DE29912218U1 - Entgasungseinrichtung für viskose Flüssigkeiten, wie Gas - Google Patents

Description

dr.-ing. Ernst Stratmann

Patentanwalt
D-40212 Düsseldorf ■ Schadowplatz 9

12. Juli 1999
9912 Gm

Verfahrenstechnik Hübers GmbH
46395 Bocholt

Begasungseinrichtung für viskose Flüssigkeiten, wie Gießharz

Die Erfindung betrifft eine Entgasungseinrichtung für viskose Flüssigkeiten, wie Gießharz, bestehend aus einem rotationssymmetrischen, wie zylindrischen Behälter, an dessen unterem Ende ein Auslauf für entgaste Flüssigkeit angeordnet ist, und an dessen oberem Ende ein den Behälter gasdicht verschließender Deckel angeordnet ist, mit einem Rührwerk, dessen Antriebswelle in dem Behälter zu dessen Achse koaxial angeordnet ist, und mit zumindest einer in dem Behälter angeordneten, die Welle des Rührwerks mit Radialabstand umschließenden kegelförmigen Ablauffläche, auf die zu entgasende Flüssigkeit aufgegeben wird.

Eine derartige Entgasungseinrichtung ist bereits beschrieben worden. Ein erster Hinweis findet sich in der deutschen Gebrauchsmusterschrift 76 13 332.9, gemäß der in einem zylindrischen, evakuierbaren Behälter mit innerhalb des Behälters zentrisch angeordneter Förderschnecke fließfähiges Material vom Behälterboden auf eine kegelförmige Ablauffläche transportiert wird, um das Material durch Dünnschichtbildung während des Ablaufens entlang der Neigung der Ablauffläche zu entgasen. Die Druckschrift beschreibt mehrere Ausführungsformen, wobei in den Fig. 1, 3 und 5 die Entgasungsfläche am Behälterdeckel befestigt ist, während bei der Fig. 4 die kegelstumpfförmige Entgasungsfläche an der Rührwerkwelle befestigt ist und sich mit dem Rührwerk dreht. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die

• *

Ablauffläche zur Behälterwand hin geneigt.

In der DE 32 41 108 C3 werden Entgasungseinrichtungen beschrieben, die aus Ablaufblechen bestehen, die an verschiedenen Gehäuseteilen, wie an der Gehäusewand, oder auch am Rühr- oder Mischwerk befestigt sein können, siehe Spalte 6, Zeile 15 und folgende. Durch eine in den Massenvorrat hineinreichende Förderanordnung, gemäß der Fig. 1 handelt es sich um eine in einem Förderschneckengehäuse angeordnete Förderschnecke, wird zu entgasende Masse nach oben gefördert und über eine Auslaßöffnung oberhalb der Ablaufflächen ausgestoßen und gelangt so auf die Ablaufflächen, wo sich die Masse zu einer sehr dünnen Schicht ausbreitet. In der Masse enthaltene Gasblasen gelangen dadurch an die Flüssigkeitsoberfläche und werden zum Zerplatzen gebracht. Die von der Ablauffläche in den Vorrat zurücktropfende oder -fließende Flüssigkeit ist dadurch weitgehend entgast. Gemäß Fig. 3 dieser Druckschrift wird mittels einer außen angeordneten Transporteinrichtung zu entgasende Flüssigkeit auf eine mit dem Mischwerk sich drehende Ablauffläche aufgebracht, die zur Zylinderachse hin geneigt ist. Von dort fließt das entgaste Material wieder direkt nach unten in den Vorrat.

In der DE 30 26 492, die sich ebenfalls mit einem Gerät zum Mischen und Entgasen von viskosen Flüssigkeiten beschäftigt, nämlich hier speziell mit aushärtbaren synthetischen Harzen, erfolgt die Entgasung durch eine um eine Förderschnecke herum angeordnete, zur Behälterwand hin geneigte kegelstumpfförmige Ablauffläche, wobei das Material durch die Förderschnecke auf die Ablauffläche transportiert wird und von dort wiederum in den unteren Bereich des Behälters zurückfließt oder tropft, um erneut von der Förderschnecke aufgenommen zu werden. Im Zusammenhang mit den Rührflügeln wird von Fliehkräften gesprochen, die das im unteren Behälterbereich befindliche Material in eine Trombenform bringt, was bei geringen Füllhöhen das Aufnehmen des Materials durch die Schnecke erschwert.

Bei Vorratsbehältern ergibt sich bei größeren Vorratsmengen in dem Behälter die Tendenz, daß noch nicht entgastes Material, das spezifisch leichter ist als entgastes Material, in dem Behälter nach oben steigt. Das gleiche gilt für wärmeres Material gegenüber kälterem Material. Alle bisher bekannten Anordnungen holen bei gut

gefüllten Behältern Material vom Behälterboden zum Entgasen, also bereits weitgehend entgastes Material, statt das weiter oben im Behälter liegende stärker gashaltige Material. Dadurch kann der Entgasungsvorgang nicht optimal durchgeführt werden.

Moderne Verfahren zur Harzverarbeitung nutzen wiederum diesen Effekt, erfordern jedoch die Bevorratung von viskosem Material über mehrere Stunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Bevorratungszeit zur Entgasung zu nutzen, außerdem diese intensiver zu gestalten und mit der Bevorratung zeitlich zu kombinieren.

Desweiteren soll eine größere Kompaktheit der Anlage erreicht werden, insbesondere durch Vergrößerung der Entgasungs- bzw. Ablauffläche pro Volumeneinheit des Behälters.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Ablauffläche derart im Behälter angeordnet ist, daß die Fläche zur Antriebswelle hin abfallend ist, und daß die Antriebswelle einen Flügel derart trägt, daß er auf dem Ablaufblech befindliche Flüssigkeit in Eingriff nimmt.

Durch diese Merkmale wird der Entgasungsvorgang mit der Vorratshaltung kombiniert, auf einen engeren Raum konzentriert und wesentlich mehr Vorratsflüssigkeit pro Behältervolumen untergebracht, bei gleichen oder sogar verbessertem Entgasungseffekt als er beim Stand der Technik erreichbar ist.

Es ist besonders günstig, wenn die Ablauffläche von der Behälterwand ausgeht. Die Ablaufflächen sind dann feststehend, so daß Fliehkräfte, die bei sich drehenden Ablaufflächen auftreten können, hier keine Rolle spielen. Außerdem ist die Konstruktion einfacher zu bewerkstelligen.

Das von dem auf der Welle getragenen Flügel in Eingriff genommene

Flüssigkeitsmaterial wird teilweise in Drehung versetzt und unterliegt dann Fliehkräften. Diese Fliehkräfte sind abhängig von der Drehgeschwindigkeit der Welle. Durch entsprechende Einstellung dieser Geschwindigkeit läßt sich daher erreichen, daß nur ein Teil des auf den Ablaufflächen befindlichen Materials entlang der Neigung nach unten fließt, während ein anderer Teil durch die Fliehkraft gehalten bzw. entgegen der Neigung nach oben transportiert wird.

Es ist klar, daß dann, wenn man die Ablaufflächen nicht an der Behälterwand fest, sondern ebenfalls rotierbar anordnet, dieser Effekt noch verstärkt werden kann. Drehen sich die Ablaufflächen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, oder Drehrichtung, kommt es zu einer relativen Drehgeschwindigkeit zwischen Ablaufflächen und Flügel, die z. B. zu Mischzwecken herangezogen werden kann.

Konstruktiv besonders einfach ist es jedoch, wenn die Ablaufflächen festliegen und von der Behälterwand ausgehen.

Das erfindungsgemäße Prinzip wird schon erreicht, wenn nur eine Fläche vorhanden ist, mit einem Flügel. Der Behälter ist dann im Vergleich zu seinem Durchmesser relativ flach. Sollen größere Mengen an Flüssigkeit intensiv entgast und gemischt werden, kann aber auch die Anordnung von Flügel(n) und kegeliger Ablauffläche vervielfacht werden, vorzugsweise dadurch, daß sie koaxial übereinander gestapelt werden.

Um entgaste Flüssigkeit besonders gut weiterführen zu können, beispielsweise auf eine darunterliegende Ablauffläche, ist es günstig, wenn gemäß einer Weiterbildung zwischen Rührwerkachse und Flügel eine Auffangeinrichtung für Flüssigkeit vorgesehen ist. Diese wird vorzugsweise durch einen die Achse koaxial umschließenden Becher gebildet, auf dessen Außenwand ein oder mehrere Rührflügel angebracht sind. Dies ergibt eine besonders einfache und platzsparende Konstruktion.

Gemäß einer noch anderen Weiterbildung der Erfindung kann die Becherwand in Becherbodennähe eine (oder mehrere) Öffnung aufweisen, die an oder nahe der Oberfläche des bzw. jedes an der Becheraußenwandfläche angebrachten Flügels

mündet. Hierdurch wird erreicht, daß auch die Flügeloberfläche für das zu entgasende Material als Entgasungsoberfläche wirkt, wenn es z. B. durch Fliehkraft entlang der Flügeloberfläche radial nach außen fließt.

Die Sammelwirkung für den Becher wird besonders günstig gestaltet, wenn die Ablaufbleche jeweils die Form eines Trichters haben, der in einem zugehörigem Becher mündet, wobei die Rührwerksachse durch die Mündungsöffnung des Trichters reicht.

Konstruktive Vorteile hat es, wenn gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Becher von der Rührwerksachse getragen werden bzw. diese bilden.

Zwischen den einzelnen Bechern können Abstandshülsen angeordnet sein, ebenso wie zwischen den einzelnen Trichtern Abstandshülsen angeordnet sein können, die die innere Behälterwand auskleiden bzw. bilden.

Es ist günstig, wenn der Becherboden von einer zu ihm koaxialen Hülse durchdrungen ist.

Die Becher können im übrigen symmetrisch aufgebaut sein, um so eine noch weitere Vereinfachung der Konstruktion zu ermöglichen.

Zwischen den Abstandshülsen, insbesondere denen, die die innere Behälterwand auskleiden bzw. bilden, sollten Dichtungseinrichtungen vorgesehen sein, um z. B. die Wanderung von Material von einem Becherraum in den nächsten entlang der Wandfläche zu verhindern.

Der Aufbau in Form von Einheiten ermöglicht eine individuelle Anpassung an den jeweiligen Bedarf des Vorratsvolumens, verbilligt die Konstruktion, und erleichtert Montage und Wartung.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

Es zeigt:

Fig. 1 in einer axialen Querschnittsansicht eine erfindungsgemäß aufgebaute Entgasungseinrichtung;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung von zwei Stapelelementen dieser Einrichtung; und Fig. 3 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2 zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Entgasungseinrichtung 10 für viskose Flüssigkeiten, wie Gießharz zu erkennen, bestehend aus einem rotationssymmetrischen, hier zylindrischen Behälter 12, an dessen unterem Ende 14 ein Auslauf 16 für entgaste Flüssigkeit, siehe Pfeil 18, vorgesehen ist, und auf dessen oberes Ende ein den Behälter 12 gasdicht verschließender Deckel 20 aufgesetzt ist. Desweiteren ist ein innerhalb des Behälters 12 angeordnetes Rührwerk 22 zu erkennen, dessen Antriebswelle 24 koaxial zu der Achse 26 des Behälters 12 gelagert ist, und zwar am unteren Ende 14 des Behälters 12 in einer Lagerbüchse 28, die ihrerseits in einem Basisglied 30 gehalten ist, und am oberen Ende in einem vom Deckel 20 druckdicht gehaltenen Deckellager 32, wo das obere Ende der Antriebswelle 24 mit einem Antriebsaggregat 34 verbunden ist, das steuerbar die Antriebswelle 24 in Drehung versetzen kann. In dem Behälter 12 ist desweiteren eine kegelstumpfförmige Ablauffläche 36, siehe auch die vergrößerte Darstellung gemäß Fig. 2 vorgesehen, welche Ablauffläche 36 eine zentrische Kreisöffnung 38 bildet, dessen Durchmesser so groß gewählt ist, daß sie die durch sie hindurchtretende Welle 24 mit einem (z. B. ringförmigen) Abstand 40 umschließt. Der äußere Rand der kegelstumpfförmigen Fläche 36 geht in einen Zylinderabschnitt 42 über, der, zusammen mit ggf. darüber und/oder darunter angeordneten, vorzugsweise identischen Ablaufflächen mit entsprechenden Zylinderabschnitten 36', 42' fluchtend angeordnet ist und aufeinandergepreßt die Wand des zylindrischen Behälters 12 bildet. Die oberen Stirnseiten der in Fig. 2 dargestellten Zylinderabschnitte 42, 42' können mit einer Nut ausgestattet sein, oder aber, wie in Fig. 2 dargestellt, die gegenüberliegende Stirnseite mit einer Nut 44, in der ein Dichtungsring zur Abdichtung eingelegt sein kann. Der Zylinderabschnitt 142, siehe Fig. 3, und die Kegelstumpfablauffläche 136 können auch getrennte Bauteile sein, die jeweils

druckdicht über kreisförmige Flachdichtungen 144, 144', siehe rechte Seite von Fig. 3, miteinander verbunden sind, oder gemäß der linken Seite von Fig. 3 mittels O-Ring-Dichtungen, die innerhalb von Stirnringnuten 244, 244', die in sich in den Stirnflächen von Abstandsringen 142, 142' befinden, zwischen die die Randbereiche der kegelstumpfförmigen Ablaufflächen 136 eingeklemmt sind. Fig. 1 zeigt weiter, daß mehrere übereinander gestapelte, Zylinderabschnitte aufweisende Ablaufflächen 36, 36' von einem wärmeisolierenden Materialmantel 46 umhüllt sind und daß die Gesamtanordnung auf einem die Behälterwand bis zu einer Boden-Konsole 48 fortsetzenden Zylinderwand 31 durch Spannbolzen 50 aufeinandergepreßt wird, die einerseits in der Konsole 48 verankert sind, andererseits im Deckel 20.

Die Rührwerkantriebswelle 24 wird von einer Stange 52 gebildet, die im Bereich der Ablauffläche wirksam werdende Flügel 54 trägt. Vorzugsweise sind mehrere Flügel 54 im Abstand zueinander auf den Außenflächen eines Ringes 56 angeordnet bzw. gehen von diesem einstückig gegossen aus, welcher Ring in seinem Inneren eine Radialplatte 58 mit einem zentralen Durchbruch 60 aufweist, durch den ein Rohrabschnitt 62 mit Preßpassung oder sonstwie befestigt abgedichtet hindurchreicht. Der Innenquerschnitt des Rohrstücks 62 ist an den Durchmesser der Stange 52 angepaßt, so daß die einzelnen Flügel 54 mit ihren Rohrabschnitten 62 ggf. unter Zwischenlagerung von Abstandshülsen 64 derart übereinander gesetzt werden können, daß die Flügel 54 zwischen jeweils zwei Ablaufflächen 36, 36' mit geringem Abstand zu diesem aufgenommen sind. Dabei ist der Durchmesser des Ringes 56 größer als der Durchmesser des ringförmigen Abstands 40 der kegelstumpfförmigen Ablauffläche 36, 36'. Desweiteren ist zu erkennen, daß der Ring 56 zusammen mit der Platte 58 einen Becher 66 bildet, in den von der darüber liegenden Ablauffläche 36, 36' durch die ringförmige Öffnung 40 zu entgasendes Material einfließt, bis z. B. der Becher überläuft, woraufhin das Material in den Bereich der an der Ringaußenseite des Rohrstücks 56 angebrachten Flügel 54 gelangt und von diesen infolge deren Drehung aufgefangen und radial nach außen geschleudert bzw. geführt werden, bis sie in den Bereich der Innenfläche des Zylinderabschnitts 42 gelangen und dort gemäß dem Pfeil 68 nach unten wandern, um von dort entlang der Ablauffläche 36, siehe die Pfeile 70, 72, 74 in den nächsten darunterliegenden Becher 66' zu gelangen, usw., bis schließlich das untere Ende des Behälters 12 erreicht ist und das Material

dann in den Raum oberhalb des mit schrägem Boden versehenen Basisteils 30 einläuft, von wo es dann zu der Auslaßöffnung 60 fließt und dort abgezogen werden kann.

Die Becherwände können auch Durchbrüche z. B. nahe den Flügelansatzpunkten aufweisen, so daß das im Becher gesammelte Material direkt auf die Flügeloberfläche gelangt.

Zugeführt wird das Material vom Deckelbereich her, beispielsweise über einen durch den Deckel hindurchgeführten Anschlußstutzen 76. Ein weiterer Anschlußstutzen 78 ist zu erkennen, der beispielsweise zur Herstellung eines Vakuums dient, oder auch zum Zuführen weiterer Bestandteile einer herzustellenden Mischung.

Neben dem bereits geschilderten Strömungsweg entlang den Wänden und Ablaufflächen, Pfeile 68, 70, 72, 74, gibt es noch eine weitere Strömung, die durch die Pfeile 80, 82 repräsentiert wird. Dies stellt eine Wirbelströmung dar, die einen Mischeffekt hat und durch das Eintauchen und Verdrängen der Masse durch die Rührflügel 54 entsteht.

Durch die zahlreichen übereinander geschichteten Ablaufflächen 36, 36' entsteht auf engem Raum ein hohes Maß an Entgasungsfläche.

Man erkennt auch, daß zwischen den einzelnen Flächen 36, 36' scheibenförmige Vorratskammern gebildet werden. Daraus ergibt sich ein weiterer Vorteil der Anordnung. Durch Änderung der Drehgeschwindigkeit des Rührwerks läßt sich die Menge der am unteren Ende austretenden Flüssigkeit steuern. Je höher die Geschwindigkeit ist, desto mehr Material wird durch die Fliehkraft in der scheibenförmigen Vorratskammer nach außen gedrängt. Wird eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit erreicht, kann kein Material mehr aus der Kammer ausfließen, weil die Fliehkraft größer ist, als die Kraft, die die Erdbeschleunigung (Schwerkraft) in Ablaufrichtung erzeugt. Man kann daher das Volumen des Behälters mehr oder weniger stark mit Material füllen, und durch entsprechende Einstellung der Drehzahl die Menge des am Ablauf 16 austretenden entgasten und gemischten Materials nach

Belieben steuern.

Die Drehgeschwindigkeit beeinflußt gleichzeitig auch die Aufteilung zwischen dem Mischeffekt und dem Entgasungseffekt.

Neben der Geschwindigkeit spielt auch die Einstellung der Flügel bei dieser Aufteilung eine Rolle, je geringer die Anstellung, desto mehr Material wird statt nach außen nach unten gedrückt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung erlaubt damit die Vorratshaltung und gesteuerte Abgabe auch größerer Mengen von Material und deren gleichzeitge Entgasung, was es ermöglicht, den für den Verbrauch einer bestimmten Materialmenge angesetzten Zeitraum, z. B. zwei Stunden, gleichzeitig für den ebenfalls z. B. zwei Stunden nötigen Zeitraum für die Entgasung zu nutzen.

Die hohe Oberfläche der vielen hintereinander geschalteten Ablaufelemente erlaubt nicht nur eine gute Entgasung des Materials, wie sie bisher nicht erreichbar war, sondern erlaubt auch eine sehr genaue Temperierung, dies dann, wenn die Ablaufflächen auf eine bestimmte Temperatur gebracht werden, beispielsweise durch in ihnen oder an der Außenhaut angeordnete Heizelemente.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt auch darin, Gießverfahren zu nutzen, bei denen Trennungseffekte aufgrund von unterschiedlichem spezifischem Gewicht des Materials (es ist schwerer, wenn es kalt ist, und auch schwerer, wenn es entgast ist) auftreten und zur Optimierung des Verfahrens herangezogen werden. Diese auf Trennungseffekten basierenden Verfahren sind aber nur in Verbindung mit Bevorratung sinnvoll, die wiederum erfindungsgemäß mit der Entgasung kombiniert werden.

Claims (11)

1. Entgasungseinrichtung (10) für viskose Flüssigkeiten, wie Gießharz, bestehend aus einem rotationssymmetrischen, wie zylindrischen Behälter (12), an dessen unterem Ende (14) ein Auslauf (16) für entgaste Flüssigkeit (18) angeordnet ist, und an dessen oberem Ende ein den Behälter (12) gasdicht abschließender Deckel (20) angeordnet ist, mit einem Rührwerk (22), dessen Antriebswelle (24) in dem Behälter (12) zu dessen Achse (26) koaxial angeordnet ist, und mit zumindest einer in dem Behälter (12) angeordneten, die Welle (24) des Rührwerks mit Radialabstand (40) umschließenden kegelstumpfförmige Ablauffläche (36), auf die zu entgasende Flüssigkeit aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauffläche (36) derart im Behälter (12) angeordnet ist, daß die Fläche (36) zur Antriebswelle (24) hin abfallend geneigt ist, und daß die Antriebswelle (24) einen Flügel (54) derart trägt, daß er auf der Ablauffläche (36) befindliche Flüssigkeit in Eingriff nimmt.

2. Entgasungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauffläche (36) von der Behälterwand (42) ausgeht.

3. Entgasungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ablaufflächen (36) mit zugehörigen Flügeln (54) koaxial übereinander angeordnet sind.

4. Entgasungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauffläche (36) in einer becherartigen Auffangeinrichtung (56, 58) mündet.

5. Entgasungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangeinrichtung von einer kreisförmigen Platte (58) mit auf deren Rand aufgesetzte Ringeinrichtung (56) gebildet wird, auf deren Außenwand im Abstand zueinander Flügel (54) angeordnet sind.

6. Entgasungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (58) von einer Hülse (62) durchdrungen ist, die ihrerseits zusammen mit anderen Flügel tragenden Hülsen oder flügellose Abstandshülsen (64, 23) die Antriebswelle bilden.

7. Entgasungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (23, 64, 62) von einem Spannbolzen (52) durchdrungen sind, der seinerseits mit einer Antriebseinrichtung (34) verkuppelt ist.

8. Entgasungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (24) in in einer schräg angeordneten Basisplatte (30) gelagerten Drehlagerung und in einer von dem Deckel (20) gehaltenen Drehlagerung drehbar gehalten wird.

9. Entgasungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (24) von einer Antriebseinrichtung (34) angetrieben wird, deren Drehzahl einstellbar ist.

10. Entgasungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Becherhülsen (62) Abstandhülsen (64) angeordnet sind.

11. Entgasungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Ablaufflächen (36, 36') Abstandshülsen (42, 42') angeordnet sind, die die innere Behälterwand auskleiden bzw. bilden und mit den Ablaufflächen (36) einstückig oder zweistückig sind.