устройство для контроля давления в текущей вязкой массе и установка, содержащая его, для производства формовочных растворов целлюлозы

Формула изобретения

1. Устройство для контроля давления в текущей вязкой массе, содержащее впуск, через который масса втекает в устройство, направляющий элемент, имеющий приемную емкость для массы, которая втекает в устройство через впуск, поршень с отверстием, который перемещается в направляющем элементе, причем приемная емкость направляющего элемента изменяется при перемещении поршня, приемник, связанный с указанным отверстием в поршне и соединенный с впуском таким образом, что текущая масса проходит из впуска через приемник и через отверстие поршня в направляющий элемент, и выпуск, к которому ведет направляющий элемент и через который текущая масса выпускается из устройства, причем впуск, направляющий элемент и приемник выполнены в виде трубы, отличающееся тем, что приемник телескопически скользит над впуском при движении поршня.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поршень соединен со статическим смесителем, который обладает возможностью перемещения внутри направляющего элемента и перемещается совместно с поршнем.

3. Устройство по одному из пп.1 и 2, отличающееся тем, что направляющий элемент имеет камеру давления, в которую через отверстие может поступать рабочее тело, которое обеспечивает возможность перемещения указанного поршня.

4. Установка для производства формовочных растворов целлюлозы в водном растворе третичного аминоксида, включающая в себя устройство для обработки тонкой пленки, в котором при использовании техники тонких пленок вода испаряется из суспензии при повышенной температуре и при пониженном давлении, пока не будет получен раствор целлюлозы, который затем выводится из устройства для обработки тонкой пленки, отличающаяся тем, что содержит устройство для контроля давления, выполненное по одному из пп.1 - 3, которое подключено к указанному устройству для обработки тонкой пленки непосредственно или при помощи трубы.

5. Установка для производства отформованных из целлюлозы изделий, содержащая смеситель, в котором образована суспензия из дробленой целлюлозы и водного раствора третичного аминоксида, и формующий инструмент, отличающаяся тем, что содержит устройство для обработки тонкой пленки, которое связано со смесителем при помощи трубы и в котором при использовании техники тонких пленок вода испаряется из суспензии при повышенной температуре и при пониженном давлении, пока не будет получен раствор целлюлозы, который затем выводится из устройства для обработки тонкой пленки, устройство для контроля давления, выполненное по одному из пп.1 - 3, которое подключено к указанному устройству для обработки тонкой пленки непосредственно или при помощи трубы, а формующий инструмент подключен при помощи трубы к указанному устройству для контроля давления.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию устройства для управления давлением в текущей вязкой массе и к созданию установки для изготовления отформованных изделий из целлюлозы. В частности, настоящее изобретение имеет отношение к созданию устройства для управления давлением в текущем, обладающем высокой вязкостью, растворе целлюлозы, таком как формовочный раствор целлюлозы в третичном аминоксиде, который транспортируется от установки для производства раствора к формующему инструменту.

Для того, чтобы изготавливать волокна, пленки или другие отформованные изделия из исходного материала, такого как раствор полимера или термопластичная смола (полимер), непрерывным образом и при постоянном высоком качестве, не только необходимо, чтобы химические / физические свойства исходного материала оставались неизменными, но и также чтобы формующий инструмент, такой как многоканальный мундштук или головка для экструзии пленки, обеспечивали сохранение этого условия. Для выполнения этой задачи жизненную важность имеет сохранение однородности прядильного давления. При нормальной работе установки для промышленного (крупносерийного) производства это условие обычно бывает выполнено, однако в некоторых случаях, когда исходный материал отклоняется или выводится из канала ранее достижения формующего инструмента, например, при осуществлении промывки фильтра обратной струей или при решении некоторых других задач, прядильное давление, естественно, будет падать. В таком случае должны быть предусмотрены соответствующие устройства для компенсации отведенного исходного материала, чтобы избежать потери давления. Такие устройства известны, например, из документа АТ-В 397 043, который далее будет описан более подробно.

С другой стороны, может случиться так, что питание исходным материалом формующего инструмента должно быть прервано, например, для смены формующего инструмента. Однако такое прерывание не должно повлиять на производство исходного материала, так как прекращение и возобновление процесса производства исходного материала создает риск временного нарушения постоянного качества исходного материала. Поэтому, чтобы не прерывать непрерывное производство исходного материала, необходимо предусмотреть наличие какого-то резервуара для отбора исходного материала, произведенного в промежуток времени, когда исходный материал не может быть обработан формующим инструментом. Такое устройство известно, например, из документа WO 94/02408, который далее будет описан более подробно.

Из документа GB - A 841 403 известно устройство, при помощи которого может выдаваться прерывистым образом вязкий материал, такой как маргарин. Это устройство содержит цилиндрическую резервную камеру, в которой движется поршень, выталкивая порции маргарина. Маргарин выталкивается в резервную камеру в противоположном направлении относительно лицевой части поршня, отклоняется и выдается прерывистым образом в противоположном направлении. В этом документе не упоминается, что подобное устройство также подходит для непрерывного питания материалом с высокой вязкостью.

Из документа DE-A 3 416 899 известна машина для декорирования, которая обладает, например, возможностью нанесения шоколадной массы на бисквиты. Между распылительными форсунками, с одной стороны, и насосом для подачи шоколадной массы, с другой стороны, предусмотрен цилиндр, причем на его поршень воздействует пневмоцилиндр. В данном устройстве обеспечено однородное поступление шоколадной массы от распылительных форсунок, вне зависимости от колебаний давления.

Однако в некоторых случаях требуется наличие устройства для контроля величины массового потока и для компенсации колебаний давления в текущей, обладающей высокой вязкостью массе, чтобы выполнить еще одно условие: не должно создаваться никакого вредного объема, в котором может накапливаться исходный материал. Это имеет особое значение в тех случаях, когда свойства исходного материала постепенно изменяются. Растворы вязких полимеров или термопластичных материалов одного или нескольких полимеров обычно должны подвергаться обработке при повышенных температурах. В таких случаях может случиться так, что полимер, при повышенной температуре, имеет недостаточную стабильность и подвержен реакциям деградации. Эти реакции деградации могут иметь возможный взрывной характер, что создает риск безопасности. Эти проблемы далее будут описаны более подробно при помощи примеров растворов целлюлозы в третичных аминоксидах. При общем описании производства растворов целлюлозы в водных третичных аминоксидах сделана ссылка на патент США US 4, 196, 282. В дальнейшем изложении вместо термина "третичные аминоксиды" будет использовано выражение "NMMO" (= N-метилморфолин - N - оксид).

Растворение целлюлозы в NMMO приводит к частичной деградации (разрыву) полимерной цепи целлюлозы. Эта частичная деградация оказывает отрицательное влияние на надежность прядения и на определенные свойства готовых продуктов, такие как прочность волокна, удлинение волокна и прочность петли.

Далее известно, что растворы целлюлозы испытывают постепенное обесцвечивание в результате деградации использованных аминоксидов. Например, моногидрат NMMO при нормальных условиях присутствует в виде кристаллического белого твердого вещества, которое плавится при температуре 72^oC. При нагревании моногидрата при температурах выше 120/130^oC будет происходить сильное обесцвечивание. Начиная с 175^oC инициируется экзотермическая реакция, при этом расплавленная масса полностью дегидрируется и выделяющиеся при этом большие объемы газа могут привести к возможному взрыву, причем температуры поднимаются значительно выше 250^oC. Известно, что металлические железо и медь, и в особенности их соли, снижают температуру разложения NMMO, при этом скорость разложения одновременно повышается.

В дополнение к упомянутым выше проблемам существует другая трудность, а именно, термическая нестабильность самих растворов NMMO /целлюлоза. Это означает, что при повышенных температурах обработки (ориентировочно, 110 - 120^oC) в растворах инициируются неконтролируемые процессы разложения, которые вызваны выделением газов, что может вести к сильной дефлаграции, возгоранию и даже взрыву.

В литературе мало что можно почерпнуть относительно корреляций тепловой нестабильной природы раствора, например, экструзионной смеси. В особенности, когда присутствуют ионы металла, в некоторых случаях могут развиваться реакции разложения в прядильном растворе. Однако присутствие ионов металла в растворах никогда не может быть полностью исключено по причине изготовления из металла элементов установки, которые обычно изготавливают из нержавеющей стали.

До настоящего времени в литературе еще не были описаны меры стабилизации, которые позволили бы в существенной степени стабилизировать целлюлозу и NMMO, а также уменьшить тепловую нестабильность раствора целлюлоза / NMMO в такой степени, чтобы избежать взрывного разложения в условиях протекания процесса. Очевидно, что особенно большие проблемы создает тепловая нестабильность прядильных растворов, так как в элементах установки, имеющих большие емкости, таких как буферные сосуды, резервуары для перемешивания и т.п., именно прядильные растворы создают наибольший риск безопасности.

Для предотвращения риска взрыва при производстве раствора и для поддержания тепловой нагрузки на низком уровне, из документа ЕР-A- 0356 419 известен процесс приготовления раствора в устройстве для обработки тонких пленок, которое использовано вместо сосуда с мешалкой (мешалки) или аналогичного устройства. В этом процессе суспензия целлюлозы в NMMO, где NMMO имеет содержание воды до 40%, распыляется тонким слоем по нагретой поверхности устройства для обработки тонких пленок, а затем транспортируется, при приложении повышенной температуры и пониженного давления, чтобы удалить воду до полного растворения целлюлозы. При этом возникает возможность быстрого нагревания суспензии до температур, необходимых для приготовления раствора, экономичным образом, а также одновременно имеется возможность для быстрого приготовления раствора, чтобы избежать в значительной степени разложения третичного аминоксида и разложения целлюлозы. Более того, риск безопасности, в сравнении с приготовлением раствора в сосуде с мешалкой, существенно уменьшен, так как растворитель не нагревается в большом количестве сразу, а нагревается только небольшими порциями.

Таким образом, описанный в ЕР-A- 0356 419 процесс уменьшает риск безопасности, который существует при производстве растворов целлюлозы, при помощи технических мер. Однако все еще существует риск деградации целлюлозы и NMMO, а также возникновения экзотермических реакций, дефлаграции и т.п., при обработке готовых растворов, то есть в элементах установки, которые предусмотрены между устройством для обработки тонкой пленки и формующим инструментом. В таких элементах установки содержатся буферные или резервные резервуары, которые, например, расположены между блоком фильтра, который может промываться обратной струей, и формующим инструментом, чтобы избежать по мере возможности возможных разрывов потока прядильного раствора в направлении к прядильной машине при замене фильтра или при его промывке обратной струей.

Как упоминалось ранее, такой блок фильтра, который может быть промыт обратной струей, имеющий объединенный с ним резервный резервуар, известен из документа АТ-В 397 043. Это устройство было создано для обработки термопластичного синтетического материала и имеет кожух, в котором два поддерживающих сито элемента установлены между рабочим положением и положением обратной промывки. В положении обратной промывки сито, которое должно подвергаться обратной промывке, находится ниже по течению относительно открытого соединения со стороной обратной промывки сита, находящейся в рабочем положении. Узкая цилиндрическая резервная камера, имеющая T-образную форму, в которой движется поршень, соединена с общим каналом разгрузки, ведущим к прядильной машине. Перед началом процесса обратной промывки поршень медленно выводится, в то время как синтетический материал медленно отводится в канал разгрузки. Обычно синтетический материал отводится при такой пониженной скорости, что в прядильной машине не происходит существенного падения давления. Когда резервный резервуар заполняется расплавленной массой, поддерживающий сито элемент, несущий сито, которое должно быть подвергнуто промывке обратной струей, переводится в положение промывки обратной струей и эта промывка осуществляется при помощи поршня таким образом, чтобы давление в прядильной машине поддерживалось постоянным, по меньшей мере приблизительно.

Недостатком этого известного устройства является то, что оно способно только немедленно компенсировать быстро случающиеся падения давления в каналах разгрузки, если определенное количество синтетического материала всегда присутствует в виде резерва в цилиндрической резервной камере, которое, когда это требуется, может быть направлено поршнем незамедлительно в канал разгрузки. Естественно, так как этот резервный материал часами остается в цилиндрической резервной камере, то он в течение этого времени подвергается различным реакциям деградации, которые происходят как в целлюлозе, так и в NMMO. Продукты такой деградации загрязняют прядильный раствор. Более того, во время его пребывания в цилиндрической резервной камере, этот резервный материал контактирует с относительно большой металлической поверхностью, так как отношение длина /ширина резервной камеры велико, в результате чего создаются благоприятные условия для обогащения металлическими ионами контактных поверхностей раствора целлюлозы. Эти металлические ионы могут инициировать термический разнос реакций разложения вплоть до взрывного разложения.

В WO 94/02408 описан процесс хранения жидкой, имеющей высокую вязкость среды в баке регулируемой емкости. Этот бак хранения является неподходящим для формовочных (формуемых) растворов целлюлозы в третичных аминоксидах по двум причинам. Первое, в непрерывном процессе производства изделий из целлюлозы, следует избегать хранения в баке исходного материала, т.е. термически нестабильного раствора целлюлозы. Как упоминалось ранее, в течение времени пребывания раствора целлюлозы, целлюлоза и третичный аминоксид подвергаются деградации, продукты которой ухудшают качество отформованных изделий. Второе, в предложенном баке в результате его сложной конфигурации не обеспечивается непрерывное протекание раствора с высокой вязкостью. В результате сформирован профиль потока с зонами, в которых одна часть раствора целлюлозы течет быстрее, чем другие ее части.

При использовании описанного в WO 94/02408 бака для растворов целлюлозы с высокой вязкостью этот профиль потока выражен настолько сильно, что в некоторых местах имеется только очень медленный поток раствора целлюлозы или же, например, он совсем отсутствует. Это является нежелательным не только потому, что время пребывания (в баке) термически нестабильного раствора увеличено, но и потому, что раствор целлюлозы накапливается в некоторых местах, именуемых вредными объемами, и обогащается ионами металла в результате его контакта с металлической поверхностью (бака), что увеличивает риск развития интенсивной реакции распада (разложения).

В идеальном случае устройство для контроля давления в текущей целлюлозе высокой вязкости должно было бы быть таким, чтобы раствор при прохождении этого устройства продвигался однородно подобно плунжеру (пробке), не приобретая никакого профиля потока.

Основной задачей настоящего изобретения является создание устройства для контроля давления в текущей вязкой массе, соответствующего следующим условиям:

1. Устройство должно быть способно к немедленному реагированию на падение давления за счет компенсации дополнительным исходным материалом; однако этот исходный материал не должен быть отобран ранее из основного потока, как это имеет место в случае в соответствии с АТ-В 397 043;

2. Устройство не должно иметь никакого вредного объема, где может происходить накопление исходного материала.

3. Устройство должно иметь простую конфигурацию и должно быть простым в эксплуатации.

4. Устройство должно быть спроектировано таким образом, чтобы время пребывания в нем исходного материала было возможно короче, то есть иметь профиль потока, в соответствии с которым исключена часть вязкой массы, которая транспортируется при значительно меньшей скорости; и

5. Устройство должно быть спроектировано таким образом, чтобы контакт исходного материала с металлической поверхностью был возможно меньшим.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением для контроля давления в текущей вязкой массе характеризуется тем, что имеет:

- впуск, через который масса втекает в устройство,

- направляющий элемент, имеющий приемную емкость для массы, которая втекает в устройство,

- поршень, имеющий отверстие, который перемещается в направляющем элементе, причем приемная емкость направляющего элемента изменяется при перемещении поршня,

- приемник, связанный с указанным отверстием в указанном поршне и соединенный с впуском, при этом текущая масса проходит из впуска через приемник и отверстие поршня в направляющий элемент,

- выпуск, к которому ведет направляющий элемент, и при помощи которого текущая масса выпускается из устройства,

причем впуск, направляющий элемент и приемник выполнены в виде трубы, при этом приемник скользит над впуском подобно телескопическому устройству, когда поршень перемещается (в ходе перемещения поршня).

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения поршень подсоединен к статическому смесителю, имеющему возможность перемещения в направляющем элементе и перемещающемуся совместно с поршнем.

Преимущественно, направляющий элемент содержит камеру давления, в которой под давлением находится рабочая среда, такая как газ или гидравлическое масло, и которая может перемещать поршень при ее вводе через отверстие (поршня).

Было показано, что устройство в соответствии с настоящим изобретением особенно подходит для использования при обработке растворов целлюлозы. В связи с этим настоящее изобретение также имеет отношение к применению устройства в соответствии с изобретением при прессовании формовочных растворов целлюлозы, в особенности когда в качестве формовочного раствора целлюлозы используется раствор целлюлозы в водном NMMO.

Далее, настоящее изобретение имеет отношение к созданию установки для производства отформованных из целлюлозы изделий, которая включает в себя:

- смеситель, в котором образована суспензия дробленной целлюлозы и водного раствора третичного аминоксида,

- устройство для обработки тонкой пленки, которое связано со смесителем при помощи трубы и в котором при использовании техники тонких пленок вода испаряется из суспензии при повышенной температуре и при пониженном давлении, пока не будет получен раствор целлюлозы, который затем выводится из устройства для обработки тонкой пленки,

- устройство для контроля давления в соответствии с настоящим изобретением, подключенное к устройству для обработки тонкой пленки, либо непосредственно, либо посредством трубы, и

- формующий инструмент, соединенный посредством трубы с устройством в соответствии с настоящим изобретением.

Для специалистов в данной области очевидно, что компоненты установки должны быть подключены друг к другу таким образом, чтобы был возможен процесс непрерывного производства. Естественно, устройство для обработки тонкой пленки, которое использовано для производства раствора, должно иметь такие размеры относительно нагретой поверхности, которые соответствуют объему обрабатываемой суспензии.

Установка в соответствии с настоящим изобретением обладает таким преимуществом, что могут быть исключены нарушения в процессе производства и при обработке (раствора), которые вызывают вариации давления в потоке раствора целлюлозы.

Заявитель провел исследования относительно времени пребывания ингредиентов суспензии и раствора целлюлозы в каждом из компонентов установки, и обнаружил, что устройство в соответствии с настоящим изобретением обладает значительно меньшим временем пребывания в сравнении с традиционными буферными и накопительными баками. Кроме того, устройство в соответствии с настоящим изобретением может быть легко настроено на различные емкости и выходные количества в той установке, в которой оно использовано. Особенно хорошо подходит для этого комбинация устройства для обработки тонкой пленки с устройством в соответствии с настоящим изобретением.

Размеры устройства в соответствии с настоящим изобретением должны быть выбраны в соответствии с производительностью устройства для обработки тонкой пленки, что должно соответствовать выраженному в процентах так называемому "удержанию" (профилю потока зоны пленки вдоль длины устройства) устройства для обработки тонкой пленки.

Предпочтительным устройством для обработки тонкой пленки является устройство "Filmtruder" компании Buss AG, Швейцария. Самый малый имеющийся в продаже Filmtruder имеет поверхность теплопередачи 0,5 м², что позволяет, в соответствии с описанием фирмы и объяснениями, имеющимися в ЕР-A 0356419, и содержащимися там же параметрами процесса, иметь производительность от 64 до 72 кг/час. Эта величина соответствует выходу прядильного раствора 128-144 кг/м²час. В этом устройстве Filmtruder может быть обеспечено удержание 1 - 2 литров, что соответствует ориентировочно 2% массового выхода, что оказалось желательным объемом компенсации давления устройства в соответствии с настоящим изобретением, скомбинированным с устройством Filmtruder.

Далее, было обнаружено, что желательным объемом компенсации давления устройства в соответствии с настоящим изобретением должен быть объем 2-6% от выхода прядильного раствора, что соответствует объему удержания устройства Filmtruder, то есть профилю потока зоны пленки. В связи с указанным, при использовании большого Filmtruder"а, имеющего поверхность нагрева 40 м², адаптация устройства в соответствии с настоящим изобретением должна базироваться на опыте, полученном из ЕР-A 0356419, при этом удельный массовый выход 128-144 кг/м²час следует умножить на поверхность нагрева, например, 40 м², что дает массовый выход через этот Filmtruder, составляющий 5120 - 5760 кг/час.

Таким образом, объем для этого большого Filmtruder"a, для устройства в соответствии с настоящим изобретением, должен быть от 100 до 300 литров, что вновь соответствует объему удержания Filmtruder"а.

За счет установки отношения длина/диаметр устройства в соответствии с настоящим изобретением, которое может быть предсказано специалистами в данной области, простым образом может быть реализована конструкция и создан объем компенсации требуемого давления.

Настоящее изобретение, кроме того, имеет отношение к созданию установки для производства формовочных растворов целлюлозы в водных третичных аминоксидах, которая характеризуется тем, что она содержит комбинацию:

- устройства для обработки тонкой пленки, в котором при использовании техники тонких пленок вода испаряется при повышенной температуре и при пониженном давлении из суспензии целлюлозы в водном растворе третичного аминоксида, пока не будет получен раствор целлюлозы, который затем выводится из устройства для обработки тонкой пленки, и

- устройства для контроля давления в соответствии с настоящим изобретением, которое подключено к устройству для обработки тонкой пленки, либо непосредственно, либо посредством трубы.

Указанные ранее и другие характеристики и преимущества изобретения будут более ясны из последующего его детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.

На фиг. 1 показана схематично установка для производства целлюлозного волокна, исходя из суспензии размолотой целлюлозы в водном растворе NMMO.

На фиг. 2 - 3a показаны варианты устройства в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 1 схематично показана конфигурация варианта установки в соответствии с настоящим изобретением для производства формовочного раствора целлюлозы в водном растворе NMMO, из которого производится прядение волокон. Следует указать, что для большей ясности на фиг. 1 различные компоненты установки показаны не в одном и том же масштабе.

На фиг. 1 позицией 1 показан смеситель, например, конусный смеситель, в который загружается дробленая целлюлоза и водный раствор NMMO. Загрузка показана при помощи двух стрелок. Целлюлоза и водный раствор NMMO перемешиваются в конусном смесителе с образованием суспензии. Лопасть конусного смесителя и привод лопасти смесителя показаны зигзагом и буквой М, соответственно. Полученная суспензия содержит от 9 до 13% по массе целлюлозы и от 65 до 63% по массе NMMO, соответственно, а остальное составляет вода.

Суспензия выгружается при помощи насоса 2 и подается в Filmtruder 3, в котором вода удаляется при помощи техники тонких пленок, при приложении пониженного давления и повышенной температуры, пока не растворится целлюлоза. Этот вид приготовления раствора целлюлозы детально описан в патенте ЕР-A- 0 356 419. Устройство для обработки тонкой пленки известно само по себе и, среди других изготовителей, выпускается компанией Buss AG, Швейцария, под торговой маркой Filmtruder. При помощи насоса 4 готовый раствор целлюлозы выгружается из Filmtruder"a.

Позицией 6 в общем виде обозначен компонент установки, который может быть предусмотрен факультативно и который может способствовать возникновению колебаний давления. Это может быть, например, устройство для внесения добавок, приводящее к возрастанию давления в прядильном насосе 5a, вызванному возрастанием объема текущего раствора целлюлозы. Это может быть также устройство, при помощи которого часть раствора целлюлозы, текущего в многоканальный мундштук, отклоняется в определенных интервалах для других целей. Это может быть, например, случай фильтра с промывкой обратной струей, который обычно предусматривают выше по течению относительно формующего инструмента, или случай переключения между двумя параллельно работающими патронами фильтров полимерного расплава, например, когда один из блоков фильтра должен быть вынут для проведения его чистки и когда необходимо переключиться на другой фильтр для поддержания расхода (потока). Фильтры с промывкой обратной струей известны специалистам и описаны, например, в ЕР-A-0572369 на имя заявителя настоящей заявки или в ЕР-A-0250695.

Позицией 7 показано устройство в соответствии с настоящим изобретением, которое в данном случае подключено при помощи фланца к компоненту 6 установки. При поступлении (отведении) раствора целлюлозы в компонент 6 установки, это отведенное количество раствора целлюлозы может быть скомпенсировано при помощи устройства 7 в соответствии с настоящим изобретением, за счет чего исключается падение давления в многоканальном мундштуке 5. В результате не возникает необходимость прерывания процесса прядения, который может продолжаться практически при том же самом давлении, при этом отсутствуют перерывы в прядении.

С другой стороны, когда по какой-либо причине необходимо заменить многоканальный мундштук 5 и когда, естественно, поток раствора целлюлозы к многоканальному мундштуку 5 должен быть прекращен, тогда устройство в соответствии с настоящим изобретением позволяет отобрать объем раствора целлюлозы, который выгружается из Filmtruder"a в течение промежутка времени, когда поток раствора целлюлозы прерывается. Поэтому нет необходимости прерывать работу Filmtruder"a, причем не возникает разрывов качества раствора целлюлозы.

Далее со ссылкой на фиг. 2 будет описана точная конфигурация устройства 7 в соответствии с настоящим изобретением и его режим работы.

На фиг. 2 показано сечение устройства в соответствии с настоящим изобретением в его самом простом виде. Это устройство состоит главным образом из 4 компонентов: двух глухих фланцев 8 и 10, цилиндрической направляющей трубы 9 и поршня 11, который обладает возможностью перемещения в направляющей трубе. Максимальный ход поршня и направление движения поршня 11 показаны буквой H и двойной стрелкой, соответственно. На фиг. 2 поршень 11 показан в его крайнем правом положении. В дальнейшем изложении это положение будет именоваться минимальным положением, так как в этом случае только минимальное количество раствора целлюлозы отбирается устройством в соответствии с настоящим изобретением. Когда поршень 11 переместится влево на расстояние его хода H, то он займет максимальное положение, так как в этом случае максимальное количество раствора целлюлозы содержится в устройстве в соответствии с настоящим изобретением. Это максимальное положение поршня 11 показано на фиг. 2 пунктиром.

Поршень 11 содержит приемник 11a, расположенный над трубой впуска 8a, закрепленной на глухом фланце 8, который (приемник) при перемещении поршня 11 в максимальное положение последовательно скользит над трубой впуска 8a подобно телескопическому устройству. В результате, при перемещении поршня 11 он (поршень) не только направляется цилиндрической стенкой 9a направляющей трубы 9, но и направляется трубой впуска 8a глухого фланца 8.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением работает следующим образом:

Раствор целлюлозы течет, например, из компонента 6 установки фиг. 1 через впускную трубу 8a, имеющую на своем конце коническое расширение, и через приемник 11a и выходит из устройства в соответствии с настоящим изобретением через выпускную трубу 10a, закрепленную на глухом фланце 10 и ведущую непосредственно к многоканальному мундштуку (не показан). Когда в случае замены многоканального мундштука подача раствора целлюлозы из выпускной трубы 10a должна быть приостановлена, то давление раствора целлюлозы, продолжающего постоянно протекать через впускную трубу 8a в устройство в соответствии с настоящим изобретением, должно было бы возрасти. Однако это возрастание давления скомпенсировано за счет перемещения поршня 11, соответствующего количеству поданного раствора целлюлозы, влево к максимальному положению. За счет этого обеспечивается пространство для раствора целлюлозы, текущего в устройство в соответствии с настоящим изобретением, когда производится замена многоканального мундштука. Как только новый многоканальный мундштук вступает в работу, выпускная труба 10a вновь открывается и перемещение поршня 11 одновременно прекращается, и при этом возобновляется операция прядения, так как раствор целлюлозы вновь непрерывно протекает из выпускной трубы 10a в многоканальный мундштук. Раствор целлюлозы, отобранный устройством в соответствии с настоящим изобретением в его направляющей трубе 9 во время прекращения операции прядения, дополнительно может подаваться к многоканальному мундштуку за счет перемещения (поршня) в минимальное положение, причем эта операция производится в течение продолжительного периода времени, чтобы не превысить существенно давление и выходной объем для многоканального мундштука.

С другой стороны, когда по каким-либо соображениям подача раствора целлюлозы к впускной трубе 8a должна быть сокращена, прежде всего отбирается резерв раствора целлюлозы, отобранный устройством в соответствии с настоящим изобретением, при этом поршень 11 перемещается в его максимальное положение, обеспечивая пространство для указанного резерва раствора целлюлозы. Когда в дальнейшем подача раствора целлюлозы к впускной трубе 8a должна быть сокращена, например, для отбора для других целей (например, для промывки фильтра обратной струей), следует предотвратить влияние падения давления раствора целлюлозы, вызванного этой мерой, на работу многоканального мундштука, что может быть обеспечено перемещением поршня 11 с соответствующей скоростью в сторону его минимального положения, за счет чего увеличивается транспортирование раствора целлюлозы через выпускную трубу 10a к многоканальному мундштуку.

В рабочем состоянии, когда желательно немедленно реагировать на положительные или отрицательные вариации давления, поршень 11 преимущественно располагается между его максимальным и минимальным положениями. В таком положении поршня внезапное падение давления во впускной трубе 8a может быть немедленно скомпенсировано перемещением поршня 11 в сторону его минимального положения. Важно, что количество раствора целлюлозы, необходимое для компенсации падения давления, не отбирается из вредного объема, как это имеет место в случае АТ-В 397 043, а из пространства, через которое раствор целлюлозы течет постоянно, и в котором раствор целлюлозы постоянно обновляется и, в результате, не стареет.

Внезапное возрастание давления в выпускной трубе 10a может быть скомпенсировано немедленным перемещением поршня 11 в сторону его максимального положения.

Далее будут описаны более подробно некоторые конструктивные характеристики устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Перемещение поршня 11 управляется при помощи инертного газа (или при помощи гидравлического масла), который подается в камеру давления 9c через газовое отверстие 9b направляющей трубы 9. Когда желательно переместить поршень 11 к его минимальному положению, давление газа в камере давления 9c должно быть выше давления, превалирующего в растворе целлюлозы. С другой стороны, поршень 11 может быть перемещен в сторону его максимального положения путем снижения давления газа ниже давления раствора целлюлозы. Обычно производят постоянный контроль давления газа. Поэтому имеется возможность перемещать поршень 11 непрерывным образом. Регулировка давления газа может осуществляться известным образом, например, при помощи воздуходувки, как это показано на фиг. 2.

Уплотнение камеры давления 9c относительно раствора целлюлозы в приемнике 11a показано в увеличенном масштабе на фиг. 2a. Это уплотнение включает в себя уплотнительное кольцо 8d, подогнанное под размер впускной трубы 8a, и грязесъемное кольцо 8e, которое позволяет избежать загрязнения уплотнительного кольца 8d. Позади грязесъемного кольца 8e установлено направляющее кольцо 8h, которое подогнано под размер впускной трубы 8a.

Уплотнение раствора целлюлозы относительно давления в камере давления 9c раствора целлюлозы также показано на фиг. 2a. Оно включает в себя уплотнительное кольцо 8b, имеющее U-образное сечение, которое позволяет избежать проникновения раствора целлюлозы в камеру давления 9c. Непосредственно позади уплотнительного кольца 8b установлено направляющее кольцо 8c, которое служит для ориентации приемника 11а относительно впускной трубы 8a.

Пространство 8f, которое образовано между направляющими кольцами 8c и 8h, так же как и пространство между приемником 11a и впускной трубой 8a, служат для промывки и смазки, и в которые смазка (смазочное вещество) поступает через канал смазки 8g. Смазка выводится через канал 8i (фиг. 2).

Уплотнение раствора целлюлозы относительно камеры давления 9c у поршня 11 показано в увеличенном масштабе на фиг. 2b. Это уплотнение также включает в себя уплотнительное кольцо 11b, имеющее U-образное сечение. Позади него установлено направляющее кольцо 11c. Уплотнение камеры давления 9c относительно раствора целлюлозы на фиг. 2b не показано; обычно оно выполняется аналогично фиг. 2a (уплотнительное кольцо 8d, грязесъемное кольцо 8e, направляющее кольцо 8h).

Уплотнение камеры давления 9c и раствора целлюлозы относительно окружающей среды обеспечивается известным образом при помощи уплотнительных колец глухих фланцев 8 и 10.

Положение поршня 11 внутри устройства в соответствии с настоящим изобретением может быть определено известным образом, например, при помощи ультразвукового датчика перемещения 8j (фиг. 2a) BALLUF BTL (который выпускается фирмой BALLUF, Германия), который установлен внутри глухого фланца 8. Блок позиционирования 8k закреплен на приемнике 11a при помощи кольца 81, за счет чего можно определить (выставить) любое положение приемника 11a между минимальным и максимальным положениями поршня 11. Сигнал с выхода ультразвукового датчика перемещения 8j может быть использован в качестве сигнала управления самыми различными способами.

Каждый из глухих фланцев 8 и 10, так же как и направляющая труба 9, имеют нагревательные рубашки 8m, 10b и 9d, соответственно, при помощи которых они могут снаружи косвенно нагреваться.

Жесткое соединение глухих фланцев 8 и 10 с направляющей трубой 9 обеспечивается известным образом при помощи винтов, которые проходят через соответствующие отверстия 8n, 10c и 9e.

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг. 3 в сечении, на котором компоненты устройства, аналогичные показанным на фиг. 2, 2a и 2b, имеют такие же позиционные обозначения.

Показанный на фиг. 3 вариант отличается от фиг. 2 наличием другой (второй) направляющей трубы 12, которая предусмотрена между глухим фланцем 10 и направляющей трубой 9 фиг. 2, и наличием статического смесителя 11b, который приварен по окружности поршня 11 и перемещается совместно с ним. Этот статический смеситель представляет собой трубу с предусмотренными в ней отражательными перегородками, которые воздействуют на поток раствора целлюлозы таким образом, что он в основном не имеет профиля, то есть течет аналогично плунжеру (пробке). Такие статические смесители известны сами по себе и изготавливаются, например, компанией Sulzer Chemtech, Швейцария. На фиг. 3 отражательные перегородки показаны в виде двух крестов.

В минимальном положении поршня 11, показанном на фиг. 3, статический смеситель 11b полностью погружается (заходит) во вторую направляющую трубу 12, равномерно перекрывая в таком положении глухой фланец 19. Уплотнение раствора целлюлозы относительно камеры давления 9c на фронтальном конце статического смесителя в принципе построено аналогично уплотнению у поршня 11, показанному на фиг. 2b то есть при помощи уплотнительного кольца, имеющего U-образное сечение, с которым объединено направляющее кольцо (оба не показаны).

Уплотнение камеры давления 9c относительно раствора целлюлозы обеспечено по внешней окружности статического смесителя 11b при помощи уплотнительного кольца 11c и показано в увеличенном масштабе на фиг. 3a. И в этом случае непосредственно позади уплотнительного кольца 11c установлено грязесъемное кольцо 11d, которое служит для защиты уплотнительного кольца 11с от загрязнений. Статический смеситель 11b имеет вход во вторую направляющую трубу 12 при помощи направляющего кольца 11e, установленного позади него. Для смазки предусмотрено пространство 11f, причем подача и удаление смазочного вещества осуществляется при помощи соответствующих отверстий 12b и 12c.

Статический смеситель 11b может быть косвенно нагрет снаружи при помощи рубашки нагрева 12a.

Было показано, что введение статического смесителя в устройство в соответствии с настоящим изобретением является в особенности предпочтительным в случае обработки термически нестабильных растворов целлюлозы, для получения потока в виде пробки (плунжера) и для уменьшения времени пребывания. Кроме того, использование статических смесителей может быть предпочтительным в том случае, когда внутренние узлы устройства могут запитываться нагревающей /охлаждающей средой, за счет чего появляется возможность дополнительного нагревания /охлаждения текущего раствора целлюлозы.