CN1230243C - 用于预混合添加剂并将其输送入聚合物熔体流中的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于预混合添加剂并将其输送入聚合物熔体流中的装置。该装置具有一个管路元件(2)、第一和第二中间元件(4a，4b)和泵组件(6)，其中，聚合物熔体流入管路元件的通道(8，10)。第一中间元件(4a)具有输送元件(12)，输送元件(12)延伸至第一通道并形成环形通道。上述的输送元件(12)被开口(14)围绕，通过开口(14)一部分聚合物熔体被吸出，以便与添加剂在泵组件(6)中混合。然后混合物通过输送元件(12)重新流回聚合物熔体流中。本发明的装置能缩短聚合物的滞留时间并且节省技术装备的费用。

Description

用于预混合添加剂并将其输送入聚合物熔体流中的装置
技术领域
本发明涉及一种用于预混合添加剂并将其输送入聚合物熔体流中的装置。
背景技术
把添加剂输送入聚合物熔体流中已为所知。在化纤/纺织工业(Chemiefasern/Textilindustrie)，36/88卷，1986年一月，24至29页中介绍了把添加剂输送入聚合物熔体流中的方法，在该方法中，把从终点反应器或挤出机中出来的未变性的主熔体流分出一个分流，然后通过一个装备有专门的捏合元件(Knetelement)的双轴挤出机。用一个连续的定量系统把添加剂输入双轴挤出机，并且加入聚合物熔体中。接着，带有添加剂的分流再与主熔体流混合，通过一个静态的混合元件达到均匀的混合。
DE4039857A1公开了一种直接、连续地改变熔体流的装置，它也是从主熔体流中分出一个分熔体流，并且把分熔体流导入挤出机。加入的添加剂用给料泵打入挤出机，接着再把改变了的分熔体流输送给主熔体流
由DE19841376A1，一种把添加剂加入聚合物熔体流中的方法已为所知，在该方法中，从聚合物熔体流中分出的分流再继续分为分流。把最后所说的分流导入一个行星齿轮泵中，该泵至少能输送一种添加剂。在此之后使添加剂重新流到一起并通过一个静态的混合器。然后再把该分流输送给主熔体流。
已知的装置和方法有如下的缺点：在熔体流分出分流及带有浓缩的添加剂的熔体流重新输送回主熔体流之处，可能会产生部分所不希望的停留时间过长甚至出现聚合物熔体沉积的区域。而且这种装置还必然会带来巨大的设备费用支出。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种用于预混合添加剂并将其输送入聚合物熔体流中的装置，它可使聚合物有短的停留时间而且设备费用支出也很低。
为实现上述目的，本发明提供一种用于预混合添加剂并将其输送入聚合物熔体流中的装置，具有一个管路元件，聚合物熔体流在其中流过，一个带有至少n＝3个行星齿轮的行星齿轮泵，每个行星齿轮均有一个流入通道和一个流出通道，其中，至少一个、至多n-1个流入通道作为添加剂-流入通道，而其余的流入通道作为聚合物熔体-流入通道，以及一个与流出通道相连通的输送元件，其特征在于，所述管路元件具有一个第一通道和一个在侧面通入第一通道的第二通道，并且所述输送元件伸入到第一通道中形成一个环形通道，背向行星齿轮泵的聚合物熔体-流入通道的开口围绕着所述输送元件排列。
依照本发明的用于预混合添加剂并将其输送入聚合物熔体流中的装置具有一个管路元件，该管路元件有一个第一通道和一个在旁边通入所述第一通道的第二通道。该管路元件装入一个管线之内，聚合物熔体流被引入该管线中，从而使聚合物熔体流过第二和第一通道。
此外，行星齿轮泵设有至少n＝3个行星齿轮，流入和流出通道通向这些行星齿轮，其中行星齿轮泵的每个行星齿轮都有一个流入和一个流出通道。至少一个、至多n-1个流入通道作为添加剂-流入通道，而其余的流入通道作为聚合物熔体-流入通道。添加剂-流入通道可以看成一个从相应设备把添加剂引入行星齿轮泵的通道，而聚合物熔体-流入通道以一个开口连接于聚合物熔体流而另一个开口连接于行星齿轮泵。
依照本发明还有一个输送元件，该输送元件与流出通道相连接并且成环形通道延伸到第一通道。离开行星齿轮泵的聚合物熔体-流入通道的开口围绕着输送元件排列。输送元件可以是一个管状的终端件，例如一个喷嘴。环形通道是在输送元件的外壁和第一通道的壁之间的围绕着输送元件的空间。该环形通道不必非得是圆环形。
在运行中，一部分聚合物熔体通过聚合物熔体-流入通道的开口由聚合物熔体流被吸向行星齿轮泵的方向。因为聚合物熔体-流入通道的开口分布在输送元件的周围，所以聚合物熔体由环形通道被均匀地吸出。这样强制的引导使得不会出现聚合物熔体由于速度较低而停留时间较长或甚至沉积的区域。另外依照本发明的装置的设备费用支出也较少，这是因为分出一部分聚合物熔体和导回带有增多的添加剂的聚合物熔体都是在同一个地点，即在同一个接管中完成的。因此，在聚合物熔体流的主管路中只有依据本发明的装置的管路元件是必需的，而在已知的装置中必需的用来分出和导回的两个接管都可以免除。
聚合物熔体-流入通道的开口最好围绕输送元件对称地安排，以使聚合物熔体能均匀地由聚合物熔体流中吸出。对称安排既可以基于一个对称点，也可以基于一个对称轴。这样，这些开口可以例如成圆形或椭圆形围绕输送元件安排。
聚合物熔体流首先流过第二通道，然后流过第一通道，聚合物沉积的最大危险存在于离开第二通道的环形通道的区域中。因此，在依照本发明的装置的一个优选的实施形式中，在此区域安排了一个聚合物熔体-流入通道的开口。
在一个依照本发明的装置的有利的实施形式中，输送元件在背向流出通道的区域成锥形。用这种方式使聚合物熔体流在环形通道中尽可能均匀地流动。
优选地，在另外一种依照本发明的装置的一种实施形式中，第二通道与第一通道成直角排列。
因为在添加剂-流入通道的数量相对较少的情况下一些流出通道仅用于纯的聚合物熔体，所以在流出通道和输送元件之间至少安装一个静态混合器(statischer Mischer)，以保证带有添加剂的聚合物熔体与纯的聚合物熔体强烈地混合。即使所有的流出管线都已用于添加剂—聚合物熔体—混合物，静态混合器也有助于更好的混合。
在另一个依照本发明的装置的有利的实施形式中，在流动方向上有两个前后排列的静态混合器。流过添加剂—聚合物熔体—混合物的流出通道延伸到在流动方向上的第一个静态混合器，与此相对，流过纯的聚合物熔体的流出通道延伸到在流动方向上的第二个静态混合器。这样的布置能使添加剂和聚合物熔体特别强烈地混合。
为了保证容易的维护、维修和操作，行星齿轮泵、流入通道、流出通道和输送元件都有利地刚性相互连接，并且通过通用的固定装置固定到管路元件上。如果需要设有静态混合器，则静态混合器最好也与上述的元件刚性连接。这些刚性连接的元件能够容易及迅速地一起从聚合物熔体流过的管路元件上拆下。
固定装置最好有一个法兰，这个法兰可以连接在管路元件上。
附图说明
在下边将对本发明借助实施例参考附图予以更详细的说明。
其中：
图1  在第一种实施方式中的依照本发明的装置的局部剖开的图，
图2  图1的装置局部进一步剖开的透视图，
图3-图5  图1及图2中的第二个中间元件的局部剖开的透视图，
图6-图7  图3及图4中的第二个中间元件的透视图，
图8  图1及图2中的泵组件的侧视剖视图，
图9  在图7中A-A线方向的顶视图，
具体实施方式
图1中表示在第一种实施方式中的依照本发明的装置。该装置具有一个管路元件2，一个第一和一个第二中间元件4a、4b及一个泵组件6，它们按上述的顺序依次排列。管路元件2包括在轴向穿过总管路元件2的第一通道8，和第二通道10。第二通道10从管路元件2的外侧延伸到第一通道8，其中第一和第二通道8、10以直角互相连通。第一中间元件4a基本上是圆盘形，并可以法兰连接到管路元件2上，从而关闭第一通道8的一端。第一中间元件4a具有一个基本上是管形的输送元件12，输送元件12在第一中间元件4a法兰连接到管路元件2之后，伸到第一通道8中。此外，在第一中间元件4a向下一侧有五个开口14。开口14属于流入通道(图2)。开口14以圆形、最好对称地排列在输送元件12的周围。
图2中表示图1的装置局部进一步剖开的透视图。未画出的聚合物熔体流在装置运行时首先流过第二通道10，紧接其后流过第一通道8，流动方向如箭头a所示。输送元件12有一基本上为圆柱形的第一区段12’和一背向第一中间元件4a的第二区段12”，该第二区段沿流动方向成锥形地敛聚。类似地，第一通道也具有一圆柱形的第一区段8’和一锥形的第二区段8”。在第一通道8壁和输送元件12外壁之间设置一环形通道16，该环形通道在总长上有一基本恒定不变的流通截面。沿流动方向，在第一通道8的第二区段8”上连接着一个第三区段8，其流通截面又与第二通道10的流通截面相符。
在输送元件12内部，有一第一输送通道18a沿轴向一直延伸到第一中间元件4a的安装着第二中间元件4b的这侧，其中，在第一输送通道18a朝向第二中间元件4b的区域安装有第一静态混合器19a。有一第二输送通道18b沿轴向在第二中间元件4b中延伸，该第二输送通道18b与第一输送通道18a成一直线地排列。在第二输送通道18b内安装有另一静态混合器19b。静态混合器19a、19b只是示意地表示，并且作为例子可以由许多错移布置的管路元件组成。
图3至5以及6和7表示图1中的第二中间元件局部剖开的及未剖开的透视图。与第二输送通道18b平行，有五个聚合物熔体-流入通道20穿过第二中间元件4b。此外，这些聚合物熔体-流入通道20也穿过第一中间元件4a，在图1和图2中能看到其开口14。还有一个添加剂-流入通道22，它向外一直延伸到第二中间元件4b的一侧(图7)，在此添加剂可以通过一管线24之类流入。为避免长的管路，添加剂-流入通道22布置在第二中间元件4b的内部，其中添加剂的添加用箭头b表示(图7)。
图8表示泵组件6的侧视剖视图。泵组件6具有一个行星齿轮泵，该行星齿轮泵有一个下盘30、一个中盘32和一个上盘34，其中，在中盘32的凹口中排列有六个行星齿轮36(只画出了一个)和一个圆柱齿轮38。行星齿轮36都装在能转动的轴40上，圆柱齿轮38装在主动轴41上。主动轴41穿过上盘34和一个与之邻接的固定盘44。固定盘44用于固定未画出的驱动主动轴41的驱动单元。
由图8，也可由图8中的剖切线A-A向下看的顶视图图9所示，聚合物熔体-流入通道20以及添加剂-流入通道22穿过行星齿轮泵的下盘30垂直向上延伸到行星齿轮36的区域并在那里终止。根据行星齿轮泵的原理，来自流入通道20及22的流束以两个相等的部分分配到太阳齿轮和行星齿轮的齿隙中。与此相应地，给一个流出通道配以由流入通道流入的两个相邻流束的半流束。紧临每个行星齿轮36都有一个流出通道42的入口。流出通道42延伸穿过行星齿轮泵的下盘30。这样的流出通道42，特别是含有添加剂的流出通道，斜着走向内部，从而终止于公共区域44。流过聚合物熔体的流出通道42垂直穿过下盘30。对于组装好的装置，公共区域44和第二输送通道18b的向上的端部相互迭合在一起。
下面叙述第一个实施形式的装置的工作方式。聚合物熔体流沿箭头a方向(图2)流过第二和第一通道10、8。驱动单元(未画出)通过主动轴41驱动行星齿轮泵(图8)，从而把聚合物熔体流的一部分通过开口14(图1)吸入聚合物熔体-流入通道20(图2)。与此同时，添加剂由管线24压入添加剂-流入通道22。经由流入通道20、22，聚合物熔体及添加剂到达行星齿轮泵(图7和8)。在行星齿轮泵内部用添加剂输送齿轮使添加剂和聚合物熔体混合。然后添加剂—聚合物熔体混合物流过两个与添加剂-流入通道22直接相连的流出通道42，而通过其它流出通道42，纯聚合物熔体流回(图8)。经由添加剂—聚合物熔体混合物流过的流出通道42，添加剂—聚合物熔体混合物到达位于第二输送通道18b(图2)内部的静态混合器19b，以便在那里被强烈混合。紧接其后，所产生的混合物流出第二输送通道18b，到达第一输送通道18a，在此处它与从其它流出通道42(图5)流出的聚合物熔体混合。
代替只有一个添加剂-流入通道22，也可以使用一个或多个聚合物熔体-流入通道20用来向在行星齿轮泵内输送添加剂。在这种情况下，在第二中间元件4b中的流入通道由一个环形通道连在一起，并且通过一个公共的流入孔供给添加剂。

Claims (10)

1.用于预混合添加剂并将其输送入聚合物熔体流中的装置，具有
一个管路元件(2)，聚合物熔体流在其中流过，
一个带有至少n＝3个行星齿轮(36)的行星齿轮泵，
每个行星齿轮(36)均有一个流入通道(20，22)和一个流出通道(42)，其中，至少一个、至多n-1个流入通道作为添加剂-流入通道(22)，而其余的流入通道作为聚合物熔体-流入通道(20)，以及
一个与流出通道(42)相连通的输送元件(12)，
其特征在于，所述管路元件具有一个第一通道(8)和一个在侧面通入第一通道(8)的第二通道(10)，并且所述输送元件(12)伸入到第一通道(8)中形成一个环形通道(16)，背向行星齿轮泵的聚合物熔体-流入通道(20)的开口(14)围绕着所述输送元件(12)排列。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，背向行星齿轮泵的聚合物熔体-流入通道(20)的开口(14)围绕着所述输送元件(12)对称地排列。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，背向行星齿轮泵的聚合物熔体-流入通道(20)的开口(14)布置于输送元件(12)的背向第二通道(10)的区域中。
4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输送元件(12)在背向流出通道(42)的区域中成锥形。
5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，第二通道(10)与第一通道(8)成直角排列。
6.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在流出通道(42)和输送元件(12)之间至少安装有一个静态混合器(19a，19b)。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，在流动方向上有前后布置的两个静态混合器(19a，19b)，其中，流过添加剂—聚合物熔体—混合物的流出通道(42)延伸到流动方向上的第一静态混合器(19b)，而流过聚合物熔体的流出通道(42)延伸到流动方向上的第二静态混合器(19a)。
8.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，行星齿轮泵、流入通道(20，22)、流出通道(42)和输送元件(12)都刚性地互相连接，并且用一种通用的固定装置固定于管路元件。
9.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，行星齿轮泵、流入通道(20，22)、流出通道(42)、输送元件(12)和静态混合器(19a，19b)都刚性地互相连接，并且用一种通用的固定装置固定于管路元件。
10.按照权利要求8所述的装置，其特征在于，所述固定装置有一个法兰。
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