HUT75592A

HUT75592A - Device for controlling the pressure of flowing viscous mass and aparatus for producing formable cellulose solutions

Info

Publication number: HUT75592A
Application number: HU9600878A
Authority: HU
Inventors: Friedrich Ecker; Arnold Nigsch; Ernst Rauch; Stefan Zikeli
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1994-08-10
Filing date: 1995-06-26
Publication date: 1997-05-28
Also published as: FI961550A0; ES2094072T3; TW299361B; HK1000325A1; EP0714459A1; EP0714459B1; CA2173597A1; ZA956321B; AT403531B; ATE144563T1; AU687209B2; SK41496A3; MX9601333A; NO961398D0; SI0714459T1; AU2664795A; BG100486A; ATA156094A; KR100363429B1; PL313779A1

Description

KÉSZÜLÉK ÁRAMLÓ VISZKÓZUS MASSZA NYOMÁSÁNAK SZABÁLYOZÁSÁHOZ, VALAMINT BERENDEZÉS ALAKÍTHATÓ CELLULÓZ OLDAT ELŐÁLLÍTÁSÁHOZ

A találmány tárgya készülék áramló viszkózus massza nyo⁵ másának szabályozásához, valamint berendezés alakítható cellulóz oldat előállításához. A találmány különösen olyan készülékre vonatkozik, amellyel áramló, igen nagy viszkozitású cellulóz oldat, mint például cellulóznak tercier amin-oxidban készített alakítható oldatának nyomása szabályozható, amely ¹⁰ oldat az oldatot előállító berendezésből alakító szerszámba továbbítanak.

Szálak, fóliák és más alakított tárgyak kiinduló anyagból, például polimer oldatból vagy hőre lágyuló műanyagból való folyamatos és állandó minőségű előállításához nem csupán ¹⁵ arra van szükség, hogy a kiinduló anyag vegyi/fizikai tulajdonságai ne változzanak, hanem például fonófejnél vagy fóliaextrudáló-féjnél arra is, hogy a feltételek mindig azonosak legyenek. Ebbe beleértendő az is, hogy igen nagy jelentősége van a fonónyomás állandóságának. Egy ipari berendezés ²⁰ rendes üzemeltetése során ezek a feltételek ugyan kielégíthetők, azonban bizonyos esetekben a kiinduló anyag még az alakító szerszám elérése előtt, például egy szűrő visszaöblítése során vagy más egyéb okból leágazik, akkor a fonónyomás természetszerűleg lecsökken. Ilyen esetben megfelelő készülékek²⁵ kel gondoskodni kell arról, hogy a leágazó kiinduló anyagot pótolják, annak érdekében, hogy a nyomás ne csökkenjen le. Ilyen jellegű berendezést ismertet például az AT-B 397043 szabadalmi irat, amit a későbbieken részletesebben ismertetnek.

□ Λ , ,

Másrészről olyan helyzetek is előfordulnak, amikor a kiinduló anyagnak az alakító szerszámhoz való áramlását teljes egészében meg kell szakítani, például az alakító szerszám cseréjéhez. Az ilyen jellegű megszakításnak azonban nem szabadna a kiinduló anyag előállítására visszahatnia, mert az ³⁵ előállítási eljárás leállítása és újraindítása során fennáll annak a veszélye, hogy a kiinduló anyag állandó minősége időszakosan nem biztosítható. A kiinduló anyag folyamatos előállításának megszakítása elkerülendő, amihez valamilyen tartályra van szükség, amely azon időszak alatt, mikor az alaki• ·

DANUBIA 83512-7568 - 2 - Ρ 9600878 tó szerszám nem használ fel kiinduló anyagot, eltárolja az eközben előállított mennyiséget. Ilyen jellegű berendezést ismertet a később részletesebben ismertetett WO 94/02408 szabadalmi irat.

ς

A GB-A 841403 szabadalmi iratból olyan berendezés ismerhető meg, amellyel viszkózus anyag, például margarin szakaszosan adható ki. Ezen berendezésnek hengeres tárolótere van, amelyben dugattyú mozog és a margarint adagonként kiadja. A tárolótérbe a margarint a dugattyú homlokoldalára irányítva ¹⁰ nyomják be, amely azt visszatéríti és ellentétes irányban szakaszosan leadja. Nincs utalás arra nézve, hogy ez a berendezés erősen viszkózus anyag folyamatos kiadására is alkalmas lenne.

A DE-A 3416899 szabadalmi irat díszítőgépet ismertet, amellyel például kekszre csokoládémassza hordható fel. Egyrészt a permetező fúvókák, másrészt a csokoládémassza szivatytyúja közé henger van bekapcsolva, amelynek dugattyújára pneumatikus munkahenger hat. Ezáltal elérik, hogy a csokoládémassza a szivattyú által keltett nyomásingadozásokat kiegyen²⁰ lítve továbbítsa a fúvókára.

Bizonyos esetekben a massza áramlási erősségének szabályozására és az áramló, erősen viszkózus massza nyomásingadozásának kiegyenlítésére vonatkozólag további követelményt is állítanak, nevezetesen a berendezésnek nem lehet olyan holt25 · .

tere, amelybne a kiinduló anyag fel tud gyülemleni. Ez különösen akkor érvényes, ha a kiinduló anyag tulajdonságai az idő múltával változnak. A viszkózus polimer oldatok vagy hőre lágyuló egy vagy több polimerből készített masszát általában emelt hőmérsékletre kell feldolgozni. Ilyenkor előfordulhat, hogy a polimer ezen emelt hőmérsékleten nem elegendően stabil, és bomlási reakciók lépnek fel. Ezek a bomlási reakciók bizonyos körülmények között akár robbanásszerűen zajlanak le, és ezért biztonsági szempontból veszélyt jelentenek. Ezt a problémát a továbbiakban tercier amin-oxidokban oldott celluος lóz példává kapcsán közelebbről ismertetjük. Cellulóznak vizes tercier amin-oxidokban való oldásának általános leírását az US 4196282 szabadalmi leírás tartalmazza. A továbbiakban tercier amin-oxid elnevezés helyett NMMO (= N-metilmorfoin-N-oxid) rövidítést használunk. Cellulóznak NMMO-ban • ·

DANUBIA 83512-7568

- 3 Ρ 9600878 való oldásakor a polimer cellulóz lánc részlegesen lebomlik. Ez a részleges lebomlás káros hatással van a fonás biztonságára és a végtermék bizonyos tulajdonságaira, mint például a fonalak szilárdságára, nyúlására, hurokszilárdságára.

- . .

Ismert továbbá, hogy az alkalmazott amm-oxidok bomlásának következtében a cellulóz oldatok az idő előrehaladtával egyre jobban elszineződnek. Az NMMO monohidrát például rendes körülmények között fehér kristályos szilárd anyag, amely 72°C hőmérsékleten olvad. A monohidrát hevítésekor 12O/13O°C hő¹⁰ mérséklettől kezdve erős elszíneződés lép fel. 175°C hőmérsékleten egzoterm reakció mellett az olvadék teljesen víztelenné válik, és robbanásszerűen heves gázfejlődés indul el, miközben a hőmérséklet messze meghaladja a 250°C hőmérsékletet. Ismert, hogy a fémes vas és réz, de különösen ezek sói lényeges mértékben csökkentik az NMMO bomlási hőmérsékletét, és egyúttal növelik a bomlás sebességét.

A fenti problémához egy további is társul, nevezetesen az NMMO-cellulóz oldat önmagában vett termikus instabilitása. Ezalatt az értendő, hogy a feldolgozás emelt hőmérsékletén (mintegy 110-120°C) szabályozatlan bomlási folyamatok indulnak, amelyek gáz fejlődése közben heves durranásokat, égéseket és akár robbanásokat okozhatnak.

Az oldat termikus instabilitásával kapcsolatos tehát az extrudálandó keverékre vonatkozó összefüggések az irodalomból csak kevéssé ismertek. Különösen fémionok jelenlétében a bomlási reakciók bizonyos esetekben a fonómasszában zajlanak le. Az oldatban a berendezés elemeinek fémből, célszerűen nemescaélból való kialakítása miatt sohasem zárható ki a fémionok jelenléte.

Az irodalomból máig sem ismert semmilyen stabilizálásra vonatkozó intézkedés, amely mind a cellulózt, mind az NMMO-t kielégítően stabilizálja, és egyidejűleg a cellulóz-NMMO oldat termikus instabilitását olyan jelentős mértékben lecsökkenti, amely a technológiai körülmények között megakadályozná a robbanásszerű bomlást. Nyilvánvaló, hogy éppen a felmelegített fonómassza instabilitása jelent problémát, mivel az ilyen fonómassza nagyobb térfogattal lehet jelen a berendezés egyes részeiben, például pufferedényekben, keverőüstökben, keverókben vagy hasonlókban, és ez biztonsági szempontból ve35 • · ·

DANUBIA 83512-7568 - 4 - Ρ 9600878 szélyt jelent.

Az oldat előállítása során robbanási veszély megszüntetéséhez és az oldat termikus terhelésének alacsony értéken tartásához az EP-A 0356419 szabadalmi irat olyan megoldást 5 ismertet, amely szerint az oldatot keverőüst vagy hasonló helyett vékony réteg megmunkáló berendezésben készítik. Ezen eljárás során a cellulóz NMMO-ban való szuszpenzióját amelynek víztartalma akár 40% lehet - a vékony réteg kezelő berendezés fűtőfelületére rétegben szétterítik, és továbbít10 » ják, miközben megnövelt hőmérsékletnek és csökkentett nyomásnak vetik alá a víz kivonása érdekében, amíg a cellulóz oldatba nem megy. Ez lehetővé teszi a szuszpenziónak olcsó és gyors felhevítését az oldat előállításához szükséges hőmérsékletre, meggyorsítja az oldat készítését, ami által a tér15 cier amin-oxid szétbomlása es a cellulóz lebomlása nagymértékben megakadályozható. Ezenfelül a keverőüstben való oldatkészítéshez képest a veszély lényegesen kisebb, mivel egyszerre sosem hevítenek fel nagymennyiségű oldószert, hanem mindig csak viszonylag kis mennyiséget.

A hivatkozott szabadalmi leírás szerinti eljárás tehát műszaki intézkedések révén csökkenti a cellulóz oldat előállításával kapcsolatos veszélyeket. Továbbra is fennáll azonban annak lehetősége, hogy a kész oldat feldolgozása során a cellulóz és az NMMO lebomlik, egzoterm folyamatok és durrogás 2 5 alakuljon ki azon berendezesreszekben, amelyek a vékony réteg kezelőberendezés és az alakító szerszám közé vannak iktatva. Ilyen berendezésrészeket képeznek például a puffer vagy tárolóedények, amelyek például egy visszaöblíthető szűrőberendezés és az alakítószerszám közé vannak kapcsolva, annak érdéqn keben, hogy a fonomassza fonógéphez irányuló áramlásának a szűrő cseréje vagy visszaöblítése során fellépő megszakításait lehetőség szerint el lehessen kerülni.

Amint azt korábban említettük, az AT-B 397043 leírásból ilyenfajta visszaöblíthető szűrőberendezés és hozzá csatlakodé , zo tarolotartaly ismerhető meg. Ezt a berendezést hőre lágyuló műanyagokhoz fejlesztették ki, és házába két üzemállapot és visszaöblítési állapot között átállítható szitahordozót tartalmaz. A visszaöblítő helyzetben a visszaöblítendő szitafészek elfolyó oldala a továbbra is üzemi helyzetben levő

DANUBIA 83512-7568 - 5 - Ρ 9600878 szitafészek elfolyó oldalával van kapcsolatban. A fonóberendezéshez vezető közös elvezető csatornához T-alakban szűk és hengeres tárolótér csatlakozik, amelyben dugattyú van megvezetve. A visszaöblítés előtt a dugattyút lassan visszahúzzák, c

ami áltál az elfolyó csatornából a műanyag massza lassan leágazik. A műanyag massza eltérítésének olyan lassúnak kell lennie, hogy a fonógépnél a nyomás ne csökkenjen jelentős mértékben. Mikor a tárolótartály megtelik az olvadékkal, akkor a visszaöblítendő szitafészket hordozó szitatartót visz¹⁰ szaöblító állásba állítják, és a visszaöblítést a dugattyú előtolásával olymódon hajtják végre, hogy eközben a fonógépre jutó nyomás legalább közel állandó értéken maradjon.

Ezen ismert berendezésnek az a hiányossága, hogy az elvezető csatornákban fellépő gyors nyomás csak akkor egyenlít¹⁵ hetó ki azonnal, ha a hengeres tárolótérben állandóan egy bizonyos mennyiségű tartalék van a műanyag masszából, amely szükség esetén a dugattyú segítségével azonnal bejuttatható az elvezető csatornába. Ez a tartalék anyagmennyiség természetszerűleg órákig a hengeres tárolótérben marad, és ezalatt ο π különböző bomlási reakcióknak van kitéve, amely a cellulózban és az NMMO-ban lezajlik. Ennek bomlástermékei szennyezik a fonómasszát. Ez a tartalékanyag a hengeres tárolótérben való tartózkodása során ezenkívül viszonylag nagy fémes felülettel érintkezik, mivel a tárolótér hosszúság/szélesség aránya nagy. Ezáltal a cellulóz oldat határrétegében káros módon felszaporodnak a fémionok, és ezáltal megnövekszik a heves bomlási reakciók veszélye.

Ideális esetben az áramló nagy viszkozitású cellulóz nyomásának szabályozására szolgáló berendezésnek olyan kiala3 0 kitasunak kell lennie, hogy az oldatnak a berendezésen való átáramlása során az anyag mintegy dugóként egyenletesen haladjon tovább és ezáltal ne legyen áramlási profilja.

Következésképpen a találmány révén megoldandó feladat áramló viszkózus anyag nyomásának szabályozásához olyan ké³⁵ szülék kialakítása, amely kielégíti a következő feltételeket:

l) a berendezésnek nyomásesés esetén azonnal kell tudnia reagálni, amelynek során járulékos kiinduló anyagmenynyiséggel kiegyenlítést végez; azonban ezen kiinduló anyagnak nem szabad korábban kitérnie a fő anyagáram• · ·

DANUBIA 83512-7568

Ρ 9600878 ból, ahogyan ez az AT-B 397043 szerinti berendezés esetében történik;

2) a berendezésnek lehetőség szerint ne legyen holttere, amelyben a kiinduló anyag fel tud gyülemleni;

3) a berendezés felépítésének egyszerűnek kell lennie, és kiszolgálása is egyszerű módon történjék;

4) a berendezést úgy kell kialakítani, hogy benne a kiinduló anyag tartózkodási ideje lehetőség szerint kicsi legyen, vagyis elkerülendő az olyan áramlási kép, mikor a viszkózus massza egy része lényegesen lassabban halad; és

5) a berendezést úgy kell kialakítani, hogy a kiinduló anyag lehetőség szerint kevés fémfelülettel érintkezzen.

Az áramló viszkózus massza nyomásának szabályozására szolgáló találmány szerinti készülék a következőket tartalmazza:

- beömlés, amelyen át a massza a készülékbe áramlik,

- vezetőelem, amelynek a beömlésen át beömlő massza befogadásához befogadó térfogata van,

- dugattyú, amelynek nyílása van és a vezetőelemben elmozdíthatóan van ágyazva, és a vezetőelem befogadó térfogatát a dugattyú mozgása változtatja,

- vezetőelem, amely a dugattyú nyílására van erősítve és a beömléssel össze van kötve, és ezáltal a beömléstól a vezetőelemen és a dugattyú nyílásán át az áramló massza a vezetőelembe jut,

- kiömlés, amelybe a vezetőelem torkollik, és amelyen át az áramló masszát a készülék kiadja, amelyekre jellemző, hogy a beömlés, a vezetőelem és a vezetőelem csőalakúan van kiképezve és a vezetőelem a dugatytyú mozgásakor teleszkópszerűen elcsúszik a beömlésen.

A találmány szerinti berendezés előnyös kiviteli alakjánál a dugattyú statikus keverővei van összekapcsolva, amely a vezetőelemben mozgathatóan van ágyazva, és a dugattyúval együtt mozog.

A vezetőelemnek előnyösen nyomókamrája van, amelybe nyíláson át a dugattyú mozgatására alkalmas nyomás alatti közeg juttatható be.

DANUBIA 83512-7568

- Ί Ρ 9600878

Úgy találtuk, hogy a találmány szerinti berendezés különösen jól alkalmazható cellulóz oldatok feldolgozása során. A találmány Így tehát a találmány szerinti berendezésnek alakítható cellulóz oldatok feldolgozása során való alkalmazásra is vonatkozik, amelynek során alakítható cellulóz oldatként különösen cellulóznak vizes NMMO-ban való oldata alkalmazható.

A találmány tárgya továbbá berendezés alakos cellulóz testek előállítására, amely berendezés a következőket tartalmazza:

- keverő, amely aprított cellulózból és tercier aminoxid vizes oldatából szuszpenziót képez,

- vékonyréteg kezelő készülék, amely vezetékekkel a keverőhöz kapcsolódik, és amelyben vékonyréteg technika alkalmazásával emelt hőmérsékleten és csökkentett nyomáson cellulóznak vizes tercier aminoxiddal készített szuszpenziójából mindaddig vizet párologtatunk el, amíg cellulóz oldat nem keletkezik, amelyet a vékonyréteg kezelő készülék kiad,

- a korábban ismertetett találmány szerinti készülék, amely a vékonyréteg kezelő készülékkel vagy közvetlenül, vagy közvetetten vezetékekkel össze van kapcsolva, és

- alakító szerszám, amely a találmány szerinti készülékhez vezetékkel kapcsolódik.

A szakember számára nyilvánvaló, hogy egy folyamatos üzemelésre kialakított berendezés egyes részeit egymással összhangba kell hozni. Az oldat előállításához használt vékony réteg kezelő készülék fűtőfelületét természetszerűleg a feldolgozandó szuszpenzió mennyiségének megfelelően kell kialakítani .

A találmány szerinti berendezés lényeges előnye, hogy a teljes előállítási és feldolgozási folyamat a találmány szerinti berendezés alkalmazása révén elkerülhető, amelyek az áramló cellulóz oldat nyomásának ingadozására lehetnének viszs z ave z ethetők.

Megvizsgáltuk a szuszpenzió alkotórészeinek és a cellulóz oldatnak a berendezés egyes részeiben való tartózkodási idejét és úgy találtuk, hogy a hagyományos puffer és tároló35 • · ·

DANUBIA 83512-7568 - 8 - Ρ 9600878 tartályokkal összehasonlítva a találmány szerinti berendezésben a tartózkodási idó lényegesen rövidebb. A találmány szerinti berendezés egyszerű eszközökkel és módon hozzá igazítható különféle kapacitású és szállításmennyiséget feldolgozó ⁵ létesítményekhez. Egy vékony réteg kezelő készüléknek a találmány szerinti készülékkel való kombinációja különösen előnyösnek bizonyult. A találmány szerinti készülék kialakításának a vékony réteg kezelő készülék kapacitásához kell igazodnia, amely százalékos arányban megegyezik a vékony réteg ke10 zelo készülék úgynevezett hold-up” (a filmzóna áramlási keresztmetszete a készülék hossza mentén) értékével.

A vékony réteg kezelő készülék előnyös kiviteli alakja a Buss AG, CH Filmtruder készüléke. A kereskedelemben kapható legkisebb filmtruder hóátadó felülete 0,5 m², amely a cég is15 ~.

mertetoje es az EP-A 0356419, illetve az ott megadott eljárási paraméterek szerint 64 és 72 kg/h átömlést tesz lehetővé. Ez egy 128-144 kg/m²h fonómassza elvételnek felel meg. Ezen filmtruder esetében mintegy 2 1 hold-up értékkel lehet számolni, amely a tömegátömlés mintegy 2%-ának felel meg, és a . » . .

fílmtruderrel kombinált találmány szerinti készülék esetében elérendő nyomáskiegyenlító térfogatnak bizonyult.

Úgy találtuk továbbá, hogy a találmány szerinti nyomáskiegyenlító készülék elérendő nyomáskiegyenlító térfogata mintegy 2-6%-a a fonómassza átömlésének, amely a filmtruder

2S hold-up térfogatának, vagyis a fílmtartomány áramlási keresztmetszetének felel meg. Ennek alapján egy 40 m² fűtófelületű nagyméretű filmtruder alkalmazása esetén a találmány szerinti készülék illesztésekor a felépítést az EP-A 0356419 szerinti tapasztalatokra építettük, és ennek alapján a 128³⁰ 144 kg/m²h fajlagos átömlést megszoroztuk például 40 m² futófelülettel és ekkor ezen fílmtruderrel 5120-5760 kg/h átömlési érték adódik.

Az ilyen nagyméretű filmtruder esetében megvalósítandó térfogatnak a találmány szerinti készülékhez ennek megfeleló35 en 100 es 300 1 között kell lennie, ami megegyezik a filmtruder hold-up térfogatával.

A találmány szerinti készülék hosszúság/átméró arányának meghatározásával a szakember a szükséges nyomáskiegyenlítő térfogatot szerkezeti és technológiai szempontból egyszerű

DANUBIA 83512-7568

Ρ 9600878 • · · • · · · · • · · · * • · · · módon el tudja helyezni.

Ennélfogva a találmány tárgya továbbá egy berendezés cellulóznak vizes tercier amin-oxidokban készített alakítható oldatának előállítására, amely kombináció a következőket tarc talmazza:

A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon bemutatott példaként! kiviteli alak kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon:

¹⁰ az 1. ábra cellulóz fonalaknak vizes NMMO-ban szuszpendált aprított cellulózból való előállítására szolgáló berendezés vázlata, a 2. és 3. ábrák a találmány szerinti készülék kiviteli alakjai.

¹⁵ Az 1. ábra vázlatosan mutatja a találmány szerinti berendezés felépítését, amely berendezéssel cellulóz vizes NMMO-ban való alakítható oldata állít elő és amelyből szálakat fon. Megjegyezzük, hogy a berendezés egyes részeit a jobb áttekinthetőség kedvéért esetenként más-más méretarányban ²⁰ tüntettük fel.

Amint az 1. ábra mutatja, a berendezés 1 keverőt, például kúpos keverőt tartalmaz, amelybe aprított cellulózt és vizes NMMO oldatot adunk. A beadást az ábrán két nyíllal jelöltük. A kúpos 1 keveróben a cellulóz és a vizes NMMO oldat c

szuszpenzióvá keveredik össze. A kúpos 1 keverő M hajtását és keverőkarját szimbolikusan utóbbit cikcakk vonallal tüntettük fel. Az itt kapott szuszpenzió 9-13 t% cellulózt, 65-63 t% NMMO-t és a fennmaradó részben vizet tartalmaz.

A szuszpenziót 2 szivattyú segítségével leszívjuk és 3 q 0 filmtruderbe tápláljuk, amelyben vékony réteg technológiával vákuum alatt és emelt hőmérsékleten a vizet mindaddig kivonjuk, amíg a cellulóz oldatba nem megy. A cellulóz oldat ilymódon való előállítását az EP-A 0356419 részletesen ismerteti, amelynek információtartalmára itt is támaszkodunk. A q c technika állásából ismeretesek vékony réteg megmunkáló készülékek és ilyet gyárt például a Buss AG, CH Filmtruder kereskedelmi név alatt. A kész cellulóz oldatot a 3 filmtruderből 4 szivattyú hordja ki.

A berendezés fakultatív módon 6 részegységet tartalmaz, • ·

DANUBIA 83512-7568 - 10 - P 9600878 amely nyomásingadozásokat hozhat létre. Ez a 6 részegység szolgálhat például adalékanyagok beadagolására, amely a 5a fonópumpához áramló cellulóz oldat nyomásnövekedését eredményezi. Lehet azonban olyan készülék is, amellyel időszakonc ként az 5 fonófejhez áramló cellulóz oldatot másféle okból eltéríti. Ez az eset fordul elő például visszaöblíthető szűrőnél, amelyet szokásosan az alakító szerszám előtt rendeznek el, vagy pedig két egymással párhuzamosan üzemeltetett polimer ömlesztő szűrőgyertya átváltásakor, amikor például a szű¹⁰ rőegységet tisztítás céljából kiveszik és a másikra kapcsolnak át az anyagáram fenntartása érdekében. Ilyen jellegű viszszaöbllthetó szűrők ismertek a szakember számára, és ezekre példát adnak az EP-A 0572369 és az EP-A 0250695 leírások.

A berendezés 6 részegységéhez a jelen esetben peremes csatlakozással kapcsolódik a találmány szerinti 7 készülék. Amennyiben a 6 részegységben a cellulóz oldatot eltérítik, akkor a találmány szerinti 7 készülékkel ez az eltérített cellulóz oldat mennyiség kiegyenlíthető, és ezáltal megakadályozható, hogy az 5 fonófejen a nyomás lecsökkenjen. így a fonasi műveletet nem kell megszakítani, és gyakorlatilag állandó nyomással tovább folytatható, és ezáltal a fonásnál nem lép fel megszakítás.

Amennyiben az 5 fonófejet bármilyen más okból cserélni kell, akkor ehhez a 7 készülékhez irányuló cellulóz oldat ²⁵ áramlását le kell állítani, és a cellulóz oldat áramlásának megszakítási időtartama alatt a 3 filmtruder által kiadott cellulóz oldat mennyiségét a találmány szerinti 7 készülék be tudja fogadni. Ezáltal a 3 filmtruder működését nem kell megszakítani és ezáltal a cellulóz oldat minőségében nem keletkezik változás.

A találmány szerinti 7 készülék pontos felépítését és működését a 2. ábra alapján részletesen ismertetjük.

A 2. ábra a találmány szerinti 7 készülék legegyszerűbb kiviteli alakjának metszetét mutatja. Lényegében négy elemből all, nevezetesen két 8 és 10 fedőperemből, hengeres 9 vezetőcsőből és 11 dugattyúból, amely a 9 vezetőcsőben elcsúsztathatóan van ágyazva. A 11 dugattyú H löketét a mozgásirányt jelölő kettős nyíl mellett tüntettük fel. A 2. ábrán a 11 dugattyú jobboldali szélső helyzetében látható és ezt a helyze• ·

DANUBIA 83512-7568

Ρ 9600878 tét a továbbiakban minimális helyzetként nevezzük, mivel ezen esetben a találmány szerinti készülékben minimális mennyiségű cellulóz oldat számára van hely. Ha a 11 dugattyút H löketnyivel balra mozgatjuk, akkor maximális helyzetben van, ami⁵ kor a találmány szerinti készülék maximális mennyiségű cellulóz oldatot tartalmaz. Ez a maximális helyzet a 2. ábrán szaggatott vonallal van bejelölve.

A 11 dugattyúnak 11a vezetóhüvelye van, amely a 8 fedőperemhez erősített bevezető 8a csőre van ráfűzve, és a 11 du¹⁰ gattyúnak a maximális helyzet felé való mozgásakor egyre nagyobb mértékben teleszkópszerűen rácsúszik a bevezető 8a csőre. A 11 dugattyú ezért mozgása során nem csupán a 9 vezetőcső hengeres 9a falától kap megvezetést, hanem a 8 fedőperem bevezető 8a csövétől is.

A találmány szerinti készülék tehát a következőképpen működik:

Például az 1. ábrán bemutatott 6 részegységből a végén kúpos bővülettel ellátott bevezető 8a csövön a 11a vezetőhüvelyen át cellulóz oldat áramlik be a találmány szerinti ké2Ö szülékbe, és azt a 10 fedőperemhez erősített kiadó 10a csövön át elhagyva közvetlenül egy (nem ábrázolt) fonófejhez jut. Ha a fonófej cseréjéhez a kiadó 10a csövön át le kell állítani a cellulóz oldat kiadását, akkor a bevezető 8a csövön át a találmány szerinti készülékbe továbbra is beömlő cellulóz oldat a nyomást folyamatosan növelné. Ezt a nyomásemelkedést azonban a 11 dugattyú elmozdulása kiegyenlíti, és a beáramló cellulóz oldat mennyiségének megfelelő mértékben balra, a maximális helyzet irányába elmozdul. Ezen intézkedés révén befogadó térfogat áll rendelkezésre a fonófej cseréje közben a találmány szerinti készülékbe beáramló cellulóz oldat befogadására. Ha az új fonófej üzemeltetésre kész, akkor a kiadó 10a csövet újra kinyitjuk, és ezzel egyidejűleg leállítjuk a 11 dugattyú mozgását, és ezáltal a fonási művelet újra kezdődik, mivel a cellulóz oldat a kiadó 10a csövön át ismételten folyamatosan áramlik a fonófejhez. A fonási művelet megszakítása alatt a találmány szerinti készülék 9 vezetőcsövében felgyülemlő cellulóz oldat járulékosan a minimális helyzet irányába való mozgatás útján leadható a fonófejnek, ami célszerűen hosszabb időszak alatt történik annak érdekében, hogy

DANUBIA 83512-7568 - 12 - Ρ 9600878 a fonófejre kiadott mennyiség és nyomás ne növekedjen meg számottevő mértékben.

A másik esetben ha valamilyen okból le kell csökkenteni a bevezető 8a csőbe bevezetett cellulóz oldat mennyiségét, ς ~ akkor eloszor a cellulóz oldatból tartalék mennyiseget kell felhalmozni a találmány szerinti készülékben, amihez a 11 dugattyút maximális helyzetbe mozgatjuk, és ezáltal cellulóz oldat tartalék mennyiségét befogadó tér képződik. Ha ezután a bevezető 8a csőbe juttatott cellulóz oldat átömlését lecsök¹⁰ kentjük, például amiatt, hogy a cellulóz oldatot más célból (például szűrő visszaöblítéséhez) eltérítjük, akkor az ezáltal okozott nyomásesésnek a fonófejre való jutását azáltal akadályozhatjuk meg, hogy a 11 dugattyút megfelelő sebességgel a minimális helyzet irányába mozgatjuk, ami által növekír szik a kiadó 10a csövön át a fonófejhez juttatott cellulóz oldat átömlésének erőssége.

Olyan üzemállapotban, amikor a találmány szerinti készüléknek mind növekvő, mind csökkenő nyomásváltozásra azonnal reagálnia kell, akkor a 11 dugattyú előnyösen a maximális és a minimális helyzet közötti közbülső helyzetben van. Ilyen helyzetben a bevezető 8a csőre jutó nyomáscsökkenés a 11 dugattyúnak a minimális állás felé irányuló mozgatásával azonnal kompenzálható. Ennek során lényeges az a körülmény, hogy a nyomáscsökkenés kompenzálásához szükséges cellulóz oldat pc mennyiség nem tartalekterként szolgáló holt térből száramzik, mint az AT-B 397043 szerinti megoldásnál, hanem áramlástól állandóan átjárt térről, amelyben a cellulóz oldat állandóan megújul, és ezáltal nem öregszik.

A kiadó 10a csőben hirtelen fellépő nyomásemelkedés a 11 3 O dugattyúnak a maximális állás irányába való azonnali elmozdítása útján küszöbölhető ki.

A továbbiakban a találmány szerinti készülék egyes szerkezeti jellemzőit közelebbről ismertetjük.

A 11 dugattyú mozgását inért gázzal vagy hidraulika 35 olajjal vezéreljük, amelyet a 9 vezetőcső 9b gáznyílásán át táplálunk a 9c nyomókamrába. Ha a 11 dugattyút a minimális állás irányába kell mozgatni, akkor a 9c nyomókamrában levő gáznyomásnak nagyobbnak kell lennie, mint a cellulóz oldatban uralkodó nyomásnak. Hasonló módon ha a 11 dugattyút fordított • · ···

DANUBIA 83512-7568 - 13 - Ρ 9600878 irányba, a maximális állás felé kell mozgatni, akkor a gáznyomásnak a cellulóz oldat nyomásánál kisebbnek kell lennie.

A gáznyomást célszerűen fokozatmentesen szabályozzuk, és ezáltal a 11 dugattyú is fokozatmentesen mozgatható. A gáz⁵ nyomás beállítása ismert módon például (a 2. ábrán nem ábrázolt) nyomótartály segítségével történik.

A 9c nyomókamrának a 11a vezetóhüvelyben levő cellulóz oldathoz képesti tömítését a 2a ábrán kinagyított részletrajzon mutattuk be, és ez a tömítés 8d tömítőgyűrűből és 8e le¹⁰ húzógyűrűből áll. A 8d tömítőgyűrű a bevezető 8a csőbe van beillesztve és a 8e lehúzógyűrű akadályozza meg ennek elszenynyeződését.' A 8e lehúzógyűrű mögött 8h vezetőgyűrű van a bevezető 8a csőbe beleillesztve.

A cellulóz oldatnak a 9c nyomókamrához képesti tömítését a 2a ábra ugyancsak részletesen mutatja, es ez a tömítés U keresztmetszetű 8b tömítőgyűrűt tartalmaz, amely a cellulóz oldatnak a 9c nyomókamrából való kilépését megakadályozza. Közvetlenül a 8b tömítőgyűrű mögött a 11a vezetőhüvelynek a bevezető 8a csövön való vezetésére szolgáló 8c vezetőgyűrű

A 8c és 8h vezetőgyűrűk, valamint a 11a vezetőhüvely és a bevezető 8a cső közötti 8f tér kenési célokra szolgál, amelybe a kenőanyag 8g kenő járaton át jut be. A kenőanyag a 8i járaton át távozik (lásd 2. ábra).

A cellulóz oldatnak a 11 dugattyú menten a 9c nyomokamrától való elválasztását, illetve tömítését a 2b ábra kinagyított részletábrán mutatja, és erre a tömítésre ugyancsak U profilú 11b tömítőgyűrű szolgál. Emögé 11c vezetőgyűrű van beillesztve. A 9c nyomókamrának a cellulóz oldathoz képesti q λ tömítését a 2b ábra nem mutatja, azonban célszerű módon a 2a ábrához hasonló megoldás (8d tömítőgyűrű, 8e lehúzógyűrű és 8h vezetőgyűrű) alkalmazásával valósítható meg.

A 9c nyomókamrának és a cellulóz oldatnak a környezethez képesti tömítésére a 8 és 10 fedőperemben ismert módon O gyűq c rűként kialakított tömítések vannak.

A 11 dugattyúnak a találmány szerinti készüléken belüli állása ismert módon például ultrahangos 8j távolságmérővel (2. ábra) határozható meg, amely a 8 fedőperemhez van erősítve. Erre alkalmas érzékelőt gyárt a Balluf, DE cég BALLUF BTL

DANUBIA 83512-7568 - 14 - Ρ 9600878 típusjel alatt. A 11a vezetőhüvelyre 81 gyűrű közvetítésével 8k helyzetadó van ráerősítve, és ez teszi lehetővé a 11a vezetőhüvelynek a 11 dugattyú minimális és a maximális helyzete közötti felismerését. Az ultrahangos 8j helyzetjelző által ⁵ szolgáltatott jel vezérlőjelként sokoldalúan felhasználható.

A két 8 és 10 fedőperem és a 9 vezetőcső mindegyike 8m, 10b, illetve 9d fűtőköpennyel van ellátva, amelyek segítségével kívülről közvetetten melegithetők.

A 8 és 10 fedőperemek és a 9 vezetőcső közötti szilárd ¹⁰ kapcsolat ismert módon 8n, 10c, illetve 9e furatokon átvezetett csavarokkal valósítható meg.

A találmány szerinti készülék előnyös kiviteli alakjának metszetét szemlélteti a 3. ábra, amelyen a 2., 2a és 2b ábrán feltüntetett elemeket azonos hivatkozási jellel jelöltük.

IS

A 2. ábrához képest a 3. ábra szerinti kiviteli alak egy második 12 vezetőcső alkalmazásában különbözik, amely a 10 fedőperem és a 9 vezetőcső közé van beiktatva, továbbá a 11 dugattyú széléhez vele együtt mozgó statikus 11b keverő van hozzáhegesztve. A 11b keverő beleépített alkatrészeket taron talmazó cső, amely a cellulóz oldat áramlását olymódon befolyásolja, hogy lényegében áramlási képe egyenletes, vagyis dugószerűen áramlik. Az ilyen statikus keverőelemek ismertek, és ilyet állít elő például a Sulzer Chemtech, CH cég. A keverőelemeket a 2. ábrán szimbolikusan keresztként ábrázoltuk.

2S

A statikus 11b keverő a 11 dugattyú minimális állásban, teljes egészében véve a második 12 vezetőcsőbe merül és ezen helyzetben egy vonalban záródik a 10 fedőperemhez. A 11b keverő elülső végénél a cellulóz oldat a 9c nyomókamrától lényegében a 2b ábrán a 11 dugattyú tömítése kapcsán bemutatott

O tömítéshez hasonló, vagyis U profilú tömítőgyűrűt tartalmaz, amelyhez vezetőgyűrű csatlakozik (nincsenek ábrázolva).

A 9c nyomókamrának a cellulóz oldattól való tömítésére a statikus 11b keverő külső palástjánál 11c tömítőgyűrűvel van megoldva, és ezt a 3a ábra kinagyítva mutatja. A 11c tömító35 gyűrű mögött közvetlenül itt is a 11c tömítőgyűrűt elszennyeződéstől védő lld lehúzógyűrű van beillesztve. Az ezután elhelyezett Ile vezetőgyűrű vezeti meg a statikus 11b keverőt a második 12 vezetőcsőben. A llf tér kenési célt szolgál, ahová a kenőanyag bejuttatása és onnan elvezetése 12b, illetve 12c

DANUBIA 83512-7568

Ρ 9600878 nyílásokon át történik.

A statikus Ilb keverő kívülről 12a fűtőköpennyel közvetetten melegíthető.

Ügy találtuk, hogy különösen akkor előnyös a statikus ⁵ 11b keverőnek a a találmány szerinti készülékbe való beépítése, ha termikusán instabil cellulóz oldatot dolgozunk fel, amikor előnyös a dugó jellegű áramlás kis tartózkodási idővel egyidejűleg. Előnyös továbbá olyan statikus keverő alkalmazása, amelynek alkatrészei fűtő/hűtőközeggel táplálható, aminek ⁰ révén az áramló cellulóz oldat járulékosan melegíthető/ hűthető.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Készülék áramló viszkózus massza nyomásának szabályozásához, azzal jellemezve, hogy a következőket tartalmazza:

c

- beomles (8a), amelyen at a massza a készülékbe áramlik,

- vezetőelem (9, 12), amelynek a beömlésen (8a) át beömlő massza befogadásához befogadó térfogata van,

- dugattyú (11), amelynek nyílása (lld) van és a vezetóelemben (9, 12) elmozdíthatóan van ágyazva, és a vezető7 0 elem (9, 12) befogadó térfogatát a dugattyú (11) mozgása változtatja,

- vezetőelem (lla), amely a dugattyú (11) nyílására (lld) van erősítve és a beömléssel (8a) össze van kötve, és ezáltal a beömléstól (8a) a vezetőelemen (lla) és a du15 gattyú (11) nyílásán (lld) át az áramló massza a vezetőelembe (9, 12) jut,

- kiömlés, amelybe a vezetőelem (9, 12) torkollik, és amelyen át az áramló masszát a készülék kiadja, amelyekre jellemző, hogy a beömlés (8a), a vezetőelem (9, 12) es a vezetoelem (lla) csoalakuan van kiképezve és a vezetőelem (lla) a dugattyú (11) mozgásakor teleszkópszerűen elcsúszik a beömlésen (8a).
2. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a dugattyú (11) statikus keverővei (11b) van összekapom csolva, amely a vezetoelemben (12) mozgathatóan van ágyazva, és a dugattyúval (11) együtt mozog.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a vezetőelemnek (9) nyomókamrája (9c) van, amelybe nyíláson (9b) át a dugattyú (11) mozgatására alkalmas

3 0 nyomás alatti közeg juttatható be.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti készülék alkalmazása, azzal jellemezve, hogy alakítható cellulóz oldatot előállító berendezésben van elrendezve.
5. A 4. igénypont szerinti alkalmazás, azzal jellemezve, hogy az alakítható cellulóz oldatként cellulóznak vizes tercier aminoxidban való oldatát alkalmazzuk.
6. Berendezés alakítható cellulóz vizes tercier aminoxid oldatainak előállításához, azzal jellemezve, hogy a következő elemek kombinációját tartalmazza:

DANUBIA 83512-7568

Ρ 9600878

- vékonyréteg kezelő készülék (3), amelyben vékonyréteg technika alkalmazásával emelt hőmérsékleten és csökkentett nyomáson cellulóznak vizes tercier aminoxiddal készített szuszpenziójából mindaddig vizet párologtatunk el, amíg cellulóz oldat nem keletkezik, amelyet a vékonyréteg kezelő készülék (3) kiad,

- készülék (7) az 1-3. igénypontok bármelyike szerint, amely a vékonyréteg kezelő készülékkel (3) vagy közvetlenül, vagy közvetetten vezetékekkel össze van kapcsolva.
7. Berendezés cellulóz alapú alaktestek előállításához, :al jellemezve, hogy a következőket tartalmazza:

- keverő (1), amely aprított cellulózból és tercier aminoxid vizes oldatából szuszpenziót képez,

- vékonyréteg kezelő készülék (3), amely vezetékekkel a keverőhöz (1) kapcsolódik, és amelyben vékonyréteg technika alkalmazásával emelt hőmérsékleten és csökkentett nyomáson cellulóznak vizes tercier aminoxiddal készített szuszpenziójából mindaddig vizet párologtatunk el, amíg cellulóz oldat nem keletkezik, amelyet a vékonyréteg kezelő készülék (3) kiad,

- készülék (7) az 1-3. igénypontok bármelyike szerint, amely a vékonyréteg kezelő készülékkel (3) vagy közvetlenül, vagy közvetetten vezetékekkel össze van kapcsolva, és

- alakító szerszám (5), amely az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti készülékre (3) vezetékkel kapcsolódik.