BG62494B1

BG62494B1 - Устройство и инсталация, използвани при преработката нацелулозни разтвори

Info

Publication number: BG62494B1
Application number: BG100486A
Authority: BG
Inventors: Stefan Zikeli; Friedrich Ecker; Ernst Rauch; Arnold Nigsch
Original assignee: Lenzing Aktiengesellschaft
Priority date: 1994-08-10
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1999-12-30
Also published as: JPH09504061A; BR9506311A; HU9600878D0; AT403531B; DE29512898U1; ES2094072T3; HK1000325A1; CA2173597A1; HUT75592A; PL313779A1; TW299361B; AU2664795A; BG100486A; EP0714459B1; CZ104996A3; FI961550A0; RO114987B1; CN1131972A; TR199500940A1; GB9607018D0

Description

Област на техниката

Настоящото изобретение се отнася до устройство за регулиране на налягането в поток от вискозна маса, а също и до инсталация за производство на целулозни формовани изделия. По-специално, изобретението се отнася до устройство за регулиране на налягането на протичащ, силно вискозен целулозен разтвор, какъвто се явява, например, поддаващият се на формоване разтвор на целулоза в третичен аминов окис, който се транспортира от агрегат за изготвяне на разтвор към формовъчен инструмент.

Предшестващо състояние на техниката

За да се изработят влакна, фолиа или други формовани предмети - в непрекъснат процес и с неизменно високо качество - от изходен материал, като полимерен разтвор или термопластична пластмаса, необходимо е не само да не се променят химико-физичните свойства на изходния материал, а също така във формовъчния инструмент, т.е. в предачната дюза или екструзионната глава на фолио е нужно да се поддържат постоянно еднакви условия. В този случай от голямо значение е равномерността на предачното налягане. В нормален работен режим на една промишлена инсталация, това условие наистина ще бъде изпълнено, но при определени обстоятелства ще се отклонява изходен материал, преди той да достигне формовъчния инструмент, например при промиването в насрещен поток на филтър или за някаква друга цел, при което налягането естествено пада. В този случай, чрез подходящи устройства ще трябва да се вземат мерки за компенсиране на отклонения изходен материал, за да не се допусне спадане на налягането. Такова устройство е известно от АТ-В 397 043, което ще бъде описано в детайли по-долу.

От друга страна, за смяна на формовъчния инструмент може да се наложи пълно прекъсване на притока на изходен материал към формовъчния инструмент. Такова прекъсване, обаче не би трябвало да се отрази на производството на изходен материал, тъй като при спиране и повторно възстановяване на производствения процес, има опасност за известно време да не може да се осигури постоянно добро качество на изходния материал. За да не се на5 лага спиране на непрекъснатия процес по изготвяне на изходен материал, ще бъде необходимо да се предвиди такъв вид резервоар, в който да се помести изходният материал, който ще бъде произведен в онзи отрязък от време, през който от формовъчния инструмент няма да може да се преработва изходен материал. Устройство от този тип е известно от WO 94/02408, описано в подробности по-долу.

От GB 841 403 А е известно устройство, чрез което с прекъсвания може да се подава вискозен материал, например маргарин. Това устройство има цилиндрична камера за запаси, в която се движи бутало, извеждащо маргарина на порции. Маргаринът се нагнетява в камерата за запаси по посока на челната страна на буталото, при което се извършва неговото отклоняване и отвеждане с прекъсвания в противоположна посока. От описанието на това известно устройство не става ясно, дали това устройство е подходящо и за непрекъснато извеждане на силно вискозен материал.

От DE 3 416 899 А е известна декорираща машина, с която може да се шприцова, например шоколадова маса върху бисквити. Между разпръскващите дюзи от една страна, и помпа за шоколадовата маса от друга, е разположен цилиндър, върху буталото, на който действа цилиндър за сгъстен въздух. По този начин се постига равномерно изтичане на шо35 коладовата маса, независимо от създадените от помпата колебания в налягането.

В някои случаи, към устройството за регулиране интензивността на масата на потока, се поставя още едно допълнително условие: в 40 това устройство не трябва да има мъртви обеми, в които е възможно натрупване на изходен материал. Един начин за решаване на този проблем е познат от DE 19 14 909 А, където е описан метод за компенсиране на спада на на45 лягането в потока, в определени моменти. Това се отнася, по-специално за случаите, когато свойствата на изходния материал се променят в течение на времето. От DE 19 14 909 А е известно устройство за подаване на непрекъс50 нат поток от вискозна маса с входящ отвор за постъпване на вискозна маса в компенсаторен обем с променлива вместимост, определена от позицията на установено в него бутало, снабдено със съответен отвор, свързан с входящия отвор.

Това известно устройство има недостатъка, че позволява на разтвора, който е навлязъл да се задържа между външната повърхнина на буталото и вътрешната цилиндрична повърхнина на частта, върху която се плъзга. Термически неустойчивите разтвори, например като разтворите на целулоза в третичен аминов оксид, са подложени на термично разпадане, което може да бъде ускорено от присъствието на метални йони. Термичното разпадане може да бъде напълно неконтролируемо и да доведе до експлозии. Такива средства, при които е възможен някакъв дълъг задържащ контакт на разтвора с метална повърхнина са опасни и трябва да се избягват.

Вискозни полимерни разтвори или термопластични маси от един или няколко полимера, по правило трябва да бъдат преработвани при висока температура. Може да се получи, така че при тази повишена температура, полимерът да не е достатъчно стабилен и да проявява склонност към реакции на разграждане. Тези реакции при известни обстоятелства може да протекат дори експлозивно, с опасност за сигурността. Тези проблеми са описани по-долу в подробности с примера за разтвори на целулоза във водни третични аминови окиси. Изготвянето на разтвори от целулоза във водни третични аминови окиси е известно от US-PS 4, 196, 282. Вместо наименованието “третични аминови окиси” се използва съкращението “ΝΜΜΟ” (=Ь1-метилморфолин-Мокис).

Когато в “ΝΜΜΟ” се разтваря целулоза, следва частично разграждане на полимерната целулозна верига. Това частично разграждане се отразява отрицателно върху сигурността на изпридане и върху някои свойства на крайните продукти, като здравината на влакната, тяхното изтегляне и здравината на бримките.

Освен това, вече е известно, че вследствие на разграждане на използвания аминов окис, целулозните разтвори все повече променят цвета си с течение на времето. Монохидратът на “ΝΜΜΟ”, например при нормални условия е във вид на бяло кристално твърдо вещество, което се топи при 72°С. При загряване на монохидрата над температура 120/130°С започва силно изменение на цвета. Над 175°С за почва екзотермична реакция при пълна дехидратация на стопилката и бурно отделяне на газ с взривен характер, при което се достигат температури много над 250°С. Известно е, че металите желязо и мед и, по-специално техните соли, съществено снижават температурата на разлагане на “ΝΜΜΟ”, при което едновременно се увеличава и скоростта на разлагане.

Към посочените проблеми се добавя още един: термична нестабилност на самите “ΝΜΜΟ” - целулозни разтвори. Под това трябва да се разбира, че при повишените температури на преработка (приблизително 110 - 120°С) в разтворите започват неконтролируеми процеси на разлагане, които при отделянето на газове биха могли да доведат до интензивни припламвания, пожари, а дори и до взривове.

Относно термично нестабилния характер на разтвора, т.е. на екструзионната смес, в литературата може да се открият много малко сведения. Особено в присъствието на метални йони, в определени случаи, реакциите на разлагане може да се пренесат в предилната маса. Но поради това, че частите от инсталацията са метални, като са изработени предимно от висококачествена стомана, в разтвора никога не може да се избегне присъствието на метални йони.

Досега в литературата няма описана мярка. която да стабилизира в достатъчна степен целулозата и “ΝΜΜΟ”, а същевременно до такава степен да намали термичната нестабилност на целулоза-’^ММО”-разтвора, че да е в състояние да възпрепятства взривния разпад при условията, при които протича процесът. Именно термичната нестабилност на загрети предилни маси създава проблеми, тъй като тези маси, намиращи се в части от инсталацията с по-голям обем, като буферни съдове, снабдени с бъркалка, смесители и други, представляват опасност за сигурността.

От ЕР А 0 356 419 е известен начин за приготвяне на разтвора, който игнорира опасността от взрив в етапа на изготвяне на разтвора и се поддържа неговото ниско термично натоварване. За целта вместо котел с бъркалка или друг подобен апарат се използва апарат за тънкослойна обработка. В процеса на реализиране на този метод суспензията от целулоза в “ΝΜΜΟ”, която може да има водно съдържание до 40 %, се нанася на пластове по нагревателната повърхност на апарата за тънкослойна обработка, транспортира се, като при това се подлага на въздействието на висока температура и понижено налягане, за да бъде изтеглена водата, докато целулозата се разтвори. Това позволява бързо загряване на суспензията - по икономически изгоден начин - до необходимите за получаване на разтвора температури и същевременно бързо изготвяне на разтвора, така че до голяма степен могат да се възпрепятстват разлагането на “NMMO” и разграждането на целулозата. Освен това, опасността за сигурността, сравнена с изготвянето на разтвор в котела с бъркалка, е значително по-ниска, тъй като не се загрява наведнъж голямо количество разтворител, а винаги само едно сравнително малко количество.

По този начин, методът описан в ЕР А 0 356 419, намалява чрез технически средства рисковете по отношение техниката на безопасност по време на изготвянето на целулозния разтвор. Но така винаги продължава да съществува възможността за разграждане на целулозата и “NMMO” и за възникване на екзотермични процеси, пламвания и пр., при преработването на готовите разтвори, в тези части на инсталацията, които функционират между апарата за тънкослойна обработка и формовъчния инструмент. Такива части от инсталацията са, например буферни или запасни резервоари, включени между филтърното устройство, подлежащо на промиване в насрещен поток и формовъчния инструмент, за да се избегнат в максимална степен прекъсвания в протичането на предилна маса към предачната машина при смяна на филтри или при промиването в насрещен поток.

От АТ В 397 043 вече е известно такова филтърно устройство, пригодено за промиване на насрещен поток, със свързан към него резервоар за запаси. Това устройство е създадено за термопластичен пластмасов материал и има корпус, в който между работна позиция и позиция за промиване в насрещен поток са поместени две ситоносещи тела, подлежащи на преместване. В позицията на промиване в насрещен поток, предстоящото за промиване в насрещен поток ситово гнездо, чрез своята отточна страна се намира във връзка с отточната страна на продължаващото да се намира в работна позиция ситово гнездо. Към общия отточен канал, който води към предачната машина, в Т-образна форма един спрямо друг е свързана тясна цилиндрична камера за запаси, в коя то е поместено бутало. Преди началото на процеса на промиване в насрещен поток, буталото се изтегля бавно назад, в резултат на което от отточния канал бавно се отклонява пластмасов материал. Отклоняването на пластмасов материал трябва да стане толкова бавно, че да не се получи видим спад на налягането в предачната машина. Щом резервоарът за запаси бъде напълнен със стопилка, тялото на ситоносача, носещо ситовото гнездо, което ще бъде подложено на промиване в насрещен поток, бива превключено в позиция за промиване в насрещен поток и това промиване се извършва чрез преместване на буталото, така че налягането в предачната машина поне приблизително да се поддържа постоянно.

Недостатък на това известно устройство е, че то е в състояние незабавно да кампенсира бързо настъпил спад в налягането само тогава, когато в цилиндричната камера за запаси винаги се намира известно количество пластмасов материал под формата за запас, който при нужда незабавно може да бъде подаден от буталото в отточния канал. Този запасен материал остава, естествено няколко h в цилиндричната камера за запаси и през това време е изложен на най-различни реакции на разграждане, които протичат в целулозата и в “NMMO”. Продуктите от разпада замърсяват предилната маса. Освен това, през време на престоя на запасния материал в цилиндричната камера за запаси, той се намира в контакт със сравнително голяма метална повърхност, тъй като съотношението дължина/широчина на цилиндричната камера за запаси е голямо. По този начин се благоприятства натрупването на метални йони по граничната повърхност на целулозния разтвор. Металните йони биха могли да доведат до превръщане на реакциите на термично разлагане във взривно разлагане.

WO 94/02408 се отнася до метод за съхраняване на течна, силно вискозна среда в резервоар, чиято вместимост може да бъде регулирана. Този складов резервоар е неподходящ за съхраняване на пластични разтвори от целулоза в “NMMO” поради две причини. От една страна, при непрекъснат метод на изработване на целулозни изделия, трябва изобщо да се избягва съхраняването на изходен материал, т.е. на термично нестабилния целулозен разтвор, в резервоар. По време на прес тоя на целулозния разтвор, целулозата и “NMMO подлежат на разграждане, продуктите от което влошават качеството на формованите изделия. От друга страна, в този известен резервоар поради сложната му конструкция - не е осигурено равномерно протичане на силно вискозния разтвор. Вследствие на това се образува профил на протичане с участъци, в които част от целулозния разтвор протича по-бързо, отколкото това става в другите участъци на потока.

Ако описаният в WO 94/02408 резервоар бъде използван за силно вискозни целулозни разтвори, то този профил на протичане е толкова силно изразен, че целулозният разтвор на някои места протича съвсем бавно или изобщо не тече. Това е недостатък, тъй като се удължава не само времето на престой на термично нестабилния разтвор, но на някои места - в така наречените мъртви обеми - се натрупва целулозен разтвор. Той се обогатява с метални йони, вследствие на контакта с метални повърхности и в резултат на това нараства опасността от протичане на интензивни реакции на разлагане.

Техническа същност на изобретението

Техническият проблем се изразява в това, че е необходимо да се създаде устройство за регулиране на налягането в протичаща силно вискозна целулоза, което в идеалния случай, трябва така да бъде конструирано, че при протичането на целулозния разтвор през него, той да бъде транспортиран равномерно, така да се каже като “тапа, респ. запушалка”, като по този начин му се придава профил на протичане.

Задача на изобретението е да се създаде устройство за регулиране на налягането в непрекъснат поток от вискозна маса, което да отговаря на следните условия:

1. Устройството трябва да е в състояние веднага да реагира на спад в налягането, което да се компенсира с допълнителен изходен материал. Този материал, обаче не бива да бъде отклонен преди това от главния поток, както е случаят съгласно АТ В 397 043.

2. Устройството, по възможност, не трябва да има мъртъв обем, в който да се натрупва изходен материал.

3. Устройството трябва да е с проста конструкция и да може лесно да се обслужва.

4. Устройството трябва да е изпълнено така, че времето на престой на изходния материал в него да е възможно най-кратко, т.е. да се избегне получаването на профил на протичане, съгласно който част от вискозната маса бива транспортирана значително побавно.

5. Устройството трябва да е така изпълнено, че изходният материал да влиза в контакт с възможно най-малка метална повърхност.

Задачата съгласно изобретението е решена чрез устройство за регулиране на налягането в поток от вискозна маса, състоящо се от:

- входящ отвор, оформен към въвеждащ елемент, през който вискозната маса се влива в устройството;

- направляващ елемент, който има подходяща вместимост за постъпващата от входящия отвор на въвеждащия елемент, вискозна маса;

- бутало, което има отвор и е разположено в направляващия елемент с възможност за преместване, като вместимостта на направляващия елемент се променя при движението на буталото;

- приемателен елемент, който е закрепен към отвора на буталото и е свързан с входящия отвор на въвеждащия елемент, така че постъпващата от входящия отвор вискозна маса, преминавайки през приемателния елемент и през отвора на буталото достига в направляващия елемент;

- изпускателен изходящ отвор, оформен към отвеждащ елемент, с който е свързан направляващият елемент и чрез който потокът вискозна маса се извежда от устройството, като се има предвид, че въвеждащия елемент с входящ отвор, направляващият елемент и приемателният елемент са изпълнени във вид на тръба. Съгласно изобретението приемателният елемент е телескопично монтиран върху снабдения с входящ отвор въвеждащ елемент на буталото.

Съгласно изобретението един вариант на изпълнение на устройството за регулиране на налягането в поток от вискозна маса се състои в това, че буталото е свързано със статичен смесител, който е разположен в направляващия елемент с възможност за преместване, движейки се заедно с буталото.

Устройството за регулиране на наляга нето в протичаща вискозна маса, съгласно изобретението, за предпочитане е изпълнено, така че направляващият елемент има напорна камера, в която през отвор може да бъде въведена някаква среда, която да е под налягане и в състояние да движи буталото.

Устройството за регулиране на налягането в поток от вискозна маса съгласно изобретението е особено подходящо за използване при преработка на целулозни разтвори и, поспециално в инсталация за изготвяне на поддаващи се на формоване целулозни разтвори.

Съгласно изобретението устройството е приложимо за регулиране налягането в поток от вискозна маса в инсталация за изготвяне на поддаващи се на формоване целулозни разтвори, при които като поддаващ се на формоване разтвор се използва разтвор на целулоза във воден третичен аминов окис.

Задачата на изобретението се решава с инсталация за изготвяне на поддаващи се на формоване разтвори от целулоза във водни третични аминови окиси, която съгласно изобретението представлява комбинация от:

- апарат за тънкослойна обработка, в който чрез прилагане на тънкослойна техника при повишена температура и понижено налягане, от суспензия на целулоза във воден третичен аминов окис се изпарява вода до тогава, докато се получи целулозен разтвор, който се извежда от апарата за тънкослойна обработка;

- устройство за регулиране на налягането в поток от вискозна маса, изпълнено съгласно изобретението, което е свързано чрез тръби директно или индиректно с апарата за тънкослойна обработка.

За непрекъснатия процес на работа, частите на инсталацията трябва да бъдат съгласувани помежду си. Апаратът за тънкослойна обработка, използван за изготвяне на разтвора, трябва да бъде разчетен съобразно подлежащото на преработване количество суспензия, с оглед неговата нагревателна площ.

Инсталацията за изработване на целулозни формовъчни изделия, в едно предпочитано изпълнение, съгласно изобретението включва:

- смесител, в който от раздробена целулоза и воден разтвор на третичен аминов окис се образува суспензия;

- апарат за тънкослойна обработка, който е свързан чрез тръби със смесителя и в кой то е прилагане на тънкослойна техника, при повишена температура и понижено налягане, от суспензията се изпарява вода до тогава, докато се получи целулозен разтвор, който се отвежда от апарата за тънкослойна обработка;

- устройство за регулиране на налягането в поток от вискозна маса, което е свързано чрез тръби директно или индиректно с апарата за тънкослойна обработка;

- формовъчен инструмент, който е свързан чрез тръби към устройството за регулиране на налягането в поток от вискозна маса.

Съгласно изобретението инсталацията позволява в резултат на приложението на устройството да се избегнат нарушения в цялостния процес на изготвяне и преработване, които произтичат от колебания на налягането в протичащия целулозен разтвор.

При проучвания върху продължителността на престой на съставните части от суспензията и на целулозния разтвор в отделните части на инсталацията се установява, че с устройството, се съкращава времето на престой, в сравнение с обичайните буферни и складови резервоари.

Устройството може да се приспособи по най-елементарен начин към инсталации с различни вместимости и дебити. Особено целесъобразно в случая е комбинирането на апарат за тънкослойно обработване с устройството, изпълнено съгласно изобретението.

Оразмеряването на устройството трябва да е съобразено с пропускателната способност на апарата за тънкослойна обработка, която е една от характеристиките на апарата изразена в проценти и съответства на т.нар. фактор “Hold-up” (напречно сечение на протичане на тънкослойната зона по дължината на апарата).

Целесъобразна форма на изпълнение на апарат за тънкослойна обработка е “Тънкослоен трудер” (Filmtruder) на фирмата “Buss” AG, Швейцария. Най-малкият, намиращ се в търговската мрежа “Тънкослоен трудер”, има топло пренасяща площ 0,5 т², което, съгласно фирменото описание и изпълненията, известни от ЕР 0 356 419 А, респ. дадените в него технологични параметри, осигурява тегловен разход между 64 и 72 kg/h.

Това съответства на добив на предилна маса между 128 и 144 kg/m²h. При този “тънкослоен трудер” се очаква фактор “Hold-up” от около 2 1, което е около 2 % от тегловния разход и е подходящ обем за изравняване на налягането на устройството, съгласно изобретението, в комбинация с “тънкослоен трудер”.

Установено е, че обемът, необходим за изравняване налягането в устройството съгласно изобретението, трябва да е приблизително 2 - 6 % от пропускателната способност за предилна маса, която съответства на “Holdup’’-обема на “тънкослойния трудер”, т.е. на напречното сечение на протичане за тънкослойната зона.

Затова, при използване на голям “тънкослоен трудер с нагревателна площ 40 т²при нагаждането на устройството, съгласно изобретението се прилага опитът от ЕР 0 356 419 А, при което специфичният тегловен разход от 128 - 144 kg/m²h се умножава по нагревателната площ, равно примерно на 40 т², като благодарение на това, през този тънкослоен завихрящ апарат се получава тегловен разход от 5120 - 5760 kg/h.

Необходимият обем на устройството, съгласно изобретението, свързано с този голям “тънкослоен трудер”, трябва да е между 100 и 300 1, което от своя страна съответства на “Hold-up’’-обема на този “тънкослоен трудер”.

Чрез определяне на отношението дължина/диаметър, на устройството, съгласно изобретението, необходимият обем за изравняване налягането може да бъде осигурен по елементарен, в конструктивен и производствен аспект, начин.

Пояснение на приложените фигури

Изобретението е илюстрирано по-детайлно на приложените фигури, където:

Фигура 1 представлява схема на инсталация за получаване на целулозни влакна от суспензия на раздробена целулоза във воден “NMMO”.

Фигура 2 - една предпочитана форма на изпълнение на устройството.

Фигура 2а - частичен разрез в уголемен мащаб на изолирането на напорната камера спрямо целулозния разтвор.

Фигура 2Ь - частичен разрез в уголемен мащаб на изолирането на буталото.

Фигура 3 - частичен разрез на друга предпочитана форма на изпълнение на устройството.

Фигура За - частичен разрез в уголемен мащаб на изолирането на напорната камера спрямо целулозния разтвор, съгласно предпочитаната форма на изпълнение на изобретението, показана на фигура 3.

Примерно изпълнение на изобретението

Едно предпочитано изпълнение на устройството, съгласно изобретението е илюстрирано на приложените фигури, както следва:

На фигура 1 схематично е показано примерно изпълнение на инсталация, съгласно изобретението, предназначена за изготвяне на подлежащ на формоване разтвор от целулоза във воден “NMMO” разтвор, който се изприда във вид на влакна. Отделните части на инсталацията не са изобразени в еднакъв мащаб на фигурата.

На фигура 1 с позиция 1 е означен смесител, например конусен смесител, в който се вкарват раздробена целулоза и воден “NMMO”разтвор. Подаването на тези две съставки е означено със стрелки. В конусния смесител 1, целулозата и водният “NMMO’’-разтвор се смесват до образуване на суспензия.

Смесващото рамо на конусния смесител и задвижването на това рамо са изобразени със зигзагообразна линия и са означени с буквата М. Получената суспензия съдържа между 9 и 13 тегл.% целулоза, между 65 и 63 тегл.% “NMMO”, а останалото е вода.

Суспензията се отвежда с помпа 2 апарат за тънкослойна обработка 3, изпълнен като “Филтрудер” (Filmtruder”), представляващ съд с увличащ в спирала елемент, в който чрез тънкослойна техника, състояща се в създаване на вакуум при висока температура се извлича вода до тогава, докато целулозата се разтвори. Този начин на изготвяне на целулозен разтвор е описан в детайли в ЕР 0 356 419А. Апаратите за тънкослойна обработка са известни вече от състоянието на техниката, като те се изработват от фирмата BUSS AG, Швейцария, под фирменото наименование “Филмтрудер” (“Filmtruder”). Посредством помпа 4, готовият целулозен разтвор се изнася от апарата за тънкослойна обработка 3.

С позиция 6 е означена част от инсталацията, която може да бъде предвидена евентуално и която да доведе до промени в налягането. Това може да е, например устройст во за вкарване на приставки, което вследствие нарастването на обема на протичащия целулозен разтвор, води до повишаване на налягането в предачна помпа 5а. Това може да е и устройство, с което през определени интервали от време, част от течащия към предачна дюза 5 целулозен разтвор се отклонява за други цели. Такъв е, например случаят с филтър за промиване в насрещен поток, който се разполага преди формовъчен инструмент или при превключване на два паралелно работещи патронни филтъра за полимерна стопилка, когато, единият филтърен агрегат се налага да бъде изваден за почистване и трябва да се извърши превключване към другия, за да се запази протичането на масата. Такива филтри за промиване в насрещен поток са известни от ЕР 0 572 369А или ЕР 0 250 695А.

При вариант на изпълнение на устройството, съгласно изобретението, е съединено с фланци към част 6 от инсталацията. Когато в частта 6 от инсталацията бъде отклонен целулозен разтвор, с помощта на устройство 7, това отклонено количество разтвор, може да бъде компенсирано, като по този начин се възпрепятства спадане на налягането в предачната дюза 5. Процесът на изпридане не е необходимо да бъде прекъсван и може да продължи при същото налягане, благодарение на което изпридането се осъществява в един непрекъснат процес.

Ако се наложи да бъде сменена предачната дюза 5, и трябва да бъде спрян потока от целулозен разтвор към предачната дюза 5, устройството 7, може да поеме количеството разтвор, отдадено от апарата 3 за тънкослойна обработка, представляващ “филмтрудер” през времето, през което е бил спрян потокът целулозен разтвор. Затова не се налага прекъсване работата на апарата 3, представляващ “филмтрудер” и не настъпват промени в качеството на целулозния разтвор.

По-детайлна конструкция на устройството 7, съгласно изобретението, и принципът на неговото действие са описани в подробности на фигура 2, където е показан разрез на устройството, в неговата най-опростена форма на изпълнение. То се състои от 4 елемента: от два затварящи фланеца 8 и 10, между който е разположена цилиндрична затваряща направляваща тръба 9, в която е монтирано бутало 11, с възможност за осево преместване.

Максималният ход и посоката на движение на буталото 11 са означени с буквата Н, респ. с двойна стрелка на фигурата, където буталото 11 е показано в неговата крайна дясна позиция. Тази позиция е означена като “минимална позиция”, тъй като в този случай в устройството 7 е поместено минимално количество целулозен разтвор. Щом буталото 11 бъде преместено наляво, с дължината на хода Н, то се намира в “максимална позиция”, тъй като в този случай в устройството 7 има максимално количество целулозен разтвор. Тази “максимална позиция” на буталото lie изобразена на фигура 2 с прекъсната линия.

Буталото 11 има приемателна втулка 11а, която е нанизана върху въвеждаща тръба 8а, закрепена към затварящия фланец 8. При движение на буталото 11 в посока към “максимална позиция”, приемателната втулка 11а се премества телескопично върху въвеждащата тръба 8а. При движението си буталото 11 се направлява не само от цилиндричната стена 9а на направляващата тръба 9, но и от въвеждащата тръба 8а на затварящия фланец 8.

Движението на буталото 11 се управлява с инертен газ или хидравлично масло, което се подава в напорна камера 9с през газов отвор 9е на направляващата тръба 9. Ако буталото 11 трябва да бъде придвижено в посока към минимална позиция”, газовото налягане в напорната камера 9с трябва да е повисоко от налягането, което се е установило в целулозния разтвор. И обратно - буталото 11 може да бъде придвижено в посока към “максимална позиция”, щом газовото налягане спадне под налягането на целулозния разтвор. Газовото налягане се регулира безстепенно, в резултат на което и буталото 11 може да бъде движено безстепенно. Регулирането на газовото налягане може да стане по вече известен начин, примерно с газова напорна камера, която не е изобразена на фигура 2.

Изолирането на напорната камера 9с спрямо целулозния разтвор, намиращ се в приемателната втулка 11а е изобразена детайлно на фигура 2а в уголемен мащаб и се състои от уплътнителен пръстен 8d, който е напасван във въвеждащата тръба 8а и от предпазен обиращ пръстен 8е, който възпрепятства замърсяването на уплътнителния пръстен 8d. Зад предпазния обиращ пръстен 8е, във въвеждащата тръба 8а е напасван направляващ пръс тен 8h.

Изолирането на целулозния разтвор спрямо напорната камера 9с, показано в детайли на фигура 2а, включва още друг уплътнителен пръстен 8Ь с U-образно напречно сечение, който възпрепятства изтичането на целулозен разтвор в напорната камера 8с. Непосредствено зад другия уплътнителен пръстен 8d се намира друг направляващ пръстен 8с за направляване на приемателната втулка 11а върху въвеждащата тръба 8а.

Между направляващите пръстени 8с и 8h, както и това между приемателната втулка 11а и въвеждащата тръба 8а, е предвидено пространство 8f за промиване и мазане, което се захранва със смазочен материал по смазочен канал 8g. Отработеният смазочен материал се отвежда по канал 8i (виж фигура 2).

Изолирането на целулозния разтвор спрямо напорната камера 9с на буталото 11 е изобразено в увеличен мащаб на фигура 2Ь и се осъществява с помощта на трети уплътнителен пръстен 1 lb с U-образно напречно сечение. Зад него е напасван трети направляващ пръстен 11с. Изолирането на напорната камера 9с спрямо целулозния разтвор не е изобразено на фигура 2Ь, както е целесъобразно да бъде изпълнено по аналогия с показаната на фигура 2а конструкция (уплътнителен пръстен 8d, предпазен обиращ пръстен 8е и направляващ пръстен 8h).

За изолиране на напорната камера 9с и на целулозния разтвор спрямо околното пространство, в затварящите фланци 8 и 10 са предвидени (по известния начин) уплътнения с кръгло сечение.

Положението на буталото 11 вътре в устройството, съгласно изобретението, може да се установи, например с ултразвуков датчик за преместване 8j (фигура 2а), тип BALLUF BTL “Balluf” - Германия), който е закрепен към затварящия фланец 8. Позициониран е датчик 8к, който е закрепен чрез пръстен 81 към приемателната втулка 11а, между “минималната” и “максимална позиция” на буталото 11. Сигналът, излъчван от ултразвуковия датчик за преместване 8j, може да бъде използван по различни начини като сигнал за управление.

Всеки от двата затварящи фланеца 8 и 10, както и направляващата тръба 9, имат нагревателни кожуси 8m, 10Ь, респективно 9d, с помощта на които могат да бъдат нагрявани индиректно отвън.

Стабилното свързване на затварящите фланци 8 и 10 с направляващата тръба 9 се извършва по познат начин чрез болтове, които преминават през отвори 8п, 10с, респективно 9е.

Следващ вариант на изпълнение на устройството, съгласно изобретението е изобразен на фигура 3 в разрез, където части на устройството, които се явяват еднакви на фигурите 2, 2а и 2Ь, са означени с еднакви номера на позициите.

Показаното на фигура 3 изпълнение се различава от това на фигура 2, по това че има допълнителна (втора) направляваща тръба 12, която е включена между затварящия фланец 10 и направляващата тръба 9 на фигура 2, и статичен смесител lid’, който е заварен към обиколката на буталото 11, за да се движи заедно с него. Този статичен смесител 11а’ представлява тръба, в която има вградени елементи, въздействащи по такъв начин на потока целулозен разтвор, че последният да не образува профил, т.е. да протича под формата на “запушалка”. Такива елементи на статичния смесител са вече известни и се произвеждат, примерно от фирма “Sulzer Chemtech”, Швейцария На фигура 3 тези вградени елементи са обозначени като правоъгълници с техните диагонали.

В показаната на фигура 3 “минимална позиция” на буталото 11, статичният смесител lid’ изцяло навлиза във втората направляваща тръба 12 и в тази позиция завършва в една равнина със затварящия фланец 10.

Изолирането на целулозния разтвор спрямо напорната камера 9с в предния край на статичния смесител lid е изпълнено по принцип аналогично на показаната на фигура 2Ь изолиране на буталото 11, т.е. чрез уплътнителен пръстен с U-образно напречно сечение, към който се присъединява направляващ пръстен (и двата пръстена не са показани) .

Изолирането на напорната камера 9с спрямо целулозния разтвор се извършва по външната обиколка на статичния смесител lid’ чрез третия уплътнителен пръстен 11с и е показано на фигура За в увеличен мащаб. И тук непосредствено зад третия уплътнителен пръстен lie е напасван друг предпазен обиращ пръстен 11е за защита на пръстен lie от замърсяване. Чрез монтирания отзад на чет върти направляващ пръстен llh, статичният смесител 1 Id влиза във втората направляваща тръба 12. Друго пространство life предназначено за мазане, като подаването и отвеждането на смазочен материал се извършва чрез отвори 12Ь, респективно 12с.

Чрез нагревателен кожух 12а, статичният смесител lid’ може да бъде нагряван индиректно отвън.

Вграждането на статичен смесител 1 Id в устройството, съгласно изобретението е особено целесъобразно при преработката на терамически нестабилни целулозни разтвори, за получаването на добър поток във вид на “запушалка” с кратко време на престой.

Освен това е целесъобразно използването на статични смесители lid’, чиито вградени елементи могат да бъдат захранвани с нагряваща/охлаждаща течност, благодарение на което предилният целулозен разтвор допълнително може да бъде нагряван/охлаждан.

Действие на устройството съгласно изобретението

Целулозният разтвор изтича от частта 6 на инсталацията, преминава през въвеждащата тръба 8а, която има в края си конусообразно разширение и през приемателната втулка 11а, напуска устройството 7 през отвеждащата тръба 10а, която е закрепена към затварящия фланец и води директно към предачната дюза 5 (която не е изобразена на фиг. 2). Затова, ако при смяна на предачната дюза 5, трябва да се спре отвеждането на целулозен разтвор от отвеждащата тръба 10а, това би довело до повишаване на налягането на целулозния разтвор, който продължава да се стича през въвеждащата тръба 8а в устройството 7, съгласно изобретението. Но това повишаваме на налягането се компенсира, като буталото 11 се измества наляво по посока на “максимална позиция”, в съответствие с количеството на вливащия се целулозен разтвор. Затова чрез тази мярка се отваря място за целулозния разтвор, вливащ се в устройството, съгласно изобретението, през време на смяна на предачната дюза 5. Щом новата предачна дюза 5 е готова за работа, отвеждащата тръба 10а отново се отваря и спира движението на буталото 11. В резултат, на това започва отново работният процес на изпридане, тъй като отново се подава в непрекъснат процес целулозен разтвор от отвеждащата тръба 10а към предачна та дюза 5. Целулозният разтвор, поет в направляващата тръба 9 на устройството, докато е спряла работата по изпридане, може да бъде отдаден допълнително на предачната дюза 5 чрез движение по посока “минимална позиция”, което се извършва за по-продължителен период от време, за да не се повиши съществено налягането, което би увеличило изпускането от предачната дюза 5.

Ако поради някаква причина трябва да бъде намален притокът на целулозен разтвор във въвеждащата тръба 8а, то първоначално в устройството се вкарва резерв от целулозен разтвор, като буталото 11 се премества в неговата “максимална позиция”, вследствие на което се осигурява пространство за този резерв от целулозен разтвор, когато притокът от целулозен разтвор във въвеждащата тръба 8а бъде намален, например определено количество целулозен разтвор се налага да бъде отклонено за други цели (примерно за промиване в насрещен поток на някой филтър) , за да се предотврати понижение на налягането в целулозния разтвор, което би предизвикало пробив до предачната дюза 5, буталото 11 се придвижва със съответна скорост по посока “минимална позиция”. В резултат на това започва по-интензивно пренасяне на целулозен разтвор по отвеждащата тръба 10а към предачната дюза.

В едно работно състояние, на устройството то трябва да реагира моментално на отклонения в налягането нагоре и надолу, поради което буталото 11 е за предпочитане да е позиционирано между “минималната” и “максимална” позиция. В тази междинна позиция, внезапно появяващ се спад на налягането във въвеждащата тръба 8а може веднага да бъде компенсиран чрез придвижване на буталото 11 по посока на “минимална позиция”. От съществено значение при това е обстоятелството, че необходимото за компенсиране на спада в налягането количество целулозен разтвор не произхожда от “мъртъв” обем за запаси, какъвто е случаят при АТ-В397 043, а от камера с непрекъснато протичащ разтвор, в която целулозният разтвор непрекъснато се обновява и поради това не старее.

При повишаване на налягането, което настъпва внезапно в отвеждащата тръба 10а, незабавно се задвижва буталото в посока към неговата “максимална позиция”.

Claims

Патентни претенции

1. Устройство за регулиране на налягането в протичаща вискозна маса, състоящо се от:

- един входящ отвор, оформен към въвеждащ елемент (8а), през който вискозната маса се влива в устройството;

- направляващ елемент (9, 12), който има подходяща вместимост за постъпващата от входящия отвор на въвеждащия елемент (8а), вискозна маса;

- бутало (11), което има отвор (lid) и е разположено в направляващия елемент (9, 12) с възможност за преместване, като вместимостта на направляващия елемент (9, 12) се променя при движението на буталото (11);

- приемателен елемент (11а), който е закрепен към отвора (lid) на буталото (11) и който е свързан с входящия отвор на въвеждащия елемент (8а), така че постъпващата от входящия отвор вискозна маса, преминавайки през приемателния елемент (11а) и през отвора (lid) на буталото (11) достига в направляващия елемент (9, 12);

- изпускателен изходящ отвор, оформен към отвеждащ елемент (10а), с който е свързан направляващият елемент (9, 12) и през който потокът вискозна маса се извежда от устройството, като се има предвид, че въвеждащия елемент (8а) с входящ отвор, направляващия елемент (9, 12) и приемателният елемент (11а) са изпълнени във вид на тръба, характеризиращо се с това, че приемателният елемент (11а) е телескопично монтиран върху снабдения с входящ отвор въвеждащ елемент (8а), на буталото (11).
2. Устройство за регулиране на налягането в протичаща вискозна маса, съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че буталото (11) е свързано със статичен смесител (lid’), който е разположен във втория направляващ елемент (12) осово подвижно заедно с буталото (11).
3. Устройство за регулиране на налягането в протичаща вискозна маса, съгласно някоя от претенциите 1 или 2, характеризиращо се с това, че буталото (11) е задвижвано от флуид под налягане подаван през отвор (9Ь) в напорна камера (9с) на направляващия елемент (9).
4. Приложение на устройството за регулиране на налягането в поток от вискозна маса съгласно една или няколко от претенциите от 1 до 3, в инсталация за изготвяне на поддаващи се на формоване целулозни разтвори.
5. Приложение на устройството за регулиране на налягането в поток от вискозна маса съгласно претенция 4, характеризиращо се с това, че като поток вискозна маса се използва разтвор на целулоза във воден третичен аминов окис.
6. Инсталация за изготвяне на поддаващи се на формоване разтвори от целулоза във водни третични аминови окиси, характеризираща се с това, че представлява комбинация от:

- апарат (3) за тънкослойна обработка, в който чрез прилагане на тънкослойна техника при повишена температура и понижено налягане, от суспензия на целулоза във воден третичен аминов окис се изпарява вода до тогава, докато се получи целулозен разтвор, който се извежда от апарата (3) за тънкослойна обработка;

- от устройство (7) за регулиране на налягането в поток от вискозна маса, съгласно някоя от претенциите от 1 до 3, което е свързано чрез тръби директно или индиректно с апарата (3) за тънкослойна обработка.
7. Инсталация за изработване на целулозни формовъчни изделия, характеризираща се с това, че включва:

- смесител (1), в който от раздробена целулоза и воден разтвор на третичен аминов окис се образува суспензия;

- апарат (3) за тънкослойна обработка, който е свързан чрез тръби със смесител (1) и в който чрез прилагане на тънкослойна техника, при повишена температура и понижено налягане, от суспензията се изпарява вода до тогава, докато се получи целулозен разтвор, който се отвежда от апарата (3) за тънкослойна обработка;

- устройство (7) за регулиране на налягането в предилния целулозен разтвор, съгласно някоя от претенциите от 1 до 3, което е свързано чрез тръби директно или индиректно с апарата (3) за тънкослойна обработка; и

- формовъчен инструмент (5), който е свързан чрез тръби към устройството (7) за регулиране на налягането в предилния целулозен разтвор съгласно някоя от претенции от 1 до 3.

Приложение: 5 фигури