Реактор для обробки високов’язких розплавів пластмас

1. Реактор для обробки високов'язких розплавів пластмас, що складається із горизонтально встановленого, циліндричного, оснащеного підігріваною подвійною оболонкою (2) і закритого на обох кінцях кришками бака (1), що має розміщені у зоні розплавозбірника (21) оснащені отворами перегородки, які утворюють відокремлені камери, патрубок для завантаження розплаву на одному кінці бака і, у разі потреби, оснащений затвором патрубок для вивантаження розплаву на іншому кінці бака, встановлений на опорах у кришках вал (3) з кількома розміщеними один за одним, закріпленими на спицях, діючими як перемішувальні елементи кільцевими дисками (4, 5), встановлений на периферії бака чи на кришці з патрубком для виходу розплаву патрубок для відведення продуктів розкладу і серпоподібну камеру, утворену у зоні верхнього сектора бака між зовнішніми краями кільцевих дисків і внутрішньою поверхнею бака, причому у проміжку між кільцевими дисками встановлені два розміщені один навпроти іншого з кутовим зміщенням, нерухомо з'єднані з внутрішньою поверхнею бака рамкові скребки (6, 7), розміщені на невеликих відстанях від поверхонь кільцевих дисків і поверхні вала, який відрізняється тим, що скребки (6, 7) з'єднані з внутрішньою поверхнею бака (1) за допомогою з'єднання з геометричним замиканням. 2 (19) 1 3 Винахід стосується реактора для обробки високов'язких розплавів пластмас, який складається із горизонтально встановленого, циліндричного, оснащеного підігріваною подвійною оболонкою і закритого на обох кінцях кришками бака, що має розміщені у зоні розплавозбірника, оснащені наскрізними отворами перегородки, які утворюють відокремлені камери, патрубок для завантаження розплаву на одному кінці бака і у разі потреби оснащений затвором патрубок для вивантаження розплаву на іншому кінці бака, встановлений на опорах у кришках вал з кількома розміщеними одна за іншою, закріпленими на спицях, діючими як перемішувальні елементи кільцевими дисками, встановлений на периферії бака чи на кришці з патрубком для виходу розплаву патрубок для відведення продуктів розкладу і серпоподібну камеру, утворену у зоні верхнього сектора бака між зовнішніми краями кільцевих дисків і внутрішньою поверхнею бака, причому у проміжку між кільцевими дисками встановлені два розміщені один навпроти іншого з кутовим зміщенням, нерухомо з'єднані з внутрішньою поверхнею бака рамкові скребки, розміщені на невеликих відстанях від поверхонь кільцевих дисків і поверхні вала. Зокрема винахід стосується пристрою для виготовлення поліконденсатів шляхом поліконденсації при підвищених температурах і при вакуумі із конденсатів, приготовлених за допомогою процесу розплавлення. Відомо, що при застосуванні, наприклад описаних у публікації DE-B-1745541 реакторів для одержання розкладуваних при зшиванні поліконденсатів завжди невеликі кількості речовини внаслідок її високої в'язкості тривалий час чи й назовсім залишаються у реакторі і негативно впливають на якість продукції внаслідок зшивання і/або зафарблення. Ця проблема частково може бути вирішена шляхом застосування реакторів з кільцевими перемішувальними дисками Такі реактори з кільцевими дисками мають горизонтально орієнтований циліндричний бак з подвійною зовнішньою оболонкою, призначеною для нагрівання і підтримання необхідної температури у порожнині реактора. У разі простого реактора з кільцевими дисками преконденсат подають через завантажувальний патрубок у передній частині бака і - в залежності від стадії процесу - преполіконденсат чи поліконденсат виводять через вивантажувальний патрубок у задній частині бака. У баці розміщені кільцеві перемішувальні диски, з можливістю обертання встановлені за допомогою спиць на наскрізному, у разі потреби підігріваному валі, який може бути також порожнистим валом. Кільцеві диски, які в залежності від в'язкості оброблюваного розплаву можуть бути встановлені окремо чи по кілька штук, переміщуються у камерах, розміщених у нижньому сегменті бака, що вміщує відстійник продукту; камери відокремлені листами металу і перешкоджають потраплянню не розмішаних частин розплаву до виходу продукту. Розміри камер узгоджують із в'язкістю оброблюваного розплаву таким чином, що з підвищенням в'язкості відстань між перегородками збільшують. У разі потреби підігрівані перегородки 87336 4 оснащені спеціальним чином виконаними наскрізними отворами, які уможливлюють цілеспрямований обмін розплавом між камерами. Випарувані продукти розпаду (випар) відводять через вивідний патрубок, виконаний у задній частині чи в оболонці бака. Для безперешкодного виведення пречи поліконденсату, а також для забезпечення достатнього часу перебування продукту в реакторі і рівня розплаву у камері, з якої здійснюють виведення пре- чи поліконденсат, необхідний досить високий і сталий рівень розплаву, тому у цій камері відсутні звичайні кільцеві диски. Кільцеві диски захоплюють розплав із камери, заповненої до 50% її висоти, і тягнуть його своїми поверхнями угору. При перетині горизонтальної площини, у якій лежить вісь вала, сила тяжіння діє на розплав, в результаті чого розплав, що стікає з кільцевих дисків, рухається назустріч розплаву, що піднімається нижніми частинами дисків, і утворюється підпір, яким зумовлюється вертикальне стікання і скапування розплаву з внутрішніх поверхонь кільцевих дисків, і виникають перші вуаль розплаву і плівка розплаву. Коли в'язкість розплаву і колова швидкість кільцевих дисків перебувають у певному співвідношенні, на усіх вільних поверхнях кільцевих дисків виникають тонкі плівки розплаву з великою поверхнею, які повертаються у розплавозбірник і там знову перемішуються. Такі реактори з кільцевими дисками придатні для обробки розплавів з в'язкістю до 300Па·с. При обробці розплавів з вищою в'язкістю і полімерів з тепловою чутливістю у місцях кільцевих дисків і стінок реактора, в яких перемішування розплаву недостатнє, відбуваються явища розкладу, що призводять до зміни забарвлення. Для уникнення цих явищ між сусідніми кільцевими дисками встановлюють скребки для очищення кільцевих дисків і стінок реактора, а також для повторного перерозподілу і перемішування розплаву. До звичайних робочих умов реактора поряд із високою температурою належить також вакуум. Для дотримання якомога менших втрат тиску в реакторі над кільцевими дисками необхідний вільний простір, що служить паровою камерою для відведення випаруваних продуктів розкладу Ця камера утворена шляхом ексцентричного розміщення вала відносно осі бака, в результаті чого у паровій камері відстань між зовнішнім краєм кільцевих дисків і внутрішньою поверхнею бака більша, ніж біля дна бака. Цією серпоподібною у перерізі камерою продукти розкладу безперешкодно течуть до вивідного патрубка. Краплини продукту, захоплені продуктами розкладу, осідають на кільцевих дисках ι знову повертаються до процесу. Згідно з публікацією DE-A-3743051 між двома сусідніми кільцевими дисками передбачений нерухомо з'єднаний з внутрішньою поверхнею реактора скребковий і підпірний елемент. Підпірні елементи, розміщені вище горизонтальної площини, у якій лежить вісь вала, мають сферичний, поблизу вала розширений профіль, прилеглі до вала ділянки якого раніше вступають у контакт з розплавом, ніж його прилеглі до бака основи. Завдяки цьому здійснюється орієнтоване назовні витіснення роз 5 плаву, в результаті чого усувається надто раннє, небажане для повної подачі розплаву і самоочищення стінки бака стікання розплаву всередину бака. Затриманий підпірними елементами розплав зішкрібається кільцевими дисками і їх свіжими поверхнями подається на периферію. Функції переміщення і рівномірного розподілу розплаву переймають розміщені на периферії кільцевих дисків планки. За допомогою рамкоподібних скребкових елементів, розміщених нижче горизонтальної площини, в якій лежить вісь вала, перед зануренням кільцевих дисків у розплавозбірник здійснюється повторне зішкрібання розплаву, прилиплого до валу, бічних поверхонь кільцевих дисків і на внутрішніх поверхнях вирівнювальних планок. Кільцеві диски можуть бути виконані з підігріванням. Такі реактори з кільцевими дисками з успіхом застосовують там, де за допомогою описаних звичайних реакторів з кільцевими дисками більше не можливе одержання високов'язких полімерів без зафарблення. Недолік цих реакторів з кільцевими дисками полягає у порівняно високих витратах на монтаж і особливо на демонтаж, оскільки виймання вала у аксіальному напрямку можливе лише після руйнування зварного з'єднання між скребками і внутрішньою поверхнею бака або при застосуванні відповідної конструкції розбірних на кілька складових кільцевих дисків. Зварювання скребків з внутрішньою поверхнею бака має бути виконане з високою точністю; воно має бути узгоджене з відстанню до встановлених на валу кільцевих дисків. Додаткова корекція відстані у цій формі виконання неможлива Задачею даного винаходу є розробка реактора описаного вище виду, у якому забезпечуються простий монтаж і демонтаж вала і скребків. Ця задача вирішена тим, що скребки закріплені на внутрішній поверхні бака за допомогою з'єднання з геометричним замиканням, таким як штифтове з'єднання, пальцеве з'єднання чи клинове з'єднання Завдяки зануреному розміщенню скребків знімаються шари розплаву, прилиплі до поверхні кільцевих дисків. Скребки, розміщені над поверхнею розплаву, забезпечують обмеження товщини шару розплаву, захопленого кільцевими дисками, значенням від 30 до 75мм, завдяки чому утворюється тонка плівка з певною поверхнею. Цим забезпечуються рівномірний час реакції, сталий шлях дифузії і, таким чином, однорідні продукти. У аксіальному напрямку відстань між поверхнями перемішувальних дисків і безпосередньо розміщеними навпроти поверхнями скребкових елементів становить від 1 до 20мм, переважно від 5 до 15мм. Скребкові елементи виконані прямокутними чи трапецеїдальними, причому довша із паралельних сторін трапеції обернена до вала. Згідно з особливою ознакою винаходу орієнтовані паралельно перемішувальним дискам сторони рамки і ближня із паралельних до вала сторона рамки скребкового елемента на обернених від перемішувальних дисків і від вала поверхнях ма 87336 6 ють гостру заточку для забезпечення ефективного відокремлення прилиплого розплаву. У вигідній формі виконання винаходу сторони рамок скребкового елемента, орієнтовані паралельно до перемішувальних дисків, а також орієнтовані паралельно і розміщені поблизу вала, нахилені відносно вертикальної площини, перпендикулярної до вала і відповідно нахилені до вертикальної площини, у якій лежить вісь вала, щоб у залежності від вимог забезпечити лише зрізувальну або зрізувальну і зминальну дію на прилиплий розплав. Зрізувальна дія досягається, коли сторони рамки скребкового елемента відносно вертикальної площини утворюють гострий кут з перемішувальними дисками. У разі тупого кута можуть бути досягнуті зрізувальна і зминальна дія на розплав. У разі гострокутного встановлення сторін рамок скребкових елементів зрізаний розплав крізь рамку повертається до розплавозбірника, тоді як у разі тупокутного встановлення сторін рамок скребкових елементів зрізаний/зім'ятий розплав виступає знизу вгору крізь рамковий отвір і через сторони рамки подається назад до розплавозбірника. У напрямку внутрішньої порожнини бака сторони рамки, які знімають розплав з поверхонь кільцевих дисків, розміщені над ними на відстані від 5 до 20мм. Для забезпечення позиціонування скребкових елементів навіть при значних навантаженнях розміщені один навпроти іншого скребкові елементи для досягнення необхідної міцності на згинання встановлені на орієнтованих перпендикулярно до осі вала опорних пластинах, які прикріплені у розплавозбірнику до внутрішньої поверхні бака за допомогою швидкознімного з'єднання. Виконаною у прилеглому до вала кінці круглою виїмкою опорна пластина охоплює обернену до розплавозбірника частину вала, причому між валом і виїмкою залишено щілину від 0,5 до 5мм. Завдяки цьому опорна пластина перешкоджає переміщенню розплаву, прилиплого до вала, у аксіальному напрямку до виходу в обхід розплавозбірника. У спеціальній формі виконання винаходу передбачено, що при концентричному встановленні вала у циліндричному реакторі радіус кривизни ділянок кільцевих дисків між спицями більший, ніж радіус кривизни внутрішньої поверхні бака. Згідно з іншою ознакою винаходу здійснюють періодичне аксіальне переміщення коаксіально встановленого вала Нижче винахід докладніше пояснюється з використанням прикладу виконання, представленого на ілюстраціях. На них схематично зображено: Фіг.1. Фрагмент реактора з кільцевими перемішувальними дисками із розміщеними між ними рамковими прямокутними скребками, Фіг.2. Переріз фрагмента реактора з кільцевими перемішувальними дисками із розміщеними між ними рамковими прямокутними скребками горизонтальною площиною, у якій лежить вісь вала, Фіг.3-5. Перерізи фрагмента реактора з кільцевими перемішувальними дисками із розміщеними між ними рамковими прямокутними скребками 7 різної форми горизонтальною площиною, у якій лежить вісь вала, Фіг.6 і 7. Принцип дії прилеглих до кільцевих перемішувальних дисків скребків з різними кутами нахилу, Фіг.8. Вид спереду перемішувального диска з відмінною від круглої формою, при якій кривизна внутрішньої поверхні бака менша, ніж кривизна ділянок диска між спицями, Фіг.9. З'єднання із геометричним замиканням між внутрішньою поверхнею бака і скребком, виконане у формі пальцевого з'єднання. У разі полімерів з високою в'язкістю - понад 300Па·с - і дуже чутливих до теплових навантажень для уникнення явищ розкладу і пов'язаного з цим зафарблення необхідне інтенсивне перемішування розплаву. Для цього як реактор використовують орієнтований горизонтально бак 1 з підігріваною подвійною оболонкою 2 і плоскими, не зображеними кришками на обох кінцях Всередині реактора ексцентрично встановлений підігріваний порожнистий вал 3, на якому як перемішувальні елементи за допомогою не зображених спиць закріплені кільцеві диски 4, 5. Ексцентричне розміщення порожнистого вала 3 необхідне для утворення у верхній частині бака 1 збірної камери для утворюваних при перемішуванні розплаву випарів, які відводять через наявний у подвійній оболонці 2, не зображений отвір. Між двома сусідніми кільцевими дисками 4, 5 встановлені два розміщені один навпроти іншого рамкоподібні скребки 6, 7, зміщені на кут 190°. Скребки 6, 7 через встановлені на паралельних осі сторонах 8, 9 рамки несучі елементи 10, 11 з'єднані з привареною до внутрішньої поверхні бака 1 утримувальною пластиною 12. Несучий елемент 10, 11 має отвір, крізь який пропущено зафіксований палець 13. За допомогою не зображеного вилкоподібного приймального пристрою в утримувальній пластині 12 несучий елемент 10, 11 легко може бути встановлений при вже змонтованому валі 3. Обернені до кільцевих дисків 4, 5 сторони 14, 15, 16, 17 рамок скребка 6, 7 розміщені на невеликій відстані - близько 3мм від поверхонь кільцевих дисків 4, 5. Обернена до порожнистого вала 3 крайня сторона 18 рамки скребка 6 відокремлює розплав від порожнистого вала 3 і подає його у аксіальному напрямку, тоді як скребок 7 знімає розплав лише з кільцевих дисків 4, 5. Діючі на скребки 6, 7 згинальні і обертові зусилля сприймаються опорною пластиною 20, яка прикріплена до внутрішньої поверхні бака 2 за допомогою з'єднань 19 із геометричним замиканням, має гіперболічну форму у аксіальному виді, ι орієнтована впоперек напрямку потоку розплаву. У оберненій до порожнистого вала 3 кромці опорної пластини 20 виконана виїмка у формі частини кола, в якій порожнистий вал 3 обертається з відстанню близько 2,5мм від краю опорної пластини 20. Опорна пластина 20 перешкоджає подачі 87336 8 розплаву на порожнистий вал у аксіальному напрямку до вихідного отвору для розплаву без підведення до розплавозбірника 21. Скребки 6, 7 очищають поверхні обертових кільцевих дисків 6, 7 і поверхні порожнистого вала 3, причому розплав, налиплий на кільцевих дисках 4, 5 і на порожнистому валу 3, в залежності від форми рамок скребків 6, 7 зрізають і/або зминають. Зазвичай скребки 6, 7 мають, як показано на Фіг.3, прямокутну рамкову форму або згідно з Фіг.4 трапецеїдальну рамкову форму, при якій довша сторона із двох паралельних сторін обернена до порожнистого вала 3. На Фіг.5 зображена трапецеїдальна рамкова форма, при якій довша сторона із двох паралельних сторін обернена до внутрішньої поверхні бака 1. Обернені до поверхонь кільцевих дисків 4, 5 сторони 14, 15, 16, 17 рамок скребків 6, 7 утворюють з поверхнями кільцевих дисків 4, 5 гострий кут α 20° зверху (Фіг.6) або знизу (Фіг.7). Сторони 14, [15], 16, [17] рамок скребків 6, 7, підведені до поверхонь кільцевих дисків 4, [5] згідно з Фіг.6 під гострим кутом зверху, піддають прилиплий до кільцевих дисків 4, [5] шар 22 розплаву в основному зрізанню перед повторним зануренням у розплавозбірник 21, тоді як сторони 14, [15], 16, [17] рамок скребків 6, 7, підведені до поверхонь кільцевих дисків 4, [5] згідно з Фіг.7 під гострим кутом знизу, піддають прилиплий до кільцевих дисків 4, [5] шар 22 розплаву зрізанню і зминанню. Розплав рамками скребків 6, 7 повертається у розплавозбірник 21 Підведення сторін 14, [15], 16, [17] рамок під гострим кутом у комбінації з ножеподібною заточкою 23 кромки сторони рамки сприяє легкому ι щадному відокремленню шару 22 розплаву. У разі використовуваного як реактор бака 24, поперечний переріз якого схематично зображений на Фіг.8, встановлений по центру вал 25 спицями 26 з'єднаний з кільцевим диском 27, що має форму, відмінну від кола; сегменти кільцевого диска, розміщені між спицями 26, мають радіус кривизни >R, більший від радіуса кривизни