigesetzte Gas strömt aber durch die Spalte hindurch in den von den Wellen 1 umschlossenen Unterdruckraum 4, von wo aus es abgesaugt wird.

Mit fortschreitender Bearbeitung gelangt das so in den Spalten zwischen den Bearbeitungselementen 3 innig vermischte und immer von neuem zu Dünnschichten ausgebreitete Verarbeitungsgut, das dabei zunehmend polymerisiert oder polykondensiert, längs der Wellen 1 nach unten, wobei es auf den Bearbeitungselementen 3 auf der dem Unterdruckraum 4 zugewandten Seite eine Dünnschicht bildet, während auf der den Freiräumen 560 zugewandten Seite der Bearbeitungselemente 3 eine Dickschicht des schaumartigen Verarbeitungsgutes vorhanden ist.

Das verarbeitete Gut gelangt schließlich in den Bereich der unteren Förderschnecken 43, von denen es über die Stichkanäle 41 in den Ringkanal 40 und zu einer Weiterverarbeitungsstelle transportiert wird.

Da die zylindrische Innenwand 55 des Gehäusemantels 9 mit der kreiszylindrischen Umfangsfläche der Scheibenteile 47 und mit den Umfangsflächenabschnitten 51 der Scheibenteile 49 der Bearbeitungselemente 3 jeweils ebenfalls einen engen Spalt 56 einschließt, wird das Verarbeitungsgut auch durch diese Spalte in Gestalt dünner Schichten hindurch gefördert, wobei ebenfalls eine innige Durchmischung und ein Aufbrechen der Gasblasen erfolgt. Das sich am Eingang dieser sich keilförmig erweiternden "Wandspalte" zufolge der Drehbewegung der Bearbeitungselemente 3 anstauende Verarbeitungsgut ist in Fig. 4 bei 59 schematisch angedeutet.

Um nun zu vermeiden, daß im Bereich der Freiräume 560 Verarbeitungsgut in dickeren Schichten dauernd oder über längere Zeiträume an der Gehäuseinnenwand 55 fest haften bleibt und damit schließlich thermisch beeinträchtigt wird oder gar an der Gehäuseinnenwand 55 festbäckt, führt der Gehäusemantel 3, angetrieben von der Antriebsvorrichtung 37, eine hin- und hergehende Drehbewegung aus, deren Hub in Fig. 4 bei 60 angedeutet ist. Die Größe des Hubes hängt etwas von der Art des Verarbeitungsgutes ab. Sie ist mindestens gleich

Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das in den Freiräumen 560 an der Innenwand 55 anhaftende Material immer wieder von den Bearbeitungselementen 3 von der Innenwand 55 abgeschabt und damit erneuert wird. Ein Festbacken des Bearbeitungsgutes an der Innenwand 55 ist somit ausgeschlossen.

Wenn die Polymerisationstemperatur so stark angestiegen ist, daß ein Temperaturgefälle zwischen dem Verarbeitungsgut und den Wellen 1 entsteht, wird die überschüssige Polymerisationswärme über die Wellen 1, d. h. den diese durchströmenden Wärmeträger, abgeführt.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Herstellung hochmolekularer Polymerer, insbesondere Polyester, mit mehreren in einem gemeinsamen Gehäuse kranzartig angeordneten, vertikal ausgerichteten achsparallelen und gleichsinnig angetriebenen Wellen, von denen jede eine Anzahl in Achsrichtung hintereinander angeordneter und in parallelen Ebenen liegender scheibenartiger Bearbeitungselemente trägt, mit denen benachbarte Wellen unter Ausbildung enger Spalte definierter Weite kämmend ineinandergreifen und durch die gemeinsam mit den Wellen wenigstens ein Innenraum umschlossen ist, der mit einem Unterdruck beaufschlagt ist und in dessen Bereich die Bearbeitungselemente mit ihren Umfangsflächen freiliegend angeordnet sind, wobei den in dem Gehäuse drehbar gelagerten Wellen jeweils endseitig Materialzu- und -abführeinrichtungen zugeordnet sind, deren Gehäusemantel zum Zwecke seiner Beheizbarkeit zumindest abschnittsweise doppelwandig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) einen die Wellen (1) umgebenden rohrförmigen Gehäusemantel (9) aufweist, der mit seiner zylindrischen Innenwand (55) unter Freilassung eines engen Spaltes (56) definierter Weite tangential bis an die Umfangsflächen der Bearbeitungselemente (3) der Wellen (1) heranreicht und an zwei koaxialen, den Gehäusemantel (9) endseitig abgedichtet verschließenden ortsfesten Gehäuseabschnitten (7, 8) drehbar gelagert ist, und daß der Gehäusemantel (9) mit einer ihm eine hin- und hergehende Drehbewegung mit einem Hub von zumindest gleich 360° : Anzahl der Wellen (1) erteilenden Antriebseinrichtung (37) gekuppelt ist.