WO2001033080A1

WO2001033080A1 - Verfahren und vorrichtung zur förderung einer celluloselösung

Info

Publication number: WO2001033080A1
Application number: PCT/DE2000/003412
Authority: WO
Inventors: Enrico Brand
Original assignee: Alceru Schwarza Gmbh
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2001-05-10
Also published as: AU1691501A

Abstract

Verfahren zur Förderung einer Lösung von Cellulose in wasserhaltigem N-Methylmorpholin-N-oxid bei einer Temperatur in dem Bereich von 70 bis 110°C durch eine Zahnradpumpe mit innerem Rücklauf, bei dem man die Temperatur der Lösung in dem Pumpenraum der Zahnradpumpe misst und durch Wärmeaustausch mit einer aufgrund der Temperaturmessung temperierten Wärmeaustauschflüssigkeit in einem vorgegebenen Sollwertbereich hält.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Förderung einer Celluloselösung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Förderung einer Lösung von Cellulose in wasserhaltigem N-Methylmorpholin-N-oxid bei einer Temperatur in dem Bereich von 70 bis 110°C durch eine Zahnradpumpe mit innerem Rücklauf. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Förderung einer Lösung von Cellulose in wasserhaltigem N-Methylmorpholin-N-oxid mit einer Zahnradpumpe mit einem Doppelmantel und mit innerem Rücklauf.

Es ist bekannt, die genannte Celluloselösung mittels Zahnradpumpen zu fördern, und zwar sowohl mit Spinnpumpen zur Beaufschlagung von Spinndüsen als auch zum Transport der Lösung über größere Strecken. Aus WO 98/02662 ist die Temperaturkontrolle der Lagerungen der Rotoren einer Zahnradpumpe für Celluloselösung bekannt, um einen Temperaturanstieg in den Lagern festzustellen und daraufhin den Volumendurchsatz der Pumpe zu verringern oder die Pumpe ganz abzustellen. Nachteilig ist hierbei der apparative Aufwand, da bei zwei Zahnradrotoren alle vier Lager eine Temperaturüberwachung erfordern, weil sonst keine sichere Kontrolle möglich ist. Außerdem bedeutet die Verringerung des Pumpendurchsatzes bei einem bemerkten Temperaturanstieg eine ungleichmäßige Versorgung der Spinnpumpen mit Spinnlösung, was zu Qualitätsveränderungen in den Endprodukten führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Förderung von Celluloselösungen in wässrigem N-Methylmorpholin-N-oxid zu schaffen, durch die bei variablen Förderleistungen mit einem im wesentlichen gleichbleibenden volumetrischen Wirkungsgrad der Zahnradpumpe gearbeitet werden kann. Darüber hinaus soll ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, bei denen eine temperaturbedingte Veränderung, insbesondere Verringerung des volumetrischen Wirkungsgrades der Pumpe bemerkt und kompensiert werden kann, so daß die Beaufschlagung der nachgeschalteten Apparate, insbesondere der Filter oder Spinnpumpen, im wesentlichen konstant gehalten werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Förderung einer Celluloselösung in wässrigem N-Methylmorpholin-N-oxid, durch die selbsttätige Temperaturanstiege in der Zahnradpumpe infolge mangelhafter Schmierung oder Einsetzen einer exothermen Reaktion in der Lösung ohne großen apparativen Aufwand frühzeitig erkannt werden können. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Temperatur der Lösung in dem Pumpenraum der Zahnradpumpe misst und durch Wärmeaustausch mit einer aufgrund der Temperaturmessung temperierten Austauschflüssigkeit in einem vorgegebenen Sollwertbereich hält. Es hat sich gezeigt, daß durch eine Temperaturmessung der Lösung in dem Pumpenraum eine zur Lösung wenigstens von Teilen der Aufgabe ausreichende Information zur Verfügung steht. Wird beispielsweise die Pumpleistung erhöht und ein unerwünschter Temperaturanstieg (mit entsprechendem Abfall des volumetrsichen Wirkungsgrades) festgestellt, wird dieser Temperaturanstieg durch Wärmeaustausch mit der entsprechend kälter temperierten Austauschflüssigkeit reduziert. Wird dagegen ohne eine erhöhte Förderleistung ein Temperaturanstieg und eine damit verbundene Viskositätsabnahme festgestellt, bedeutet dies einen verstärkten Rücklauf (über die Schmierkanäle), dem ebenfalls durch Kühlung der Lösung in der Zahnradpumpe mit entsprechender Viskositätszunahme der Lösung entgegengewirkt wird. Ferner zeigt ein spontaner Temperaturanstieg ohne erkennbare Ursache eine Wärmeentwicklung in der Pumpe durch erhöhte Reibung oder einsetzende Exothermie an, wodurch das Personal frühzeitig auf eine entstehende Gefährdung (wachsendes Explosionsrisiko) aufmerksam gemacht wird.

Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens misst man die Lösungstemperatur auf der Druckseite der Zahnradpumpe, da sich eine Temperaturzunahme der Lösung auf der Druckseite stärker zeigt als auf der Saugseite. In weiterer Ausbildung der Erfindung kann man die Lösungstemperatur auch auf der Saugseite der Zahnradpumpe messen. Die Temperaturdifferenz zwischen Druckseite und Saugseite liefert dann einen relativ sicheren Anhaltspunkt dafür, ob der Temperaturanstieg alleine durch die über die Pumpe eingetragene Scherenergie bedingt ist oder zusätzliche Wärmequellen in der Pumpe vorliegen müssen, die erhöhte Aufmerksamkeit verlangen.

Die Aufgabe wird ferner bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Doppelmantel der Zahnradpumpe über Leitungen an ein Temperiergerät für Wärmeaustauschflüssigkeit angeschlossen ist und in dem Pumpenraum der Zahnradpumpe ein Temperaturmeßfühler für die Regelung der Temperatur der Wärmeaustauschflüssigkeit angeordnet ist. Durch den von Wärmeaustauschflüssigkeit durchflossenen Doppelmantel wird die Celluloselösung in der Zahnradpumpe temperiert, vorzugsweise gekühlt, wenn der Temperaturmeßfühler eine Abweichung der Lösungstemperatur von dem Sollwertbereich feststellt. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß mit nur einem Meßfühler im Pumpenraum eine ausreichend empfindliche Temperaturüberwachung erreicht wird, da sich beispielsweise eine lokale Erwärmung an einem Lager schnell in einem summarischen Temperaturanstieg im Pumpenraum bemerkbar macht. Einer separaten Überwachung der verschiedenen Lager bedarf es nicht. Die erfindungsgemäße Eigenregelung der Temperatur geht über die Erkennung und Vermeidung von Exo- thermien hinaus, da generell der Pumpenbetrieb überwacht und unter den verschiedenen Betriebsbedingungen durch Anpassung der Temperatur optimiert werden kann.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Temperaturmeßfühler in dem druckseitigen Raum der Zahnradpumpe angebracht. Alternativ oder zusätzlich kann der Temperaturmeßfühler auch in dem saugseitigen Raum der Zahnradpumpe angeordnet sein.

Zweckmäßigerweise ist die Strömungsrichtung der Wärmeaustauschflüssigkeit in dem Doppelmantel der Förderrichtung der Pumpe entgegengerichtet. Die zur Kühlung dienende Wärmeaustauschflüssigkeit kommt daher zunächst mit dem druckseitigen Pumpenraum in Austausch, in dem die Lösungstemperatur am höchsten ist, und erst anschließend mit dem saugseitigen Pumpenraum. Der Wärmeaustausch mit der Celluloselösung ist nicht auf die Kühlung der Lösung beschränkt; sie kann in besonderen Fällen auch ihre Erwärmung umfassen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 eine Zahnradpumpe der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise im Schnitt; und

Figur 2 eine Schemazeichnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 1 zeigt die Zahnradpumpe 1 mit einem saugseitigen Pumpenraum 2 und einem druckseitigen Pumpenraum 3. In dem Pumpenraum 3 befindet sich ein Temperaturfühler 4, z.B. in Form eines Thermoelements. Das Pumpengehäuse 5 ist mit einem Doppelmantel 6 umgeben, der sich auch über die beiden Anschlußstutzen 7 und 8 erstreckt. Der Doppelmantel 6 ist am Stutzen 7 mit einem Einlaufstutzen 9 mit Flanschanschluß für Wärmeaustauschflüssigkeit versehen. Analog ist der Anschlußstutzen 8 mit einem Auslaufstutzen 10 mit Flanschanschluß bestückt.

Nach Figur 2 ist der Einlaufstutzen 9 des Doppelmantels 6 über eine Leitung 11 an ein Temperiergerät 12 angeschlossen. Ebenso ist der Auslaufstutzen 10 des Doppelmantels über die Flüssigkeitsleitung 13 mit dem Temperiergerät 12 verbunden. Das Gerät 12 enthält u.a. eine Umwälzpumpe für die zwischen dem Temperiergerät 12 und dem Doppelmantel 6 zirkulierende Wärmeaustauschflüssigkeit. Der Temperaturfühler 4 in dem druckseitigen Pumpenraum 3 ist über die Signalleitung 14 ebenfalls mit dem Temperiergerät 12 verbunden. Damit wird ein Regelkreis geschlossen, der die Temperatur der durch die Zahnradpumpe 1 geförderten Celluloselösung regelt. Diese Temperatur kann an dem Temperiergerät 12 eingestellt werden. Außerdem enthält das Gerät 12 optische oder akustische Signalgeber (nicht dargestellt), die dem Bedienungspersonal ein Warnsignal geben, wenn die von dem Meßfühler 4 festgestellte Temperatur ein an dem Gerät 12 voreingestelltes Temperatursollwertintervall verläßt.

Für die Erfindung geeignete Zahnradpumpen werden von verschiedenen Herstellern angeboten. Eine geeignete Pumpe ist z.B. der Typ GVH10H-1-3Z der Barmag AG. Ein geeignetes Temperiergerät ist z.B. ein Gerät des Typs teco 200 der Fa. gwk mbH, Kierspe.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Förderung einer Lösung von Cellulose in wasserhaltigem N-Methylmorpholin-N-oxid bei einer Temperatur in dem Bereich von 70 bis 110°C durch eine Zahnradpumpe mit innerem Rücklauf, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur der Lösung in dem Pumpenraum der Zahnradpumpe misst und durch Wärmeaustausch mit einer aufgrund der Temperaturmessung temperierten Wärmeaustauschflüssigkeit in einem vorgegebenen Sollwertbereich hält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösungstemperatur auf der Druckseite der Zahnradpumpe misst.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösungstemperatur auch auf der Saugseite der Zahnradpumpe misst.

4. Vorrichtung zur Förderung einer Lösung von Cellulose in wasserhaltigem N-Methylmorpholin-N-oxid mit einer Zahnradpumpe mit einem Doppelmantel und innerem Rücklauf, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelmantel (6) über Leitungen (11,13) an ein Temperiergerät (12) für Wärmeaustauschflüssigkeit angeschlossen ist und in dem Pumpenraum der Zahnradpumpe (1) ein Temperaturmeßfühler (4) für die Regelung der Temperatur der Wärmeaustauschflüssigkeit angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturmeßfühler (4) in dem druckseitigen Raum (3) der Zahnradpumpe angebracht ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturmeßfühler (4) in dem saugseitigen Raum (12) der Zahnradpumpe angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 nis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung der Wärmeaustauschflüssigkeit in dem Doppelmantel (6) der Förderrichtung der Pumpe entgegengerichtet ist.