EA003883B1

EA003883B1 - Устройство защиты от разрыва

Info

Publication number: EA003883B1
Application number: EA200201199A
Authority: EA
Inventors: Штефан Цикели; Фридрих Эккер
Original assignee: Циммер Акциенгезельшафт
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2003-10-30
Also published as: KR20030015248A; MY128289A; DE50107289D1; TW591187B; KR100501794B1; EP1282796A1; CA2407613A1; WO2001088419A1; CN1234982C; EP1282796B1; AU2001265887A1; DE10024539A1; NO20025483D0; ZA200208675B; CA2407613C; US7004188B2; ATE303539T1; PL358363A1; EA200201199A1; US20030183274A1

Abstract

Настоящее изобретение относится к элементу трубопровода для прохождения через него рабочей жидкости, способной проявить спонтанную экзотермическую реакцию, такой как, например, синтетический полимер, производное целлюлозы или раствор, состоящий из целлюлозы, воды и окиси амина, включающему часть трубопровода с рабочей жидкостью, проходящей через него. С тем, чтобы предотвратить разрушение элемента трубопровода и других элементов оборудования в случае возникновения спонтанной экзотермической реакции в рабочей жидкости, элемент трубопровода снабжен устройством защиты от разрыва для сброса давления. Данное устройство включает емкость, компенсирующую давление, которая в случае превышения определенного давления разрыва преобразуется из нормального рабочего состояния, в котором емкость, компенсирующая давление, отделена от части трубопровода с рабочей жидкостью, в состояние разрыва, в котором емкость, компенсирующая давление, приходит в сообщение с частью трубопровода с рабочей жидкостью. С целью уменьшения общего размера элемента трубопровода емкость, компенсирующая давление, по меньшей мере частично, размещена в части трубопровода и, по меньшей мере частично, омывается рабочей жидкостью.

Description

Настоящее изобретение относится к устройству защиты от разрыва для элемента трубопровода при прохождении через него рабочей жидкости, проявляющей спонтанную экзотермическую реакцию, например, синтетического полимера или полимерного раствора, производного целлюлозы или раствора, состоящего из целлюлозы, воды и окиси амина, а также их смесей, при этом элемент трубопровода для жидкости включает часть трубопровода, через которую протекает рабочая жидкость, и устройство защиты от разрыва включает емкость, компенсирующую давление, которая в случае превышения определенного давления в рабочей жидкости переводится из нормального рабочего состояния, в котором эта емкость отделена от части трубопровода с рабочей жидкостью, в состояние разрыва, при котором емкость, компенсирующая давление, приводится в сообщение с частью трубопровода с рабочей жидкостью, при этом устройство защиты от разрыва включает по меньшей мере один корпус крепления, посредством которого емкость, компенсирующая давление, удерживается по меньшей мере частично внутри части трубопровода с рабочей жидкостью и в положении, в котором она омывается, по меньшей мере частично, рабочей жидкостью, и эта емкость связана с внешней частью элемента трубопровода.

Элементы трубопровода, снабженные таким устройством защиты от разрыва, представляют собой простые трубы, традиционно применяющиеся в прядильных устройствах, в которых рабочую жидкость формуют как прядильный материал в формованные изделия. Обычно рабочую жидкость подают через элемент трубопровода из бака, в котором ее смешивают, на фильеру, в которой происходит формование.

Применяемые рабочие жидкости термочувствительны и способны произвести спонтанную экзотермическую реакцию, когда в элементе трубопровода превышена определенная максимальная температура, или, даже если она не превышена, но рабочая жидкость находится там в течение слишком долгого периода времени.

Рабочая жидкость, предназначенная для прядения, представляет собой материал для формования, состоящий из прядильного раствора, содержащего целлюлозу, воду и окись третичного амина, такую, как Ν-метилморфолин Ν’оксид (ΝΜΜΟ), а также стабилизаторы для термостабилизации целлюлозы и растворителя и другие возможные добавки, такие как двуокись титана, сульфат бария, графит, карбоксиметилцеллюлозы, полиэтиленгликоли, хитин, хитозан, алгиновая кислота, полисахариды, красители, противобактериальные химические вещества, огнестойкие агенты, включающие фосфор, галогены или азот, активированный уголь, углеродные сажи или электропроводящие сажи, кремневая кислота, органические растворители в качестве разбавителей и прочие добавки.

Во время спонтанной экзотермической реакции в рабочей жидкости создается высокое реакционное давление. Технические средства прядильного устройства, через которые проходит рабочая жидкость, например, насос, элементы трубопровода, теплообменники или компенсатор давления, могут быть повреждены создающимся давлением, распространяющимся в рабочей жидкости.

Поэтому, в случае спонтанной экзотермической реакции, в известном уровне для элементов трубопровода предусмотрены устройства защиты, функция которых заключается в том, чтобы снизить как можно скорее давление, возникшее в результате реакции, предотвратив тем самым дальнейшие разрушения дорогостоящего оборудования, вызванные таким давлением.

В традиционных элементах трубопроводов для жидкостей, использование которых описано в ЕР 0 626 198 А1, АО 94/08162, АО 99/00185, устройство защиты от разрыва снабжено емкостью компенсации давления, которая во время обычной работы отделена от рабочей жидкости в части трубопровода с рабочей жидкостью. Когда определенное давление разрыва превышено, устройство защиты переходит в состояние разрыва, в котором емкость, компенсирующая давление, открывается и переходит в сообщение с частью трубопровода с рабочей жидкостью. Давление реакции в системе трубопровода снижается емкостью, которая дополнительно открывается в случае грозящего разрыва.

Обычно устройства защиты от разрыва с емкостью, компенсирующей давление, размещены на поверхности кожуха части трубопровода с рабочей жидкостью.

Несовершенство таких традиционных устройств защиты с наружной оснасткой, заключается в том, что они занимают очень большие конструктивные объемы в элементах трубопровода с жидкостью. Поэтому элементы трубопроводов, оснащенные таким образом, требуют много места и создают нежелательные мертвые зоны в рабочей жидкости. Более того, традиционные устройства защиты от разрыва, как правило, нуждаются в введении дорогостоящих конструктивных изменений в имеющиеся системы трубопроводов, в которые входят такие элементы. В результате производственные затраты на элементы трубопроводов с устройствами защиты от разрыва для применения с рабочими жидкостями со спонтанной экзотермической реакцией очень высоки.

В ЕР 789 822 В1 и ЕР 662 204 В1 описаны устройства защиты от разрыва, которые используются в элементах трубопроводов, специально приспособленных для них, которые сложны в изготовлении. В наиболее близком прототипе, ЕР 789 822 В1, определенная разрывающаяся секция устройства защиты от разрыва не является частью внутренней стенки трубки, а расположена внутри ее. В устройстве ЕР 662 204 В1 определенная разрывающаяся секция представляет собой часть внутренней стенки трубки.

Учитывая эти недостатки, настоящее изобретение ставит своей задачей усовершенствование существующих устройств защиты от разрыва для элементов трубопровода, использующихся с жидкостями, таким образом, чтобы сократить конструктивные объемы и снизить производственные затраты на системы трубопроводов и вспомогательные функционирующие системы.

Эта задача решается устройством защиты от разрыва вышеупомянутого типа, в котором корпус крепления крепится между двумя элементами трубопровода с жидкостью.

За счет емкости, компенсирующей давление, которая расположена по меньшей мере частично внутри части трубопровода с рабочей жидкостью и в положении, в котором она омывается по окружности по меньшей мере частично рабочей жидкостью, решается задача экономии пространства за счет того, что она размещена в сечении элемента трубопровода, в отличие от традиционных устройств защиты от разрыва. Помимо снижения производственных затрат, эта простая мера препятствует образованию зон мертвой воды, так как для наружной части трубопровода с рабочей жидкостью можно использовать простые трубы, не требующие дальнейшей механической обработки.

В наиболее усовершенствованном варианте емкость, компенсирующую давление, соединяют с внешней частью элемента трубопровода, и предусмотрен по меньшей мере один канал сброса давления, ведущий от емкости, компенсирующей давление, наружу от элемента трубопровода. При такой конструкции емкость, компенсирующая давление, соединяется с наружными устройствами и оборудованием, которые подсоединены к каналу сброса давления. Этими наружными устройствами могут быть, например, устройства для измерения температуры и давления или выпускные системы для рабочей жидкости, которая под действием давления реакции в состоянии разрыва попадает в емкость, компенсирующую давление, и выходит через линию сброса давления.

Емкость, компенсирующая давление, может быть выполнена в виде внутреннего трубчатого тела. При такой конструкции легко использовать готовые имеющиеся в наличии компоненты, что не требует дорогостоящей последующей обработки.

Чтобы емкость, компенсирующая давление, была по возможности открыта со всех сторон давлению внутри рабочей жидкости, эта ёмкость или внутренний корпус, образующий ёмкость, компенсирующую давление, в другой усовершенствованной конструкции поддерживается прокладками на расстоянии от внешней стенки части трубопровода с рабочей жидкостью. При такой конструкции сечение части трубопровода с рабочей жидкостью становится практически круглым. Это создает возможность для дальнейшего контроля и влияния на поток рабочей жидкости через элемент трубопровода.

Отдельная линия сброса давления не нужна, если в ней предусмотреть прокладку в другом усовершенствованном варианте. При такой двойной функции можно избежать негативного действия на поток через часть трубопровода с рабочей жидкостью.

Действие прокладки на поток рабочей жидкости также можно снизить, если сечение прокладки будет фактически обтекаемым.

Работу элемента трубопровода по изобретению можно еще усовершенствовать, если прокладку разместить на корпусе крепления. В результате устройство защиты от разрыва можно установить, благодаря использованию разных стандартных корпусов крепления - в большом количестве элементов трубопровода с различными размерами диаметров, избегая необходимость менять все устройство защиты из-за разных диаметров элементов трубопровода. Нужно будет только выбрать подходящий корпус крепления. Корпус крепления может быть в виде звезды или колеса со спицами.

Чтобы поток вокруг емкости сброса давления был симметричным, емкость можно расположить в центре части трубопровода с рабочей жидкостью и сместить серединный поток рабочей жидкости. При симметричном потоке вокруг емкости, компенсирующей давление, в рабочей жидкости достигается однородное распределение скорости. При асимметричном распределении скорости создается риск формирования застойных зон в потоке рабочей жидкости, в которых она застаивается. Это повышает риск развития спонтанных экзотермических реакций.

В усовершенствованной конструкции устройство защиты от разрыва включает по меньшей мере одну определенную разрывающуюся секцию, которая подвержена воздействию давления в части трубопровода с рабочей жидкостью, примыкает к емкости, компенсирующей давление, и сила которой меньше в сравнении с остальными частями. Разрывающаяся секция образует ослабленную контролируемую точку, которая, в случае превышения в рабочей жидкости давления разрыва, разрывается или разрушается и сбрасывает давление реакции в емкость, компенсирующую давление.

Разрывающаяся секция может быть интегрально выполнена в стенке емкости, компенсирующей давление, или съемно крепиться на устройстве защиты от разрыва на отдельном разрывающемся элементе. В последнем случае разрывающийся элемент деформируется в состоянии разрыва или выскакивает из крепления.

В частности, разрывающийся элемент может иметь конструкцию диска, которым закрыта одна торцевая поверхность трубчатого тела в нормальном рабочем состоянии. Диск может быть круглым. Съемное соединение разрывающегося элемента позволяет его замену в случае разрыва. Другая преимущественная конструкция заключается в расположении разрывающегося элемента на кожухе трубчатого корпуса устройства защиты от разрыва. В таком случае разрывающийся элемент не круглый, а прямоугольный или овальный в аксиальном направлении и параллелен центральной оси.

Чтобы свести к минимуму потери потока, этот элемент может иметь фактически обтекаемую внешнюю форму.

Кроме того, в еще более усовершенствованной конструкции устройство защиты от разрыва может одновременно выполнять функцию устройства контроля внутренней температуры, и температуру рабочей жидкости можно контролировать по меньшей мере в части, омываемой рабочей жидкостью. Благодаря двойной функции, температуру рабочей жидкости можно менять устройством защиты от разрыва внутри части трубопровода. В сравнении с нагревом наружной стенки части трубопровода с рабочей жидкостью толщина слоя контролируемой жидкости уменьшена, благодаря, по меньшей мере, круглому сечению потока.

В обычной трубке без перегородок указанная толщина равна диаметру; при круглом сечении части трубопровода с рабочей жидкостью указанная толщина значительно меньше, так как толщина сечения представляет собой относительный размер слоя рабочей жидкости, температура которой контролируется. Уменьшенная толщина слоя позволяет более быструю передачу тепла и более точный контроль температуры внутри рабочей жидкости.

Особенно высокого синергического действия можно достичь, если емкость, компенсирующую давление, одновременно использовать для приема жидкости для контроля температуры. Температура такой жидкости контролируется контрольным устройством, так что температуру в рабочей жидкости можно регулировать через жидкость для контроля температуры. В сравнении, например, с электрическими системами контроля, жидкость для контроля температуры имеет преимущество в том, что не наблюдается разных локальных температурных перепадов, а между жидкостью для контроля температуры и рабочей жидкостью происходит однородный теплообмен.

Жидкость для контроля температуры можно использовать для нагрева и охлаждения рабочей жидкости, в зависимости от того, выше или ниже ее температура, чем температура рабочей жидкости. Жидкость для контроля температуры может быть жидкой или газообразной.

Если устройство защиты от разрыва используется в качестве устройства контроля внутренней температуры и используется жидкость для контроля температуры, канал сброса давления может также выполнять двойную функцию как линия подачи жидкости для контроля температуры.

Чтобы увеличить площадь, через которую контролируется теплообмен с целью контроля температуры рабочей жидкости, элемент трубопровода в другой конструкции может включать устройство контроля температуры кожуха, которое окружает часть трубопровода с рабочей жидкостью по меньшей мере частично, и температура которого контролируется средствами контроля.

Устройство контроля температуры кожуха может образовывать полость, через которую протекает жидкость для контроля температуры. Температура жидкости для контроля температуры может отличаться от температуры рабочей жидкости. Как уже упоминалось выше, преимущество состоит в использовании жидкости для контроля температуры с однородным распределением температуры и теплопередачей без локальных температурных пиков.

С тем, чтобы защитить рабочую жидкость от внешних факторов, часть линии с рабочей жидкостью может быть покрыта термоизоляционным слоем по крайней мере частично.

Для большей стабильности и конструкции элемента трубопровода лучше, если прокладка размещена на конце элемента трубопровода, расположенного в направлении прохождения рабочей жидкости.

В вышеупомянутых вариантах элемент трубопровода может иметь любую функциональную форму, присущую данной области техники.

Например, элемент трубопровода по изобретению может быть выполнен в виде прямого трубчатого элемента или в виде трубчатого элемента любой нужной конфигурации, в виде разветвленного элемента для соединения с другими элементами трубопровода Υ-образной, Тобразной или любой другой трехмерной формы, в виде торцевого элемента, имеющего только одну соединительную секцию для соединения только с одним последующим элементом трубопровода, или в виде редуктора, поперечное сечение потока рабочей жидкости в котором меньше в конце, расположенном в направлении прохождения рабочей жидкости, чем в конце, противоположном направлению движения. Такой редуктор может применяться как переходная муфта между разными элементами трубопровода. В элементе трубопровода могут быть также предусмотрены насос для подачи рабочей жидкости, а также несколько фильтров, теплообменников или смесительных реакторов.

В качестве материала для устройства защиты от разрыва, части трубопровода для рабочей жидкости или секции контроля температуры в кожухе можно применять любой материал, устойчивый к коррозионному воздействию рабочей жидкости и давлению при наличии воз003883 можных экзотермических реакций. Таким материалом является сталь, специальная сталь или хромированная сталь. С тем, чтобы снизить до минимума сцепление и трение рабочей жидкости у стенок, наружную стенку устройства контроля температуры или внутреннюю стенку части трубопровода с рабочей жидкостью подвергают механической обработке или наносят антифрикционное покрытие.

Изобретение также относится к элементам трубопровода, снабженным вышеописанным устройством защиты от разрыва.

Далее изобретение относится к модульной системе трубопровода для жидкости, включающей элементы трубопровода, из которых по меньшей мере один имеет устройство защиты от разрыва в соответствии с изобретением. В конструкции систем трубопровода элементы трубопровода состыкованы последовательно. В одном из вариантов предлагается элемент трубопровода с устройством контроля внутренней температуры и элемент трубопровода с устройством защиты от разрыва.

Изобретение также относится к оборудованию для обработки полимерных растворов, включающему систему трубопровода для жидкости с модульной конструкцией, включающей элементы трубопровода для жидкости, которые снабжены, по меньшей мере частично, устройствами контроля температуры и встроенными устройствами и соединительными частями, такими как насосы, фильтры, теплообменники, смесительные реакторы или чаны, шаровые клапаны и т.п., и включающей элементы трубопровода с устройствами защиты от разрыва, которые размещены через определенные промежутки.

Далее изобретение описано со ссылкой на варианты, которые представлены на чертежах и на которых на фиг. 1 представлен первый вариант устройства защиты от разрыва по изобретению в продольном сечении;

на фиг. 2 - второй вариант устройства защиты от разрыва по изобретению в продольном сечении;

на фиг. 3 - третий вариант устройства защиты от разрыва по изобретению в продольном сечении;

на фиг. 4 - четвертый вариант устройства защиты от разрыва по изобретению в продольном сечении;

на фиг. 5 - вариант фиг. 4 в сечении, взятом по линии А-А фиг. 4.

В первую очередь будет описана конструкция первого варианта устройства защиты от разрыва по изобретению со ссылкой на фиг. 1.

На фиг. 1 представлен первый вариант устройства защиты от разрыва 1 в соответствии с изобретением. Устройство защиты 1 включает предохранительный корпус 2 с центральным отверстием 2а канала и разрывающийся диск 3.

Корпус 2 плотно и съемно соединен с внутренним трубчатым корпусом 4, который в свою очередь жестко крепится на трубчатой секции 5 к корпусу крепления 6. Устройство защиты от разрыва 1 расположено симметрично по окружности по отношению к центральной линии М.

Устройство защиты от разрыва 1 образует емкость 7, компенсирующую давление, которая образована центральным отверстием канала 2а, внутренней частью 4а внутреннего корпуса 4 и центральным отверстием 5а.

Устройство защиты от разрыва 1 крепится посредством корпуса крепления 6 на фактически трубчатом элементе 8 трубопровода для жидкости, в котором рабочая жидкость течет в направлении Р в кольцевой части 9 трубопровода между стенкой 10 элемента 8 трубопровода и наружной стенкой внутреннего корпуса 4.

Элемент трубопровода по фиг. 1 специально сконструирован для прохождения через него прядильного раствора, содержащего воду, целлюлозу и окись третичного амина.

Элемент используется в прядильной установке, в которой прядильный раствор подают через систему трубопровода, состоящую из множества последовательно расположенных элементов 8 трубопровода для жидкости, из бака реактора (не показан), в котором готовится прядильный раствор, к экструзионнной головке, посредством которой прядильный раствор экструдируют в формованные изделия. При нагреве выше определенной температуры или при выдерживании при определенных температурах в течение продолжительного времени прядильный раствор обладает тенденцией производить экзотермическую реакцию.

Емкость 1, компенсирующая давление, расположена коаксиально и на расстоянии от стенки 10 в центре элемента трубопровода по направлению основного потока рабочей жидкости. Чтобы удерживать устройство 1 защиты от разрыва в указанном положении, имеется крепление 6 с прокладками 12, расположенными по окружности и простирающимися в радиальном направлении, или имеющими форму спиц, отходящих от трубчатой секции 5 через поток рабочей жидкости, и заканчивающихся в кольцевом корпусе 13, который у части 9 трубопровода сглажен вровень с наружной стенкой 10. Емкость 7, компенсирующая давление варианта фиг. 1, может быть заполнена инертным по отношению к рабочей жидкости газом или жидкостью, например, водой.

Центральное отверстие 5а трубчатой секции 5 корпуса крепления 6 на стороне, обращенной к компенсирующей емкости 7, закрыто элементом 5Ь. В данном варианте элемент 5Ь имеет форму диска.

Чтобы по возможности снизить потери скорости потока рабочей жидкости через систему и предотвратить образование застойных зон, в которых рабочая жидкость может находиться в течение долгого времени, прокладки 12 имеют обтекаемое сечение. Каналы 14 сброса давления, связывающие емкость 7, компенсирующую давление, с внешней частью 15 элемента 8 трубопровода, предусмотрены в любом нужном количестве прокладок 12 корпуса крепления 6.

Каналы 14 сброса давления заканчиваются кольцеобразной камерой 16, которая сообщается через связующие линии (не показаны) с соединениями, предназначенными для подсоединения другого оборудования. Соединения служат для жесткого соединения емкости 7 с таким оборудованием, например, для измерения давления и/или температуры или других переменных состояний в емкости 7, или для вывода рабочей жидкости, поступающей в компенсирующую емкость из системы трубопровода.

Соотношение V размеров устройства защиты от разрыва рассчитано из формулы ν=Ε/^(ΌΛπ), где Ь означает расстояние в мм между двумя соседними защитными устройствами, и соответствующий диаметр Ό_Αϋ рассчитывается в мм из формулы Ό_ΑΟ=^(Ό_Α ²-Ό1²). Величина Όα означает наружный диаметр и ϋ₁внутренний диаметр круглой части трубопровода 9 в мм. Конкретное соотношение V размеров устройства защиты составляет менее 3000, предпочтительно менее 2000, еще лучше менее 1500. Такие соотношения необходимы, чтобы в случае превышения давления разрыва избежать избыточно длинных выпускных линий для рабочей жидкости к защитному устройству прежде всего в случае наличия установки, где такие линии небольшие.

Конкретный объем компенсации давления рассчитан как Ε·Ό_Αη ²·π/4, где Ь - длина части предохраняемого трубопровода, Ό_Α -наружный диаметр и ϋι - внутренний диаметр круглой части трубопровода 9. Конкретный объем, компенсирующий давление, составляет менее 500 л, предпочтительно менее 300 л, а лучше менее 150 л. Такие порядки величин необходимы, чтобы обеспечить для рабочего объема, измененного реакцией, достаточно места на объем рабочей жидкости в случае экзотермической реакции. Длину Ь имеет каждое устройство защиты от разрыва для вывода рабочей жидкости из соответствующей секции трубопровода.

Для крепления нескольких элементов трубопровода один за другим на каждом элементе трубопровода предусмотрена соединительная секция 18, которая соединяется с секцией 18' следующего элемента 8' для построения системы трубопровода модульного типа. С этой целью соединительная секция 18 выполнена с фланцем и имеет каналы с отверстиями 18а. Элементы 8, 8' стягиваются винтами (не показаны), проходящими через отверстия 18а. С той же целью можно использовать любую другую конфигурацию соединительной секции 18, выполняющую ту же цель.

Секция крепления 6 элемента 8 зажимается по типу бутерброда между соответствующими соединительными секциями 18, 18', когда система трубопровода для жидкости строится от элементов 8, 8'. Для расположения в радиальном направлении могут быть предусмотрены стопоры, центрирующие расточенные отверстия и т.п. Аналогично этому в центральном направлении М между корпусом крепления 6 и соединительной секцией 18 или между двумя прилегающими корпусами 6, 6' можно ввести уплотнительные элементы (не показаны).

Элемент 8 трубопровода в варианте на фиг. 1 еще снабжен устройством для контроля температуры кожуха, включающим кольцевую полость 20, окружающую стенку 10. Полость 20 окружена наружной трубкой 21 и простирается от торца элемента трубопровода, который расположен в центральном направлении М, к другому торцу. Жидкость для контроля температуры, имеющая температуру, отличную от температуры рабочей жидкости, течет через полость 20 в направлении потока Р рабочей жидкости или в направлении, противоположном направлению Р.

Температура рабочей жидкости в части 9 трубопровода для рабочей жидкости контролируется устройством контроля температуры кожуха. С этой целью температура жидкости для контроля температуры поддерживается контрольным устройством (не показано) на определенной температуре, которая может быть выше или ниже температуры рабочей жидкости.

Далее описана функция устройства 1 защиты от разрыва в соответствии с изобретением и со ссылкой на вариант, представленный на фиг. 1.

Устройство 1 защиты от разрыва предназначено предотвращать любое повреждение в системе, которое может быть вызвано давлением в случае возникновения спонтанной экзотермической реакции рабочей жидкости в элементе трубопровода, предназначенного для жидкости. Для этого устройство 1 защиты от разрыва сбрасывает давление, образовавшееся в результате реакции, за пределы элемента трубопровода.

Устройство 1 защиты от разрыва на фиг. 1 показано в обычном рабочем состоянии, в котором емкость 7, компенсирующая давление, отделена разрывающимся диском 3, съемным корпусом 2, стенкой внутреннего корпуса 6 и стенкой трубчатой секции 5 от рабочей жидкости в части 2 трубопровода.

В случае возникновения спонтанной экзотермической реакции рабочей жидкости давление в элементе 1 трубопровода резко поднимается. Когда в рабочей жидкости превышено определенное давление разрыва, устройство защиты от разрыва переводится в состояние разрыва и предохранительный диск разрушается. Рабочая жидкость высвобождается из емкости 7, компенсирующей давление, через каналы 14 сброса давления и соединения (не показаны), и давление резко снижается.

Толщина стенок элементов 2, 4, 5, 5а, 6, 12 имеет такие размеры, что они выдерживают повышение давления и не повреждаются. Аналогично этому, элемент 8 трубопровода для жидкости также способен выдержать без ущерба повышение давления. Таким образом, предохранительное устройство гарантирует в случае возникновения экзотермической реакции только разрушение диска 3.

Разрушенный предохранительный диск 3 легко заменяется заменой корпуса 2. С этой целью крепление корпуса 2 к внутреннему корпусу 4 должно обеспечить такую быструю замену. В варианте, показанном на фиг. 1, для соединения внутреннего корпуса 4 и предохранительного корпуса 2 предусмотрено расточенное отверстие с уплотнением.

Вместо предохранительного диска применимы и другие варианты. Например, отдельные части стенки элементов 2, 4, 5, 5а, 6, 12, в отличие от других элементов можно выполнить как определенные точки разрыва. В случае превышения давления разрыва эти конкретные точки разрыва устанавливают сообщение между частью 9 трубопровода с рабочей жидкостью и емкостью 7, компенсирующей давление.

Длина внутреннего корпуса 4 в центральном направлении М произвольная. В частности, внутренний корпус 4 может проходить по всей длине элемента 8 трубопровода. В таком случае внутренний корпус 4 может удерживаться с обоих концов корпусами крепления 6.

Далее описана конструкция второго варианта устройства защиты от разрыва по изобретению со ссылкой на фиг. 2.

На фиг. 2 идентичные ссылки используются для элементов, функция которых соответствует функции элементов, показанных на фиг. 1. Для простоты в описании рассматриваются только различия между первым и вторым вариантом.

Устройство защиты от разрыва по фиг. 2 не имеет внутреннего корпуса 4. Корпус 2 соединен с трубчатой секцией 5 корпуса крепления 6 напрямую. Для стяжки элементов 2 и 6 использованы винты.

Общая длина в центральном направлении М или направлении потока Р рабочей жидкости короче в варианте фиг. 2, чем в варианте фиг. 1. В результате устройство защиты от разрыва по второму варианту наиболее приемлемо для установки в элементах 8, выполняющих функцию редуктора. В редукторе 8 поперечное сечение потока части 9 трубопровода для рабочей жидкости уменьшается в направлении потока Р. Чтобы избежать блокирования сечения потока, устройство защиты от разрыва не должно входить глубоко в канал муфты, чтобы не уменьшить сечение канала муфты 8.

Чтобы не оказать негативного влияния на поток в месте уменьшения сечения 8, устройство защиты имеет обтекаемую форму в области трубчатой секции 5 и корпуса 2. В варианте на фиг. 2 поверхность 25 имеет форму конуса.

Редуктор также включает устройство контроля температуры кожуха с полостью 20.

В секции крепления 18 редуктора 8 предусмотрено расточенное отверстие 18Ь, в которое входит крепежный винт для стяжки редуктора 8 с последующим элементом трубопровода.

Функция устройства защиты на фиг. 2 та же, что и на фиг. 1.

Редуктор 8 также снабжен соединительной секцией 18, к которой крепится соединительная секция 18' последующего элемента 8' трубопровода.

В элементе 8', как показано, установлено устройство контроля внутренней температуры 50, которое также использует корпус крепления

6. Благодаря его многостороннему применению во множестве перегородок в элементах трубопровода для прядильного оборудования, корпус крепления представляет собой собственное изобретение, которое охраняется независимо. Диаметры перегородок в части 9 трубопровода с рабочей жидкостью имеют те же размеры, следовательно, последовательно расположенные перегородки 1, 50 обеспечивают гладкую цилиндрическую поверхность.

Устройство 1 защиты от разрыва и устройство 50 контроля внутренней температуры плотно прилегают друг к другу на закрытых аксиальных торцах внутреннего корпуса. Более подробно устройство контроля внутренней температуры 50 описано ниже.

Далее описана конструкция третьего варианта устройства защиты от разрыва по изобретению со ссылкой на фиг. 3.

На фиг. 3 идентичные ссылки используются для элементов, функция которых соответствует функции элементов, показанных на фиг. 2. Для простоты в описании рассматриваются только различия между вторым и третьим вариантом.

Устройство защиты от разрыва 1 в соответствии с третьим вариантом предназначено для изолированной установки в систему трубопровода, состоящую по меньшей мере из двух элементов 8, 8' или 8 трубопровода. С этой целью на стороне, направленной в направлении потока Р рабочей жидкости, трубчатая секция 5 снабжена обтекаемой обшивкой 26, которая разделяет поток рабочей жидкости без особых для него потерь. В случае установки по центру направления потока Р, поток вновь соединяется посредством обшивки 26 без существенных потерь.

Как показано на фиг. 3, обшивка может быть выполнена интегрально с трубчатой сек цией 5. В другом варианте закрывающий элемент 5Ь имеет обтекаемую форму.

Далее описана конструкция четвертого варианта устройства защиты от разрыва по изобретению со ссылкой на фиг. 4.

На фиг. 4 идентичные ссылки используются для элементов, функция которых соответствует функции элементов, показанных на фиг. 1. Для простоты в описании рассматриваются только различия между первым и четвертым вариантом.

В варианте, показанном на фиг. 4, устройство 1 защиты от разрыва выполняет двойную функцию и еще является устройством 50 контроля внутренней температуры. Устройство 50 контроля внутренней температуры предназначено контролировать внутреннюю температуру рабочей жидкости в части 9 трубопровода изнутри. Как и устройство контроля температуры кожуха, через устройство 50 контроля внутренней температуры протекает для этой цели жидкость для контроля температуры.

Обычно элементы трубопровода с устройством контроля внутренней температуры и элементы трубопровода с устройством защиты от разрыва расположены один за другим в чередующейся последовательности. Однако, эти два устройства можно скомбинировать.

С этой целью внутренний корпус 4 двумя концами крепится в крепления 6 и вытесняет середину потока в элементе 8 трубопровода. На обоих концах внутреннего корпуса 4 емкость 7, компенсирующая давление, соединяется с каналами 14 сброса давления двух креплений 6. Два канала 6 сброса давления выполняют функцию подающих каналов для подачи газа или жидкости для контроля температуры в емкость 7. В зависимости от направления подачи, жидкость для контроля температуры в устройстве 50 контроля внутренней температуры может течь в направлении (по току) или в направлении противоположном (противотока) направлению потока Р рабочей жидкости.

В варианте, показанном на фиг. 4, разрушающиеся предохранительные диски 3 вмонтированы на обоих аксиальных концах комбинированного защитного от разрыва устройства и устройства контроля внутренней температуры 1, 50. С этой целью можно применять один из вариантов, показанных на фиг. 1-3. В другом случае устройство защиты от разрыва имеется только на одном конце.

Как показано на фиг. 4, разрывающийся диск может быть закреплен непосредственно на трубчатой секции корпуса 6 крепления без использования тела элемента 3. Такая конструкция независима от ее использования в устройстве контроля внутренней температуры.

Благодаря устройству 50 контроля внутренней температуры и устройству 20 контроля температуры кожуха, с расположением устройства контроля внутренней температуры в коль цевом сечении потока части 9 трубопровода с рабочей жидкостью температуру можно регулировать особенно точно, поскольку имеется большая теплообменная площадь между жидкостью для контроля температуры и рабочей жидкостью, и в то же время толщина слоя контролируемой рабочей жидкости в кольцевом пространстве небольшая.

В зависимости от того, выше или ниже температура жидкости для контроля температуры в устройстве контроля внутренней температуры, чем температура рабочей жидкости, рабочую жидкость нагревают или охлаждают. Это также касается устройства контроля температуры кожуха, при этом жидкости для контроля температуры в устройстве контроля внутренней температуры и устройстве контроля температуры кожуха могут быть частью независимых систем подачи.

При превьшении давления разрыва предо хранительный диск 3 разрушается и рабочая жидкость течет в емкость, компенсирующую давление. Чтобы избежать реакций между рабочей жидкостью и жидкостью контроля температуры, жидкость контроля температуры должна быть инертной по отношению к рабочей жидкости.

Как и ранее, давление реакции сбрасывается через средство сброса давления 14. С тем, чтобы не повредить системы контроля температуры жидкости, между емкостью для компенсации давления и системой подачи для жидкости контроля температуры предусмотрены защитные устройства, такие как контрольные клапаны, которые предотвращают нанесение повреждений указанным системам, вызванных повышением давления при реакции.

Claims

1. Устройство защиты от разрыва (1) для элемента (8, 8') трубопровода с жидкостью для прохождения через него рабочей жидкости, способной вызвать спонтанную экзотермическую реакцию, такой как синтетический полимер или полимерный раствор, производное целлюлозы или раствор, состоящий из целлюлозы, воды и окиси амина, а также их смесей, включающего часть (9) трубопровода, через которую протекает рабочая жидкость, и устройство защиты от разрыва (1), включающее емкость (7), компенсирующую давление, которая в случае превышения определенного давления разрыва в рабочей жидкости переводится из нормального рабочего состояния, в котором емкость (7), компенсирующая давление, отделена от части (9) трубопровода с рабочей жидкостью, в состояние разрыва, в котором емкость (7), компенсирующая давление, приводится в сообщение с частью (9) трубопровода с рабочей жидкостью; и при этом устройство защиты от разрыва (1) включает, по меньшей мере, один корпус крепления (6), посредством которого ёмкость (7), компенсирующая давление, удерживается, по меньшей мере частично, внутри указанной части (9) трубопровода с рабочей жидкостью и в состоянии, в котором она, по меньшей мере частично, по окружности омывается рабочей жидкостью, и связана с внешней частью (15) элемента (8, 8') трубопровода, отличающееся тем, что корпус (6) крепления крепится между двумя элементами (8, 8') трубопровода.

2. Устройство защиты от разрыва по п.1, отличающееся тем, что в нем предусмотрен, по меньшей мере, один канал сброса давления (14), ведущий от указанной емкости (7), компенсирующей давление, к внешней части указанного элемента трубопровода с жидкостью.

3. Устройство защиты от разрыва по п.1 или 2, отличающееся тем, что упомянутая емкость (7), компенсирующая давление, выполнена фактически трубчатым внутренним корпусом (4).

4. Устройство защиты от разрыва по любому из вышеупомянутых пунктов, отличающееся тем, что в нем имеется, по меньшей мере, одна прокладка (12), выступающая в рабочую жидкость, и посредством которой упомянутая емкость (7), компенсирующая давление, удерживается на расстоянии от наружной стенки (10) части (10) трубопровода с рабочей жидкостью.

5. Устройство защиты от разрыва по п.4, отличающееся тем, что указанный канал сброса давления (14) размещен в прокладке (12).

6. Устройство защиты от разрыва по п.4 или 5, отличающееся тем, что указанная прокладка (12) имеет обтекаемое поперечное сечение.

7. Устройство защиты от разрыва по пп.46, отличающееся тем, что прокладка (12) выполнена на корпусе (6) крепления.

8. Устройство защиты от разрыва по п.7, отличающееся тем, что упомянутый корпус (6) крепления включает множество прокладок (12), которые распределены по окружности и выполнены предпочтительно в виде спиц.

9. Устройство защиты от разрыва по любому из вышеупомянутых пунктов, отличающееся тем, что корпус (6) крепления имеет трубчатую секцию, к которой крепится внутренний корпус (4) устройства (50) контроля температуры или устройство защиты от разрыва (1).

10. Устройство защиты от разрыва по любому из вышеупомянутых пунктов, отличающееся тем, что указанная емкость (7), компенсирующая давление, размещена в центре части (9) трубопровода с рабочей жидкостью и вытесняет срединную часть потока рабочей жидкости.

11. Устройство защиты от разрыва по любому из вышеупомянутых пунктов, отличающееся тем, что устройство защиты от разрыва (1) включает, по меньшей мере, один предохранительный корпус (2), по меньшей мере, с одной определенной разрушающейся секцией (3), которая подвержена действию давления, преобладающего в части (9) трубопровода с рабочей жидкостью, и примыкает к емкости (7), компенсирующей давление, при этом разрушающаяся секция (3) выполнена как слабое место, механическая сила которого меньше в сравнении с другими окружающими частями.

12. Устройство защиты от разрыва по п.11, отличающееся тем, что указанный предохранительный корпус имеет обтекаемый внешний вид.

13. Устройство защиты от разрыва по п.11 или 12, отличающееся тем, что предохранительный корпус (2) крепится на устройстве защиты от разрыва (1) с возможностью замены.

14. Устройство защиты от разрыва по любому из пп.11-13, отличающееся тем, что указанная разрушающаяся секция выполнена в виде разрывающегося диска (3), которым аксиальная торцевая поверхность внутреннего корпуса (4) закрыта в нормальном рабочем состоянии.

15. Устройство защиты от разрыва по любому из вышеупомянутых пунктов, отличающееся тем, что устройство защиты от разрыва одновременно предназначено выполнять функцию устройства (50) контроля внутренней температуры, температура которого контролируется, по меньшей мере, частично в области, омываемой рабочей жидкостью для контроля ее температуры.

16. Устройство защиты от разрыва по п.15, отличающееся тем, что жидкость для контроля температуры, температура которой регулируется устройством контроля, принимает емкость (7), компенсирующая давление.

17. Устройство защиты от разрыва по п.14 или 15, отличающееся тем, что канал сброса давления (14) выполняет функцию линии подачи жидкости для контроля температуры.

18. Устройство защиты от разрыва по п.17, отличающееся тем, что емкость (7), компенсирующая давление, сообщается с двумя линиями подачи (14), расположенными на расстоянии в направлении потока (Р) рабочей жидкости.

19. Устройство защиты от разрыва по любому из вышеупомянутых пунктов, отличающееся тем, что элемент (1) трубопровода для жидкости включает устройство контроля температуры кожуха для контроля температуры рабочей жидкости, при этом упомянутое устройство контроля температуры кожуха окружает часть (9) трубопровода с рабочей жидкостью, по меньшей мере частично, и температура устройства контроля температуры кожуха контролируется устройством контроля.

20. Устройство защиты от разрыва по п.19, отличающееся тем, что устройство (9) контроля температуры кожуха включает полость (21), через которую протекает жидкость для контроля температуры, при этом температура жидкости для контроля температуры отличается от температуры рабочей жидкости.

21. Элемент трубопровода для жидкости для прохождения через него рабочей жидкости, способной произвести экзотермическую реакцию, такой как синтетический полимер, производное целлюлозы или раствор, состоящий из целлюлозы, воды и окиси амина, включающий часть трубопровода с рабочей жидкостью, через который она протекает, отличающийся тем, что указанный элемент (8) трубопровода для жидкости снабжен устройством (1) защиты от разрыва в соответствии с любым из вышеупомянутых пунктов.

22. Элемент трубопровода для жидкости по п.21, отличающийся тем, что указанный элемент снабжен устройством (50) контроля внутренней температуры.

23. Модульная система трубопровода для жидкости, состоящая, по меньшей мере, из двух элементов трубопровода (8, 8') для прохождения через неё способной вызвать спонтанную экзотермическую реакцию рабочей жидкости, такой как синтетический полимер, производное целлюлозы или раствор, состоящий из целлюлозы, воды и окиси амина, включающих часть (9) трубопровода с рабочей жидкостью, протекающей через него, отличающаяся тем, что устройство защиты от разрыва (1) в соответствии с любым из вышеупомянутых пунктов крепится между соединительными секциями (18, 18') двух элементов (8, 8'; 8', 8), которые размещены один за другим.

24. Модульная система трубопровода для жидкости по п.23, отличающаяся тем, что упомянутое устройство защиты от разрыва (1) крепится между соединительными секциями (18, 18') двух последовательно расположенных элементов (8, 8'; 8', 8) трубопровода для жидкости.

25. Модульная система трубопровода для жидкости по п.23 или 24, отличающаяся тем, что элемент (8) трубопровода для жидкости с устройством защиты от разрыва (1) чередуется с элементом трубопровода с устройством (50) контроля внутренней температуры.

26. Оборудование для прохождения через него способной произвести экзотермическую реакцию рабочей жидкости из синтетического полимера, производного целлюлозы или раствора, состоящего из целлюлозы, воды и окиси амина, а также их смесей, и переработки ее в формованные изделия, включающее систему трубопровода модульной конструкции с элементами трубопровода, включающими устройство контроля температуры или установленный аппарат и оборудование, такое как насосы, фильтры, теплообменники, смесительные реакторы, шаровые клапаны и прочее, и с устройствами защиты от разрыва, размещенными через определенные промежутки, отличающееся тем, что имеет, по меньшей мере, одно устройство защиты от разрыва с конструкцией по любому из пп.1-20.

27. Оборудование по п.26, отличающееся тем, что конкретное соотношение V размеров устройства защиты от разрыва составляет менее 3000.

28. Оборудование по п.27, отличающееся тем, что конкретное соотношение V размеров устройства защиты от разрыва составляет менее 2000.

29. Оборудование по п.28, отличающееся тем, что конкретное соотношение V размеров устройства защиты от разрыва составляет менее 1500.

30. Оборудование по любому из пп.1-29, отличающееся тем, что конкретный объем, компенсирующий давление, составляет менее 500 л.

31. Оборудование по п.30, отличающееся тем, что конкретный объем, компенсирующий давление, составляет менее 300 л.

32. Оборудование по п.31, отличающееся тем, что конкретный объем, компенсирующий давление, составляет менее 150 л.

33. Оборудование по любому из пп.26-32, отличающееся тем, что рабочая жидкость в виде кристаллизующейся теплочувствительной жидкости представляет собой прядильный раствор, содержащий целлюлозу, воду и окись третичного амина, такую как Ν-метилморфолин Ν-оксид (ΝΜΜΟ), а также стабилизаторы для термостабилизации целлюлозы и растворитель и другие возможные добавки, такие как двуокись титана, сульфат бария, графит, карбоксиметилцеллюлозы, полиэтиленгликоли, хитин, хитозан, алгиновая кислота, полисахариды, красители, противобактериальные химические вещества, огнестойкие агенты, включающие фосфор, галогены или азот, активированный уголь, углеродные сажи или электропроводящие сажи, кремневая кислота, органические растворители в качестве разба-