Vorrichtung zur Durchführung langsam verlaufender chemischer Reaktionen in flüssiger Phase
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung langsam verlaufender chemischer Reaktionen in flüssiger.Phase,insbesondere zur Polykondensation bei der Herstellung von Polyestern.
PolyestersindPlastgrundstoffe,diedurch Polykondensation von mehrbasischen Karbonsäuren mit mehrwertigen Alkoholen entstehen. Einer der wich tigsten PlastgrundstoffeausdieserGruppe ist das Polyäthylentherephthalat, das durch, Polykondensation von Diglykoltherephthalat entsteht. Die Polykondensation des Diglykoltherephthalats wird unter Wärmezufuhr in einem hohen Vakuum durchgeführt, und zwar bis zu einem bestimmten Kondesationsmaximum. Unmittelbar nach Erreichen dieses Kondensationsmaximums muss der gewonnene Polyester unverzüglich verarbeitet, beispielsweise versponnen werden, da sonst ein unerwünschter Abbau im Polykondensationsgrad eintritt.
Die Polykondensation wird in Reaktoren durchgeführt, an die besondere Anforderungen zu stellen sind. So ist beispielsweiseeineverhältnismässiggrosse A. usd. ampfungsoberfläche erforderlich, weiterhin muss das Kondensat, beispielsweiseWasser,abgeführtwer- den können.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung langsamverlaufender chemischer Reaktionen in flüssiger Phase, insbesondere zur Poly- kondensation bei der Herstellung von Polyestern, welche gekennzeichnet ist durch mehrere, in einem dicht an die Randkante anschliessenden Behälter drehbare, ineinanderfassende Schnecken, deren Flanken die Form eines Kreis, bogens, aufweisen, dessen Radius dem Achsabstand der Schneckon entspricht.
Der wesentliche Vorteil eines derartig aufgebau- tan Raaktors liegt darin, dass der Polykondensations- prozess fortlaufend durchgeführt werden kann. Das Ausgangsprodukt, beispielsweise Diglykoltherephtha- lat, wird an einem Ende des Behälters ständig zugeführt, durch die rotierenden Schnecken je nach der gewähltenRotationsgeschwindigkeitdurchden Reak tionsbehältergefördertundamanderenEnde. als Reaktionsprodukt, beispielsweise als Polyäthylenthe- rephthalat, kontinuierlich entnommien. Der Reak tionsbehälter ist dabei nur so weit mit Flüssigkeit t gefüllt,
dass die rotierenden Schnecken um einen wesentlichenBetragständigausderReaktionsflüssig- keit herausragen. Durch die Rotation der Schnecken wird die Kondensation dadurch gefördert, dass ständigFlüssigkeitdurchdieFIankejn der rotieren- den Schnecken aus der Flüssigkeit mitgeführt wird.
Der s, o auf den Flanken gebildete Flüssigkeitsfilm kondensiert schnell.
Erfindungsgemässsind die imRaaktionsbehälter rotierenden Schnecken, vorzugswaise drei oder mehr, in einer Horizontalebene so angeordnet, dass die äussere Randkante der einen Schnecke jewe, an den Flanken der Nachbarschnecke entlanggleitet und , diese so reinigt. Auf diese Weise findet ständig ein gegenseitiges Abstreifen von Reaktionsflüssigkeit von den Schneckenflanken statt. Ohne ein derartiges.
Selbstreinigen ist die kontinuierliche Polykondensa- tion mittels der in einem Reaktionsbehälter angeord- neten Schnecken nicht durchführbar.
Im Bereich der gegenseitigen Ftankenberührung ergibt sich eine dichteAnlagederScbneckeogewinde aneinander, so dass in diesem Bereich die Ausbildung eines Flüssigkeitsfilms eicht möglich ist. B, ei lücken- losem Ineinandergreifen der Schnecken würde somit bei den innenliegenden Schnecken, die beidseitig mit Nachbarschnecken in Eingriff stehen, die Ausbildung eines für einen bestimmten Reaktionsverlauf erwünschten Flüssigkeitsfilms nicht gegeben sein. Um dieser Schwierigkeit aus dem Wege zu gehen, greifen nach einer speziellen Ausführungsform der Erfinung die einzelnen Schnecken mit Axialspiel ineinander.
Dabei braucht nur ein Teil der Schnecken, bei drei Schnecken vorzugsweise die mittlere, axial verschieb- bar zu sein, so dass wechselweise die eine oder die andere Flanke des Schneckengewindes mit der äusseren Randkante der Nachbarschnecke in Berührung kommt undsogereinigtwird. Auf diese Weise wird die wechselseitigeReinigungderSchneckenbeibe- halten und die Möglichkeit der Bildung eines Flüssig- keitsfilms gewährleistet.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Er findung schliesst der Mantel des Reaktionsbehälters wenigstens im Bereich des Flüssigkeitsstandes dicht andenAussenrandderSchnecken an. Dadurch ergeben sich von Gewindegang zu Gewindegang in Axialrichtung gesehen abgeschlossene Kammern, die sich über die gesamte Breite des Roaktionsbehälters erstrecken.
Durch die gemeinsame Rotation der Schnecken werden diese einzelnen Kammern fortlaufend vom Aufnahmeende zum Abgabeande des Be hälters bewegt, ohne dass eine Vermischung des Reaktionsgutes in Axialrichtung stattfindet. Voraus- setzung für die Einhaltung derartiger. gesonderter Einzelkammern ist bei dieser Ausführumgsform die Einhaltung eines bestimmten füllgrades des Reaktionsbehälters :
Der Flüssigkeitsspiegel darf hierbei nicht oberhalb des Schneckencandss'liegenunddie Behälterwandung muss mindestens bis zur Höhe des Flüssigkeitsspiegels dicht an. die Aussenkante der Schnecken anschlissen,
Zweckmässigerweise ist der so ausgabildete Reak tionsbehälter in einemgeschlossenen,vorzugsweise zylindrischen Heizbehälter angeondnet, der aus mehreren, in Längsrichtung voneinander getrennten Kam- mern besteht und der mit einem. geeigneten Heiz msdium beschickt wird.
Die Antriebskraft für die Schnecken kann zunächst von einem Motor auf einederSchnecken aus geübt werden und von dieser durch geeignete, üb- liche Getriebeelemente auf die übrigen Schnecken übertragen werden,derart,dassalleSchneckengleich- sinnig rotiert werden. Das Getriebe kann dabei au sserhalb des Reaktionsbehälters und ausserhalb des Heizbehälters liegen. Die abschnittsweise Axialverschiebung einer oder mehrer Schnecken wird gemäss einer zweckmässigen Ausbildung der Erfindung mit Hilfe eines pneumatisch oder hydraulisch in einem Zylinder bewegten Kolbens bewirkt. Diese Zylinder- kolbenainheit ist ebenfalls ausserhalb des Reaktors angeordnet.
Für die Ausgestaltung der Schnecken sind ver schiedene Lösungen möglich. Das wesentliche Grund- prinzip liegt darin, dass der Radius des Flankenkreisbogens einer jaden Schneckedem. Achsmittenabstand der Schnecken voneinander entspricht. Die so aus- gebildeten, miteinander in Eingriff stehenden Schnekken können gleichen oder unterschiedlichen Aussendurchmesser aufweisen, weiterhin ist es möglich, Schnecken mit Kern, Schnecken ohne Kern oder Schnecken mit negativemp Kern zu verwenden.
Weitere Binzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Ausführungsbeispialen anhand der Zeichnungen naher erläutert.
In den Zeichnungen stellen dar :
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs- gemässen Polykondensationsreaktors im Horizontalschnitt,
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 im Längsschnitt,
Fig. 3 das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 im Mittelquerschnitt,
Fig. 4 das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1-3 in einer getriebeseitigen Ansicht,
Fig. 5 bis 11 Ausführungsbeispiele von im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Reaktor verwendbarenSchnecken im Querschnitt.
Im Vordergrund der durch die Erfindung behandelten und gelösten Aufgaben steht die Durchführung langsam verlaufender chemischer Reaktionen bei flüssigen Reaktanten, insbesondere aber die Durchführung kontinuierlich verlaufender Polykondsnsa- tionsprozesse bei der Herstellung makromolekularer Kunststoffe.
Das allgemeine Erfindungslösungsprinzip besteht darin, in derartigen Kondensabionsreaktoren Schnek- ken von bestimmtem Aufbau und in bestimmter Anordnung zu Verwendern.
Bei dem in den Fig. 1-4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in einem Roaktionsbehälter 30 drei parallelachsige Schnecken 31, 32, 33 rotierbar angeordnet. Die Schneken sind mit ihren Enden in geeigneten, abgedichteten Radiallagern 34 und 35 geführt, die Abdichtung kann in üblicher Weise mit Stop±buchsen oder ähnlichen Mitteln durchgeführt sein. Diese Abdichtung der Wellendurchführung ist deshalb wichtig, weil während der Reaktion innerhalb des Behälters 30 ein verhältnismässighohesVakuum aufrechterhalten werden muss.
Die Schnecken 31, 32 und 33 erfüllen bei der DurchführungderReaktion eine doppelte Aufgabe : , einmal bieten sie.dieerforderlichengrossenKon- densationsflächen und zum anderen bewirken sie durch den Rotationsantrieb eine kontinuierliche Durchführung der Reaktion, d. h., es wird ständig das Ausgangsprodukt zugeführt und ständig das fertige Produkt entnommen.
Die Kondensationsflächen werden bei den Schnecken durch die Flanken gebildet, die durch die Umdrehung der Schnecken beim Austritt aus der Flüssigkeit jeweils einen Flüssigkeitsfilm mitführen, der dann in dem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befindlichen Ranktionsraum kondensiert. Dabei ist es nicht zu vermeiden, dass sich infolge der Kondensa tion ständig ein Teil des Reaktionsproduktes auf Iden Flanken der Schnecken absetzt. Diese Erscheinung muss in jedem Falle vermieden werden.
Es finden deshalbSchneckenVerwendung,die eine gegenseitige Selbstreinigung der Flanken bewirken. Der prinzipielle Aufbau derartiger, selbsreini- gender Schnecken setzt voraus, dass die Flanken im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet sind, wobei der Radius dieses Flankenbogens dem Achsmittenabstand der miteinander in Eingriff stehenden Schnecken entspricht. Praktisch kann jede nach diesem PrinzipaufgebauteSchileckenform in einem Reaktor gemäss der Erfindung Verwendung finden.
In den Fig. 5-11 sind verschiedene Lösungsformen derartiger Schnecken im einzelnen erläutert.
Bei der Ausgangsform derartiger selbstreuugen- der Schnecken (Fig. 5) fassen die benachbarten Schnecken ohne Axialspiel dicht ineinander. Dadurch kann sich nur je nach Rotationsrichtung auf der einen aussnliegenden Schnecke der erwünschte Flus- sigkeitsfilm auf den Flanken ausbilden, während bei den übrigen mittleren und bei der anderen aussen- liegendenSchnecke die Flüssigkeit unmittelbar wieder abgestreift wird. Für die Durchführung der vorangehend erläuterten chemischen Reaktionen ist aber die Bildung eines Flüssigkeitsfilms auf sämtlichen Schnecken erforderlich.
Nach einer speziellen Ausführungsform der Er findung weisen deshalb die einzelnen Schnecken 31, 32, 33 ein gewisses Axialspiel gegeneinander auf.
Der Abstand zwischen in Axialrichtung aufeinander- folgenden Flanken, beispielswiese 36, 37 (Gewindenut) einer Schnecke, z. B. 32, ist grösser als Idie Stärke des einfassenden Gewindes der benachblarten Schnecke 31. Durch Relatiwersohiebung in Axialrichtung zwischen den Schnecken kann erreicht werden, dass die Flanken einer Schnecke, z. B. 31, alternativ an den Flanken 36 oder 37 der benachbarten Schnecke 32 zur Anlage kommen und damit die Abstreifwirdkung abwechselnd auf der einen und der anderen Flanke herbeiführen.
Die Gewindefglanke (bei derdargestelltenPosition der Flanke 37),'die nicht mit der zugekehrten Flanke der Nachbar- schnecke in Berührung steht, führt ebenso wie die zugekehrte Flanke der nachbarschnecke den Flüssig keitsfilm mit.
Die abschnittweise Reinigung und Freigabe der Schneckenflanken kann bei einem in den Zeichnun- gen dargestellten Reaktor mit drei ncbeneinander- liegenden Schnecken in einfacher Weise dadurch erreicht werden,dassdiemittlere Schnecke axial verschiebbar gelagert ist. Je nach den durchzuführenden Reaktionen und je nach der Wirkung der Ausgangsstoffe kann hierbei während des Reaktionsverlaufes die mittlere Schnecke von Zeit zu Zeit in Axialrichtung von der einen Endstellung (z. B. Anlage an den Flanken 36) in Idie andere Endsbellung (AnLage an den Flanken 37) verschoben werden.
Damit ist die Möglichkeit der Flüssigkeitsfilmbildungaufallen Schnecken gewährleistet, während die Bildung von Absetzungen des Reaktionsproduktes auf den Flanken verhindert wird
Durch die Schnecken wird nach Massgabe der Rotationsgeschwindigkeit eine ständige Förderung der Flüssigkeit durch den Behälter 30 erzielt. Dabei ist natiürlich eine Vermischung der reaierenden Flüssigkeit in Axialrichtung des Behälters sehr uner wünscht.UmsinederartigeVermischung zu verhindern, liegt deshalb der Mantel des Behälters 30 zumindest im Bereich des Flüssigkeitsstandes, d. h. bis zur Höhle des Flüssigkeitsspiegels 38 dicht. an den Aussenkanten 39 der Schnecken an.
Dadurch werden jeweils völlig abgeschlossene Kammern 40 zwischen aufeinanderfolgenden Gängen einer Schneckegebildet.DieseKammernverlaufenüber d.iegesamteBreitedesBehälters und werden mit ihrem Inhalt durch die Rotation derSchneckenlang- sam vom Eintrittsstutzen 41 in Richtung auf den Entnahmestutzen 42 verschoben, wobei während die- ser kontinuierlichen Längsbewegung ständig die Reaktion durchgeführt wird.
EineVermischung in Längsrichtung wird dabei nur dann vermieden, wenn der Flüssigkeitsspiegel 38 nicht über den oberen Rand der Schnecken steigt und wenn die Wandung des Behälbers 30 mindestens bis zur Höhe des Flussigkeitsspiegels dicht an den Aussenrändem der Schnecken anliegt (siehe besonders Fig. 3).
Für die Durchführung bestimmter Reaktionen, z. B. Polykondensationen, kann ein verhältnismässig hohes Vakuum im Reaktionsbehälter 30 erforderlich sein. Dieses Vakuum wird in dem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 38 verbleibenden vergrösserten, im Querschnitt vorzugsweise halbkreisförmigen Raum 43 erzeugt. Über einen im oberen Bereich des Behälters 30 vorgesehenen Stutzen 44 wird ständig Kondensat, beispielsweise Wasser, abgeführt und dabei zugleich das erforderliche Vakuum erzeugt.
Weiterhin kann während der Reaktion Wärme zugeführt werden müssen. Zu diesem Zweck ist der gesamte Reaktionsbehälter 30 von einem im dar gestellten Ausführungsbeispiel zylindrischen Heiz- behälber 45 umgeben. Um ein Abstrfen der Heiz tempemturinLängsrichtungdesBehälters je nach der durchgeführten Reaktion zu ermöglichen, kann der Heizbehälter 45 mehrere, beispielsweise drei, ge sonderteHeizkammern 46, 47 und 48 aufweisen.
Jede Heizkammer ist mit einem Einlassstutzen 49 und einem Auslassstutzen 50 für das Heizmedium versehen.Dieaussenliegende Heizkammer erstreckt sich auch in den Bereich der Endwandung 51 des Reaktionsbehälters.
Der Rotationsantrieb der Schnecken erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Elektromotor 52, der ausserhalb des Reaktionsbehäl- ters und ausserhalb des heizhehälters angeordnet ist.
Die Antriebskraft wird über ein Zahnrad 53 (Fig. 4) von der Motorwelle zunächst auf ein auf der mittle- ren Schnecke 32 angeordnetes, ausserhalb Ides Reak- tionsbehälters liegendes Zahnrad 54 übertragen und von diesem unter Zwischenschaltung weiterer Zahn- räder 55 und 56 auf, die den Schnecken 31 und zugeordneten Zahnräder 57 und 58.
Die Zwischenräder 55 und 56, dienen jeweils zur Umkehnung der Rotationslichtung, so dass sämtliche Schnecken in gleicher Richtungangetriebenwerden.Zweck- mässigerweise ist, wie beim dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel,diedemsoausgebildetenGetriebezu- gekehrte Endwandung 59 desReaktionsbehältersmit einerKühlkammer60ausgebildet,dieeinenuner- wünschten Wärmeübergangtauf das Getriebe verhindert. Das Getriebe istineinemmitderEnd- wandung des Behälters verbundenen Gehäuse 61 angeordnet.
Bei der erwähnten zweckmässigen Ausbildung einer speziellen Ausführungsform der Erfindung soll die mittlere Schnecke 32 von Zeit zu Zeit in Axialrichtung hin und her hgehend verschoben werden.
Diezse zusätzliche Bewegung erfolgt durch einen am Ende der Schneckenwelle 62 angeordneten hydrau- lisch oder pneumatisch betätigten iKolben 63,'der verschiebbar in einem Zylinder 64 geführt ist. Der Zylinder ist mit den üblichen Druckmittelleitungen 65 und 66 ausgerüstet. Das Einde der Schneckenwelle 62 ist axial verschiebbar in idem zugeordneten Zahnrad 54 gelagert, und zwar mit einer geeigneten Mitnehmerverbindung, so d'ass hei Rotation des Zahn- rades 54 die Schnecke mitgenommen wird, jedoch axiale Verschiebungen bei relativ dazu stillstehendem Zahnrad 54 durchführbar sind.
Die Zufuhr der Flüssigkeit erfolgt, wie bereits erwähnt, über den Stutzen 41. Da innerhalb des Behälters 30 ständig ein Vakuum herrscht, sind für die Einführung der Flüssigkeit keine besonderen För dereinrichtungen notwendig. Dagegen erfolgt die Ent- nahme des Reaktionsproduktes'am anderen Ende des Behälters über den Stutzen 42 gegen die Be lastung durch das Vakuum.
Aus diesem Grunde ist innerhalb des Stutzens 42 eine Förderschnecke 67 vorgesehen, die das Reaktionsprodukt mnmittelbar über eine Leitung 68 einer Verarbeitungsleinrichtung, beispielsweise einer Spinneinricbtung zuführt, so dass ein Abbau des KondensationsgradosnachVerlassen des Reaktionsbehältersverhindertwird.DerStutzen 42 ist zur AufrechterhaltungderTemperaturausser- halb des durch'die Heizkammer 48 beeinflussten Bereiches mit einer weiteren Heizkammer 69 versehen.
Die Fig. 5-11 befassen sich mit der Ausge staltung von Schnecken, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemässen Reaktor verwendbar sind.
Sämtliche dieser Schnecken weisen eine Qwerschnitts. form auf, die dem bereits genannten Prinzip tinter- geordnet ist, d. h. bei der der Radius des Flankenkreisbogens mit dem Axialabstand der nebenemi- anderliegenden Schneckenübereinstimmt.Derartaus- gebildete Schnecken können aber nach einem wei- teren MerkmalderErfindungsoabgeführtsein, dass sie dicht ineinanderfassen und eine Axialvier- schiebung, wie siebeidenSchnecken im Reaktor erwünscht ist, nicht zulassen.
In derartigen Fallen können Schnecken mit der wechselseitigen Reini gungswirkungin.anderenVonnidhtungenalsFörder- und Mischschnecken Verwendung finden. Die in den Fig. 5-9 dargestelltenAusführungsbeispielebefassen sichmitderartigendichtineinanderfassendenSdhnek- ken, während die Fig. 10 und 11 Schnecken mit Axialabstand behandeln, wie sie baispielsweise in dem erfindungsgemässen Reaktor Verwendung finden. Sämtliche Schneckenfomien und-kombinationen der Fig. 5-9 können aber bei entsprechender Anderung des Querschnitts auch als Schnecken mit Axial .aibstamd,d.h. als Schnecken für einen Kondensationsreaktor Verwendung finden.
Wie Fig. 5 zeigt, ist jade der Schnecken 1 und 2 im Querschnitt gesehen durch vier Kreisbogen begranzt, und zwar einmal durch den Kreisbogender Schneckonaussenfläche 3 bzw. 4, dessen Radius b dem Radius dasgesamtenSchneckenkörpersent- spricht, weiterhin durchdiebeidenKreisbogender Schneckenflanken 5 und 6 bzw. 7 und 8, deren Radien a dem Abstand a zwischen den Mittelachsen 9 und 10 der beiden Schnecken entsprechen. Der Abstand a entspricht ausserdem dem zu der Bogen- länge des Kreisbogens der Schneckenaussenfläche 3 bzw. 4 gehönenden Sehnenmass. Die Mittelpunkte der Kreisbogen der Flanken, z.
B. 5 und 6, liegen in den Berührungskanten 11 und 12 der Flanken 5 und 6 mit der Aussenfläche 3. Ein weiterer innenliegender Kreisbogen wird durch den Schneckenkem 9 bzw.
10 gebildet,, d. h. der Radius c dieses vierten Kreis- bogens entspricht dem Kernradius der Schnecken.
Wie Fig. 5 veranschaulicht, gleitet Ibei einer Ro tationsbewegung der beiden Schnecken in gleicher Richtung jeweils eine Randkante (bei der Darstellung die Randkante 12) auf der jeweils zugekehrten Flanke (bei der Darstellung die Flacke 7) der benachbarten Schnecke entlang und reinigt dadurch diesen Teil der Schnecke.
Bei der durch Pfeil 13 angegebenenRotationsrichtungderSohnecken.gleitet die Randkante 12, von der dargestellten Position aus- gehend, noch bis zum Kreisbogenende der Flanke 7 entlang.Dann gleitet der Scbneckenkem 10 an der Aussenfläche 3 entlang, bis die Eandkante 11 auf die andereFlanke 8 der Schnecke auftrifft und an dieser reinigendentlanggleitet.Bei weiterer Umdre- hung der beiden Schnecken wiederholt sich ! dieser Vorgang, d. h.
die Flanken 5-und 6 werden durch die Randkanten der andern Schnecke und die Aussen fläche4durchdenSchneckenkem 9 geroinigt.
DieBerühr.un.gsliniederKanten 11 bzw. 12 mit der jeweils anliegenden Flanke 7 bzw. 8 verläuft in der Grundrissderstellung der Fig. 6 abwechselnd unterhalb und oberhalb der Zeichenebene.
Fig. 7 zeigt zwei.gleichgrosseSchnecken14, 15, die ebenfalls nachdemVorschlagderErfindungaus- gestaltetsind,wobeijadochgegenüberder Form der Fig. 5 und 6 der Kernradius C Iden Wert 0 angenommen hat, d. h. Idiese Schneckenform ist kern- los. Dadurch ist die Schnecke jeweils nur noch durch drei kreisbogenförmige Flächen begrenzt, nämlich durch die Aussenflächen 3 bzw. 4 sowie durch die Flanken 5 und 6 bzw. 7, und 8.
Durch das Fehlen der Schneckenkerne sind die beiden miteinander in EingriffstehendenSchnecken 14, 15 näher anein andergerückt, derart, dass die Umfangslinie der einen Schnecke jeweils durch den Achsmittelpunkt der anderen Schnecke läuft. Die Flanken 5 und 6 bzw. 7 und 8 treffen im Zentrum der Schnecke unmittelbar aufeinander, so dass an Stalle eines Schnecken- kerns ein Grat 16 bzw. 17 gebildet ist.
Der gegenseitige Reinigungsvorgang bei Rotation der Schnecken entspricht dem im Zusammenhang mit Fig. 5 und 6 beschriebenen. An Stelle des Kernradius c gleitet bei dieser Ausführungsformder Schnecken der Grat 16 bzw. 17 auf der Ausslen- fläche 3 bzw. 4 der jeweils benachbarten Schnecke entlang.
Wie Fig. 8 zeigt, müssen die miteinander kom- binierten Schnecken nicht unbedingt von Zgleicher Grösse und Ausführungsform sein. In dieser Darstellung sind als Beispiel möglicher Kombination eine Schnecke 18 mit Schneckenkern 19 mit einer Schnecke 20 ohne Schneckenkem kombiniert, wobei ausserdem die Schnecke 20 einen geringeren Durchmesser aufweist als die Schnecke 18. Aus dieser unterschiedlichen Form der beiden Schnecken 18 und 20 bestimmt sich auch deren Abstand voneinander, und zwar verläuft die Umfangslinie der Schnecke 18 durch den Achsmittelpunkt der Schnecke 20, während umgekeht. die Umfangslinie der Schnecke 20 die Umfangsline des Schneckenkern, s 19 der Schnecke 18 tangiert.
Dadurch ent- spricht der Achsmittenabstand f der beiden Schnekken 18 und 20 der Summfle aus Aussenradius h tder Schnecke 20 und Kernradius i der Schnecke 18.
Die Ausgestaltung der beiden Schnecken 18 und 20 im Querschnitt gesehen ist bezüglich der Flanken 5 und 6 bzw. 7 und 8 wiederum der erfindungs- gemässen Lehre unterworfen, d. h. die Kreisbogen der Flanken 5 und 6 der Schnecke 18 und die Kreis- bogen der Flanken 7 und 8 der Schnecke 20 weisen einen Radius f auf, der dem Ab, stand f der Schneckenmittelpunkte voneinander entspricht. Die Gesetz mässigkeit tritt hier besonders deutlich zubage.
Der Mittelpunkt für den Kreisbogen der Flanken 5 bzw. 6 ist der Schnittpunkt eines Hiliskrefiises 21 vom Aussen- radius h der Schnecke 20 um den Achsmittelpunkt der Schnecke 18 mit der Verbindungslinie zwischen Achsmittelpunkt der Schnecke 18 und dem Schnitt- punkt des Kreisbogens der Aussenfläche der Schnecke 18 mit dem Kreisbogen der Flanke 5 bzw. 6.
Umgekehrt ist der Mittelpunkt für den Kreisbogen der Flanken 7 bzw. 8 der Schnecke 20 der Schnitt- punkt eines Hilfskreises 22 vom Radius g der Schnecke 18 um den Achsmittelpunkt der Schnecke 20 mit der Verlängerung der Verbindungslinie zwi- schen Achsmittelpunkt der Schnecke 20 und dem Schnittpunkt des Kreisbogens der Aussenfläche der Schnecke 20 mit dem Kreisbogen der Flanke 7 bzw. 8.
Die in Fig. 9 im Querschnitt dargestellten Schnekken 23 und 24 besitzen den gleichen Durchmesser und einen negativen > Kernradius, d. h. der Durchs messer der Aussenfläche der einen Schnecke reicht über die Achsmitte der anderen Schnecke hinaux, oder mit anderen Worten : Der Radius 1 der Schnekken ist grösser als der Achsmittenabstand k der Schnecken. Bai'dieserAusführungsformbesitzendie Schnecken 23 und 24 die Form von spiralförmig gewundenen Scheckengängen, die um einen zylin- drischenHohlraum mit dem Durchmesser m ge- wunden sind.
Für die Querschnittsform der Schnekken 23 und 24 gilt wieder die geometrische Be ziehung,dassderRadiusAderkreisbogenförmigen Flanken 5 und 6 bzw. 7 und 8 dem Abstand k der beiden Schneckenmittelachsenvoneinanderent- spricht.
Bei den bisherbeschriebenenAusführungsbei- spielen der erfindungsgemässen Schnecken gemäss Fig. 5 bis 9 waren Sbeigung und Querschnittsform so gewählt, dass diese lückenlos ineinanderfassen, wie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist.
In den Fig. 10 und 11 ist. das Grundprinzip bei mit Axialspiel ineinanderfassenden Schnecken erläu- tert. Derartige Schnecken können in einem Reaktor Verwendung finden, wie er anhand der Fig. 1-4 er läutert ist. Dabei können auch diese, mit Axialspiel ineinanderfassenden Schnecken in der im Zusammenhang mit den Fig. 5-9 erläuterten Weise abgewandelt und kombiniert werden. Auf die Quer- schnittsform der Sehnecken 25 und 26 gemäss Fig. 10 und 11 wirkt sich diese Massnahme derart aus, dlass der Bogen der Aussenfläche 3 bzw. 4 mit Radius o um einen Winkelbetrag verkleinert worden ist, so dass die kreisbogenförmigen Flanken 5 und 6 bzw.
7 und 8 näher zusammengerücktsind.DerRadius n der Flanken 5 und 6 bzw. 7 und 8 entspricht wiederum dem Achsmittensbstand n der deiben Schnecken voneinander, der in diesem Fall durch , den Radius o der Schnecken plus einem Radius p eines Schneckenkerns 9 bzw. 10 bestimmt ist. Auch beidiasemAusführungsbeispielderErfindungkönn- ton natürlich die Schneckenkerne oder einer der Sohneckenkeme fehlen.
Bei diesen Schnecken findet, wie im Zusammenhang mit dem Reaktor erläutert, ein wechselseitiges Abstreifen der Flanken nur in bestimmten Zeit- abschnitten und nur jewails auf einer Flanke statt.
Es ist also demnach, um auf beiden Flankendie Reinigung durchzuführen,einezusätzlicheBewegung der Sohnecken erfordenlich, beisp, ielsweise die erläuterte Axialverschiobung. Anstelle'dieserAxial- verschiebung kann aber auch nach einem bestimmten Umdrehungsweg die eine der Schnecken bei Weiter- rotieren der anderen für einen Augenblick. arretiert werden.
In Fig. 10 ist eine Relativ, stellung der beiden Schnecken 25 und 26 gezeigt, bei'der die Rand- kante 12 an der zugekehrten Flanke 7 der benach barten Schnecke entlanggkitet. Soll jetzt die zweite Flanke 8 der Schnecke 26 ebenfalls durch ich, Gegen- schnecke 25 gereinigt werden, so muss nach einem bestimmten Umdrehungsweg die like Schnecke 26 für einen Augenblick angehalten werden.
Fig. 11 zeigt eine Stellung der beiden Schnecken 25 und 26, bei dergegenüberderDarstellungderFig. 10 die Schnecke 26 um einen Winkelbetrag von 180 weitergedreht worden ist, während die Schnecke 25 gegen- über der Stellung in Fig. 10 zunächst um einen Winkelbetrag von 60 weitergedreht, dann jedoch angehalten wurde (wobei dann die Schnecke 26 den restlichen Weg von 120 bis zum gesamten Weg von 180 allein zurücklegte).
Durch eine derartige unterschiedliche Drehbewegung der Schnecken 25 und 26 is dieRandkante11 der Schnekde 25 mit der Flanke 8 der Schnecke 26 in Berührunggekommen.
Zweckmässig ist der Bewegun, gs-und Stillsbands- rhythmus der beiden Schnecken 25 und 26 so eingestellt, dass in der in Fig. 10 gezeigten Stelung beide Schnecken eine Umdrehung vollführen. Dann bleibt die linke Schnecke 25 stehen, während die rechte Schnecke 26 um einen Winkelbetrag von 120 wei- tergedreht wird. Darauf führen beide Schnecken eine ganze Umdrehung durch, worauf dann die rechte Schnecke 26 angehalten wird, während die linke Schnecke 25 um einen Betrag von 120 weiter- gedreht wird. Es wechselt also fortlaufend eine Gesamtumdrehung beider Schnecken mit einer Teilumdrehung der einen Schnecke bei Stillstand der anderen. Auf diese Weise werden baideSohnecken gereinigt.
Bei Verwendung der zuletzt beschriebenen Schneckenform in einem Reaktor gemäss Fig. 1-4 ist natürlich ein enbsprechend ausgebildetes Getniebe für den absatzweisen Antrieb der Schnecken erforder- lich.
Device for carrying out slow chemical reactions in the liquid phase
The invention relates to a device for carrying out slow chemical reactions in a liquid phase, in particular for polycondensation in the production of polyesters.
Polyesters are plastic base materials that are formed by the polycondensation of polybasic carboxylic acids with polyhydric alcohols. One of the most important plastic base materials from this group is polyethylene terephthalate, which is produced by the polycondensation of diglycol terephthalate. The polycondensation of the diglycol terephthalate is carried out with the supply of heat in a high vacuum, up to a certain condensation maximum. Immediately after reaching this condensation maximum, the polyester obtained must be processed immediately, for example spun, since otherwise an undesired degradation in the degree of polycondensation occurs.
The polycondensation is carried out in reactors that have to meet special requirements. For example, a relatively large A. usd. attenuation surface required, the condensate, for example water, must also be able to be drained away.
The invention relates to a device for carrying out slow chemical reactions in the liquid phase, in particular for polycondensation in the production of polyesters, which is characterized by a plurality of interlocking screws rotatable in a container close to the edge, the flanks of which have the shape of a Circle, arc, have whose radius corresponds to the center distance of the Schneckon.
The main advantage of such a structured actuator is that the polycondensation process can be carried out continuously. The starting product, for example diglycol terephthalate, is continuously fed in at one end of the container, conveyed through the reaction container by the rotating screws depending on the selected rotation speed and at the other end. continuously withdrawn as a reaction product, for example as polyethylene terephthalate. The reaction vessel is only filled with liquid t to the extent that
that the rotating screws protrude by a substantial amount from the reaction liquid. The rotation of the screws promotes condensation because liquid is constantly carried out of the liquid through the flanks of the rotating screws.
The liquid film formed on the flanks quickly condenses.
According to the invention, the screws rotating in the reaction tank, preferably three or more, are arranged in a horizontal plane in such a way that the outer edge of one screw slides along the flanks of the neighboring screw and cleans them in this way. In this way, there is constant mutual stripping of reaction liquid from the screw flanks. Without such a thing.
The continuous polycondensation cannot be carried out self-cleaning by means of the screws arranged in a reaction vessel.
In the area where the tank touches each other, the screw threads fit tightly against one another, so that a liquid film can easily be formed in this area. B, if the screws intermesh without gaps, the internal screws which are in engagement on both sides with neighboring screws would not develop a liquid film desired for a specific reaction process. In order to avoid this difficulty, according to a special embodiment of the invention, the individual worms interlock with axial play.
Only some of the screws need to be axially displaceable, with three screws preferably the middle one, so that alternately one or the other flank of the screw thread comes into contact with the outer edge of the neighboring screw and is cleaned. In this way, the mutual cleaning of the screws is maintained and the possibility of the formation of a liquid film is ensured.
According to a further embodiment of the invention, the jacket of the reaction container closely adjoins the outer edge of the screw at least in the area of the liquid level. This results in closed chambers, viewed in the axial direction, from thread turn to thread turn, which extend over the entire width of the Roaktionsbehälters.
Due to the common rotation of the screws, these individual chambers are continuously moved from the receiving end to the delivery end of the container without mixing of the reaction material in the axial direction. Prerequisite for compliance with such. Separate individual chambers in this design form the compliance with a certain degree of filling of the reaction vessel:
The liquid level must not be above the screw edge and the container wall must fit tightly at least up to the level of the liquid level. connect the outer edge of the screw,
The reaction vessel designed in this way is expediently connected to a closed, preferably cylindrical heating vessel, which consists of several chambers separated from one another in the longitudinal direction and which has a. suitable heating medium is charged.
The driving force for the screws can initially be exerted by a motor on one of the screws and transferred from this to the other screws through suitable, customary gear elements, in such a way that all screws are rotated in the same direction. The transmission can be located outside the reaction vessel and outside the heating vessel. The axial displacement of one or more screws in sections is effected according to an expedient embodiment of the invention with the aid of a piston moved pneumatically or hydraulically in a cylinder. This cylinder piston unit is also arranged outside the reactor.
Various solutions are possible for the design of the screws. The essential basic principle is that the radius of the flank circle arc of a jade snail dem. Corresponds to the center distance of the screws from each other. The mutually engaging screws formed in this way can have the same or different outer diameters; it is also possible to use screws with a core, screws without a core or screws with a negative core.
Further details and advantages of the invention are explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawings.
In the drawings show:
1 shows an embodiment of a polycondensation reactor according to the invention in horizontal section,
Fig. 2 shows the embodiment of Fig. 1 in longitudinal section,
3 shows the embodiment according to FIGS. 1 and 2 in the middle cross-section,
4 shows the embodiment according to FIGS. 1-3 in a view of the transmission,
5 to 11 exemplary embodiments of screws which can be used in connection with the reactor according to the invention, in cross section.
In the foreground of the tasks dealt with and achieved by the invention is the implementation of slowly proceeding chemical reactions with liquid reactants, but in particular the implementation of continuously proceeding polycondensation processes in the production of macromolecular plastics.
The general principle of the invention is to use screws of a specific design and in a specific arrangement in such condensation reactors.
In the embodiment shown in FIGS. 1-4, three parallel-axis worms 31, 32, 33 are rotatably arranged in a roaction container 30. The ends of the screws are guided in suitable, sealed radial bearings 34 and 35; the sealing can be carried out in the usual way with stop bushings or similar means. This sealing of the shaft bushing is important because a relatively high vacuum must be maintained within the container 30 during the reaction.
The screws 31, 32 and 33 perform a double task in carrying out the reaction: on the one hand, they provide the necessary large condensation surfaces and, on the other hand, they cause the reaction to be carried out continuously through the rotary drive. In other words, the starting product is constantly added and the finished product is constantly removed.
The condensation surfaces of the screws are formed by the flanks which, when the screws rotate, carry a film of liquid with them when they exit the liquid, which then condenses in the flow chamber located above the liquid level. It cannot be avoided that, as a result of the condensation, part of the reaction product constantly settles on the flanks of the screws. This phenomenon must be avoided in any case.
For this reason, screws are used which cause the flanks to self-clean themselves. The basic structure of such self-cleaning screws presupposes that the flanks have a circular arc cross-section, the radius of this flank arc corresponding to the center-to-center distance of the mutually engaging screws. In practice, any corner shape built according to this principle can be used in a reactor according to the invention.
Various forms of solution of such screws are explained in detail in FIGS. 5-11.
In the initial form of such self-aligning screws (FIG. 5), the adjacent screws fit tightly into one another without axial play. As a result, depending on the direction of rotation, the desired liquid film can form on the flanks of the one outer screw, while the liquid is immediately stripped off again from the other central and the other outer screw. In order to carry out the chemical reactions explained above, however, the formation of a liquid film on all screws is necessary.
According to a special embodiment of the invention, the individual screws 31, 32, 33 therefore have a certain axial play against one another.
The distance between flanks that follow one another in the axial direction, for example 36, 37 (thread groove) of a screw, e.g. B. 32, is greater than the thickness of the surrounding thread of the adjacent screw 31. By relative displacement in the axial direction between the screws can be achieved that the flanks of a screw, z. B. 31, alternatively come to rest on the flanks 36 or 37 of the adjacent screw 32 and thus bring about the Abstreifwirdkung alternately on one and the other flank.
The thread flank (in the illustrated position of the flank 37), which is not in contact with the facing flank of the neighboring worm, carries the liquid film with it, just like the facing flank of the neighboring worm.
The section-wise cleaning and releasing of the screw flanks can be achieved in a simple manner in a reactor shown in the drawings with three screws lying next to one another in that the central screw is axially displaceable. Depending on the reactions to be carried out and depending on the effect of the starting materials, the middle screw can from time to time in the axial direction from one end position (e.g. contact with the flanks 36) to the other end position (contact with the flanks) 37) can be moved.
This ensures the possibility of liquid film formation on all screws, while the formation of deposits of the reaction product on the flanks is prevented
A constant conveyance of the liquid through the container 30 is achieved by the screws according to the speed of rotation. Mixing of the reacting liquid in the axial direction of the container is of course very undesirable. In order to prevent such mixing, the jacket of the container 30 is therefore at least in the area of the liquid level, i.e. H. tight up to the cavity of the liquid level 38. on the outer edges 39 of the screws.
As a result, completely closed chambers 40 are formed between successive flights of a screw. These chambers run over the entire width of the container and are slowly displaced with their contents by the rotation of the screw from the inlet connection 41 in the direction of the discharge connection 42, the reaction being carried out continuously during this continuous longitudinal movement becomes.
Mixing in the longitudinal direction is only avoided if the liquid level 38 does not rise above the upper edge of the screws and if the wall of the container 30 rests tightly against the outer edges of the screws at least up to the height of the liquid level (see especially FIG. 3).
For carrying out certain reactions, e.g. B. polycondensations, a relatively high vacuum in the reaction vessel 30 may be required. This vacuum is generated in the enlarged space 43 which remains above the liquid level 38 and is preferably semicircular in cross-section. Condensate, for example water, is continuously discharged via a connection 44 provided in the upper region of the container 30 and the required vacuum is generated at the same time.
Furthermore, heat may have to be supplied during the reaction. For this purpose, the entire reaction vessel 30 is surrounded by a heating vessel 45 which is cylindrical in the exemplary embodiment shown. In order to enable the heating temperature to be reduced in the longitudinal direction of the container depending on the reaction carried out, the heating container 45 can have several, for example three, separate heating chambers 46, 47 and 48.
Each heating chamber is provided with an inlet connection 49 and an outlet connection 50 for the heating medium. The external heating chamber also extends into the area of the end wall 51 of the reaction vessel.
In the exemplary embodiment shown, the screws are rotationally driven by an electric motor 52 which is arranged outside the reaction container and outside the heating element.
The driving force is transmitted via a gear 53 (FIG. 4) from the motor shaft to a gear 54 arranged on the central worm 32 and located outside of the reaction vessel and from this with the interposition of further gear wheels 55 and 56, the gears 57 and 58 assigned to worms 31 and 31.
The intermediate gears 55 and 56 each serve to reverse the rotary clearing, so that all screws are driven in the same direction. As in the illustrated embodiment, the gear-facing end wall 59 of the reaction vessel, which is designed in this way, is designed with a cooling chamber 60 that prevents undesired transfer of heat. The gearbox is located in a housing 61 connected to the end wall of the container.
In the aforementioned expedient design of a special embodiment of the invention, the central screw 32 is to be shifted back and forth in the axial direction from time to time.
This additional movement takes place through a hydraulically or pneumatically actuated piston 63 which is arranged at the end of the worm shaft 62 and which is guided in a cylinder 64 so as to be displaceable. The cylinder is equipped with the usual pressure medium lines 65 and 66. The Einde of the worm shaft 62 is axially displaceable in the associated gear 54, with a suitable driver connection so that the worm is entrained when the gear 54 rotates, but axial displacements can be carried out when the gear 54 is stationary.
As already mentioned, the liquid is supplied via the nozzle 41. Since there is a constant vacuum within the container 30, no special conveying devices are necessary for the introduction of the liquid. On the other hand, the reaction product is removed at the other end of the container via the connector 42 against the load from the vacuum.
For this reason, a screw conveyor 67 is provided within the connection 42, which feeds the reaction product directly via a line 68 to a processing device, for example a spinning device, so that a reduction in the degree of condensation is prevented after leaving the reaction vessel. The connection 42 is to maintain the temperature outside of the heating chamber 48 is provided with a further heating chamber 69 in the affected area.
FIGS. 5-11 deal with the configuration of screws which can be used in connection with the reactor according to the invention.
All of these snails have a cross section. form which is tinter-ordered according to the principle already mentioned, d. H. in which the radius of the flank arc corresponds to the axial spacing of the adjacent screws. However, according to a further feature of the invention, screws formed in this way can be designed so that they fit tightly into one another and do not allow an axial four-way displacement, as is desired for both screws in the reactor.
In such cases, screws with the mutual cleaning effect can be used in other connections than conveyor and mixing screws. The exemplary embodiments shown in FIGS. 5-9 deal with such tightly engaging teeth, while FIGS. 10 and 11 deal with screws with an axial spacing, such as are used, for example, in the reactor according to the invention. All screw shapes and combinations of Figs. 5-9 can, with a corresponding change in the cross section, also be used as screws with axial .aibstamd, i.e. find use as screws for a condensation reactor.
As Fig. 5 shows, the screws 1 and 2 are bordered by four circular arcs when viewed in cross section, namely once by the circular arc of the screw outer surface 3 or 4, the radius b of which corresponds to the radius of the entire screw body, furthermore by the two circular arcs of the screw flanks 5 and 6 or 7 and 8, whose radii a correspond to the distance a between the central axes 9 and 10 of the two screws. The distance a also corresponds to the chord dimension belonging to the arc length of the circular arc of the screw outer surface 3 or 4. The centers of the circular arcs of the flanks, e.g.
B. 5 and 6, lie in the contact edges 11 and 12 of the flanks 5 and 6 with the outer surface 3. Another inner circular arc is formed by the screw core 9 or
10 formed ,, d. H. the radius c of this fourth circular arc corresponds to the core radius of the worm.
As FIG. 5 illustrates, one edge (in the illustration, the edge 12) slides along the flank (in the illustration, the flare 7) of the adjacent screw along with a rotational movement of the two screws in the same direction, thereby cleaning this part the snail.
In the direction of rotation of the son corners indicated by arrow 13, the edge 12, starting from the position shown, slides along the flank 7 to the end of the arc. Then the screw core 10 slides along the outer surface 3 until the edge 11 on the other flank 8 of the screw and glides along it for cleaning. If you turn the two snails again, this is repeated! this process, d. H.
the flanks 5 and 6 are straightened by the marginal edges of the other screw and the outer surface 4 by the screw core 9.
The contact line of the edges 11 or 12 with the respective adjacent flank 7 or 8 runs alternately below and above the plane of the drawing in the plan view of FIG. 6.
Fig. 7 shows two screws 14, 15 of the same size, which are also designed according to the proposal of the invention, but in contrast to the shape of Figs. 5 and 6, the core radius C I has assumed the value 0, i.e. H. This snail shape is seedless. As a result, the screw is only limited by three circular arc-shaped surfaces, namely by the outer surfaces 3 and 4 and by the flanks 5 and 6 or 7 and 8.
Due to the lack of the screw cores, the two intermeshing screws 14, 15 are moved closer to one another, in such a way that the circumferential line of one screw runs through the axial center of the other screw. The flanks 5 and 6 or 7 and 8 meet one another directly in the center of the screw, so that a ridge 16 or 17 is formed on the stems of a screw core.
The mutual cleaning process when the screws rotate corresponds to that described in connection with FIGS. 5 and 6. Instead of the core radius c, in this embodiment of the screw the ridge 16 or 17 slides on the outer surface 3 or 4 of the respectively adjacent screw.
As FIG. 8 shows, the screws combined with one another do not necessarily have to be of the same size and design. In this illustration, a screw 18 with a screw core 19 is combined with a screw 20 without a screw core as an example of a possible combination, with the screw 20 also having a smaller diameter than the screw 18. This different shape of the two screws 18 and 20 also determines their Distance from each other, namely the circumferential line of the screw 18 runs through the center point of the screw 20, while reversed. the circumferential line of the screw 20 is tangent to the circumferential line of the screw core, s 19 of the screw 18.
As a result, the center-to-center distance f of the two screws 18 and 20 corresponds to the sum of the outer radius h t of the screw 20 and the core radius i of the screw 18.
The design of the two screws 18 and 20, seen in cross section, is in turn subject to the teaching according to the invention with regard to the flanks 5 and 6 or 7 and 8, ie. H. the circular arcs of the flanks 5 and 6 of the screw 18 and the circular arcs of the flanks 7 and 8 of the screw 20 have a radius f which corresponds to the distance f of the screw centers from one another. The law is particularly clear here.
The center point for the circular arc of the flanks 5 or 6 is the point of intersection of an auxiliary circle 21 from the outer radius h of the screw 20 around the axis center of the screw 18 with the connecting line between the axis center of the screw 18 and the point of intersection of the circular arc of the external surface of the screw 18 with the arc of flank 5 or 6.
Conversely, the center point for the circular arc of the flanks 7 or 8 of the screw 20 is the intersection of an auxiliary circle 22 from the radius g of the screw 18 around the axis center of the screw 20 with the extension of the connecting line between the axis center of the screw 20 and the point of intersection of the circular arc of the outer surface of the screw 20 with the circular arc of the flank 7 or 8.
The screws 23 and 24 shown in cross section in FIG. 9 have the same diameter and a negative> core radius, i. H. the diameter of the outer surface of one screw extends beyond the center of the axis of the other screw, or in other words: the radius 1 of the screws is greater than the center distance k of the screws. In this embodiment, the screws 23 and 24 are in the form of spirally wound flights which are wound around a cylindrical cavity of diameter m.
For the cross-sectional shape of the screws 23 and 24, the geometric relationship applies that the radius of the arcuate flanks 5 and 6 or 7 and 8 corresponds to the distance k between the two screw center axes.
In the previously described embodiments of the screws according to the invention according to FIGS. 5 to 9, the slope and cross-sectional shape were selected in such a way that they fit into one another without gaps, as shown in FIG. 6, for example.
In Figs. 10 and 11 is. the basic principle of worms that mesh with one another with axial play is explained. Such screws can be used in a reactor as it is explained with reference to FIGS. 1-4. These screws, which mesh with one another with axial play, can also be modified and combined in the manner explained in connection with FIGS. 5-9. This measure affects the cross-sectional shape of the tendons 25 and 26 according to FIGS. 10 and 11 in such a way that the arc of the outer surface 3 or 4 with radius o has been reduced by an angular amount, so that the arcuate flanks 5 and 6 or.
7 and 8 are moved closer together. The radius n of the flanks 5 and 6 or 7 and 8 in turn corresponds to the center distance n of the screws from each other, which in this case is determined by the radius o of the screws plus a radius p of a screw core 9 or 10 is. In this exemplary embodiment of the invention, the snail cores or one of the corner cores may of course also be missing.
With these screws, as explained in connection with the reactor, the flanks are alternately stripped only in certain time segments and only on one flank at a time.
Therefore, in order to carry out the cleaning on both flanks, an additional movement of the son corners is necessary, for example the axial displacement explained. Instead of this axial displacement, however, one of the screws can also rotate for a moment after a certain path of rotation while the other continues to rotate. be locked.
In FIG. 10, a relative position of the two screws 25 and 26 is shown, in which the marginal edge 12 rides along the facing flank 7 of the adjacent screw. If the second flank 8 of the screw 26 is now also to be cleaned by the counter screw 25, the like screw 26 must be stopped for a moment after a certain path of rotation.
11 shows a position of the two screws 25 and 26, in which, compared to the representation in FIG. 10 the screw 26 was rotated further by an angular amount of 180, while the screw 25 was initially rotated further by an angular amount of 60 compared to the position in FIG covered the entire distance of 180 alone).
As a result of such different rotational movements of the screws 25 and 26, the peripheral edge 11 of the screw 25 has come into contact with the flank 8 of the screw 26.
The movement, gs and still belt rhythm of the two screws 25 and 26 is expediently set in such a way that both screws complete one revolution in the position shown in FIG. The left worm 25 then stops while the right worm 26 is rotated further by an angular amount of 120. Both worms then complete a complete revolution, whereupon the right worm 26 is stopped while the left worm 25 is rotated further by an amount of 120. A total rotation of both screws continuously changes with a partial rotation of one screw when the other is stationary. This is how baide son corners are cleaned.
When using the last-described screw shape in a reactor according to FIGS. 1-4, a correspondingly designed gear is of course required for the stepwise drive of the screws.