TWI625483B - 具有沖刷功能的關閉裝置 - Google Patents

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米歇爾 隆琴
腓特烈 艾克
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Abstract

本發明係關於一種關閉裝置，該關閉裝置係包含具有一內部空間之一閥殼體、至少一入口、至少一出口及一關閉元件，該關閉元件係根據一軸可旋轉設置於該內部空間，其中於該關閉元件及閥殼體係有一自由空間，用以讓液體於該入口及出口之間流動及一對密封表面設於該閥殼體與關閉元件之間的至少一入口處，其中該關閉元件的密封表面係經由該關閉元件的旋轉可樞轉的，且於該關閉裝置的鎖固位置透過不透水軸承抵靠該閥殼體之密封表面關閉該入口，其中一間隙或自由空間係形成於該關閉元件周圍。

Description

具有沖刷功能的關閉裝置
本發明係關於一種管路的關閉裝置，用以傳送化學狀態不穩定的液體，特別係針對高壓下具有高黏度的液體。
先前技術已揭示數種關閉裝置，主要係可以於關閉狀態作為一確實的封閉件，且同時可以簡易地操作。於大部分例子中，可以藉由偏移設置(eccentric mounting)的關閉元件達成上述之功效。
舉例來說，美國公告第3,552,434 A號專利案揭示一種具有一壓環件(pressing link)之塞閥(plug valve)，該壓環件係於關閉狀態時係對該關閉元件相對於該封閉件施加壓力。由於，出口側之一橫向開口於關閉狀態或低流量(throughput volume)時，可以防止沖流(flushing flow)產生在特定區域，且由於在開放位置時，間隙截面是小的，使得該裝置不適合傳送高黏性、聚合或熱能不穩定之液體。
美國公告第3,314,645號專利案亦揭示一種塞閥(plug valve)，該塞件(plug)係設有一偏移設置的開口。然而由於形成在底座(base)及表面(cover)的死角(dead spaces)以及該穿孔的不良設置等因素，該塞閥的結構亦會對流動性造成不良的影響，使得高黏度液體於〝死區(dead zone)〞產生堆積物或沉積物。於該塞閥之開口僅部分開啟而使液體僅能通過有限的自由空間時，特別會有上述相同情況發生。
法國第1 142 546 A號專利案揭示一種閥體，該閥體係有偏 位設置的不對稱關閉元件，圍繞形成可讓液體流動之開放位置。據此，密封力(sealing force)必須透過該偏移設置及永久力矩(torque)施加於該密封表面(sealing surface)。特別是在高壓力設備的情況中，會因施力大及高黏性造成困難，此外這個方法使得關閉元件包含非常複雜且耗費成本之設計。
英國第2 376 056 A號揭示一種具有一關閉元件的中心加熱關閉閥，該關閉元件包圍外部液體流動之處。由於該關閉元件之位置及形狀，以及該微小的或漸縮的間隙截面，因而無法達到完全無死角的均勻沖刷功能。
美國公告第2,803,426 A號揭示一種塞閥，用於含有固體的媒介物，係藉由一偏移封閉件達成密封效果。由於流動情形不佳，無法避免某些死角無法被沖刷到的情形產生，且由於所需的關閉功能，無法達到一個用以穩定沖刷該間隙的適當間隙路徑。
德國第11 27 853 B號及美國公告第4,103,868 A號等專利案嘗試各種方法，以達成操作便利性。德國第11 27 853 B號專利案揭示一種用於高壓系統可旋轉或橫向的滑動件(slider)，該高壓系統於殼體內部係具有一間隙，以於關閉位置時，彌補高按壓力(pressing force)。惟，其並未提供從該入口透過該間隙流至該出口的沖流。美國公告第4,103,868 A號專利案嘗試透過一特別形式的關閉元件，以於開放及關閉時降低液動力(hydraulic force)。然而此方法於該關閉元件之區域內，造成不明確的流動情形及死區的產生。
為了在切換過程中保護該密封表面，美國公告第4,542,878 A號專利案揭示一球閥(ball valve)，該球閥係具有一底切面(undercut surface)，於各例子中於該入口及出口之處皆設有一對密封表面，使得開放位置及關閉位置皆發生包含液體。
於上述專利案所揭示的關閉裝置中，該關閉元件與殼體之間具有間隙，係屬常見的副作用。然而，該間隙係附屬於完善的密封，而可以忽略間隙區域內的死角。尚未有專利案討論關於高黏性及熱能不穩定的液體，使得對該間隙進行無死角的特定沖刷操作似乎不是一個權宜的措施，或甚至是不須要的。因此，尚未有專利案揭示一種用於管路的關閉裝置，該管路係適用於傳輸高黏性及熱能不穩定之液體。
此外，於一球閥(ball valve)內，設置一盲孔，以抵消密封元件之死角的上升壓力，使得在非常高的壓力下，該密封表面係有彈性的(德國44 33 985 A1號)。然而此設置方式的缺點是無法避免死角內的壓力上升。且此設置係以一彈性密封元件為主，無法使用於某些應用場合，例如高溫或含有溶劑的液體的情況下。
美國公告第6,267,353號專利案揭示一種具有大面積的死角的關閉裝置，透過液體流動通過，可以更容易沖刷死角。根據液體的種類，特別是有黏度的液體，並不會發生上述的情況及產生永久的沉積物。
美國公開第2008/0105845 A1號及第2011/0309280 A1號揭示球閥，於部份開放的位置內，沖刷該球閥的球狀塞體。然而於完全開放位置(美國第2008/0105845 A1號)及關閉位置(美國第2008/0105845 A1號及第2011/0309280 A1號)，形成封閉的死角，使得化學狀態不穩定的液體分解，且由於無法釋放的壓力而可能導致類似爆炸的反應。因此該球閥建議主要係用於化學狀態穩定之液體，例如用於食品工業。根據美國公開第2008/0105845 A1號專利案設計，該球閥的沖刷範圍係受限於局部開放位置的操作狀態，此設計較佳係僅適用於調節體積流量之目的，由於所形成的封閉死角構成可預見的安全性風險，以此方式形成的設備完全不適合作為關閉裝置。
美國公告第3,464,494號與歐盟第0 781 356 B1號等專利案 揭示閥體內的壓力釋放孔。然而，該壓力釋放孔至該閥體的外部區域係有液體流失的現象，且特別係於另一種情況下，當一特定裝置被用於不同壓力條件下時，該壓力釋放孔需要一個複雜壓力控制機制。
本發明之一目的提供一種用於該操作條件的改良的關閉裝置，適用於輸送化學狀態不穩定之液體，避免元件(member)的死角產生有害分解產物。在此情況下，較佳係確保關閉元件與閥殼體之間有一特定且僅可能無死角沖刷的自由空間或間隙。亦即，避免自由空間的區域無沖流(flushing flow)的形成或僅有少許沖流，係重要的。在任何情況下，都要防止該關閉裝置的殼體內含有液體，例如位於該關閉元件的各個位置。根據本發明如下之進一步詳述，重要的操作條件可以透過間隙速度(gap speed)自由空間-交換面積表示，或透過沖流比值及沖刷數目表示。然而對於本領域具有通常知識者，可以明顯得知上述所提及之操作條件需結合另一種運作方法或系統設計。據此，由纖維素/氧化胺/水所組成的熱能不穩定液體，可以於特定反應環境下進行放熱，係屬習知的。當傳送一纖維素/氧化胺/水溶液時，造成且催化放熱反應的因素，例如上升的生產溫度(>100℃)，減少之水含量，少量增加(基本準位)的過渡金屬離子(>10ppm鐵)，少量增加的過氧化物含量，及不適合用於聚合物傳送系統之材料(如非鐵金屬，未鈍化(unpassivated)不銹鋼，碳鋼)，該聚合物傳送系統係由數根管路，熱交換器及傳輸泵浦所組成。
除了前述的設置及步驟技術操作條件，本發明另提供一種關閉裝置及執行該裝置之步驟，以避免死角形成於開放位置，應用於該操作條件允許設於內部的關閉元件或關閉部位(closure part)進行沖刷，較佳係使用於傳送化學狀態或熱能不穩定之液體的管路。本發明進一步界定於申請專利範圍中。
本發明特別係關於一關閉裝置或關閉閥體，係包含一閥殼體及一關閉裝置，該閥殼體具有一內部空間、至少一入口及至少一出口，該關閉元件係根據一軸可旋轉設置於該內部空間，其中於該關閉元件及閥殼體間係有一自由空間，用以讓液體於該入口及出口之間流動，及一對密封表面設於該閥殼體與關閉元件之間的該至少一入口，其中該關閉元件的密封表面係經由該關閉元件的旋轉係為可樞轉的，且於該關閉裝置的鎖固位置透過不透水軸承抵靠該閥殼體之密封表面來關閉該入口，該封閉裝置之特徵在於自該軸或該球體之中心點到該對密封表面之距離係大於該軸或該球體之中心點到該關閉元件其他外部區域的距離，以於該鎖固位置形成該自由空間，該自由空間位於該鎖固位置時係以液體引導方式連接該出口，及/或自該軸或該球體之中心點到該對密封表面之距離係小於該軸或該球體之中心點到該閥殼體內部空間的其他區域之距離，以形成該自由空間，該自由空間位於該鎖固位置時係以液體引導方式連接該出口。該關閉裝置可以雙向運作，從該入口到該出口或者是從該出口到該入口。此處所指之入口及出口係用以與開口區隔。
本發明之關閉裝置係可以使一管線完全的關閉，阻止該入口及出口之間的液體流動。在此情況下，本發明未受限於具有一入口及出口的關閉裝置，但在此實施例中，亦可以包含有數個入口及/或出口。本發明之關閉裝置亦可以於不同的入口及出口間作為一分散件(distributor piece)、一結合件(combining piece)或一切換開關(changeover switch)。於特定實施例中，本發明之關閉裝置具有一個、二個、三個或多個入口。
針對關閉功能，關閉元件係相對於一軸可旋轉地設置於該關閉裝置內部空間，該關閉元件旋轉至一鎖固位置(locking position)後，封閉該入口、數個入口或所有入口。通常於該鎖固位置或開放位置時，該出口皆保持開啟，使得液體隨時可以從該關閉裝置流出。特別是透過自由空 間與該出口之間具有流體連通的方式，這個出現是有可能的。該自由空間較佳係於該鎖固元件的各旋轉位置連通該出口，使液體可以隨時從該自由空間流出。
該自由空間使得該關閉元件之沖刷得以進行。該自由空間係由該殼體或該關閉件內的凹部或經過加工的凹部所形成。亦作為關閉部件或塞體之關閉元件可以具有一個或多個孔，或用以讓液體流通於該入口與出口間的狹槽(slot)，或者是該關閉元件可以不具有任何孔。於該關閉裝置的開放位置或局部開放位置，該入口及出口可以透過該自由空間及穿孔相連接，或者是僅透過該自由空間以液體引導方式相連接。
除了具有或不具有穿孔的這些實施例之外，本發明所述之所有技術特徵及實施例皆可以以任何形式相互結合。
先前技術中關閉元件的問題係為形成無法受到完整沖刷及於特定旋轉位置產封閉空間之死角。根據本發明所述，可以避免上述缺點，使得液體可以從死角流出，或者是由於實質的液體流透過該自由空間所引導(如同另一種情況透過可能的死角)，而完全地避免死角。在此情況下，於該關閉裝置的局部及/或完全開放位置上，該閥殼體與該關閉元件間之自由空間截面較佳係與液體之黏度相符合，且至少是大的足以於該自由空間內特別且同時地，於該軸的兩側產生一沖流。
於局部或完全開放位置，可以透過該自由空間引導液體，然而亦可以僅於局部開放位置達成(特別是在具有關閉元件的實施例中，該密封表面自該軸或球體中心點之距離係大於該軸或球體中心點自該關閉元件的其他外表面的距離)。如果該關閉元件係用以對該對密封表面後之自由空間進行週期性或循環性沖刷，較佳可在該局部開放位置上進行類似的沖刷步驟。
該殼體(特別係該入口之處)以及該關閉元件皆具有一密封 表面，共同形成一對密封表面。由於二個密封表面相鄰接，該關閉元件係以液體非引導方式封閉該入口。根據該閥殼體之形狀，該密封表面可以有不同的結構形態。該密封表面可以為多邊形、矩形或球形，特別係所見的圓形或橢圓形。該關閉元件係可以為局部圓柱形或局部球形。
根據本發明所述，係具體說明自該軸或球體中心點的距離，以便描述用以作為另一選擇性的流動區域之自由空間。本發明所指之〝軸〞或〝球體之中心點〞係依照該關閉元件之形狀而定，因此係關於中心設置於自該旋轉對稱的關閉元件之中心點。在圓柱狀的關閉元件例子中係為軸。在球形對稱的關閉元件例子中係為該球體之中心點。亦即如果該關閉元件之軸設於該關閉元件的中心點，通常是有幫助的。其他自然地各種旋轉對稱形狀亦包括在此範圍內，例如橢圓形。〝軸〞或〝球體之中心點〞之一詞因此不應限定於特定形狀。除非沒有明確排除，否則當使用〝軸〞或〝球體之中心點〞之一詞時，亦應該包含其他形狀。從截面的視角來看，該中心點經常簡化為〝軸〞。從該軸之距離在此總是關於在特定軸向位置時垂直該軸的表面截面(例如該軸上從該球體之中心點的距離)。關於這些截面，自該軸的距離概念(2D截面)或自一球體(3D)的距離概念係相等的，與該關閉元件所對應的成形體無關。
對於局部球形的型態，本發明之關閉裝置亦作為一球閥。該關閉元件附加地或另外包含一種具有密封表面之球形區段狀的關閉部。如此的關閉部(shut-off part)係可以透過該關閉元件(shut-off element)的旋轉作為一凸部，用以在該入口前的鎖固位置進行不透水之關閉。相較於該凸部，在關閉元件(shut-off element)的其他位置，可以設置一凹部，藉此形成該自由空間。因此該密封表面自該軸或球體中心點之距離係大於該軸或球體中心點自該關閉元件的其他外部區域到的距離，以於該鎖固位置形成該自由空間，該自由空間位於該鎖固位置時係以液體引導方式連接 該出口。此型態較佳特別係使用於具有關閉元件且缺少上述之流動孔的實施例中。
自該軸到本發明所述之區域的距離係小於自該軸到該密封表面的距離，以形成該自由空間，該自由空間位於該鎖固位置時係以液體引導方式連接該出口，該區域亦可以透過一穿孔的存在，貫穿該關閉元件。此型態中，較佳係於該殼體內朝向該內部空間之處設置一凹部，藉此可以引導液體至該關閉元件周圍。於局部開放位置，使液體得以從該入口通過該穿孔，進一步透過該凹部流向該出口，係有可能的。通過本發明關閉裝置的液體的另一個流動路徑係透過具有自該軸或該球體之中心點之該較短距離的區域(例如該半球形關閉元件遠離該穿孔之部位)經由該殼體內的凹部流至該出口。於較佳實施例關閉元件的關閉部位(shut-off part)係受限於該密封表面，亦包含一凹部。因此，使得液體可以從該出口透過該關閉部件的凹部，再藉由該殼體內的凹部流至開出口。根據本實施例所述，液體可以沖刷該關閉元件周圍的所有自由空間。
本發明之該對密封表面係透過彼此相鄰接達到密封作用，用以阻擋液體通過該入口流入至該內部空間。該密封作用較佳係由該殼體於該關閉元件主體所達成。
根據本發明所述，該關閉元件係設計為不具有自該軸或該球體中心點間的距離小於自該密封表面的距離的區域。一自由空間亦可以由該殼體內的凹部所形成，其中係可在該關閉元件中設置自該軸或球體中心點的距離大於該密封表面自該軸或球體中心點的距離的區域。在此情況下，以及在該關閉元件內之凹部的情況下，該關閉元件係包含有於該入口及自由空間形成一液體引導功能的一個或數個通道(例如孔或狹槽)。亦即如此一來，由於液體透過該數個通道流動，經由該自由空間流向該出口，可以避免於該開放位置產生死角。該關閉元件可以設有一穿孔，該穿孔不 管在是否有流動嵌入物(flow insert)的情況下，具有完整或漸縮的截面。在這個情況下，該自由空間較佳係藉由自該中心點的距離大於該密封表面自該軸或該中心點的距離，形成於該殼體內部空間。
本發明之關閉元件可以不包含該區域，該區域與該軸間的距離係小於該密封表面與該區域間的距離，如此一來，使得該關閉元件內部設置穿孔，因此整個產物流(product flow)透過孔或狹槽引導從該入口再經由該自由空間流至該出口。
較佳係透過密封元件的使用，如塑膠、橡膠、石墨、陶瓷、燒結的材料、複合材料或金屬密封件，達到該密封效果，而根據本發明所述，亦可在不具額外密封元件的情況下，透過殼體部件及關閉部件產生該密封效果。該殼體及/或該關閉元件的密封表面較佳係位於一密封凸部。除了該凸部以外，可因此在其他區域中形成大面積的該自由空間。
從該關閉元件之密封表面內部觀察，一凹部較佳係位於該外部區域。當關閉元件的該部位(具有密封表面)定位於該殼體之密封表面的方向(該對密封表面未抵接)時，該凹部使液體得以流動。於該關閉裝置的開放位置或局部開放位置，此位置可以進行該自由空間的沖刷。
於本發明較佳實施例，該殼體及/或該關閉元件之密封表面，特別係於該密封凸部，係為所見的圓形或環形。
於另一較佳實施例，該殼體及/或該關閉元件之密封表面係為環形，例如圓形或橢圓形。
根據本發明所述，該密封表面特別係位於該入口，而該出口係不具任何密封元件(例如密封表面)。根據本發明所述，於該關閉元件的各旋轉位置，刻意使該自由空間連接該出口，使得液體可以隨時流出。
於較佳實施例中，該自由空間係由一凹部所形成，特別係由該密封表面或該密封凸部所界定的凹部所形成。該凹部係可以設於該殼體 或該關閉元件上，亦或同時設於該二個構件上。該凹部係形成於該閥殼體上，朝向該內部空間，或者是該凹部係設於該關閉元件上，使該殼體與該關閉元件之間形成有該自由空間。
於較佳實施例中，該關閉元件之凹部係為半球形，局部球形、圓柱形或弧形。
該內部空間可以係為局部球形或圓柱形的。該內部空間的形狀較佳係配合該關閉元件的形狀，且在該自由空間的區域內其彼此之間具有精確界定的距離。於本發明較佳實施例中，該距離係可以於0.5mm至20mm之間，較佳係0.8mm至18mm，1mm至15mm，1.5mm至10mm或2mm至6mm間的區域內。
於本較佳實施例中，該關閉元件係為局部球形。該局部球體的自由間空間上較佳係至少於局部開放位置，包圍整個關閉元件，與固定該關閉元件的軸向區域相分離，例如以角度約45°之開口。於局部球形的實施例中，本發明之關閉裝置亦作為一球閥。
該關閉元件係藉由一軸桿(axial shaft)設置，且可旋轉地設置於該閥殼體內部空間。該關閉元件較佳係可以旋轉90°、180°或360°。
於本發明較佳實施例中，該關閉元件係具有一孔，用以使液體在該關閉裝置之開放位置流動於該入口及出口之間，於該開放位置可以選擇性地另有連接孔以液體引導方式使該孔連接至該自由空間。根據一特殊實施例所述，本發明係關於一球閥，該球閥係包含一殼體及作為關閉元件之一局部球形塞體，該殼體具有局部球形之一內部空間、一入口及一出口，該塞體可根據一軸旋轉地設置於該內部空間，該殼體朝向該內部空間及/或該塞體朝向該殼體之處係具有由該密封凸部所界定之一凹部，於該塞體之一至少局部開放位置，該密封凸部使液體流動於該入口及出口之間。另有連接孔以液體引導方式使液體流至該自由空間，用以讓液體能於該完 全的開放位置達到沖刷該自由空間的較佳效果，避免死角形成於該完全開放位置(例如在90°的時候，該關閉裝置具有相對之入口及出口)。
於較佳實施例中，該孔形成於該入口及出口，用以提升流動阻力，例如可以在該出口前設置一壓縮部(13)及/或一阻流件，較佳係為一穿孔板體。因此，在孔為均勻且在該入口及出口之間具有常數直徑的情況下，壓力會上升，且相較於沒有該阻力的情況下，較大量的液體被引導通過該自由空間。
本發明亦關於一球閥，該球閥係包含一殼體及作為關閉元件之一局部球形塞體，該殼體具有一局部球形的內部空間、一入口及一出口，該塞體可相對一軸旋轉地設置於該內部空間，該殼體朝向該內部空間及/或該塞體朝向該殼體之處係具有由該密封凸部所界定之一凹部，於該塞體之一至少局部開放位置，該密封凸部使液體流動於該入口及出口之間，於該塞體之關閉位置及開放位置該凹部係與該出口相連接。較佳係於該關閉元件之開放位置及局部開放位置，該凹部允許液體藉由該凹部流動於該入口及出口之間。
於較佳實施例中，該孔貫穿該關閉元件中心處，較佳特別係該軸中心貫穿。軸桿(axial shaft)係恰好設置貫穿該關閉元件。於其他實施例中，該關閉元件之內部空間係未設有桿體(shaft)。該桿體亦可以裝設於該關閉元件之外側。
於一實施例中，該關閉元件係為一實心主體，不具有任何垂直於該軸的孔或穿孔。於此實施例中，透過由該凹部所形成的自由空間實質地引導全部的液體。據此，本發明亦關於一關閉裝置，該關閉裝置係包含具有一內部空間之殼體、至少一入口、至少一出口以及作為關閉元件之一塞體，該塞體可相對一軸旋轉設置於該內部空間，其中於該塞體及該殼體之間係設有用以供液體流動於該入口及出口間的自由空間，且該入口或 出口周圍處係設有一密封凸部，該塞體具有透過該塞體旋轉而可樞轉之一鎖件，且於該關閉閥之固鎖位置，藉由不透水地與該密封凸部接觸而關閉該入口及出口。
於本發明之任一實施例中，該閥殼體及/或該關閉元件較佳係由一金屬或一金屬合金所形成，其中以含鐵的為佳。溶解金屬合金或金屬離子，可以作為化學反應之催化劑，包含爆炸反應(explosive reactions)。當使用金屬時，本發明可以避免死角及沉積物形成於關閉裝置內，因此有助於防止上述反應的發生。該閥殼體及/或該關閉元件可以由各種材料所製造，如鋼材、不銹鋼材、陶瓷材料、燒結材料、鋁金屬、塑膠、、複合材料、非鐵金屬或貴金屬(noble metals)。較佳的材料係為所有的鐵金屬、鐵合金、鉻鎳鋼(chromium-nickel steels)、鎳鋼(如赫史特合金材料(Hastelloy materials))，鈦金屬、鉭金屬、碳化矽、玻璃、陶瓷材料、金、白金及塑膠。特別係高鉬含量之合金、鎳合金，鉻鉬合金或鎳銅合金，該鉻鉬合金係用以對抗表面腐蝕及間隙腐蝕，該鎳銅合金係具有高的拉伸強度。材料例示係為赫史特合金C(抗腐蝕性高)、赫史特合金B(析出硬化高溫合金(precipitation-hardening high-temperature alloy))、因科耐爾合金(Inconel)(於石化應用中抵抗應力腐蝕開裂(stress corrosion cracks))、因科洛伊合金(Incoloy)(強度高兼具抵抗高溫、氧化及滲碳作用(carburisation))及蒙乃爾(Monel)(拉伸強度高且抗腐蝕性高)。該殼體及/或滑動裝置亦可以由披覆之材料所製造。為了提升密封效果，該關閉元件可設計為堅硬的型態(或者連同是該閥殼體亦如此)。此外，可以至少部分地磨亮該關閉元件及/或該閥殼體，特別係於該密封表面之區域。
該關閉元件之直徑係介於0.5cm至100cm之間，較佳係介於1cm至80cm之間、2cm至50cm之間、3cm至30cm之間或5cm至20cm之間。
任一種液體經引導可以通過本發明於該入口及出口的關閉裝置，以引導液體從該入口流至該出口為佳，亦可以顛倒該流動方向。該關閉裝置係設於一管線上，特別係一管路。一個或多個額外的壓力釋放裝置係可以設於該管線，較佳為基於爆裂元件的額外壓力釋放裝置。已普遍知道該數個附加壓力釋放裝置的使用，一般使用方法包含，例如具有一膜狀物的防爆盤，該膜狀物會於壓力大於正常運作壓力值但低於輸送管或容器自身破裂之壓力值的情況下破裂，藉此壓力可以是放置外部空間。例如在美國公告第6,241,113號、第3,845,879號、美國公開第2008/0202595號、歐盟第1 591 703號、美國公告第7,870,865號、公告第4,079,854號、公告第3,872,874號、國際專利第2005/054731號、歐盟第789 822號、美國公告第5,337,776號等專利案中所述之爆裂盤係關於具有一額外壓力釋放裝置的管路，其中設有一爆裂盤其在該管路之壁面的內側係為對齊，因此能用所傳送之液體沖刷該爆裂盤。
於本發明較佳實施例中，一管線係包含至少二個本發明之關閉裝置，特別係二個、三個、四個、五個、六個或多個關閉裝置。於具有至少一個關閉裝置的實施例中係為三向(three-way)的關閉裝置，例如具有一個入口及二個出口或者是具有二個入口與一個出口。於特定實施例之組合中或有別於這些實施例，該數個關閉裝置之其中一個係為具有一入口及出口之雙向關閉裝置。
本發明另關於該關閉裝置用以控制液體流動(例如鎖住或釋放)的使用及對應該使用而設計之一關閉裝置或對應該使用而設計之關閉裝置的內部空間。於該關閉元件的開放位置或自由空間沖刷位置(例如當旋轉該關閉元件15°~75°)中，較佳地選擇步驟參數
●該關閉裝置所形成於該入口及出口間的壓力差係至少0.4bar。
●該自由空間流除以通過該孔10之液體所得的沖刷流比值係至少為 0.1%；●該自由空間流除以該自由空間截面所得的名義間隙速度係至少為0.1m/min；及/或●該自由空間流除以該自由空間體積所得之自由空間交換率係至少為1 1/min。
於該入口及出口間由該關閉裝置形成的壓力差應至少為0.4bar，較佳係至少0.5bar、至少0.7bar、至少0.8bar或至少1bar。由於在該入口與出口間具有較高之壓力差，有別於該入口及出口之間透過該孔及該關閉元件的直接流動，稍大部份液體被引導通過該自由空間，以避免死區的產生。
關於此，該自由空間流除以通過該孔的液體所得之通過該關閉元件的沖流比值係為至少0.1%，較佳係為至少0.2%、至少0.3%、至少0.5%、至少0.75%、至少1%或至少1.5%。
該自由空間流除以該自由空間截面所得之名義間隙速度較佳係至少0.05m/min、較佳特別係至少0.1m/min、至少0.75m/min、至少1m/min。
該自由空間流除以該自由空間體積所得的自由空間交換率較佳係設定為至少1 1/min、至少1.5 1/min或至少2 1/min。
上述之參數係與該孔內之壓力阻力緊密相關(如果存在的話)。透過結構元件來增加壓力阻力，該參數可被增加，因此通過該自由空間之流動速率較高。該元件較佳在該出口之前該孔的壓縮部(但在對應分支後用以沖刷該自由空間)，或阻流元件如穿孔板體。藉由自該完全開放位置(沖刷位置如15°~75°)轉動該關閉元件，以允許該自由空間內有更高的流動速率的這個做法，也是可能的。
本發明另提供一關閉裝置，當於該關閉裝置內溫度為94℃下 使用一種液體，該液體包含有12.9%之纖維素、76.3%之N-甲基嗎啉N-氧化物(N-methylmorpholine N-oxide，簡稱NMMO)、10.8%之水，滿足選自該壓力差、沖流比值、名義間隙速度及/或自由空間交換速率選擇之參數。該關閉裝置之結構係可以依範例所述進行測試。
較佳係以下列方式設計該關閉裝置之結構：
●於該關閉裝置之關閉元件及殼體之間建立自由空間。
●自由空間具有供給口及排出口，因而不會形成具有液體之死角。
●該自由空間直接地被通流液體的部份流或全部流直接沖刷。
根據所選之幾何，係可以設計該關閉裝置使得足夠的驅動壓力差存在於該關閉裝置之入口及出口之間，確保該自由空間穩定的沖刷，特別係在不穩定液體的情況中。
為了決定適當的結構及步驟參數(通量、壓力差)，本發明之沖流比值(FV)、名義間隙速度(VF)、自由空間交換率(FA)及沖刷數(SZ)(詳述於範例1)應介於本發明所述之數值中。
本發明尤佳觀點係關於管線中一關閉裝置之使用，特別係在傳送化學狀態不穩定液體。在此情況下，使用本發明之關閉裝置，使液體經由該入口進入該關閉裝置且自透過該出口從該關閉裝置流出。通常為了此目的，該入口之壓力係大於該出口之壓力。於另一實施例中，亦可以顛倒該流動方向，液體從該出口進入且從該入口流出(具有密封表面)。
本發明之關閉裝置所使用的液體較佳係為化學狀態不穩定液體，當該化學狀態不穩定液體沉積於該關閉裝置時，具有腐蝕性或易造成爆炸的發生。
於尤佳之實施例中，液體係為鑄造化合物，較佳係為紡織化合物。舉例來說，液體可係為纖維素溶液，較佳係為纖維素與氧化胺之溶液，尤佳係為纖維素與NMMO之溶液。
該化學狀態不穩定液體較佳係為熱能不穩定。舉例來說，熱能不穩定液體係為纖維素溶液，如纖維素氧化胺溶液，特別係三級氧化胺水溶液。除了包含穩定劑，上述溶液係可以包含五倍子酸丙酯、有機鹼或無機鹼，如氫氧化鈉溶液。此外，纖維素/氧化胺水溶液亦可以包含產物改變添加劑，即為所謂的攙入媒介物。以氧化胺系統為底的纖維素溶液，特徵在於當冷卻時會結晶，但於溫度約為72~75℃下會熔化。如歐盟第789,822號所述之例示係為纖維素-NMMO溶液。液體可以為氧化胺水溶液，且該氧化胺水溶液係具有不同的濃度。熱能不穩定液體係為當液體輸送通過連接件或熱交換線時，溫度會有增加之風險。溫度上升係由於如放熱反應，特別係化學反應，或者是由於輸送黏度高之液體，產生摩擦而生熱。特別係可固化之液體，特別係〝熱熔類(hot melts)〞，如聚合物、聚碳酸酯、聚酯、聚醯胺、聚乳酸、聚丙烯等。液體可以觸變液體(thixotropic fluid)，特別係紡織溶液。特定液體具有至少約40℃的熔點、至少50℃°、至少55℃、至少60℃、至少65℃、至少70℃或至少75℃的熔點。液體可以經傳送，於至少約40℃的例示性溫度、至少50℃、至少55℃、至少60℃、至少65℃、至少70℃、至少75℃、至少約80℃、至少85℃、至少90℃或至少95℃的例示性溫度。該連接件係用以輸送液體，該液體之溫度係高於熔化溫度，例如藉由特定溫度調控裝置。該液體之零剪切黏度較佳係介於10~25,000Pas之間，尤其是50~20,000Pas之間。
本發明之另一概念係關於一種用以自液態鑄造化合物製造模塑物體的方法，係包含透過具有本發明之關閉裝置之一管線輸送液態鑄造化合物，其中該管線通往一鑄造單元，特別為具有數個開口的擠出機，該鑄造化合物經由該擠出機被擠壓因而定型且硬化，較佳係由固化或凝固。該管線較佳係為一管路。該管線可以透過該關閉裝置之出口連接至該鑄造單元。亦可以顛倒該流動方向，於此實施例中，該入口係透過該管線 連接至該鑄造單元。
鑄造單元已為熟知，例如於歐盟第0 700 463 B1號、歐盟第0 671 492 B1號、歐盟第0 584 318 B1號或歐盟第1 463 851 B1號專利案所述。該鑄造單元較佳係包含數個開口，經由該數個開口使大部份物質受到塑形，特別係經由一擠壓單元、一氣隙，引導該塑形體且該塑形體固化於一凝固浴中，例如透過溶劑的交換。
本發明將會更透過下列圖式及實施例進一步詳細解釋，但不會用以限定本發明。
1‧‧‧閥殼體(valve housing)
2‧‧‧關閉元件(closure element)
3‧‧‧軸桿(shaft)
4‧‧‧入口(inlet)
4a、4b‧‧‧入口(inlet)
5‧‧‧出口(outlet)
6‧‧‧密封表面(sealing surface)
6a、6b‧‧‧密封表面(sealing surface)
7‧‧‧密封表面(sealing surface)
8‧‧‧凸部(projection)
9‧‧‧自由空間(free space)
9a、9b‧‧‧自由空間(free space)
10‧‧‧流動孔(flow hole)
11‧‧‧凹部(recess)
12‧‧‧孔(hole)
13‧‧‧壓縮部(constriction)
14‧‧‧穿孔板體(perforated sheet)
21、22‧‧‧關閉裝置(shut-off device)
PI‧‧‧壓力規(pressure gauge)
i‧‧‧流動方向(flow direction)
ii‧‧‧流動方向(flow direction)
iii‧‧‧流動方向(flow direction)
第1圖係為本發明之關閉裝置的截面，該關閉裝置係包含一閥殼體1及一實心關閉元件2，該關閉元件2係設於該殼體內部空間之一軸桿(shaft)3上。該關閉裝置之一入口4及一出口5係通向該內部空間。於鎖固位置(請參照第1A圖)上，該殼體之密封表面6係與該關閉元件之密封表面7相對。於開放位置(請參照第1B圖)上，該關閉元件之密封表面7係遠離該殼體之密封表面6。該關閉元件之數個密封表面係設於該凸部8上，該凸部離該軸或中心點之距離(半徑)係大於該關閉元件之其他區域與該凸部之距離。該關閉元件之其他區域相較於該凸部8，亦可以視為一凹部。同樣地，該殼體之數個密封表面係設於一凸部上，形成一自由空間9通向該出口。
第2圖係為與第1圖所示之相似關閉裝置，差異僅在於此關閉裝置為三向(three-way)裝置，該三向裝置係具有二個入口(4a及4b)。各入口係具有數個密封表面(6a及6b)。該關閉元件係可交替地透過旋轉阻擋該二個入口(請參照第2A及2B圖)，或者是打開該二個入口 (請參照第2C圖)，藉此該關閉元件之數個密封表面遠離該二個入口。
第3A圖係為本發明之關閉裝置的截面，該關閉裝置係包含一閥殼體1及一實心關閉元件2，該關閉元件2係設於該殼體內部空間的之一軸桿3上。在這個實施例中，該軸桿係不連續的，例如僅設置於該關閉元件主體的外部，使得該流動孔(10)保持暢通。該關閉裝置之一入口4及一出口5係通向該內部空間。該殼體之數個密封表面6係設於一凸部或該關閉元件周圍剩餘空間之一凹部。同樣地，該關閉元件之環狀密封表面設於一凸部。一凹部11係位於密封表面間或內部的關閉元件邊緣區域。用以讓液體主流流經該關閉元件的流動孔10係貫穿該關閉元件。除此之外，第3圖指出從該入口到該出口，液體可能的流動方向，明確地來說，i)透過該自由空間9a，ii)先透過該流動孔10，再經由該自由空間9a及iii)透過該自由空間9b。
第3B圖係為第3A圖以該入口往該關閉元件之方向來看，關閉裝置之關閉元件的空間視圖，該關閉元間部份呈球狀。
第4圖顯示第3A及3B圖球閥的關閉元件以不同方向旋轉，第4A圖旋轉角度為0°(鎖固位置locking position)，第4B圖旋轉角度為25°(部份開放)，第4C圖旋轉角度為45°(部份開放)及第4D圖旋轉角度為90°(完全開放位置)；於局部開放位置時，沖刷該關閉元件周圍的自由空間，而於該完全開放位置時，以引導液體的方式，該自由空間係進一步連通於該出口。
第5圖顯示一種於該入口及出口具有兩對密封表面6之球閥。第5A圖：完全開放位置，第5B圖：關閉位置，第5C圖：開放位置，通流之流動係以畫影線表示，沖流(自由空間體積)係以黑色突顯。
第6圖係顯示一種於該入口具有密封表面6的球閥，第6A、6B及6C圖係近似於第5圖。
第7圖係顯示一種於該入口具有密封表面6的球閥。數個凹部11於該殼體及關閉元件(2)上形成該自由空間。第7A、7B及7C圖係近似第5圖。
第8圖係顯示一種於該入口具有密封表面6之球閥。並且，用以使液體流進該自由空間之數個孔12係設於該密封表面後，鄰近該入口之處。第8A、8B及8C圖係近似於第5圖。
第9圖係顯示一種於該入口具有密封表面6的球閥。且用以使液體流進該自由空間之數個孔12係設於該密封表面後，鄰近該入口之處，更進一步，一壓縮部(constriction)13係設於該穿孔內。第9A、9B及9C圖係近似於第5圖。
第10圖係顯示一種於該入口具有密封表面6的球閥，且用以使液體流進該自由空間之數個孔12係設於該密封表面後，鄰近該入口之處，更進一步，一內縮部13及一多孔層(perforated sheet)14設置於該穿孔內。第10A、10B及10C圖係近似於第5圖。
第11圖係顯示一種於該入口具有密封表面6的球閥，且與該自由空間接觸之數個孔係設於該密封表面後，鄰近該入口之處。未有穿孔設於中央貫穿該關閉元件。第11A、11B及11C圖係近似於第5圖。
第12圖係一種於該入口具有密封表面6的球閥。透過自由空間完全地引導液體流動(如第1圖所示)。第12A、12B及12C圖係近似於第5圖。
第13圖係顯示一種用以評估各實施例關閉裝置之特性參數的測量儀器。該測量儀器係包含一液體供應器、排水器，該關閉裝置21，以及另一關閉裝置22與一壓力規(pressure gauge，簡稱PI)。
實施例1：黏性液體的流動參數
為了決定本發明關閉裝置的結構，根據過程狀態選擇適合的關閉裝置之內部結構係為必要的。如果僅是使用一標準設備，而忽視步驟及媒介物(medium)參數，會於操作條件中造成媒介物或流動速率的變化，進而無法確保步驟過程中有安全性控管。
該關閉裝置的精確幾何設計因此須改為對應本發明之關係的流程條件。如果型態(該關閉裝置幾何參數與給定之步驟參數(例如黏度、剪切行為、溫度…等)之組合)未對應本發明之參數，液體在該自由空間體積的交換可能會太小而無法避免放熱反應的產生，其伴隨著熱能不穩定之液體(例如纖維素/NMMO/水混和物)的沉積現象而產生。
對於該”特別制定模式”的結構，實驗係在操作條件下進行，以便決定該特製形態的最佳結構，使得一方面可以使該自由空間受到足夠的沖刷，而另一方面經過該關閉裝置造成可承受的壓力損失(並不會太高)。
經由該結構的反覆運算近似法(iterative approximation)發現間隙結構、該關閉裝置結構以及要被傳輸之液體的材料參數間的關係。
根據適合該結構的操作條件採取下列步驟：
於操作條件中(組成、溫度、流動速率)供應液體至該實驗設置(請參照第13圖)。
於第一步驟中，節流閥21(throttling device)維持關閉且透過要被建構之該開放的關閉裝置引導所有的液體(Vp〔dm3/min〕)。獲得且記錄壓力(p〔bar〕)及流動速率(Vp〔dm3/min〕)。
於下一步驟中，該節流閥打開足夠遠到之前之壓力設定時的距離。於要被建構的關閉裝置中，該關閉元件於通道側係關閉的，而僅引導液體流過該自由空間(沖刷間隙)，測量該自由空間流(VF〔dm3/min〕)。
從測量所獲得的數值計算下列數值：
●間隙速度(VF〔m/min〕)(註記：>0.1)：自由空間流(VF〔dm3/min〕)除以自由空間截面，該自由空間截面係由π除以4再乘以該殼體直徑平方減掉該關閉元件於該通道位置中之直徑平方的差值，來計算獲得。
●自由空間交換率(FA〔1/min〕)(註記：>1)：自由空間流(VF〔dm3/min〕)除以自由空間體積(Ftot〔dm3〕)
●沖流比值(FV〔%〕)：自由空間流(VF〔dm3/min〕)除以產物流(Vp〔dm3/min〕)
●沖刷數(SZ)(註記：>0)：1000倍的沖流比值乘以間隙速度(VF〔m/min〕)再除以自由空間交換率(FA〔1/min〕)所獲得之結果值再取對數後所獲得的值。
經發現在該纖維素/NMMO/水混合物的例子中，光是該自由空間(亦被稱為沖刷間隙或間隙)係不足以達成該自由空間之充分無死角的沖刷。只有透過增加該關閉裝置之入口與出口間的壓力梯度的適當方法，才可以達到間隙速度(VF〔m/min〕)、自由空間交換率(FA〔1/min〕)及沖刷數(SZ)的特性數值，藉此穩定傳輸黏度不穩定之液體。
用以提供所需的壓力差之適當方法：
1)透過該關閉元件週期性的節流減少該傳輸的產物流
2)減少該關閉元件的通道直徑(passage diameter)
3)於該關閉元件的通道直徑加入一阻力
4)透過受沖刷的自由空間引導整個產物流
實施例2~9：
由纖維素、NMMO及水所組成且纖維素濃度12.5%之噴出溶液係於約94℃下使用以檢驗該關閉裝置的使用性。
實施例2(第5圖)：
一種在之前所述之實驗中裝設及測試的傳統設置的球閥，該球閥該具有加熱殼體、關閉元件、自由通道、入口側密封件及出口側密封件，其與該球體表面及殼體內部空間共同形成一密閉腔室。
該球閥具有63mm之名義直徑、105mm之殼體內部直徑(DG)、96mm之橫向於該通道方向之關閉元件直徑(DV)。未有液體通過的自由空間體積(Ftot)係為123cm3。其通過之產物流(VP)係為7.3dm3/min。於2.33m/min之名義流動速率(VN)下，產生約0.2bar的壓力損失(p)。
由於該密封件後之自由空間沒有發生沖刷，應設定該沖流比值、該名義間隙速度及該自由空間交換率為0，因此無法獲得該沖刷數。
該關閉裝置經證實不適用於特定的使用。
實施例3(第6圖)：
測試如實施例2之球閥，但不具有出口側自由空間密封件(開放之自由空間)。
沒有液體通過之自由空間的體積(Ftot)係為140cm3。其通過之產物流(VP)為10.55dm3/min。在3.38m/min之名義流動速率(VN)下，產生約0.3bar的壓力損失(p)。
由於開放的自由空間沒有發生沖刷，應設定該沖流比值、該名義間隙速度及該自由空間交換率為0，因此無法獲得該沖刷數。
該關閉裝置經證實不適用於在開放位置(90°)的特定使用。為了進行該自由空間的沖刷，轉動該關閉元件至一沖刷位置(15°~75°)，由於流動不良的關係，僅可以局部沖刷該自由空間。
實施例4(第7圖)：
如實施例3之球閥(但具有一關閉元件)係另於上述實驗性設置中安裝且測試，該關閉元件係具有與該軸距離小於與該密封表面距離 之區域。
由於在開放狀態時，無法進行該自由空間之沖刷，該球閥會於週期性間隔(3至4小時)關閉，用以沖刷至約10°~15°之開放角度。
該球閥具有63mm之名義直徑、102mm之殼體內部直徑(DG)、96mm之橫向於該通道方向之關閉元件直徑(DV)。有液體通過的自由空間體積(Ftot)於週期性間隔係為59cm3，其通過之產物流(VP)為5.98dm3/min。於1.92m/min之名義流動速率(VN)下，產生約2.7bar的壓力損失(p)。
由於週期性地進行該密封件後之自由空間的沖刷，於沖刷過程中獲得特性數值，沖流比值(FV)係為2.1%，名義間隙速度係為0.13m/min，自由空間交換率(FA)經計算後的值係為2.13，因此獲得一沖刷數(SZ)為0.123。
透過所獲得的特性數值，該關閉裝置經證實適用於特定的使用。
實施例5(第8圖)：
如實施例3之球閥(但設有一球狀物)經過上述的測試，其中該球狀物具有數個徑向設置的孔，用以使該通道空間連接至該自由空間。該孔的設置方式係使得局部的產物流經引導直接流至該自由空間的密封嘴部，因此可以連續沖刷密封件及自由空間。
該關閉元件(球狀物)具有54mm之連續自由通道。
該球閥具有54mm之名義直徑、105mm之殼體內部直徑(DG)、96mm之橫向於該通道方向之關閉元件直徑(DV)。有液體通過的自由空間體積(Ftot)係為150cm3。
其通過之產物流(VP)為7.29dm3/min。於3.19m/min之名義流動速率(VN)下，產生約0.3bar的壓力損失(p)。
連續地進行該密封件後之自由空間的沖刷，獲得下列特性數值：沖流比值(FV)係為0.3%，名義間隙速度係為0.11m/min，自由空間交換率(FA)經計算後的值係為0.13，因此獲得一沖刷數(SZ)為-0.667。
雖設有數個沖刷通道(flushing channel)，由於在完全開放位置該自由空間之低沖刷之緣故，無法假設可靠的通流沖刷，因此不適合使用該結構。為了進行該自由空間之沖刷，轉動該關閉元件至一沖刷位置(15°~75°)，但死角仍形成於該密封件後的孔之間的區域內。
實施例6(第9圖)：
該關閉元件(球狀物)於流動方向設有一錐狀穿孔，以增加壓力梯度。
該球閥具有63mm之名義直徑、105mm之殼體內部直徑(DG)、96mm之橫向於該通道方向之關閉元件直徑(DV)。有液體通過的自由空間體積(Ftot)係為87cm3。其通過之產物流(VP)為7.11dm3/min。於2.28m/min之名義流動速率(VN)下，產生約1.4bar的壓力損失(p)。
連續地進行該密封件後之自由空間的沖刷，獲得下列特性數值：沖流比值(FV)係為2.5%，名義間隙速度係為0.13m/min，自由空間交換率(FA)經計算後的值係為2.05，因此獲得一沖刷數(SZ)為0.184。
透過所獲得的特性數值，該關閉裝置經證實適用於特定的使用。
實施例7(第10圖)：
一種根據實施例6之球閥，其除了設有該錐狀穿孔外，一阻流元件(穿孔板體)亦嵌於該球狀物的孔中。
該球閥具有63mm之名義直徑、102mm之殼體內部直徑(DG)、96mm之橫向於該通道方向之關閉元件直徑(DV)。有液體通過的自由空間體積(Ftot)係為67cm3。
其通過之產物流(VP)為5.21dm3/min。於1.67m/min之名義流動速率(VN)下，產生約2.6bar的壓力損失(p)。
連續地進行該密封件後之自由空間的沖刷，獲得下列特性數值：沖流比值(FV)係為3.1%，名義間隙速度係為0.17m/min，自由空間交換率(FA)經計算後的值係為2.43，因此獲得一沖刷數(SZ)為0.345。
透過所獲得的特性數值，該關閉裝置經證實適用於特定的使用。
實施例8(請參照第11圖)：
一種根據實施例6之球閥，但該通道孔係完全關閉，使得整個產物流經由該徑向向外延伸沖刷孔通過該自由空間導引至該關閉裝置的排出口。
該球閥具有63mm之名義直徑、111mm之殼體內部直徑(DG)、96mm之橫向於該通道方向之關閉元件直徑(DV)。有液體通過的自由空間體積(Ftot)係為164cm3。
其通過之產物流(VP)為4.95dm3/min之產物流(VP)。於1.59m/min之名義流動速率(VN)下，產生約2.8bar的壓力損失(p)。
獲得下列特性數值：沖流比值(FV)係為100%，名義間隙速度(VF)係為2.03m/min，自由空間交換率(FA)經計算後的值係為30.14，因此獲得一沖刷數(SZ)為1.828。
透過所獲得的特性數值，該關閉裝置經證實適用於特定的使用。
範例9(請參照第12圖)：
一種根據實施例8之球閥，但該關閉元件不具有入口側凹部及沖刷孔。該關閉元件(該球體)橫向於流動方向關閉，且以圓柱的形狀縮至一較小的直徑，以確保自由空間流動的順暢。
該球閥具有63mm之名義直徑、102mm之殼體內部直徑(DG)、72mm之橫向於該通道方向之關閉元件直徑(DV)(圓柱形)。
有液體通過的自由空間體積(Ftot)係為329cm3。其通過之產物流(VP)為5.74dm3/min之產物流(VP)。於1.84m/min之名義流動速率(VN)下，產生約0.5bar的壓力損失(p)。
獲得下列特性數值：沖流比值(FV)係為100%，名義間隙速度(VF)係為1.4m/min，自由空間交換率(FA)經計算後的值係為17.470，因此獲得一沖刷數(SZ)為1.904。
透過所獲得的特性數值，該關閉裝置經證實適用於特定的使用。

Claims (34)

  1. 一種關閉裝置係包含一閥殼體(1)及一關閉元件(2)，該閥殼體具有一內部空間、至少一入口(4)及至少一出口(5)，該關閉元件係根據一軸可旋轉設置於該內部空間，其中於該關閉元件(2)及閥殼體(1)間係有一自由空間(9)，用以讓液體於該入口及出口(4、5)之間流動，及一對密封表面(6、7)設於該閥殼體(1)與關閉元件(2)之間的該至少一入口(4)，其中該關閉元件(2)的密封表面(7)係經由該關閉元件的旋轉係為可樞轉的，且於該關閉裝置的鎖固位置透過不透水軸承抵靠該閥殼體(1)之密封表面(6)來關閉該入口(4)，該關閉裝置之特徵在於該對密封表面(6、7)自該軸或該關閉元件(2)之中心點之距離係大於該軸或該中心點到該關閉元件(2)其他外部區域的距離，以於該鎖固位置形成該自由空間(9)，該自由空間位於該鎖固位置時係以液體引導方式連接該出口(5)，及該對密封表面(6及7)自該軸或該關閉元件之中心點之距離係小於該軸或該中心點到該閥殼體內部空間的其他區域之距離，以形成該自由空間(9)，該自由空間位於該鎖固位置時係以液體引導方式連接該出口(5)；其中，該閥殼體(1)或該關閉元件(2)之密封表面(6；7)係設置於一密封凸部上，或當由該關閉元件(2)的密封表面(7)內部觀察，該外部區域係設有一凹部(11)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之關閉裝置，其特徵在於該關閉元件(2)及/或該閥殼體(1)之內部空間係以下列方式設計而成，亦即在開放位置時：●該關閉裝置所形成於該入口及出口間的壓力差係至少0.4bar；●該自由空間流除以總液體流所得的沖刷流比值係至少為0.1%；●該自由空間流除以自由空間截面所得的名義間隙速度係至少為0.1 m/min；或●該自由空間流除以該自由空間體積所得的自由空間交換率係至少為1 1/min。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之關閉裝置，其特徵在於在該關閉裝置的局部或完全開放位置上，該閥殼體(1)與該關閉元件(2)間之自由空間(9)截面係與液體之黏度相符合，且至少是大的足以於該自由空間(9)內該軸的兩側產生一沖流。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之關閉裝置，其特徵在於該關閉元件(2)係用以對該對密封表面(6、7)後之自由空間(9)進行週期性沖刷。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之關閉裝置，其特徵在於該關閉元件(2)之軸設置於該關閉元件(2)之中心點。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之關閉裝置，其特徵在於該關閉元件(2)係呈局部球狀或包含具有該密封表面(7)之一球形區段狀的關閉部(8)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之關閉裝置，其特徵在於該閥殼體(1)或該關閉元件(2)之密封表面(6；7)係為圓形，特別是當位於該密封凸部上時係為圓形。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之關閉裝置，其特徵在於該對密封表面(6、7)係設於該入口(4)且該出口(5)係不具任何密封元件。
  9. 如申請專利範圍第1~2、4~8項中任一項所述之關閉裝置，其特徵在於該自由空間(9)係由一凹部所形成，其中該閥殼體(1)具有朝該內部空間的凹部或朝該閥殼體(1)之關閉元件(2)。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之關閉裝置，其特徵在於該自由空間(9)係由該密封表面(6；7)或該密封凸部所界定的凹部所形成。
  11. 如申請專利範圍第3項所述之關閉裝置，其特徵在於該自由空間(9)係由一凹部所形成，其中該閥殼體(1)具有朝該內部空間的凹部或朝 該閥殼體(1)之關閉元件(2)。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之關閉裝置，其特徵在於該自由空間(9)係由該密封表面(6；7)或該密封凸部所界定的凹部所形成。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之關閉裝置，其特徵在於該自由空間(9)係由一凹部所形成，其中該閥殼體(1)具有朝該內部空間的凹部或朝該閥殼體(1)之關閉元件(2)。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之關閉裝置，其特徵在於該自由空間(9)係由該密封表面(6；7)或該密封凸部所界定的凹部所形成。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之關閉裝置，其特徵在於該內部空間係為局部球形或圓柱形。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之關閉裝置，其特徵在於該關閉元件具有一孔(10)，用以使液體於該裝置的開放位置流動於該入口及出口之間。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之關閉裝置，其特徵在於另有數個連接孔(12)以液體引導方式使該孔(10)連接至該自由空間。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之關閉裝置，其特徵在於該出口前之孔係具有一壓縮部(13)或一阻流件(14)。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之關閉裝置，其特徵在於該壓縮部(13)或該阻流件(14)係為一穿孔板體。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之關閉裝置，其特徵在於該關閉元件係為不具有垂直於該軸的流動孔之一實心體。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之關閉裝置，其特徵在於該閥殼體或該關閉元件係由金屬或金屬合金所組成。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之關閉裝置，其特徵在於該閥殼體或該關閉元件係由含鐵材質之金屬或金屬合金所組成。
  23. 一種如申請專利範圍第1~22項中任一項所述之關閉裝置的用途，用以 控制液體流動，其中於該關閉元件之一開放位置或自由空間沖刷位置時，●該關閉裝置所形成於該入口及出口間的壓力差係至少0.4bar；●該自由空間流除以通過該孔(10)之液體所得的沖刷流比值係至少為0.1%；●該自由空間流除以自由空間截面所得的名義間隙速度係至少為0.1m/min；或●該自由空間流除以該自由空間體積所得的自由空間交換率係至少為1 1/min。
  24. 一種如申請專利範圍第1~22項中任一項所述之關閉裝置的用途，用於一管線內傳輸化學狀態不穩定之液體。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之關閉裝置的用途，其中該化學狀態不穩定之液體在該關閉裝置產生沉澱時具有易於爆炸之特性。
  26. 如申請專利範圍第23項所述之關閉裝置的用途，用於一管線內傳輸化學狀態不穩定之液體。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之關閉裝置的用途，其中該化學狀態不穩定之液體在該關閉裝置產生沉澱時具有易於爆炸之特性。
  28. 如申請專利範圍第23~27項中任一項所述之關閉裝置的用途，其特徵在於液體係為一鑄造化合物或為纖維素溶液。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之關閉裝置的用途，其特徵在於該鑄造化合物係為一紡織化合物。
  30. 如申請專利範圍第28項所述之關閉裝置的用途，其特徵在於該纖維素溶液係為包含有氧化胺之纖維素溶液。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之關閉裝置的用途，其特徵在於該纖維素溶液係為N-甲基嗎啉N-氧化物。
  32. 一種用以從液態鑄造化合物製造塑形體的方法，該方法包含透過一管線來輸送該液態鑄造化合物，該管線具有如申請專利範圍第1~22項中任一項所述之關閉裝置或使用如申請專利範圍第23~31項中任一項所述之關閉裝置，其中該管線經由該關閉裝置之出口通向一鑄造單元，透過該鑄造單元之開口擠壓該鑄造化合物，藉此鑄造該鑄造化合物並使該鑄造化合物硬化。
  33. 如申請專利範圍第32項所述之用以從液態鑄造化合物製造塑形體的方法，其中該鑄造單元係具有數個開口之一擠出機。
  34. 如申請專利範圍第32項所述之用以從液態鑄造化合物製造塑形體的方法，其中係藉由固化或凝固使該鑄造化合物硬化。
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