專利名稱：進行機械、化學和/或熱過程的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在軸上具有混合-清理元件的殼體中進行機械、化學和/或熱過程的裝置，其中軸上的混合-清理元件繞軸心轉動時彼此嚙合，并且相對于軸的軸心以180 度旋轉對稱的方式在軸向上將兩個混合-清理元件連續(xù)設置在至少一個軸上。
背景技術：
這種裝置也被稱為混合式捏和機。其具有多種用途。首先要提到的是間歇或連續(xù)地蒸發(fā)溶劑回收，通常在真空下進行該過程。例如用于處理蒸餾殘余物，特別是甲苯二異氰酸酯，也用于處理化學和制藥生產(chǎn)中的有毒或高沸點溶劑的生產(chǎn)殘留物、洗滌液和涂料渣滓、聚合物溶液、聚合溶劑中彈性體溶液、粘合劑以及密封膠。此外，該設備也用于間歇或連續(xù)地接觸干燥水和/或溶劑型濕潤產(chǎn)品，通常也在真空下進行。該應用主要用于顏料、染料、精細化學品、添加劑(例如鹽、氧化物、氫氧化物、 抗氧化劑)、溫度敏感型藥物和維生素類產(chǎn)品、高效物質、聚合物、合成橡膠、聚合物懸浮液、 乳膠、水凝膠、蜂蠟、農(nóng)藥以及化學或藥品生產(chǎn)中的殘留物(例如鹽、催化劑、爐渣、廢液)。 該方法還可用于食品加工，例如生產(chǎn)和/或處理乳塊、代糖、淀粉衍生物和藻酸鹽，用于處理工業(yè)廢渣、油泥、生物污泥、造紙淤渣和涂料渣滓，而且常用于處理粘稠的硬皮凝膠狀膏體產(chǎn)品、廢品和纖維素衍生品。在混合式捏和機中可能會發(fā)生去氣和/或抑制揮發(fā)。這適用于聚酯或聚酰胺熔體冷凝后的聚合物熔體，用于合成纖維的紡絲溶液以及固態(tài)聚合物或彈性體顆粒/粉末。在混合式捏和機中通?？赡茉谌蹮捴羞B續(xù)發(fā)生縮聚反應，其主要用于處理聚酰胺、聚酯、聚乙酸鹽、聚酰亞胺、熱塑塑料、彈性體、硅樹脂、尿素樹脂、酚醛樹脂、洗滌劑以及肥料。還可能是通常也是連續(xù)發(fā)生的聚合反應。這適用于聚丙烯酸酯、水凝膠、多元醇、 熱塑性聚合物、彈性體、間規(guī)聚苯乙烯和聚丙烯酰胺。更一般來說，在混合式捏和機中可能發(fā)生固態(tài)、液態(tài)以及多相反應。這特別適合逆反應，用于處理氫氟酸、硬脂酸鹽、氰酸鹽、聚磷酸鹽、氰脲酸、纖維素衍生物、纖維素脂、 纖維素醚、聚縮醛樹脂、對氨基苯磺酸、銅酞菁、淀粉衍生物、聚磷酸銨、磺酸鹽、農(nóng)藥以及肥料。此外，還可能發(fā)生固態(tài)-氣態(tài)反應(如羧化作用)或者液態(tài)-氣態(tài)反應。這用于處理醋酸鹽、酸、科爾貝-施密特反應(如Β0Ν)、水楊酸鈉、對羥苯甲酸以及醫(yī)藥制品。在中和反應和酯交換反應中隨之發(fā)生液態(tài)-液態(tài)反應。在這種混合式捏和機中，在合成纖維、聚酰胺、聚酯和纖維素的紡絲溶液中進行溶解和/或去氣。在處理或制造顏料過程中進行所謂的清洗。在制造或處理聚酯和聚酰胺的過程中進行固態(tài)-后凝，例如纖維處理中的連續(xù)染色(如使用溶劑的纖維素纖維)，處理鹽、精制化學藥品、多元醇、乙醇化物中熔融物或溶劑的結晶，聚合物混合物、有機硅化合物、密封化合物、粉煤灰的連續(xù)和/或間歇的化合、混合，聚合物懸浮液處理中(尤其是連續(xù)的)的凝結。在一臺混合式捏和機中也可能結合多功能過程，例如加熱、干燥、熔解、結晶、混合、去氣及反應——這些都是連續(xù)或間歇的。由此制造或處理聚合物、彈性體、無機產(chǎn)品、殘渣、醫(yī)藥產(chǎn)品、食品以及印刷油墨。在混合式捏和機中還可能進行真空升華/反升華作用，從而提純化學預產(chǎn)物，例如蒽醌、金屬氯化物以及有機金屬化合物等等。此外，可以生產(chǎn)醫(yī)藥中間產(chǎn)物。例如，在有機中間體中，如蒽醌和精細化學品，連續(xù)進行載氣-去升華作用。舉例來說，專利EP0517068公開了上述類型的混合式捏合機。其兩個軸向平行的傳感軸在混合殼體內(nèi)同方向或反方向旋轉。從而安裝在盤件上的攪拌桿彼此相互作用。除了混合功能，該攪拌桿的作用還有盡可能地清理產(chǎn)品接觸的混合殼體表面、軸和盤件，從而避免形成未混合區(qū)。特別是非常易于壓緊、硬化和殼化的產(chǎn)品，攪拌桿的壁作用增大了攪拌棒和軸的局部機械應力。力的峰值尤其表現(xiàn)在攪拌棒咬合時產(chǎn)物閃避較差的區(qū)域。這些區(qū)域包括盤件置于軸的地方。此外，專利DE19940521A1也公開了上述類型混合式捏和機，其中承載元件在捏合桿作用范圍內(nèi)形成凹口，從而使捏合桿具有盡可能大的軸向長度。這種混合式捏合機自我清理產(chǎn)品接觸的殼體表面及軸的性能良好，但是由于捏合桿的作用軌道，捏合桿的承載元件的另一特征是必須形成凹口，導致承載原件的結構復雜。因此，這首先會導致生產(chǎn)工藝成本過高，其次會使機械應力在軸和承載原件產(chǎn)生局部應力峰值。這些應力峰值主要發(fā)生在銳邊凹口和厚度變化的地方，特別是承載元件與軸芯的焊合處，促使軸和承載元件由于材料疲勞發(fā)生斷裂。基本上，混合式捏合機可分為單軸式和雙軸式。專利CH-A506322描述了多軸混合-捏合機。其中，在軸上具有徑向盤件，在盤之間設置軸向型捏合桿?？蛐位旌虾湍蠛显诒P之間與其它軸嚙合。這些混合和捏合元件清理第一個軸的盤和捏合桿。兩個軸上的捏合桿再清理殼體內(nèi)壁。這種已知的雙軸混合式捏合機的缺點在于，由于殼體截面的八字形狀，兩個軸套的連接區(qū)域具有缺陷。粘性產(chǎn)品加工和/或壓力下進行的高壓過程中僅能通過復雜的結構措施控制這些區(qū)域。雙軸機的其它問題如下-軸的抗壓密封或極度真空密封-殼體的防暴安全性-殼內(nèi)的同心精度，以及-殼體密封

發(fā)明內(nèi)容
任務本發(fā)明的目的在于顯著改善上述類型的裝置，下面將其稱為混合式捏合機，也就是要考慮產(chǎn)品加工以及凈化產(chǎn)品接觸的表面和產(chǎn)品卸料。任務的解決方案
為了達到該目的，首先，每個混合-清理元件由一個盤件構成，該盤件的外邊棱以半徑繞軸的軸心延伸成約90度或略大的扇形段并且與兩側朝軸延伸的側棱連接，其中每個邊棱上安裝一個或多個桿。在這種配置中，不再存在現(xiàn)有技術中仍然普遍的清洗和攪拌器的區(qū)別。兩個軸上的混合-清理原件即有混合作用也有清洗作用。這些元件可以最大范圍地徹底清潔所有與產(chǎn)品接觸的表面和元件。這不僅包括殼體的內(nèi)壁，還包括混合-清潔元件本身以及軸套。優(yōu)選地，兩個軸上的混合-清理元件的結構相同。這不僅簡化了生產(chǎn)和維修，也使各工作元件的負載均衡，例如該混合-清理元件的桿部件。本發(fā)明的主要特征還涉及該混合-清理元件的設計。這些元件分別配有一個盤件和至少一個安裝在該盤件上軸向延伸的桿。該盤件的優(yōu)選配置為在軸線上180度旋轉對稱偏置，僅限制部分捏合室，并且總是僅限制捏合室的一側。這使產(chǎn)品流如同在迷宮中通過其進料到出料的推動下來回徑向移動。從而具有先前并未已知的最佳徑向混合。此外，通過在混合-清理元件上安排盤件，還可以形成一個連續(xù)氣室，使揮發(fā)性溶劑或類似的卸料得到顯著改善。在一個特別優(yōu)選的實施例中，該盤件的外邊棱沿半徑延伸至軸的軸心。因此該盤件差不多覆蓋了 90度的扇形段或更大的范圍。此外，最好在盤件邊棱的兩端設置一個桿。即使在兩個桿之間具有中間桿，也可以
由此改善清理。通過這樣安排該混合-清理元件，將兩個軸優(yōu)選設計為按1 1的比率同向旋轉。 其同向性不會造成所謂的輥研磨效應從而使產(chǎn)品受阻，特別是處理高粘性產(chǎn)品。此外在實踐中發(fā)現(xiàn)，兩個軸以及其上設置的混合-清理元件的相同幾何結構使產(chǎn)品流更加均勻地流動。此外，所選的設置可實現(xiàn)高度自我清洗，從而再次改善停留時間分布 (更窄)并同時增強混合和捏合效果。另外，如果使用相應的傳送元件，特別是桿，所選擇的混合-清理元件可能具有很好的回混。相應地，所選擇的設置還適用于批處理機。另一點要考慮的是，也是出于自我保護的要求，軸的橫截面不再是圓形而是多邊形，特別是四邊或六邊形狀。而四邊形的角之間的側面形成彎曲使其形狀緩和。此外，盤件上的桿可以實現(xiàn)更好的清潔。這種軸的多邊形結構特別適用于非常昂貴并且嚴重殼化或極度高粘性的產(chǎn)品。此外，還可以通過多邊形軸選擇每個處理角。本發(fā)明的另一種元件位于卸料裝置，這也是出于獨立保護的要求。卸料出口應該配有相應的卸料元件，該卸料元件伴隨軸共同旋轉。這些卸料元件可能配有例如具有鋸齒和切割刃的卸料艉，從而通過切割齒切斷連續(xù)的產(chǎn)品并且將其壓至卸料出口。此外，導流裝置也可以促進該卸料艉的運作。這種專門的動態(tài)卸料艉與靜態(tài)可調(diào)導流裝置相結合，確保常規(guī)的產(chǎn)品輸出。此外， 不依賴于軸的幾何結構，可以通過切割齒的數(shù)量選擇軸每轉的輸出頻率。這比雙-或單螺桿卸料元件更加優(yōu)化。這個選定的輸出處置還促進了持續(xù)和返混過程的適宜液位控制。該輸出處置特別適用于高粘性產(chǎn)品，被稱為軸卷繞器。還可能設置疊片組替代卸料艉，其中一張橢圓形的薄片位于軸上。還可以使其略微繞軸旋轉，從而形成扇形的疊片組。
此外，不僅在一個軸下設置一個卸料出口，最好還在兩軸之間設置一個或兩個卸料出口。在此情況下，最好在兩軸上都設置卸料元件，從而軸旋轉一周時可以在卸料出口排出更多產(chǎn)品。在本發(fā)明的考慮范圍內(nèi)，該卸料出口可能位于殼體的前壁。同樣，該卸料出口也有可能置于筒狀殼體內(nèi)壁。此外，只要可以在操作中軸向和/或徑向調(diào)節(jié)，該卸料出口還有可能是其中一個其他設置。為了將產(chǎn)品調(diào)至最佳水平，可以在卸料出口配備一個折流板。此外，該卸料出口可能配有一個單軸或多軸卸料螺旋?？梢詫⑵錂M置在下面或者也可以橫跨主軸，而這種設置只是一種可能性。這種卸料螺旋也可以用于殼體殘渣排空。此外，為了殼體的殘渣排空，在底部具有可開關的折流板。另一種基本的可能性是，在殼體壁設置一個或多個用于殘渣排空的可關閉的開口。優(yōu)選地，該殘渣排空與產(chǎn)品排放通向同一爐體內(nèi)。另一個發(fā)明構思涉及確定殼體含量/滯留的裝置或配有稱重單元的殼體。在本發(fā)明的首選體現(xiàn)中，該含量/滯留可以根據(jù)卸料螺旋的轉速調(diào)節(jié)，也就是說，如果卸料螺旋減速，則應該增加殼體的含量，如果加速則情況相反。反之，通過稱重單元的信號控制卸料螺旋的轉速，該裝置的填充度當然也可以保持恒定。為了減緩逼近填充度，則轉速減慢。為了加快逼近填充度，則轉速增加，從而加速排放。此外，通過殼體上的單軸或多軸入料螺旋采集固體材料。優(yōu)選地，該入料螺旋準確通至殼體壁，例如也可以在側面或通過一個端板。排放同時產(chǎn)生的任何蒸汽應該連同產(chǎn)品通過殼體壁的出口一同排出。然后這些蒸汽在隨后的落水管中回流至產(chǎn)品?？傊景l(fā)明為一個混合式捏合機，其中由于其顯著的自我清洗而不會發(fā)生團塊。 這使得該混合式捏合機的操作只需要部分填料，從而添加的固體材料具有充足的可用空間。因此，該混合式捏合機中不會產(chǎn)生難以承受的局部壓力。


本發(fā)明的其他優(yōu)勢、特征及詳細說明將在隨后的優(yōu)選實施例的描述中參照附圖加以闡述；圖1表示根據(jù)本發(fā)明用于實施機械、化學和/或熱過程(混合式捏合機)的裝置的正視圖，該裝置具有可拆卸的前盤件；圖2表示與圖1類似的混合式捏合機的部分縱剖面圖；圖3表示具有可拆卸前盤件的混合式捏合機的另一種實施例的正視示意圖；圖4表示與圖3類似的混合式捏合機的部分縱剖面圖；圖5表示混合式捏合機中互動軸的其它兩種實施例的示意正視圖；圖6表示混合式捏合機中的兩個互動軸的另一種實施例；圖7表示根據(jù)圖1和圖2的混合捏合機的一個解決方案的部分示意圖。根據(jù)圖1和圖2，在一個混合式捏合機Pl中，兩個軸1和2位于殼體3中，同時軸 1和2以及殼體3中還可能填入溫控介質。為此該殼體3形成雙壁殼體。該殼體3的正面通過端板4封閉。在軸1和2上設有結構基本相同的混合-清理元件5。該元件由一個盤件6構成， 該盤件的外邊棱7以半徑r繞軸1或2的軸心A環(huán)繞成約90度的扇形段。然后弧形側棱 8. 1和8. 2從外邊棱7延伸至軸1或2。這種盤件以180度旋轉對稱的方式依次設置在軸 1或2上。此外，該外邊棱7顯然設有兩個大致與軸心A平行的桿9. 1和9. 2，而如圖7所示， 將其調(diào)整設置為傾斜。因此，可以為處理產(chǎn)品影響傳輸活動。
具體實施例方式待處理的產(chǎn)品通過入口 10進入殼體3的內(nèi)部并且在此處由軸1和2上旋轉的混合-清理元件5控制。然后通過該混合-清理元件5對產(chǎn)品進行徹底地捏合及剪切，從而使其可以與其他產(chǎn)品、添加劑、溶劑、催化劑及引發(fā)劑等充分混合。相對于已知的混合式捏合機，本發(fā)明不再將具有攪拌元件的攪拌器與具有清洗元件的清洗器區(qū)分開來。根據(jù)本發(fā)明，具有混合-清理元件的軸1和2以同等程度混合產(chǎn)品并且清理另一軸或殼體內(nèi)壁或另一軸上的混合-清理元件。通過該盤件的所述設置及其設計可以實現(xiàn)最佳徑向混合，特別是促進所謂的迷宮效應，如箭頭11. 1和11. 2所示產(chǎn)品。同時，假設兩個軸以1 1的速率同向旋轉，當前情況為順時針旋轉。一旦產(chǎn)品到達端板4的方向，即虛線所示的出口 12，根據(jù)本發(fā)明應將其引至該出口 12。這是通過一個導流裝置13與一個卸料艉14的共同作用。當該導流裝置13靜態(tài)固定在殼體內(nèi)，該卸料艉14隨軸1旋轉，其中卸料艉配有多個切割齒，待排放的產(chǎn)品被壓入卸料出口 12。該切割齒在旋轉方向上具有切割刃17。因此總有一部分產(chǎn)品流被切割并壓至卸料出口 12。圖3和圖4表示另一種排放的可能性。在該卸料出口 12的旁邊還在兩個軸1和 2之間設有另外兩個同樣也可以排放產(chǎn)品的卸料出口 12. 1和12. 2。而軸1和2上設置的疊片組15. 1和15. 2可以替代卸料艉，圖3的對應俯視圖示出一個橢圓形狀的配置。這種配置可以確保排放部分產(chǎn)品。僅通過疊片組15. 1控制出口 12，這意味著每轉只產(chǎn)生兩個沖量。反之，卸料出口 12. 1和12. 2經(jīng)由疊片組15. 1以及15. 2，從而可能每轉總是產(chǎn)生四個沖量。通過這種配置也可能控制產(chǎn)品排放，特別是排放量。根據(jù)圖5，在兩個桿9. 1和9. 2之間應該還有一個第三桿9. 3。因此可以再次改善相對盤件以及特別是相對軸的清理，如陰影區(qū)域所示。圖6表示軸1. 1或2. 1的截面還可以是多變形狀。這當然主要是再次改善了利用桿9. 1和9. 2清理軸1. 1或2. 1的側面，如相對于圓形軸的格影所示。參考符號列表
1軸34672軸3568
權利要求
1.一種在軸(1，2)上具有混合-清理元件(5)的殼體(3)中進行機械、化學和/或熱過程的裝置，其中軸(1, 上的混合-清理元件( 繞軸心轉動時彼此嚙合，并且相對于軸 (1,2)的軸心(A)以180度旋轉對稱的方式在軸向上將兩個混合-清理元件( 連續(xù)設置在至少一個軸(1，2)上，其特征在于，該每個混合-清理元件(5)由一個盤件(6)構成，該盤件(6)的外邊棱(7)以半徑(r) 繞軸(1，2)的軸心㈧延伸成約90度或略大的扇形段并且與兩側朝軸(1，2)延伸的側棱 (8.1,8. 2)連接，其中每個邊棱(7)上安裝一個或多個桿(9. 1，9. 2)。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，兩個軸(1，2)上的混合-清理元件(5)的構造相同。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，在桿(9.1,9. 2)之間具有一個中間桿 (9. 3)。
4.一種在具有互相間隔的盤形混合-清理元件(5)的殼體(3)中進行機械、化學和/ 或熱過程的裝置，其中軸(1. 1,2. 1)上的混合-清理元件( 繞軸心旋轉而彼此嚙合，從而清理盤件表面以及軸的側面，其特征在于，軸(1. 1,2. 1)的截面為多邊形。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，軸(1.1,2. 1)具有四邊或六邊形截面和彎曲的側面。
6.一種在具有一個卸料出口(1 并且軸(1, 上具有混合-清理元件( 的殼體(3) 中進行機械、化學和/或熱過程的裝置，其中軸(1，2)上的混合-清理元件(5)繞軸心轉動時彼此嚙合，其特征在于，該卸料出口(12)置于端板(4)或者殼體(3)的筒狀部分并且該卸料出口(12)配有隨軸(1，2)和/或混合清理元件(5)旋轉的卸料元件(14，15)。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于，在卸料出口(12)前面，軸(1，2)上置有一個卸料艉(14)。
8.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其特征在于，該卸料艉(14)配有一個導流裝置(13)。
9.根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于，該導流裝置(13)靜態(tài)固定在殼體(3)上。
10.根據(jù)權利要求9所述的裝置，其特征在于，在操作過程中可以調(diào)節(jié)該導流裝置。
11.根據(jù)至少權利要求7至10之一所述的裝置，其特征在于，該卸料艉(14)具有多個切割齒(16，17)，將待排放的產(chǎn)品輸送/移動至卸料出口(12)。
12.根據(jù)至少權利要求6至11之一所述的裝置，其特征在于，卸料元件包括至少一個置于一個軸(1,2)上的疊片組(15)。
13.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其特征在于，該疊片組(15)的薄片的結構為橢圓形。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的裝置，其特征在于，每個軸(1, 上具有一個置有多個薄片的疊片組(15. 1,15. 2)。
15.根據(jù)至少權利要求12至14之一所述的裝置，其特征在于，在殼體(3)的端板(4) 上設置有多個卸料出口(12，12. 1，12. 2)。
16.根據(jù)至少權利要求12至15之一所述的裝置，其特征在于，在兩個軸(1，2)之間至少有一個卸料出口(12. 1，12. 2)。
17.根據(jù)至少權利要求6至16之一所述的裝置，其特征在于，在操作中可以軸向和/或徑向調(diào)節(jié)殼體壁上的卸料出口。
18.根據(jù)至少權利要求6至17之一所述的裝置，其特征在于，該卸料出口配有一個調(diào)節(jié)產(chǎn)品水平的折流板。
19.根據(jù)至少權利要求6至18之一所述的裝置，其特征在于，該卸料出口配有一個單軸或多軸卸料螺旋。
20.根據(jù)權利要求19所述的裝置，其特征在于，該裝置配有稱重單元并且根據(jù)卸料螺旋的轉速(η)調(diào)節(jié)含量/滯留。
21.根據(jù)權利要求20所述的裝置，其特征在于，如果通過稱重單元的信號控制卸料螺旋的轉速(η)，該裝置的填充度保持恒定。
22.根據(jù)權利要求19至21所述的裝置，其特征在于，該卸料螺旋(η)橫置在下面或橫跨主軸并且/或者用于殼體的殘渣排空。
23.根據(jù)至少權利要求1至22之一所述的裝置，其特征在于，為了殼體(3)的殘渣排空，在底部具有一個可開關的折流板。
24.根據(jù)至少權利要求1至23之一所述的裝置，其特征在于，殼體壁上具有一個或多個用于殘渣排空的可關閉的開口
25.根據(jù)至少權利要求1至M之一所述的裝置，其特征在于，該用于殘渣排空的殼體壁上的開口與產(chǎn)品排放通向同一爐體內(nèi)。
26.根據(jù)至少權利要求1至25之一所述的裝置，其特征在于，通過單軸或多軸入料螺旋將固體材料輸入至殼體(3)，如有可能使其最終通至殼體壁。
27.根據(jù)至少權利要求1至沈之一所述的裝置，其特征在于，該裝置由于良好的自我清洗而不會發(fā)生團塊，因此該裝置的操作可以只進行部分填料，從而添加的固體材料具有充足的可用空間，在該裝置中不會產(chǎn)生難以承受的局部壓力。
28.根據(jù)至少權利要求1至27之一所述的裝置，其特征在于，排放同時產(chǎn)生的任何蒸汽連同產(chǎn)品通過殼體壁上的出口一同排出并且在隨后的落水管中回流至產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在軸(1，2)上具有混合-清理元件(5)的殼體(3)中進行機械、化學和/或熱過程的裝置，其中軸(1，2)上的混合-清理元件(5)繞軸心轉動時彼此嚙合，并且相對于軸(1，2)的軸心(A)以180度旋轉對稱的方式在軸向上將兩個混合-清理元件(5)連續(xù)設置在至少一個軸(1，2)上。每個混合-清理元件(5)包括一個盤件(6)，該盤件(6)的外邊棱(7)以半徑(r)繞軸(1，2)的軸心(A)延伸成約90度或略大的扇形段并且與兩側朝軸(1，2)延伸的側棱(8.1，8.2)連接，其中每個邊棱(7)上安裝一個或多個桿(9.1，9.2)。
文檔編號B29B7/20GK102159306SQ200980137239
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權日2008年9月23日
發(fā)明者丹尼爾·阿諾德, 皮埃爾·阿嵐·弗勒里, 阿爾弗雷德·昆茲 申請人:利斯特股份公司