DE1295384B

DE1295384B - Pipeline for transporting molten plastic mass

Info

Publication number: DE1295384B
Application number: DE19661700144
Authority: DE
Inventors: Lehner Karl
Original assignee: Vickers Zimmer AG
Current assignee: Vickers Zimmer AG
Priority date: 1966-10-31
Filing date: 1966-10-31
Publication date: 1969-05-14

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrleitung zum Transport von schmelzflüssiger Kunststoffmasse mit einem im Bereich der Rohrwand bewegbarem Einbauteil, das die Grenzschicht der strömenden, schmelzflüssigen Masse in Strömungsrichtung beschleunigt. The invention relates to a pipeline for transporting molten liquid Plastic compound with a built-in part that can be moved in the area of the pipe wall, which the Boundary layer of the flowing, molten mass accelerated in the direction of flow.

Bei Rohrleitungen zum Transport von schmelzflüssiger Kunststoffmasse treten an den Innenwänden sehr häufig unvermeidbare Ablagerungen auf, die nach und nach den Leitungsquerschnitt immer mehr verkleinern. Diese Erscheinung beruht darauf, daß die Masse, die wegen ihrer hohen Viskosität weitgehend laminar fließt, zwar in der Kernzone der Leitungen eine verhältnismäßig hohe Strömungsgeschwindigkeit hat, sich aber in der an die Innenflächen der Leitungen angrenzenden Grenzschicht fast nicht bewegt. Das führt dazu, daß das Grenzschichtmaterial infolge der sehr langen Verweilzeiten, z. B. durch Abkühlung oder durch eine chemische Reaktion, seine Konsistenz ändert, bis es sich schließlich als feste Ablagerung absetzt. Solche Ablagerungen müssen in bestimmten Zeitabständen je nach ihrer Beschaffenheit durch thermische Behandlung, mechanisch oder durch Ausbrennen der Rohrleitungen beseitigt werden. In pipelines for the transport of molten plastic mass very often unavoidable deposits appear on the inner walls, which gradually and decrease more and more according to the line cross-section. This phenomenon is based on that the mass, which flows largely laminar because of its high viscosity, is true a relatively high flow velocity in the core zone of the lines but in the boundary layer adjacent to the inner surfaces of the lines almost not moved. This leads to the fact that the boundary layer material as a result of the very long residence times, e.g. B. by cooling or by a chemical reaction, its consistency changes until it finally settles as a solid deposit. Such Deposits have to pass through at certain time intervals depending on their nature thermal treatment, mechanically or by burning out the pipelines will.

Besonders unangenehm ist diese Erscheinung bei der Verarbeitung des technisch in großem Umfang als Synthesefasermaterial verwendeten Polykondensatorproduktes von Hexamethylendiamin und Adipinsäure beispielsweise in Spinnereianlagen, denn dieses Produkt bildet sehr feste und schwer entfernbare Ablagerungen, die nur schwer und mit großem Zeitaufwand entfernt werden können. This phenomenon is particularly unpleasant when processing the Polycondenser product used technically on a large scale as synthetic fiber material of hexamethylenediamine and adipic acid, for example in spinning plants, because This product forms very solid and difficult to remove deposits that are difficult to remove and can be removed with great expenditure of time.

Wenn ein Synthesefasermaterial, wie das vorgenannte Polykondensationsprodukt, in Spinnereianlagen verarbeitet wird, in denen von einem gemeinsamen Schmelzer aus, gegebenenfalls über parallele Rohrleitungen, mehrere Spinndüsen gespeist werden, ergibt sich noch ein zusätzlicher Nachteil dadurch, daß sich die Ablagerungen in den einzelnen Rohrleitungen nicht gleichmäßig bilden. Das kann dazu führen, daß die einzelnen Spinndüsen mit Material von ungleicher Temperatur und entsprechend schwankender Viskosität beliefert werden. Hierdurch ergibt sich ein nicht zulässiger Unterschied in der Faserqualität. If a synthetic fiber material, such as the aforementioned polycondensation product, is processed in spinning plants in which, from a common smelter, if necessary, several spinnerets are fed via parallel pipelines, there is an additional disadvantage that the deposits in do not form the individual pipelines evenly. That can lead to the individual spinnerets with material of unequal temperature and accordingly fluctuating viscosity are supplied. This results in an inadmissible one Difference in fiber quality.

Es ist bekannt, in Rohrleitungen feststehende Einbauteile anzubringen, die die Form von Strömungsleitflächen haben und innerhalb der Rohrleitung die Zentralströmung in die Randzone sowie umgekehrt die Randströmung in die Zentralzone lenken sollen, um zumindest über eine gewisse Rohrlänge hinweg ein engeres Verweilzeitspektrum des strömenden Mediums zu erreichen. Derartige feste Einbauteile vermögen jedoch nicht die bei zähflüssigen Massen besonders kritische Strömungsgrenzschicht in unmittelbarer Nähe der Rohrwand zu beeinflussen, und sie sind überdies auch wegen der im Rohr entstehenden toten Winkel bei Strömen aus verkrackungs- oder abbaugefährdeten linearen Hochpolymeren nicht anwendbar. It is known to install fixed components in pipelines, which have the shape of flow guide surfaces and the central flow within the pipeline should direct the edge flow into the edge zone and vice versa into the central zone, by a narrower residence time spectrum at least over a certain pipe length of the flowing medium. Such fixed built-in parts can, however not the flow boundary layer, which is particularly critical with viscous masses, in the immediate vicinity Affect the proximity of the pipe wall, and they are also because of in the pipe resulting blind spots in streams from linear lines that are at risk of cracking or degradation High polymers not applicable.

Es ist weiterhin bekannt, in Rohrleitungen vielgliedrige, in radialer Richtung (d. h. senkrecht zur Rohrwand) bewegbare Einbauteile anzubringen, die durch vibrationsartige Bewegungen eine Beeinflussung der Strömungsgrenzschicht ergeben, mit dem Ziel, den Strömungswiderstand in der Rohrleitung zu vermindern. Abgesehen davon, daß es fraglich ist, ob diese Wirkung auch bei Strömen aus zähflüssigen Hochpolymeren eintritt, verbietet sich die Anwendung derartiger Einbauten bei solchen Masseströmen wiederum allein schon wegen der Vielzahl der Toträume, die zwischen den Einbauteilen und der Rohrwand gegeben sind. It is also known to have many links in pipelines and radial ones Direction (i.e. perpendicular to the pipe wall) to attach movable built-in parts, which through vibration-like movements affect the flow boundary layer, with the aim of reducing the flow resistance in the pipeline. Apart from that from the fact that it is questionable whether this effect also applies to viscous currents High polymers occurs, the use of such internals is prohibited with such mass flows again simply because of the large number of dead spaces between the built-in parts and the pipe wall are given.

Schließlich ist es nicht mehr neu, in einer Rohrleitung Teile der beströmten Wandung in Strömungsrichtung zu bewegen. Dabei handelt es sich jedoch um Wandteile in Form von Rotationskörpern, die sich an Stellen einer Richtungsänderung der Strömungsbahn befinden und die der Verminderung von Umlenkverlusten dienen. Größere Rohrlängen und insbesondere auch kreiszylindrische Rohre lassen sich nach diesem Prinzip nicht mit beweglichen Wänden versehen, zumal auch die Abdichtung solcher Rohre nach außen große Schwierigkeiten bereiten dürfte. After all, it's no longer new to parts of a pipeline to move the flowed wall in the direction of flow. But that is what it is around wall parts in the form of bodies of revolution, which are located at points of a change of direction the flow path and which serve to reduce deflection losses. Larger pipe lengths and, in particular, circular cylindrical pipes can also be used This principle is not provided with movable walls, especially the sealing Such pipes are likely to cause great difficulties to the outside.

Durch die Erfindung soll eine Rohrleitung für schmelzflüssige Kunststoffmasse geschaffen werden, bei der die Strömungsgrenzschicht der schmelzflüssigen Masse im Bereich der Rohrwand eine Beschleunigung in Richtung der Hauptströmung erteilt und die Gefahr der Bildung schädlicher Ablagerungen vermieden ist. The invention is intended to provide a pipeline for molten plastic mass be created in which the flow boundary layer of the molten mass an acceleration in the direction of the main flow is given in the area of the pipe wall and the risk of the formation of harmful deposits is avoided.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Rohrleitung der eingangs definierten Art, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Einbauteil ein um die Rohrachse drehbarer hohler Abstreifer mit schraubenförmig verlaufenden, an der Rohrinnenwand entlanggleitenden Abstreifstegen ist, die die Kunststoffmasse im Bereich der Rohrwand nach Art einer Förderschnecke in der Strömungsrichtung vorschieben. Starting with a pipeline, this task is performed as described in the introduction defined type, achieved according to the invention in that the built-in part is a Hollow scraper rotatable on the tube axis with a screw-shaped scraper on the inner wall of the tube scraping bars that slide along the plastic mass in the area of the pipe wall advance like a screw conveyor in the direction of flow.

Der Vorschlag der Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, der Kunststoffmasse in der Nähe der Innenwand der Rohrleitung, die im Vergleich zur Kernzone nur eine geringe oder überhaupt keine Strömungsgeschwindigkeit besitzt, durch einfaches mechanisches Abstreifen mit einem zugleich als Fördermittel in den Randzonen wirksamen Abstreifer eine Geschwindigkeit in Richtung des Materialstromes zu geben. Hierdurch tritt ein weitgehender Ausgleich der Massegeschwindigkeit über den gesamten Rohrquerschnitt ein, ohne daß sich schädliche Toträume ausbilden können. Im Ergebnis werden also die Verweilzeiten der Kunststoffmasse über den Querschnitt der Rohrleitung einander angeglichen, so daß sich weder auf Grund zu hoher Verweilzeiten Ablagerungen an der Innenwandung der Rohrleitung, noch wesentliche Temperaturinhomogenitäten bei dem aus der Rohrleitung austretenden Kunststoff ausbilden können. The proposal of the invention is based on the basic idea of the plastic compound near the inner wall of the pipeline, which is only one compared to the core zone has little or no flow velocity, simply by mechanical means Stripping with a stripper that also acts as a conveyor in the edge zones to give a speed in the direction of the material flow. This occurs extensive compensation of the mass velocity over the entire pipe cross-section without damaging dead spaces being able to develop. So the result will be the residence times of the plastic compound over the cross-section of the pipe correspond to one another adjusted so that there are no deposits due to excessively long residence times the inner wall of the pipeline, still with significant temperature inhomogeneities can form the plastic emerging from the pipeline.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstreifer als Schraubenfeder ausgebildet, die derart angetrieben ist, daß sie sich in Strömungsrichtung gesehen entgegen dem Verlauf ihrer Schraubenwindungen dreht. Eine solche Schraubenfeder kann auch in gekrümmten Leitungen verwendet werden. In a preferred embodiment, the scraper is a helical spring formed, which is driven such that it is seen in the direction of flow turns against the course of their screw turns. Such a coil spring can also be used in curved pipes.

Zum Antrieb ist der Abstreifer zweckmäßig an einem Ende der Rohrleitung mit einer aus dieser herausragenden und gegen sie abgedichteten Spindel verbunden. Diese Ausbildung gestattet in einfacher Weise eine einwandfreie Abdichtung. Dabei kann die Spindel auch die Funktion eines Absperrventils erfüllen, wenn sie axial verschieblich und als Schließkörper ausgebildet ist. Daraus ergibt sich noch der Vorteil, daß der Abstreifer auch bei geschlossenem Absperrventil gedreht werden kann, so daß bei einer Produktionsunterbrechung das in der Rohrleitung stehende Produkt vor schädlicher Überhitzung an der beheizten Rohrwand geschützt werden kann. For the drive, the wiper is expediently at one end of the pipeline connected to a spindle protruding from this and sealed against it. This training allows a perfect seal in a simple manner. Included the spindle can also function as a shut-off valve if it is axial is displaceable and designed as a closing body. This still results in the Advantage that the scraper can also be rotated when the shut-off valve is closed can, so that in the event of a production interruption that in the pipeline standing Product can be protected from harmful overheating on the heated pipe wall.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die einen Längsschnitt durch das Einlaßende einer Rohrleitung zeigt. An embodiment of the invention is shown in the drawing, which shows a longitudinal section through the inlet end of a pipeline.

Die Rohrleitung besteht aus einem die Kunststoffmasse führenden Innenrohr 1 und aus einem äußeren Heizrohr 2, das das Innenrohr umgibt. Beide Rohre 1 und 2 sind mit einem Anschlußstück 3 verbunden, durch das hindurch die schmelzflüssige Kunststoffmasse in das Innenrohr 1 eingeführt wird. Dieses Anschlußstück 3 besitzt eine in Längsrichtung des Rohres 1 verlaufende Bohrung 4 von gleichem Durchmesser wie das Rohr 1. Die Bohrung 4 geht an ihrem dem Innenrohr 1 abgewandten Ende in eine Bohrung 5 größeren Durchmessers über, in die eine Spindel 6 eingepaßt ist. Die Spindel 6 ist mittels einer Stopfbuchse 7 abgedichtet. An dem vorderen im Durchmesser abgesetzten Ende 8 der Spindel 6 ist eine Schraubenfeder 9 befestigt, die sich durch die Bohrung 4 sowie durch das Innere des Innenrohres 1 erstreckt und in ihrem Außendurchmesser etwa der lichten Weite dieses Rohres entspricht. The pipeline consists of an inner pipe that carries the plastic compound 1 and an outer heating tube 2 surrounding the inner tube. Both tubes 1 and 2 are connected to a connector 3 through which the molten Plastic compound is introduced into the inner tube 1. This connector 3 has a bore 4 running in the longitudinal direction of the pipe 1 and of the same diameter like the tube 1. The bore 4 goes at its end facing away from the inner tube 1 in a bore 5 of larger diameter into which a spindle 6 is fitted. The spindle 6 is sealed by means of a stuffing box 7. At the front in diameter remote end 8 of the spindle 6 a coil spring 9 is attached, which is through the bore 4 and extends through the interior of the inner tube 1 and in its outer diameter corresponds approximately to the clear width of this pipe.

In dem Anschlußstück 3 ist zur Zuführung des schmelzflüssigen Materials eine seitliche Öffnung 10 vorgesehen, die in die Bohrung 5 einmündet. In the connector 3 is for supplying the molten material a lateral opening 10 is provided which opens into the bore 5.

Die Spindel 6 ist in Rohrlängsrichtung verschiebbar und legt sich mit einem an ihrem vorderen Ende angeordneten Ventilkonus 11 gegen einen entsprechenden Ventilsitz 12 in der Bohrung 4. Hierdurch wird die Zuführung von schmelzflüssiger Kunststoffmasse in das Innere des Rohres 1 verhindert. The spindle 6 is displaceable in the longitudinal direction of the pipe and lies down with a valve cone 11 arranged at its front end against a corresponding one Valve seat 12 in the bore 4. This makes the supply of molten liquid Prevents plastic compound in the interior of the tube 1.

An dem aus dem Anschlußstück3 herausragenden Ende der Spindel 6 ist ein Antrieb, beispielsweise ein Elektromotor, angeschlossen, der die Spindel 6 und somit die Schraubenfeder 9 derart antreibt, daß bei Ausgestaltung der Schraubenfeder 9 (wie zeichnerisch dargestellt) als Linksschraube sich die Spindel 6, in Strömungsrichtung gesehen, im Uhrzeigersinn dreht, während sie bei Ausgestaltung der Schraubenfeder als Rechtsschraube entsprechend entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben wird. Durch diese Bewegung erteilt die Schraubenfeder 9 wie eine Förderschnecke der schmelzflüssigen Masse in dem Bereich der Innenwand des Rohres 1 eine Geschwindigkeitskomponente in Strömungsrichtung. Außerdem erhält die Masse aber in diesem Bereich auch eine in bezug auf die Rohrachse radiale Geschwindigkeitskomponente, die zu einer radialen Durchmischung der Wandzonenbereiche mit der strömenden Kernzone führt. Insgesamt wird damit erreicht, daß die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Wandzone des Rohres 1 an die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Kernzone angeglichen wird. At the end of the spindle 6 protruding from the connecting piece 3 a drive, for example an electric motor, connected to the spindle 6 and thus the helical spring 9 drives such that when the helical spring is designed 9 (as shown in the drawing) as a left-hand screw, the spindle 6, in the direction of flow seen rotating clockwise while designing the coil spring is driven counterclockwise as a right-hand screw. By this movement is imparted by the helical spring 9 like a screw conveyor for the molten liquid Mass in the area of the inner wall of the pipe 1 is a speed component in the direction of flow. In addition, the crowd also receives one in this area with respect to the pipe axis radial velocity component, resulting in a radial Mixing of the wall zone areas with the flowing core zone leads. All in all is achieved thereby that the flow velocity in the area of the wall zone of the Tube 1 is adjusted to the flow velocity in the area of the core zone.

Ist die Schraubenfeder so ausgebildet, daß sie über ihre ganze Länge an der Innenwand des Rohres 1 anliegt, bildet sich keine an der Innenwand des Rohres 1 haftende Grenzschicht aus. Ein genaues Anliegen der Schraubenfeder 9 an der Rohrwand ist aber nicht unbedingt erforderlich, denn selbst bei einem Abstand zwischen der Schraubenfeder und der Rohrwand besitzt eine eventuell an der Rohrwand verbleibende Grenzschicht stets eine konstante, genau definierte Stärke, so daß sie nicht allzu sehr stören kann. Is the coil spring designed so that it runs over its entire length rests against the inner wall of the pipe 1, none is formed on the inner wall of the pipe 1 adhesive boundary layer. A precise application of the coil spring 9 on the pipe wall but is not absolutely necessary, because even with a distance between the Helical spring and the pipe wall has a possibly remaining on the pipe wall Boundary layer always a constant, accurate defined strength so that they are not too can be very annoying.

Die Rohrleitung kann auch gekrümmt verlaufen, da sich die Schraubenfeder auf Grund ihrer Biegsamkeit auch einer solchen Leitungsführung leicht drehbar anpassen kann. Weiter braucht die Schraubenfeder 9 auch nicht aus einem im Querschnitt kreisförmigen Draht zu bestehen. Vielmehr kann dieser einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Wenn dabei der im Querschnitt rechteckige Draht so gewickelt wird, daß die größeren Querschnittsseiten in Federlängsrichtung zeigen, wird die Förderwirkung der Schraubenfeder erhöht, und außerdem wird auch eine noch bessere Schabewirkung an der Innenwand des Rohres 1 erzielt. The pipeline can also be curved because of the coil spring Due to their flexibility, they can also be easily rotated to accommodate such a line routing can. Furthermore, the helical spring 9 does not need to have a circular cross-section Wire to insist. Rather, it can have a rectangular cross section. If the wire, which is rectangular in cross section, is wound so that the larger Show cross-sectional sides in the longitudinal direction of the spring, the conveying effect of the helical spring increased, and also an even better scraping effect on the inner wall of the tube 1 achieved.

Die Drehgeschwindigkeit der Schraubenfeder 9 sollte veränderbar sein, so daß sie den jeweiligen, sich aus der Viskosität der Kunststoffmasse, dessen Strömungsgeschwindigkeit u. dgl. ergebenden Erfordernissen angepaßt werden kann. Beispielsweise benötigt eine Masse hoher Viskosität und großer Strömungsgeschwindigkeit eine schnellere Umdrehung der Schraubenfeder zur Anpassung der Strömungsgeschwindigkeit der rohrachsenfernen Zonen an den Bereich der Kernzone als eine Masse geringer Viskosität und geringerer Strömungsgeschwindigkeit. The speed of rotation of the helical spring 9 should be changeable, so that they are the respective, from the viscosity of the plastic mass, its flow rate and the like. The resulting requirements can be adapted. For example, needed a mass of high viscosity and high flow velocity a faster one Rotation of the helical spring to adjust the flow speed of the pipe axis remote Zones to the area of the core zone as a mass of low viscosity and lower Flow velocity.

Außerdem kann durch eine höhere Drehzahl der Schraubenfeder eine bessere Durchmischung und somit eine gleichmäßige Temperaturverteilung der Kunststoffmasse in der Rohrleitung erreicht werden.In addition, a higher speed of the coil spring can produce a better Mixing and thus a uniform temperature distribution of the plastic mass in the pipeline.

Claims

Claims: 1. Pipeline for transporting molten liquid Plastic compound with a built-in part that can be moved in the area of the pipe wall and that the Boundary layer of the flowing molten mass accelerated in the direction of flow, d a -characterized in that the built-in part is a hollow one rotatable about the pipe axis Wipers (9) with helical blades that slide along the inner wall of the pipe Abstreifstegen is that the plastic mass in the area of the pipe wall in the manner of a Advance the screw conveyor in the direction of flow.

2. Pipeline according to claim 1, characterized in that the scraper (9) is a coil spring rotatable about the tube axis.

3. Pipeline according to one of the preceding claims, characterized in that that the scraper (9) at one end of the pipeline (1) with one from the pipeline protruding and sealed against them spindle (6) is connected.

4. Pipeline according to claim 3, characterized in that for the Entry of the plastic mass at the beginning of the pipeline (1) is a side opening (10) is provided, which fills the pipe interior by axially moving the Spindle (6) can be closed.

5. Pipeline according to claim 4, characterized in that the spindle end face (11) is designed as a valve cone with a corresponding valve seat (12) cooperates in the pipeline (1).