HU220473B1 - Nyomásmentesítő szerkezet és eljárás szerkezetileg viszkózus műanyag ömledékek gázmentesítésére - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya nyomásmentesítő szerkezet szerkezetileg viszkózusfolyadékokhoz, amelynek háza és a házban elrendezett, a viszkózusfolyadék áramlási irányának vonala mentén állítható kiszorítótestet(1) tartalmaz, és a ház (2) kiszorítótestet (1) befogadó részénekbelső palástfelülete, valamint a kiszorítótest (1) külsőpalástfelülete hengeres. A találmány tárgya továbbá eljárásszerkezetileg viszkózus műanyag ömledékek többfokozatúnyomásmentesítés útján történő gázmentesítésére, amelynek során kétfokozat között a műanyag ömledéket ismételten sűrítik és a következőnyomásmentesítés előtt keverőkészülékben adalék anyaggal összekeverik.A keverési szakaszban a nyomást a fenti nyomásmentesítő szerkezetsegítségével szabályozzák, amely szerkezet a keverőszakasz és akövetkező nyomásmentesítő fokozat között van elrendezve. ŕ

Description

A találmány tárgya nyomásmentesítő szerkezet szerkezetileg viszkózus folyadékokhoz és eljárás műanyag ömledékek gázmentesítésére a szerkezet előnyös alkalmazása útján.

Az „SDS Polystyrene Process” című SRI beszámoló (Sao Hua Vang, PÉP Review 90-2-3 számú 1991. október) kétfokozatú gázmentesítő eljárást ismertet polisztirolömledékek gázmentesítésére. A kétfokozatú gázmentesítés az ömledéknek tartályokban történő nyomásmentesítése útján történik, amelynek során a nyomás szintjét fokról fokra csökkentik, ami arra szolgál, hogy a még jelen levő sztirolmonomert, a sztirol oligomerjeit és oldószert eltávolítsák a polisztirol ömledékéből. A polimerizálóreaktorból érkező ömledéket először nyomás alá helyezik, felhevítik és az első fokozat tartályában nyomásmentesítik, miközben a nemkívánatos összetevők egy részét elpárologtatják és eltávolítják. Az első tartályból elvezetett polisztirolömledéket ezután ismét sűrítik, vizet kevernek hozzá és keverőkészülékben a vízzel finoman elkeverik és egy második gázmentesítő tartályban ismét nyomásmentesítik. A fokozatok között hozzáadott és a második nyomásmentesítés során elpárolgó víz ennek során arra szolgál, hogy kihajtó- vagy kipárlóközegként jobban el lehessen távolítani az ömledékben a polisztirol mellett még jelen levő nemkívánatos összetevőket a második gázmentesítő fokozatban.

Víz vagy más adalék anyagnak a műanyag ömledékbe való bekeverése a többfokozatú gázmentesítő eljárások esetében olyan nagy hőmérsékleten kell történnie, hogy a műanyag ömledék folyékony maradjon. Annak megakadályozásához, hogy az adalék anyagok a keverési szakaszban a nagy hőmérséklet ellenére ne párologjanak el, elegendően nagy rendszemyomás szükséges, amely valamennyi összetevőt folyékony fázisban tart. A keverési szakaszban ez a nagy nyomás például nyomásmentesítő szerkezet segítségével tartható fenn, amely a következő nyomásmentesítő tartály előtt van, és a nyomást magát egy olyan szivattyúval kell előállítani, amely a megelőző nyomásmentesítő tartály kimenetétől a műanyag ömledéket a nyomásmentesítő szerkezet irányába nyomja. Az ömledék nyomásmentesítése ezután először nem a soron következő tartályban történik, hanem már a nyomásmentesítő szerkezetben.

Newtoni folyadékok esetében nyomásmentesítő szerkezetként egyszerű szerelvények alkalmazhatók, amelyekkel az áramlási keresztmetszet elszúkíthető, amik lehetnek például szelepek vagy szúkítők. A műanyag ömledékek azonban gyakran szerkezetileg viszkózus áramlási tulajdonságokat mutatnak, ami azt jelenti, hogy sűrűségük (viszkozitásuk) annál kisebb, minél nagyobb a nyírási sebesség. így a polisztirolömledék is szerkezetileg viszkózus. Az ilyen szerkezetileg viszkózus folyadékok tulajdonságaival foglalkozik az Ullmann ipari kémiai lexikon (Ullmann’s encyclopedia of industrial chemistry, DE VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim 1987, 541. oldaltól kezdődő rész).

Az EP 0633417 jelű dokumentum folyékony szuszpenzióáram csillapítására szolgáló szerkezetet ismertet.

Ezen szerkezet működése a rajta átáramló folyadék áramlási keresztmetszetének változtatásán alapul, amely változtatást állítható test mozgatásával valósítják meg, és ennek hatására az áramlási keresztmetszet az áramlás irányában csökken vagy növekszik. Ennek az ismert megoldásnak háza van, amelyben a viszkózus folyadék áramlási irányának vonala mentén állítható kiszorítótest van elrendezve. Mind a háznak a kiszorítótestet befogadó része, mind a kiszorítótest hullámos alkotójú palástfelülettel van kiképezve. A kiszorítótest helyzetének hosszirányú változtatása útján nem csupán az áramlási keresztmetszet változik, hanem egyúttal az áramlási út hossza is. A hullámvonal alakú alkotó miatt a hosszirányú változtatás következtében egy vagy több hullámhegy kerülhet egymással szemben fekvő helyzetbe, mikor is az áramlási keresztmetszet számottevően leszűkül. Amikor hullámheggyel szemben hullámvölgy helyezkedik el, akkor az áramlási keresztmetszet a ház és a kiszorítótest között nem változik számottevően. Ily módon a kiszorítótest helyzetének változtatására hullámos szabályozási jelleggörbe alakul ki, és ezen jelleggörbe miatt a szabályozás megvalósítása nehézkes és bonyolult. Bizonytalan, hogy a szabályozási jelleggörbének mekkora a hullámossága, vagyis mekkora szerepe van az áramlási út hosszának és az áramlási keresztmetszetnek a jelleggörbe kialakításában.

Az EP 0559564 fluidumok lépésenként! nyomásmentesítésére szolgáló szerkezetet ismertet, amelynek kúposán szűkülő szakaszokkal kiképzett bélyege van. Ezek a kúpos szakaszok hengeres furatokban mozgathatók, és ezek a furatok tágulási kamrákat választanak el egymástól. A bélyeg mozgatása útján a következő kamra felé irányuló áramlási keresztmetszet változik.

Az US 4923170 lajstromszámú szabadalom leírása hidraulikus szelepet ismertet, amelynek hengeres furata és abban elrendezett hengeres bélyege van. A hengeren egymástól különböző átmérőjű szakaszok vannak kiképezve és a legnagyobb átmérő mérete úgy van megválasztva, hogy a bélyeg a hengeres furatban elmozdítható. A bélyegnek a hengeres furatban történő elmozdításával a furat oldalán elhelyezett nyílás nagysága változtatható, és ezáltal megváltoztatható az áramlási keresztmetszet. A nyílás nagyságának változtatásával egyúttal változik a h áramlási úthossz is. Abból kell azonban kiindulni, hogy a nyílás mérete az áramlási keresztmetszethez képest kicsi és az áramlási úthossznak ezért csekély hatása van az áramlási ellenállásra.

A hivatkozott megoldások egyike sem ad lehetőséget szerkezetileg viszkózus folyadékok nyomásmentesítéséhez az áramlási ellenállás kielégítő mértékű csökkentésére vagy növelésére, mivel az áramlási ellenállás növelése, illetve csökkentése csak az áramlási keresztmetszet változásán alapul.

Egy ilyen szerkezetileg viszkózus folyadék folyási ellenállásának növeléséhez nem elegendő egyszerűen az áramlási keresztmetszet elszúkítése, emiatt ilyen esetben szokásos nyomásmentesítő eszközök, amilyenek a szelepek vagy szúkítők, a nyomásmentesítés esetében (illetve a nyomásnak a szerelvény mentén áram2

HU 220 473 BI lási irányban való lecsökkentéséhez) nem alkalmazhatók.

A találmánnyal ennélfogva az a célunk, hogy szerkezetileg viszkózus folyadékokhoz általánosan használható nyomásmentesítő szerkezetet hozzunk létre, amely különösen szerkezetileg viszkózus műanyag ömledékek adalék anyagok használatával történő többfokozatú gázmentesítése során jól alkalmazható.

Ezt a feladatot a találmány értelmében szerkezetileg viszkózus folyadék számára kialakított nyomásmentesítő szerkezet révén oldottuk meg, amelynek háza és a házban elrendezett, a viszkózus folyadék áramlási irányának vonala mentén állítható kiszorítótestet tartalmaz. A találmány értelmében a ház kiszorítótestet befogadó részének belső palástfelülete, valamint a kiszorítótest külső palástfelülete hengeres.

A találmány szerinti megoldásra jellemző, hogy az áramlási irány tengelye mentén állítható kiszorítótestet és változtatható nagyságú súrlódó felületet valósít meg, és áramlási keresztmetszete a kiszorító állítási tartományában áramlási irányban növekszik.

A kiszorítótest és a kiszorító állítási tartományában a találmány szerinti nyomásmentesítő szerkezet belső alakja oly módon van egymáshoz hangolva, hogy a szükséges nyomásesést el lehessen émi.

A találmány tárgya továbbá többfokozatú eljárás szerkezetileg viszkózus műanyag ömledékeknek nyomásmentesítés útján történő gázmentesítésére, amelynek során két fokozat között a műanyag ömledéket ismételten sűrítjük, és a következő nyomásmentesítés előtt keverőkészülékben adalék anyaggal elkeverjük, amely eljárásra jellemző, hogy a keverési szakasz nyomását a találmány szerinti nyomásmentesítő szerkezettel szabályozzuk, amely a keverési szakasz és az ezt követő gázmentesítő fokozat között van elhelyezve.

A nyomásmentesítő szerkezet kiszorítótestének helyzetét előnyösen nyomásérzékelő segítségével az állítási tartományon belül önműködően szabályozzuk, amely nyomásérzékelő áramlási irányban a keverő- és a nyomásmentesítő szerkezet között helyezkedik el.

Az eljárás előnyösen alkalmazható polisztirolömledékhez, amely adalékanyagként vizet tartalmaz. A nyomásmentesítő szerkezetet előnyösen egybeépítjük a nyomásmentesítő fokozattal.

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajz alapján ismertetjük részletesebben, amelyen az

1. ábra a találmány szerinti nyomásmentesítő szerkezet metszetét mutatja.

A találmány szerinti nyomásmentesítő szerkezet egyik előnyös, igen egyszerű kiviteli alakja esetében a szerkezetet dugattyú/henger rendszer mint kiszorítótest és ház alkotja, amit vázlatosan az 1. ábra szemléltet. Az 1 kiszorítótest dugattyú alakú és úgy van méretezve és megvezetve a fűthető henger alakú 2 házban, hogy a beáramló, szerkezetileg viszkózus folyadékok számára rendelkezésre álló áramlási keresztmetszetként (a) tartományban gyűrűs rés képződik. Az áramlási keresztmetszet felülete ezáltal ebben a tartományban számottevően kisebb, mint máshol a szabad áramlási csatornákon. Az (a) tartomány hosszúságát és ezáltal az áramlási csatornának az (a) tartományban vett hosszúságát az határozza meg, hogy az 1 kiszorítótest milyen mélyen merül bele a 2 ház elszűkített részébe. A bemerülés! mélység változtatásához az 1 kiszorítótest 3 állítószerkezet segítségével elcsúsztatható. Ezáltal megváltozik egyúttal a találmány szerinti szerkezet által a szerkezetileg viszkózus folyadék számára rendelkezésre bocsátott súrlódási felület, amely a folyadék falhoz képesti súrlódása által hozzájárul a folyadék szükséges nyomásnövekedéséhez (illetve áramlási irányban tekintve a nyomás csökkenéséhez). A változó súrlódó felületet az 1 kiszorítótest külső felülete és a henger alakú 2 ház falának (a) tartományon belüli belső felülete képezi. A szerkezetileg viszkózus folyadék a dugattyú alakú 1 kiszorítótestnek a 2 házba történő bemerítésének mélysége révén szabályozottan fojtható oly módon, hogy a nyomásváltozásnak megfelelő falsúrlódást mutató felületet hoz létre, amely járulékosan kiegyenlíti a növekvő nyírási sebesség miatt létrejövő sűrűségcsökkenés hatását. A gyűrűs rés nagyságát, valamint a lehetséges bemerülési mélység átfogási tartományát a találmány szerinti szerkezet megtervezésekor a folyadék Teológiai adatai, valamint a fojtás során a későbbiekben fellépő működési körülmények alapján úgy kell méretezni, hogy el lehessen émi a kívánt fojtó hatást, és megmaradjon az üzemeltetéshez szükséges változtatási lehetőség.

Az áramlási keresztmetszetet csökkentő hagyományos szerelvényektől eltérően a találmány szerinti szerkezet lehetővé teszi a falsúrlódás változtatását is azáltal, hogy változtatja az áramlási csatorna súrlódási felületét. Ezáltal meglepő módon lehetővé válik a szerkezetileg viszkózus folyadékok fojtásának szabályozása.

A találmány szerinti nyomásmentesítő szerkezet részegységeinek alakját tekintve a dugattyú/henger rendszer nem korlátozódik forgásszimmetrikus alakzatokra. Más tetszőlegesen kialakított kiszorítótestek és hozzájuk illesztett házak is alkalmazhatók, amelyek áramlási keresztmetszetként megfelelő szabad rést eredményeznek és egymáshoz képest hosszirányban elmozdíthatok. A résnek mint áramlási keresztmetszetnek nem kell gyűrűs résnek lennie, és nem kell sem az kiszorítótest teljes állítási tartományán belül állandónak lennie, de nem kell a test teljes kerületét lefednie sem.

A kiszorítótestnek a 2 házban való megvezetése a szakember számára általánosan ismert módon valósítható meg és történhet például a palást mentén elrendezett illesztőék vagy másféle kiemelkedések, vagy a ház testében kialakított hornyok segítségével, „retesz és horony” elvre támaszkodva. A bemerülési mélység változtatásához egy előnyös kiviteli alak esetében az 1 kiszorítótest a mozgásirány mentén fogasléccel van összekötve, amely két fogaskerék segítségével mozgásirányban elcsúsztatható. Ezenkívül azonban más különböző állítószerkezetek is elképzelhetők, így például csavarorsóval történő állítás vagy más mechanikus elektromos és/vagy pneumatikus szerkezetek segítségével.

HU 220 473 Bl

A találmány szerinti nyomásmentesítő szerkezet anyagának a szerkezetileg viszkózus folyadékokhoz való kiválasztása a kezelendő folyadékokhoz, valamint a tervezett üzemi körülményekhez igazodik. Felhasználható anyagként előnyösen rozsdamentes króm/nikkelacélok alkalmazhatók, különösen, ha nagy nyomás és hőmérsékleti igénybevételnek vannak kitéve.

Fojtandó folyadékként mindenféle szerkezetileg viszkózus folyadékot számításba lehet venni, így például szilikonokat, fonóoldatok (műszálak fonásához használt oldott polimerek), kenőzsírok vagy akár olvadt műanyagok, mint például polisztirolömledékek. A folyadékok olvadáspontjától függően szükségessé válhat a nyomásmentesítő szerkezet kiegészítő fűtése is.

Szerkezetileg viszkózus folyadékok esetében a találmány szerinti szerkezet előnyösen használható nyomásmentesítéssel együttjáró többfokozatú gázmentesítő eljárások során, amelyek arra szolgálnak, hogy a nem kívánt összetevőket - mint például átalakított monomerek, poligomerek vagy oldószer - eltávolítsák a polimerből. Különösen előnyösen alkalmazható olyan többfokozatú eljárásoknál, amelyeknél az egyes fokozatok között az ömledékhez adalék anyagot adnak hozzá annak érdekében, hogy ezzel javítsák a gázmentesítés után a nemkívánatos összetevők eltávolítását. A találmány szerinti nyomásmentesítő szerkezet segítségével áramlási irányban az előbb levő fokozat gázmentesítő tartályának kimeneténél elhelyezett szállítószivattyú és a következő gázmentesítő fokozat előtt elrendezett nyomásmentesítő szerkezet között olyan nyomásszint tartható, hogy az adalék anyagoknak, például víznek az ömledékhez való hozzáadása például statikus keverőkészülékekben magas hőmérsékleten (300 °C fölött) lehetővé válik anélkül, hogy fennállna az adalék anyag idő előtti elpárolgásának veszélye. A kiszorítótestnek a nyomásmentesítő szerkezeten belüli állása nyomásérzékelő segítségével önműködően szabályozható, amely nyomásmérő a keverő és a szerkezet között van elhelyezve. Különösen előnyös a találmány szerinti nyomásmentesítő szerkezeteknek polisztirolömledékek gázmentesítésére irányuló eljárások során történő felhasználása.

Az ilyen többfokozatú, nyomásmentesítéssel együttjáró alkalmazások számára a találmány szerinti nyomásmentesítő szerkezet közvetlenül és oly módon van egybeépítve a nyomásmentesítő fokozattal, hogy az áramlási keresztmetszet áramlási irányban való megnövekedése a folyadéknak a tartályba való belépésénél történjen. Ezáltal a folyadék nyomásmentesítése közvetlenül a tartályban történik, ami által jobb gázmentesítés érhető el.

Claims (9)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Nyomásmentesítő szerkezet szerkezetileg viszkózus folyadékokhoz, amelynek háza és a házban elrendezett, a viszkózus folyadék áramlási irányának vonala mentén állítható kiszorítótestet (1) tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a ház (2) kiszorítótestet (1) befogadó részének belső palástfelülete, valamint a kiszorítótest (1) külső palástfelülete hengeres.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti nyomásmentesítő szerkezet szerkezetileg viszkózus folyadékokhoz, azzal jellemezve, hogy a kiszorítótestet (1) mechanikus, elektromos és/vagy pneumatikus állítószerkezet mozgatja és rögzíti.
3. 3. A 2. igénypont szerinti nyomásmentesítő szerkezet szerkezetileg viszkózus folyadékokhoz, azzal jellemezve, hogy a kiszorítótestet (1) ahhoz hozzáerősített fogasléc és fogaskerekes hajtás mozgatja és rögzíti.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti nyomásmentesítő szerkezet szerkezetileg viszkózus folyadékokhoz, azzal jellemezve, hogy a kiszorítótest (1) a házban (2) meg van vezetve.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti nyomásmentesítő szerkezet szerkezetileg viszkózus folyadékokhoz, azzal jellemezve, hogy a kiszorítótest (1) dugattyú, amelyet hengeres, legalább két különböző belső átmérővel kiképzett házfuratban a dugattyú alakú kiszorítótest (1) állítási tartományában állítószerkezet mozgat és rögzít.
6. 6. Eljárás szerkezetileg viszkózus műanyag ömledékek többfokozatú nyomásmentesítés útján történő gázmentesítésére, amelynek során két fokozat között a műanyag ömledéket ismételten sűrítjük és a következő nyomásmentesítés előtt keverőkészülékben adalék anyaggal összekeverjük, azzal jellemezve, hogy a keverési szakaszban a nyomást az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti nyomásmentesítő szerkezet segítségével szabályozzuk, amely szerkezet a keverőszakasz és a következő nyomásmentesítő fokozat között van elrendezve.
7. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomásmentesítő szerkezet kiszorítótestének (1) helyzetét nyomásérzékelővel az állítási tartományon belül önműködően szabályozzuk, amely nyomásérzékelő áramlási irányban a keverő- és a nyomásmentesítő szerkezet között helyezkedik el.
8. 8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a műanyag ömledék polisztirolömledék és az adalékanyag víz.
9. 9. A 6-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomásmentesítő szerkezetet a nyomásmentesítő fokozattal egybeépítjük.