用於高粘度液體的交替分配器的製作方法

2023-07-14 06:53:16 2

專利名稱：用於高粘度液體的交替分配器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於高粘度液體的交替分配器，它包括一中間分配室(1)，一產品管線I(2)和兩個產品閥(3)通到其中，其特徵為，每個產品閥(3)包括一殼體(4)和一殼體擴大部分(5)，連同一個帶有閥塊(8)的閥活塞(7)，和一任選的輔助閥(10)，其中，殼體構成導向缸，其有沿側向分枝的產品管線II(6)，殼體擴大部分在分枝的產品管線II(6)的對面側，閥活塞可沿軸向在殼體中移動，它在關閉位置與一閥座(9)接合，該閥座嵌入中間分配室(1)的壁中。特別是，本發明涉及用於將聚合物熔液交替分配至兩個交替操作的處理單元上的裝置，例如通過兩個聚合物過濾器或加工擠出機和粒化器。
具有產品供應管線和至少兩個可同時或交替操作的產品閥的產品分配器是已為人所知的(美國專利5269348和5499652)。這種產品分配器應當儘可能沒有死空間，因為產品在這種停滯區的較長的停留時間將造成產品品質的受損，並且，在聚合物的情況下，還造成分解和交聯。這樣，按照美國專利5269348的產品分配器的閥有一殼體和一在閥塊上的蘑菇形頭部，殼體在一側擴大並構成導向缸，它們同時作用，產生在閥中沒有死空間的均勻流動。為了防止在產品管線中停滯的情況，一部分產品必須轉向並連續送至收集罐或類似物中。在按照美國專利5499652的產品分配器中，中間分配室的體積通過一流動置換器而減小得儘可能小。這兩種方案對於所有產品閥在其中基本常開的產品分配器來說是可以被接收的，但是對於其中兩個產品閥中的一個常閉的交替分配器來說，則是不合適的。
還進一步知道，藉助熱蒸汽的流動，不參與操作的用於聚合物熔液的過濾裝置可以被清理(DE 19649013A)。
本發明的目的是改進在開始時說明的那樣類型的交替分配器，以便在即使有經常交替關閉的產品閥的情況下產品流也可完全均勻地流過中間分配室和第二打開的產品閥，而不形成死空間，特別是在分配室中。此外，任何時候在閥關閉時，停留在閥中的產品的分解或交聯的情況應當儘可能避免。
按照本發明，此任務通過前述那種類型的交替分配器來解決，其特徵為—兩個產品閥(3)相對於產品管線I(2)成Y字形布置，其特徵為，兩個產品閥(3)的中心線彼此成100°～140°的角並與產品管線I(2)的中心線成50°～70°的角，—閥塊(8)有一蘑菇形置換器頭部(11)，它在閥關閉時完全位於中間分配室(1)中，相對於分配室壁而形成一間隙(i)，以允許產品流動，它的軸部(12)在閥打開時位於分枝的產品管線II(6)的範圍處，—中間分配室(1)包括一位於其中的置換器頭部(11)，除去垂直於產品流而布置的表面或邊緣外，該分配室只有與產品流成鈍角的表面和邊緣。
優選是，在殼體擴大區(5)，產品閥殼體(4)有一閥座(13)，輔助閥(10)的閥活塞的閥塊在關閉位置與所述閥座接合，上述閥塊可在構成導向缸的殼體中移動，其特徵為，輔助閥(10)的殼體可任選地與可密封的管線(15)連接，該管線(15)用於排氣和/或產品排放和/或用於供給輔助劑如空氣或氮氣或蒸汽。
本發明的突出之處為，它避免了普通的切換或交替閥的缺點。交替分配器遠遠優於傳統的閥。為了得到其卓越的性能，按照本發明，交替分配器具有下面的特定特徵。
與已知的分配器相比，沒有表面或邊緣橫向放置成與流動方向成90°。這樣，在任何能延長產品停留時間的表面上都不會產生堵塞。殼體壁沿產品流動路徑的所有角度位置要如此固定，以使它們總是形成一鈍角或銳角，而且這樣就不會在流動路徑中產生死空間。由於所選的公差，故沒有太大的死空間。殼體與活塞的形狀能產生一動力流，該動力流能均勻地掃過整個殼體空間。不管產品閥的活塞形狀如何，由於閥殼體在必需的地點擴大，故分配器中總的壓力損耗較小。
在本交替分配器中，活塞和閥座要如此構造，以便能得到一平滑的、無搖動的開放流動特性。閥的開放流動特性使之能將分配器設計成全自動地切換。除去閥殼體外，閥座也是平滑的開放流動特性的有利的原因。分配器殼體中的有意加長的開口錐和所選的公差使閥能緩慢打開，而不會有突然的壓力增加。
關閉的閥的蘑菇形置換器頭部要如此設定，以使它越過中心線伸入相對的管子空間中。這樣，蘑菇頭對直而短的產品路徑產生阻力並迫使產品的大部分質量沿殼體壁處的較長路徑滑動。鈍角有利於此產品的導向。這樣，就產生很好的衝洗作用。為了減少蘑菇軸的比較高的壓力損耗，同時產生一個對壁的衝洗特別有利的作用，軸根部的直徑減得儘可能小。這樣，比較大的蘑菇頭進一步使流動朝蘑菇的根部移動。這種設計特徵也用於改進產品流沿殼體的較長的外壁的導向。
殼體要這樣設計，以使聚合物的流動被導向。安裝好的閥活塞的壓力差要如此設計，以便能保證所有角落與邊緣的衝洗。產品閥彼此間的定位要如此優化，以使聚合物經分配器空間的流動能保證最佳的流動而無流動靜止區。彼此間的優選的120°的角度定位就分配器結構的總產品而言是最佳的。可行的角度定位範圍為100°～140°。
產品閥可按原來已知的方式裝備以輔助閥，以用於排氣和/或排放和/或供給輔助劑。輔助閥最好如此布置，以便在操作以後它們可以流出。當高粘度液體是容易碳化的聚合物熔液時，這是特別有益的。在很多情況下，輔助閥在產品閥上沿切向安裝是合適的。
按照本發明的交替分配器可以用於要從單個供應管線交替地分配至兩個出口管線(或反過來分配)的任何粘性液體。優選的應用是聚合物熔液的分配。這種聚合物的例子有聚乙烯、對苯二甲酸酯、聚丙烯對苯二甲酸酯、聚丁烯對苯二甲酸酯、聚醯胺6、聚醯胺6.6，聚碳酸酯、聚烯烴及其共聚物。在此情況下，分配器與聚合物管線必須用一個或更多的加熱套包住，在該套中有合適的傳熱介質循環。同樣可以採用其它的加熱器例如帶式加熱器。
聚合物顯示出在熱的無壓力空間中分解為低粘度和高粘度物質的不良性能。低粘度產品經過一段時間變成氣體並消失在大氣中，而高粘度產品則碳化。碳的形成最終造成管線與閥的全部堵塞。如果交替分配器中的一個閥關閉，並且較長時間不用，則建議進行加水分解作業，以清理閥。加水分解可防止產品在閥中碳化。在開始加水分解以前，聚合物必須完全排出。蒸汽不能把聚合物推出，因為它優選為1-2bar的絕對壓力，特別優選為1.0-1.3bar。用於加水分解的蒸汽可有利地經由裝在產品閥的基本結構上的輔助閥而供給。採用這一措施，加水分解可直接在聚合物閥的閥座上開始。必須小心安全去掉蒸汽，它可能載有齊聚的加水分解產品。根據是輔助閥還是產品閥受到水解清理，蒸汽的去掉可經由輔助閥上的排氣噴嘴或經由產品管線II中的相應的排空口而得到保證。
下面參考附圖更詳細地討論本發明

圖1和2示出按照本發明的交替分配器，它們分別不具有和具有輔助閥。
圖3示出中間分配室，它具有一個關閉的和一個打開的產品閥；以及圖4示出產品經過圖3的中間分配室的流動。
圖1示出交替分配器，它包括向中間分配室(1)打開的產品管線I(2)和兩個產品閥(3)(未完全示出)。產品管線II(6)朝下，其角度可達90°。右面的產品閥(3)處於閥的關閉位置，而左面的產品閥則處於閥的打開位置。產品閥(3)本身對應於美國專利5269348，只是蘑菇形置換器頭部(11)的幾何形狀不同。殼體(4)在與產品管線II(6)分枝相對的一側擴大，這樣，在擴大部分(5)與置換器頭部(11)的相互關係中，主產品流被偏轉並在閥的整個橫截面上均勻分配，因而在出口管線(6)的整個橫截面上均勻分配。在殼體(4)中傳輸的閥活塞(7)帶有閥塊(8)，其在關閉位置與帶有一細長開口錐的閥殼體座(9)相配合。閥塊(8)帶有在圖3中更詳細地示出的蘑菇形置換器頭部(11)，該頭部在閥關閉時完全位於分配室(1)中，在置換器頭部(11)與分配器室(1)的壁之間只留下足以用於產品流的間隙(i)。當閥打開時，置換器頭部(11)如此處所示位於產品管線II(6)分枝的範圍處，以便在該處執行其阻塞與分配功能。
圖2示出結構與圖1相似的交替分配器。不過，在殼體擴大部分(5)區，兩個產品閥(3)各自都與一輔助閥(10)相連。輔助閥(10)可通過連接件(14)而用傳熱液體加熱。如果需要，可經由連接器(15)供給用於水解聚合物殘渣的空氣或氮氣或蒸汽。
圖3示出了置換器頭部(11)的幾何形狀及其在分配室(1)中的位置。閥活塞(a)、閥座(b)、置換器頭部(11)的軸(c)和蘑菇頭(d)的直徑有這樣的比例a∶b∶c＝1∶(0.75-0.90)∶(0.4-0.5)，而d＝(0.90-0.99)*b。
閥塊(e)、軸(f)、蘑菇形置換器頭部(11)的蓋的下部(g)和上部(h)的高度，以及頭部和壁之間在閥關閉時的間隙的寬度(i)有這樣的比例e∶f∶g∶h∶i＝(0.6-0.8)∶(1.3-1.7)∶1∶(0.95-1.05)∶(0.2-0.35)，而d＝(0.9-1.1)*(g+h)e+f+g＝(1.0-1.05)*tt為產品管線II(6)在分枝處的直徑。
置換器頭部(11)的幾何形狀與分配室(1)的幾何形狀，以及生產管線I(2)和產品閥(3)的Y字形布置產生如圖4的箭頭所示的在整個橫截面上的產品的均勻流動。特別是，分配室(1)不具有與產品流成直角的表面或邊緣，反而是，所有表面與邊緣與產品流成一銳角或鈍角。產品閥(3)的中心線彼此形成一100°-140°的角，最好是120°，而與產品管線I(2)的中心線則成50°-70°的角。產品管線II(6)最好構造成有一個從水平至垂直向下達90°的取向。
權利要求
1.用於高粘度液體的交替分配器，它包括一中間分配室(1)，一產品管線I(2)和兩個產品閥(3)通向其中，其特徵為，每個產品閥(3)包括一殼體(4)和一殼體擴大部分(5)，連同一個帶有閥塊(8)的閥活塞(7)，和一任選的輔助閥(10)，該殼體構成導向缸，其具有沿側向分枝的產品管線II(6)，殼體擴大部分在分枝的產品管線II(6)的對面側，閥活塞可沿軸向在殼體中移動，它在關閉位置與一閥座(9)配合，該閥座嵌入中間分配室(1)的壁中，—上述兩個產品閥(3)相對於產品管線I(2)成Y字形布置，其特徵為，兩個產品閥(3)的中心線彼此成100°-140°的角並與產品管線I(2)的中心線成50°-70°的角，—閥塊(8)有一蘑菇形置換器頭部(11)，它在閥關閉時完全位於中間分配室(1)中，相對於分配室壁而形成一間隙(i)，以允許產品流動，它的軸(12)在閥打開時位於分枝的產品管線II(6)的範圍處，—中間分配室(1)包括位於其中的置換器頭部(11)，除去垂直於產品流而布置的表面或邊緣外，該分配室只有與產品流成銳角或鈍角的表面和邊緣。
2.如權利要求1的交替分配器，其特徵為，閥座(9)有一長的開口錐。
3.如權利要求1或2的交替分配器，其特徵為，—閥活塞(a)、閥座(b)、置換器頭部的軸(c)和蘑菇頭(d)的直徑有這樣的比例a∶b∶c＝1∶(0.75-0.90)∶(0.4-0.5)，而d＝(0.90-0.99)*b。—閥塊(e)、軸(f)、蘑菇形置換器頭部的蓋的下部(g)和上部(h)的高度，以及頭部和壁之間在閥關閉時的間隙的寬度(i)有這樣的比例e∶f∶g∶h∶i＝(0.6-0.8)∶(1.3-1.7)∶1∶(0.95-1.05)∶(0.2-0.35)而d＝(0.9-1.1)*(g+h)e+f+g＝(1.0-1.05)*tt為產品管線II在分枝處的直徑。
4.如權利要求1至3的任一項所述的交替分配器，其特徵為，在殼體擴大區(5)中，產品閥殼體(4)有一閥座(13)，輔助閥(10)的閥活塞的閥塊在關閉位置與該閥座接合，上述閥塊可在構成導向缸的殼體中移動，其特徵為，輔助閥(10)可任選地與可密封的管線(15)連接，該管線(15)用於排氣和/或排放和/或用於供給輔助劑。
5.如權利要求4的交替分配器，其特徵為，輔助閥(10)連至管線(15)上，以用於供給氣體或蒸汽。
6.如權利要求5的交替分配器，其特徵為，當輔助閥(10)打開時，氣體或蒸汽流過輔助閥的殼體和產品閥(3)的殼體，並經由排空孔而再次出去。
7.如權利要求1至6中的任一項所述的交替分配器，其特徵為，交替分配器和任選的輔助閥是可加熱的。
8.如權利要求1至7中的任一項所述的交替分配器，其特徵為，高粘度液體任選地經由產品管線I(2)而供應，而經由產品管線II(6)運走，或經由產品管線II(6)而供應，而經由產品管線I(2)運走。
全文摘要
用於高粘度液體的交替分配器,它包括一產品管線I(2)和用於此目的的兩個產品閥(3),產品管線I排放至一中間分配室(1)中,該室沒有垂直於產品流的表面與邊緣,產品閥成Y字形布置,各自有一產品管線II(6)和一任選的輔助閥,其特徵為,產品閥(3)的閥塊(8)有一蘑菇形置換器頭部(11、12),該頭部在閥關閉時位於分配室(1)內,而在閥打開時則位於產品管線II(6)的範圍處。
文檔編號B29C47/58GK1359326SQ00809375
公開日2002年7月17日 申請日期2000年6月23日 優先權日1999年6月24日
發明者弗迪蘭德·芬克爾德爾, 沃爾特·施瑙斯 申請人:齊默爾股份公司