專利名稱：處理纖維素溶液用的裝置和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)流動的粘滯材料中壓力的裝置，同時也涉及一種用于生產(chǎn)纖維素模制品的設(shè)備。本發(fā)明特別涉及一種用于調(diào)節(jié)流動的高粘度纖維素溶液壓力的裝置，例如，這種溶液表現(xiàn)為一種可以模制成形的含叔胺氧化物的纖維素溶液，它被由溶液制取設(shè)備輸送到成形工具。
為了從一種原始材料例如聚合物溶液或熱塑性塑料連續(xù)地、保質(zhì)地生產(chǎn)出絲、薄片制品、或其它模制成形制品，必須做到兩點(diǎn)一是原始材料的化學(xué)/物理性質(zhì)不得改變；二是對成形工具即對噴絲嘴或薄膜擠壓頭要總時保持相同的條件。這里，噴絲壓力的均勻性具有重要的意義。在大型工藝設(shè)備的正常作業(yè)中，上述條件雖然將滿足，但在某些情況下原始材料在達(dá)到成形工具之前被分流，例如，在過濾器進(jìn)行回沖洗時，或者為了其它目的，噴絲壓力自然會下降。在這種情況下，必須通過合適的裝置來解決下述問題補(bǔ)償已被分流的原始材料，以使壓力不降低。例如專利AT-B 397 043就公開過這樣一種裝置，下面將較詳細(xì)地說明。
另一方面可能出現(xiàn)這樣的情況例如為了更換成形工具，不得不完全中斷對成形工具的原始材料供給。這樣一種中斷不應(yīng)影響原始材料的制備，這是因為在停止和重新開始制備工序時存在一種危險，即暫時不能保證原始材料質(zhì)量的穩(wěn)定。為了不中斷原始材料的連續(xù)制備，必須設(shè)置一個存貯容器來接受在一段時間內(nèi)制備出來了但又不能及時在成形工具中進(jìn)行加工的原始材料。這樣一種裝置可在下面加以詳細(xì)說明的專利WO 94/02408中了解到。
專利GB-A-841,403公開過一種裝置，采用它可以斷續(xù)地供給一種粘稠的材料，例如人造奶油。這種裝置具有一個圓筒形貯料室，一個活塞在此貯料室中運(yùn)動，并將人造奶油一份一份地給出。人造奶油受到擠壓進(jìn)入在對著活塞端面的方向的貯料室，與此同時被轉(zhuǎn)向，并在反方向中被斷續(xù)地給出。有一點(diǎn)未提及，即該裝置是否也適用于高粘度材料的連續(xù)供料。
專利DE-A-3,416,899公開過一種裝飾機(jī)，用此裝飾機(jī)例如可以將一種巧克力材料噴射在餅干上。在一邊是噴嘴和另一邊是用于巧克力料的泵之間，連續(xù)著一個缸，一個壓縮空氣缸作用于其活塞上。由此達(dá)到下述目的巧克力料形狀均一地從噴嘴中噴出，與泵引起的壓力波動無關(guān)。
不過，為了調(diào)節(jié)料流的厚度，和為了平衡流動的高粘度材料中的壓力波動，在有些情況下還對該裝置提出另一個要求它不得有使原始材料可以積聚的“死區(qū)”。尤其在原始材料的性質(zhì)隨著時間而變化的情況下，就更加要求做到這一點(diǎn)。一種或多種聚合物的聚合物粘稠溶液或熱塑性材料，一般是在高溫條件下進(jìn)行加工處理的。這時，可能出現(xiàn)下述問題聚合物在此高溫下不夠穩(wěn)定，因而處于分解反應(yīng)之下。這種分解反應(yīng)在某些情況下甚至可能演變成具有爆炸性，從而危及安全。這個問題在下面將根據(jù)含叔胺氧化物的纖維素溶液的實例加以詳細(xì)說明。關(guān)于含水叔胺氧化物的纖維素溶液制備的一般描述，可參看專利US-PS 4,196,282。以下用“NMMO”(＝N-Methylmorpholin-N-Oxid，N-甲基嗎啉-N-氧化物)來代替“tertiare Aminoxide”(叔胺氧化物)這一名稱。
若把纖維素溶解在NMMO中，則聚合物的纖維素鏈就會出現(xiàn)部分分解。這種部分的分解會影響到噴絲安全性，不利于最終產(chǎn)品的某些性質(zhì)，例如纖維的強(qiáng)度、纖維的延伸率和它的繞纏強(qiáng)度。
還有一點(diǎn)也是大家熟知的纖維素溶液由于所用胺化氧的分解，便會隨著時間越來越多地變色。例如在正常條件下，NMMO的一水合物是一種白色的晶態(tài)固體。在72℃時可溶化。在該一水合物加熱到120-130℃時，便會出現(xiàn)強(qiáng)烈的變色。等于高于175℃時，在熔體完全脫水、劇烈地氣化情況下，發(fā)生具有爆炸危險的放熱反應(yīng)，這時所達(dá)到的溫度大大超過250℃。我們都知道，金屬鐵和銅，特別是它們的鹽，能顯著地降低NMMO的分解溫度，與此同時提高其分解速度。
對上述問題還須補(bǔ)充一點(diǎn)，即NMMO-纖維素溶液本身的熱不穩(wěn)定性。熱不穩(wěn)定性的含義是在高的加工處理溫度(約110-120℃)下溶液中引發(fā)不可控制的分解過程，這種過程在產(chǎn)生氣體的情況下可能導(dǎo)致強(qiáng)烈的爆燃、著火、甚至爆炸。
關(guān)于這種溶液即擠壓混合物的熱不穩(wěn)定性的內(nèi)在聯(lián)系，在現(xiàn)有文獻(xiàn)資料中見之甚少。特別是在其中有金屬離子時，在某種情況下分解反應(yīng)便可在噴絲材料中傳播。但是，溶液中的金屬離子是無法消除的，這是因為金屬離子來源于可方便地用特殊鋼做成的設(shè)備金屬結(jié)構(gòu)部件。
迄今，在文獻(xiàn)資料中還沒有介紹過任何穩(wěn)定化措施，這樣的措施既要能夠充分地使纖維素和NMMO實現(xiàn)穩(wěn)定化，同時又能夠顯著地降低纖維素-NMMO-溶液的熱不穩(wěn)定性，以便在加工處理條件下能防止導(dǎo)致爆炸性的分解。很明顯，成問題的正是被加熱的噴絲材料的熱不穩(wěn)定性，因為這種噴絲材料在具有較大容積的設(shè)備部件中，例如在緩沖容器、攪拌容器、混料器等中，具有對安全的威脅性。
為了在溶液制備階段就消除爆炸危險，并使溶液的熱負(fù)荷保持最小，據(jù)專利EP-A-0356419所公開的做法，是在薄層處理裝置中制備溶液，而不是在攪拌壓煮鍋或類似裝置中。在采用這種工藝方法的處理過程中，其含水量可能高達(dá)40％的NMMO的纖維素懸浮液經(jīng)過薄層處理裝置的加熱表面，即以層狀散開并被輸送出去，與此同時，其所處的溫度提高了，而受到的壓力則降低了，以此達(dá)到脫水的目的，直到纖維素溶解。這種方法能經(jīng)濟(jì)合算地將懸浮液快速加熱到溶液制備所需要的溫度，同時迅速完成溶液的制備，從而能夠在很大程度上防止叔胺氧化物分解和纖維素裂解。此外，與采用攪拌壓煮鍋制備溶液的方法相比，對人身安全的危險也大大減小了，這是因為不是一下子加熱大量溶劑，而總是只加熱相對少量的溶劑。
專利EP-A-0356419中所描述的方法也采用一些技術(shù)措施來減小纖維素溶液制備過程中的對安全的威脅。但是，這樣做也總有纖維素分解和NMMO分解的可能性，而且當(dāng)制成溶液在那些設(shè)備部分中，即在薄層處理裝置和成形工具之間連接的設(shè)備部分中加工處理時還有放熱和爆燃的可能性。上述設(shè)備部分，例如緩沖容器或貯存容器，照例被連接在可回沖洗的過濾裝置和成形工具之間，以便在更換過濾器或進(jìn)行回沖洗時盡可能地避免輸往噴絲機(jī)的噴絲料流的不連續(xù)性。
如上面已提到的，專利AT-B 397 043公開過這樣一種可回沖洗的過濾裝置，它帶有與之相連的貯存容器。這種裝置原先是為了熱塑性塑料材料而研制出來的，它有一個外殼。外殼中設(shè)置兩個篩子支架，它們可以在工作位置和回沖洗位置之間移動。在回沖洗位置上，待回沖洗的篩網(wǎng)以下游側(cè)與另一個處于工作位置的篩網(wǎng)的下游側(cè)相連。在共同的通往噴絲機(jī)的流出的通道上，呈T形地連接一個狹窄的簡狀貯料室，一個活塞在該貯料室中被導(dǎo)引。在回沖洗過程開始之前，活塞被緩慢地撤回，以此將塑料材料從流出通道中緩慢地加以分流。塑料材料的分流應(yīng)如此緩慢地進(jìn)行，使得在噴絲機(jī)上不出現(xiàn)明顯的壓力降。當(dāng)貯存容器盛滿了溶液時，使可使支承著待回沖洗的篩網(wǎng)的篩子支架過渡到回沖洗位置上，于是通過活塞的進(jìn)給如此地進(jìn)行回沖洗，使得噴絲機(jī)上的壓力至少保持大致穩(wěn)定。
這種已知的過濾裝置的缺點(diǎn)在于只有在筒形貯料室中經(jīng)常有一定量的塑料材料作為儲備料、需要時由活塞可立即推入流出通道中的情況下，該裝置才能及時補(bǔ)償流出通道中迅速出來的壓力降。這種儲備料在筒形的貯料室中自然要停留數(shù)小時之久，在這段時間內(nèi)它處于纖維素和NMMO中所發(fā)生的各種分解反應(yīng)之下。所產(chǎn)生的分解物會污染噴絲材料。此外，上述儲備料在筒形貯料室中的停留時間內(nèi)與相當(dāng)大的金屬表面相接觸，因為貯料室的長/寬比是很大的。這一情況促使金屬離子積聚在金屬與纖維素溶液的界面上。這些金屬離子能導(dǎo)致分解反應(yīng)熱傳播，進(jìn)而導(dǎo)致具有爆炸性的分解發(fā)生。
專利WO 94/02408涉及一種在貯罐中儲存高粘度流態(tài)介質(zhì)的方法，該貯罐的容量是可調(diào)的。這種貯罐用來儲存含叔胺氧化物的可成形纖維素溶液是有缺點(diǎn)的，其理由有二一是在采用連續(xù)工藝方法生產(chǎn)纖維素產(chǎn)品的情況下，本應(yīng)避免將原始材料即熱不穩(wěn)定的纖維素溶液完全貯存在一貯罐中。如前面提到的，在纖維素溶液的停留時間內(nèi)，纖維素和叔胺氧化物經(jīng)受一種分解，分解產(chǎn)物有損于纖維素模制產(chǎn)品的質(zhì)量。二是在所提出的諸罐中，由于儲罐的構(gòu)造復(fù)雜而不能保證高粘度溶液的均勻流動。其后果是形成具有下述區(qū)域的流形，在這些區(qū)域中一部分纖維素溶液比其它部分流動得較快。
若把專利WO 94/02408中所介紹的儲罐用于高粘度纖維素溶液，則上述流形會如此強(qiáng)烈地顯現(xiàn)出來，以致在一些位置上的纖維素溶液只是非常緩慢地流動，或者根本不會流動。這種情況是很不利的，因為不僅是熱不穩(wěn)定的纖維素溶液的停留時間延長了，而且在一些位置即所謂“死區(qū)”中纖維素溶液積聚起來，在此處由于和金屬表面接觸，其所含的金屬離子便增多，從而使得劇烈分解反應(yīng)的危險性增大。
為了調(diào)節(jié)流動的高粘度纖維素溶液中的壓力，較為理想的調(diào)節(jié)裝置應(yīng)能使溶液在流過該裝置時作為所謂的塞子被均勻地輸送出去，因此不給溶液形成流形。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種調(diào)節(jié)裝置，用來調(diào)節(jié)流動的高粘度材料中的壓力，它滿足的條件如下1.該裝置必須能立即對壓力降作出反應(yīng)，據(jù)此以附加的原始材料加以補(bǔ)償；這一附加的原始材料決不是事先從主流材料中分流出來的，不象根據(jù)專利AT-B 397 043的調(diào)節(jié)裝置的情況那樣；2.該裝置應(yīng)盡可能沒有可使原始材料聚積的“死區(qū)”；3.該裝置必須構(gòu)造簡單、操作簡便；4.該裝置必須具有這樣的設(shè)計結(jié)構(gòu)，使得原始材料在該裝置中的停留時間盡可能短，即避免出現(xiàn)那種流形，按此流形一部分高粘度材料被輸送的速度比其它部分要慢得多；5.該裝置的設(shè)計結(jié)構(gòu)應(yīng)使原始材料盡可能少地與金屬表面接觸。
按照本發(fā)明的用于調(diào)節(jié)流動的高粘度材料中壓力的裝置，其特點(diǎn)在于—一個進(jìn)料口，材料通過此進(jìn)料口流入該裝置中；—一個導(dǎo)向件，該部件具有的容積可滿足從進(jìn)料口流入的材料的需要，—一個活塞，該活塞上有一個孔口，該活塞安置在上述導(dǎo)向件中，可以活動，導(dǎo)向件的容量可隨著活塞的運(yùn)動加以調(diào)整。
—一個承接件，它固定在活塞的孔口處，并與進(jìn)料口相連，使得流入的材料可從進(jìn)料口經(jīng)過承接件再通過活塞的孔口，進(jìn)入該導(dǎo)向件中，—一個排料口，導(dǎo)向件與該排料口相通，流動的材料可由該排料口從調(diào)壓裝置中排出，具有這樣的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)料口、導(dǎo)向件及承接件都設(shè)計成管狀，在活塞運(yùn)動時承接件可像伸縮管那樣伸過進(jìn)料口。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個優(yōu)選的實施例，其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在活塞與一個靜態(tài)混料器相連，該靜態(tài)混料器可以活動地安置在導(dǎo)向件中，而且能隨同該活塞一起運(yùn)動。
導(dǎo)向件最好配有一壓力室，以使一種流體例如一種氣體或液壓油可經(jīng)過一個孔口送入該壓力室中，流體受壓時便能推動活塞。
事實表明，按照本發(fā)明的調(diào)壓裝置特別良好地適用于纖維素溶液的處理。因此，本發(fā)明還涉及把按照本發(fā)明的裝置如何應(yīng)用于可成形纖維素溶液處理上的方法。為此，特別將一種由纖維素和含水NMMO組成的溶液用作為可模制成形的纖維素溶液。
本發(fā)明還涉及一種用來生產(chǎn)纖維素模制品的設(shè)備，該設(shè)備包括—一個混料機(jī)，在此混料機(jī)中由粉碎的纖維素和一種含水叔胺氧化物溶液形成一種懸浮液，—一個薄層處理裝置，它與混料機(jī)以導(dǎo)管彼此相連，在此處理裝置中，采用薄層技術(shù)，提高溫度，降低壓力，從懸浮液中長時間地蒸發(fā)出水分，直到得出一種纖維素溶液，該溶液由薄層處理裝置排出來。
—一個按照本發(fā)明設(shè)計的裝置，它要么直接要么以導(dǎo)管間接地與薄層處理裝置相連，以及—一個成形工具，它與上述按照本發(fā)明的設(shè)計的裝置以導(dǎo)管相連。
凡是專業(yè)人員都明白，用于連續(xù)作業(yè)的這種設(shè)備的各個部分必須相互協(xié)調(diào)。用于纖維素溶液生產(chǎn)的薄層處理裝置自然必須按其加熱表面來相應(yīng)地與待處理的懸浮液量相配。
按照本發(fā)明的設(shè)備的特點(diǎn)是采用依照本發(fā)明設(shè)計的裝置，就能消除整個生產(chǎn)過程和處理過程中出現(xiàn)的各種干擾，這些干擾都是由于流動的纖維素溶液中壓力波動引起的。
本發(fā)明專利申請人對懸浮液成份和纖維素溶液在該設(shè)備各部分中的停留時間進(jìn)行了多項研究，并發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的緩沖容器和貯存容器相比，按照本發(fā)明設(shè)計的裝置能大大縮短上述停留時間。按照本發(fā)明設(shè)計的裝置在這方面能夠簡便地配合其所裝配的設(shè)備的不同容量和輸送量。為此，一臺薄層處理裝置與按照本發(fā)明設(shè)計的裝置配套使用是特別有利的。
按照本發(fā)明設(shè)計的裝置的設(shè)計必須以通過薄層處理裝置的流量為依據(jù)，這個量以百分?jǐn)?shù)表示相當(dāng)于薄層處理裝置的所謂“保持量”(＝處理裝置長度上薄膜區(qū)的流體橫斷面)。
薄層處理裝置的一個較優(yōu)的結(jié)構(gòu)型式是瑞士巴士(BUSS)公司的“Filmtruder”(薄膜或成型)機(jī)?？少彽玫淖钚⌒虵ilmtruder機(jī)，其傳熱表面為0.5米2。根據(jù)該公司的說明書和專利EP-A-0356419中的介紹以及其中所給出的工藝參數(shù)，該傳熱表面允許通過的材料流量在64-72公斤/小時。這個量相當(dāng)于128～144公斤/米2·小時的纖維出料量。在采用上述Filmtruder機(jī)時，保持量可望達(dá)到大約2升，這大約相當(dāng)于流料量的2％。這個量已被證明是按照本發(fā)明設(shè)計的裝置與Filmtruder機(jī)配套使用所力求達(dá)到的壓力補(bǔ)償容量。
此外還發(fā)現(xiàn)，按照本發(fā)明設(shè)計的裝置為壓力補(bǔ)償所需的壓力補(bǔ)償容量應(yīng)為纖維流料量的大約2～6％，這個量相當(dāng)于Filmtruder機(jī)的保持量，即相當(dāng)于薄膜區(qū)的流體橫斷面。據(jù)此，在采用具有40米2加熱表面的大型Filmtruder機(jī)時，為配合按照本發(fā)明設(shè)計的裝置，應(yīng)以專利EP-A-0356419中的經(jīng)驗為依據(jù)；在這里，單位面積的流料量128～144公斤/米2·小時乘以加熱表面例如40米2，于是得出通過上述Filmtruder機(jī)的流料量為5120～5760公斤/小時。
在上述大型Filmtruder機(jī)所力求達(dá)到的容量應(yīng)為100～300升，以滿足按照本發(fā)明設(shè)計的裝置的要求，這個量又相當(dāng)于該Filmtruder機(jī)的保持量。
由于專業(yè)人員能預(yù)先確定了按照本發(fā)明設(shè)計的裝置上的長度/直徑比率，所以必要的壓力補(bǔ)償容量就可根據(jù)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)的需要用簡單方式來給出。
因此本發(fā)明還涉及一種設(shè)備，可用來生產(chǎn)纖維素和含水叔胺氧化物的可成形溶液，該設(shè)備的特征是以下兩種設(shè)備的組合—一種薄膜處理裝置配套，在此薄膜處理裝置上，采用薄膜技術(shù)，提高溫度，降低壓力，就可從由纖維素和含水叔胺氧化物形成的懸浮液中長時間地蒸發(fā)出水分，直到獲得一種纖維素溶液，這一溶液由薄膜處理裝置中排出；—按照本發(fā)明設(shè)計的一種裝置，該裝置要么直接與薄層處理裝置相連，要么以導(dǎo)管間接與之相連。
現(xiàn)根據(jù)附圖對本發(fā)明做更詳細(xì)的說明，其中

圖1示明一臺生產(chǎn)纖維素用的設(shè)備，為此所用的原始材料是由粉碎的纖維素和一種含水NMMO形成的一種懸浮液；圖2和3示明按照本發(fā)明設(shè)計的裝置的結(jié)構(gòu)形式。
圖1示明按照本發(fā)明設(shè)計的設(shè)備一種實施例的結(jié)構(gòu)，此設(shè)備用來生產(chǎn)由纖維素和含水NMMO形成的可成形溶液，該溶液制成纖維。這里指出一點(diǎn)為了使此設(shè)備由于在圖中清晰易辨，它的各個部分不是按相同的比例尺寸繪制的。
在圖1中，用1表示一混料機(jī)例如錐形混料機(jī)。粉碎的纖維素和一種含水NMMO-溶液被加進(jìn)此混料機(jī)中。給料方向用兩個箭頭表示。在錐形混料機(jī)1中，纖維素和含水NMMO-溶液被混合成一種懸浮液。錐形混料機(jī)的混料臂及混料臂的驅(qū)動機(jī)構(gòu)用鋸齒形線即用字母M表示。所獲得的懸浮液按質(zhì)量算含有9～13％的纖維素，65或63％的NMMO，其余為水。
懸浮液利用泵2排出，并被輸供至Filmtruder機(jī)3中。在此機(jī)器中，采用薄層技術(shù)，在真空條件下，并較高溫度下，長時間地進(jìn)行脫水，直到纖維素成為溶液。纖維素溶液的這種生產(chǎn)工藝方法在本申請人的專利EP-A-0356419中做了詳細(xì)說明，還對此提供了有關(guān)信息。薄層處理裝置從技術(shù)方面說是大家熟知的，是瑞士的巴士(BUSS AG)公司生產(chǎn)的設(shè)備，其商品名稱為Filmtruder。利用泵4將制備好的纖維溶液從Filmtruder機(jī)中排出。
用代號6來一般表示一個設(shè)備部分，這一部分是可按選擇配備的，它能引起壓力波動。這一部分例如可以是用來供給添加劑的一種裝置；由于流動的纖維素溶液體積增加，上述情況導(dǎo)致噴絲泵5a上的壓力升高。但它也可以是這樣一個裝置，利用它按照一定的間隔將流向噴絲嘴5的纖維素溶液的一部分加以分流以達(dá)到其它目的。這種情況是有利的，例如在通常安置于成形工具前方的一個回沖洗過濾器，或者為兩個平行運(yùn)作的聚合物溶液燭形過濾器安置換向裝置時，為了清潔處理比如必須將一個過濾器單元取出并轉(zhuǎn)接到另一個過濾器單元以保持料流正常。這種回沖洗過濾器是專業(yè)人員所熟悉的，例如在本專利申請人的專利EP-A-0572369中或?qū)＠鸈P-A-0250 695中都有介紹。
以數(shù)字7表示按照本發(fā)明設(shè)計的裝置的一種結(jié)構(gòu)形式，在此情況下它用法蘭裝配在設(shè)備部分6上。若設(shè)備部分6中的纖維素溶液被分流，即可利用按照本發(fā)明設(shè)計的裝置7對此被分流出去的纖維素溶液量進(jìn)行補(bǔ)償，以防止噴絲嘴5上的壓力下降。這樣，噴絲過程不致中斷，而且可以相同壓力繼續(xù)進(jìn)行，實際上在噴絲時不出現(xiàn)間歇。
另一方面，若因某種原因需要更換噴絲嘴5，為此必須停止向噴絲嘴5供給纖維素溶液流時，按照本發(fā)明設(shè)計的裝置7便可接受那一部分的纖維素溶液量，即在纖維素溶液流被中斷的那個時間內(nèi)從Filmtruder機(jī)3中所排出的纖維素溶液量。因此，F(xiàn)ilmtruder機(jī)的運(yùn)行不需要中斷，使得在纖維素溶液的質(zhì)量上不出現(xiàn)間歇性的不穩(wěn)定。
現(xiàn)在根據(jù)圖2對按照本發(fā)明設(shè)計的裝置7的精確結(jié)構(gòu)及其工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖2示明該裝置最簡略結(jié)構(gòu)形式的一個斷面。該裝置主要由4個部分組成兩個端蓋法蘭盤8和10，圓筒狀導(dǎo)管9，以及活塞11。活塞安裝在導(dǎo)管中，可以移動?；钊?1的最大行程和運(yùn)動方向分別以字母H和一個雙向箭頭表示。在圖2中，活塞11是按所處最外側(cè)的靠右位置繪制的。下文中這個位置稱為最小位置，因為在此情況下只有一個最小量的纖維素溶液留在按本發(fā)明設(shè)計的裝置中。如果活塞11向左移動一個行程H，則它便處于最大位置，因為在此情況下一個最大量的纖維素溶液留在按本發(fā)明設(shè)計的裝置中。在圖2中活塞11的這一最大位置以虛線表示。
活塞11配有一個承接套11a，該承接套是套在一個固定地端蓋法蘭盤8上的導(dǎo)管8a上的，當(dāng)活塞11依最大位置的方向移動時，該承接套像伸縮管似地逐步在導(dǎo)管8a上推移。因此，活塞11在其移動時不僅由導(dǎo)管9的圓筒狀內(nèi)壁9a引導(dǎo)，而且亦由端蓋法蘭盤8的導(dǎo)管8a引導(dǎo)。
按照本發(fā)明設(shè)計的裝置的工作原理如下纖維素溶液例如從圖1所示的設(shè)備部分6中流出，經(jīng)過其末端呈錐形擴(kuò)展的導(dǎo)管8a，再經(jīng)過承接套11a，離開按本發(fā)明設(shè)計的裝置，然后經(jīng)過固定在端蓋法蘭盤10上的排料管10a，并直接由此管輸送至噴絲嘴(在圖中未示出)。如果在更換噴絲嘴時必須暫時停止由排料管10a排出纖維素溶液，則通過導(dǎo)管8a繼續(xù)流入本發(fā)明裝置中的纖維素溶液的壓力勢必會升高。這一升高的壓力可加以補(bǔ)償，其辦法是讓活塞11依照流入的纖維素溶液量朝最大位置的方向向左推移。通過采取這一措施，就可為在更換噴絲嘴時間內(nèi)流入本發(fā)明裝置中的纖維素溶液提供所需的空間。一當(dāng)新?lián)Q上的噴絲嘴做好了工作準(zhǔn)備，就可以再次打開排料管10a，并同時讓活塞11停止運(yùn)動，從而再次恢復(fù)噴絲作業(yè)，因為這時纖維素溶液又連續(xù)不斷地從排料管10a排出而供給噴絲嘴。在暫停噴絲作業(yè)時間內(nèi)由本發(fā)明裝置所接受在其導(dǎo)管9中的纖維素溶液，可通過活塞向最小位置方向推移，附加地供給噴絲嘴。這一作法以在一較長時間完成一次為宜，以便壓力和噴絲嘴的噴絲量不致有明顯的升高。
另一方面，如果由于某種原因必須減小纖維素溶液流入導(dǎo)管8a中的流量，首先將纖維素溶液儲存量接收在本發(fā)明裝置中，為此讓活塞11向其最大位置移動，從而為上述貯存量提供所需的空間。如果這時因其它目的(例如對過濾器進(jìn)行回沖洗)將纖維素溶液加以分流，使得流入導(dǎo)管8a中的纖維素溶液流量減小，可防止由此在供給噴絲嘴的纖維素溶液中引起的壓力降的發(fā)生，為此采用的辦法是讓活塞11以適當(dāng)速度朝最小位置方向移動，以更多地使纖維素溶液通過排料管10a輸往噴絲嘴。
在某種生產(chǎn)情況下，當(dāng)本發(fā)明裝置應(yīng)立即對壓力上下波動做出反應(yīng)時，活塞11最好處在最小位置和最大位置之間的一個位置上。在這個位置上，導(dǎo)管8a中突然出現(xiàn)的壓力降可以通過活塞11的朝最小位置方向的移動立即加以補(bǔ)償。這時最重要的一點(diǎn)是為補(bǔ)償此壓力降所需的纖維素溶液量不像專利AT-B-397043那樣來自一個“死的”貯料室，而是來自一個經(jīng)常流通的貯料室，在這里纖維素溶液總是不斷更新，因而不會老化。
在導(dǎo)向管10a中突然出現(xiàn)的壓力升高，則可通過活塞11向最大位置方向的移動立即可以抵消。
下面對本發(fā)明裝置的各結(jié)構(gòu)特點(diǎn)做較詳細(xì)的說明。
活塞11的運(yùn)動是利用一種惰性氣體或一種液壓油來控制的。這種惰性氣體是從導(dǎo)管9的氣孔9b送進(jìn)壓力室9c中的。當(dāng)活塞11應(yīng)朝最小位置方向移動時，壓力室9c中的氣體壓力必須高于纖維素溶液中存在的壓力。與此相反，當(dāng)氣體壓力降低到低于纖維素溶液的壓力時，則可以讓活塞11朝最大位置方向移動。無級調(diào)節(jié)氣體壓力是適宜的，這樣活塞11也就可以實現(xiàn)無級移動。氣體壓力可以按照已知的方法例如利用一個氣體風(fēng)包來進(jìn)行調(diào)節(jié)，這在圖2中沒有表示出來。
壓力室9c對承接套11a中纖維素溶液的密封在圖2a中詳細(xì)地放大示出，它包括一個配置在導(dǎo)管8a中的密封圈8d和一個刮環(huán)8e，此刮環(huán)的作用在于使密封圈8d不被弄臟。在刮環(huán)8e的后面有一個導(dǎo)環(huán)8h配置在導(dǎo)管8a中。
纖維素溶液對壓力室9c的密封也詳見圖2a，它包括一個具有U-形斷面的密封圈8b，用之以防止泄漏出來的纖維素溶液進(jìn)入壓力室9c。緊靠在密封圈8b之后有一個導(dǎo)8c，用來將承接套11a在導(dǎo)管8a上導(dǎo)向。
導(dǎo)8c和8h之間以及承接套11a和導(dǎo)管8a之間的空腔8f是為了沖洗目的和潤滑目的而設(shè)置的，經(jīng)過潤滑槽8g將潤滑劑送入該空腔中。潤滑劑經(jīng)過槽8i(見圖2)排除。
纖維素溶液在活塞11處對壓力室9c的密封在圖2b中加入放大示明，這也是利用一個具有U-形斷面的密封圈11b來實現(xiàn)密封的。它的后面配置一個導(dǎo)環(huán)11c。壓力室9c對纖維素溶液的密封在圖2b中未被示出，可斟酌圖2a中所示的情況(密封圈8d，刮環(huán)8e及導(dǎo)環(huán)8h)加以實現(xiàn)。
為了實現(xiàn)壓力室9c和纖維素溶液對周圍環(huán)境的密封，在端蓋法蘭盤8和10中按已知方法設(shè)置O-形密封圈。
活塞11在本發(fā)明裝置內(nèi)的位置可以按已知方法例如利用BALLUF BTL型的超聲移位接收器8j(圖2a)(制造商德國Balluf公司)獲得，該接收器固定在端蓋法蘭盤8上。定位器8K經(jīng)過一個環(huán)形件8L而固定在承接套11a上，從而能識別出承接套11a在活塞11的最小位置和最大位置之間的任一位置。由超聲移位接收器8j提供的信號可作為控制信號加以多方應(yīng)用。
兩個端蓋法蘭盤8和10及導(dǎo)管9各有其加熱套8m、10b及9d，它們可以經(jīng)過這些加熱套從外面間接被加熱。
端蓋法蘭盤8和10在導(dǎo)管9上的固定連接可按已知方法利用螺釘來實現(xiàn)，螺釘是通過螺孔8n、10c及9e引入的。
本發(fā)明裝置的一個優(yōu)選實施例的斷面見圖3所示，裝置的各部分在圖2、2a和2B中也有，所用代號相同。
圖3所示實施例與圖2所示實施例的不同之處在于多設(shè)了一個(第二個)導(dǎo)管12，該導(dǎo)管連接在圖2所示的端蓋法蘭盤10和導(dǎo)管9之間；還設(shè)置了一個靜態(tài)混料器11b，該混料器焊接在活塞11的周邊上，隨同活塞11一起運(yùn)動。此靜態(tài)混料器是一條管子，其中設(shè)置了一些內(nèi)裝元件，它們能這樣影響纖維素溶液的流動，使得在溶液中基本上不出現(xiàn)流形，即以塞子的形式流動。這種靜態(tài)混料器內(nèi)裝元件是大家熟悉的，例如瑞士蘇字兒化工技術(shù)(Sulzer Chemtech)公司生產(chǎn)的那種。圖中用2個X來象征表示這些內(nèi)裝元件。
靜態(tài)混料器11b在圖3所示活塞11的最小位置上完全插入第二導(dǎo)管12，并在這個位置上與端蓋法蘭盤10整平地相閉鎖。在靜態(tài)混料器前端纖維素溶液對壓力室9C的密封原則上與圖2b所示活塞11上的密封相似，即使用一個具有U-形斷面的密封圈，在其上連接一個導(dǎo)環(huán)(二者均未在圖中示出)。
在靜態(tài)混料器11b的外周處壓力室9c對纖維素溶液的密封是使用一個密封圈11c來實現(xiàn)的，在圖3a中加以放大示明。在這里，也是在緊靠密封圈11c之后配置一個刮環(huán)11d，借以保護(hù)密封圈11c不被弄臟。靜態(tài)混料器11b經(jīng)過設(shè)置在其后的導(dǎo)環(huán)11e被引導(dǎo)在第二導(dǎo)管12中?？涨?1f是為了潤滑目的設(shè)置的，潤滑劑的進(jìn)給和排除都是經(jīng)過孔口12b和12c來完成的。
經(jīng)過加熱套12a，可以從外面間接加熱靜態(tài)混料器。
事實已經(jīng)證明在本發(fā)明裝置中裝配一個靜態(tài)混料器是有益的，尤其是處理熱不穩(wěn)定的纖維素溶液，因為這樣該溶液的停留時間短而且可獲得溶液的良好塞式流形。采用靜態(tài)混料器的另一個好處是它的內(nèi)裝元件可以配用加熱介質(zhì)/冷卻介質(zhì)，從而可使流動的纖維素溶液附加地得到加熱/冷卻。
權(quán)利要求
1.用于調(diào)節(jié)流動的粘性材料中的壓力的裝置，其特征在于—一個進(jìn)料口(8a)，材料通過此進(jìn)料口流入本裝置中；—一個導(dǎo)向件(9，12)，該導(dǎo)向件具有的容積可以滿足從進(jìn)料口(8a)流入的材料需要；—一個活塞(11)，該活塞有一個孔口(11d)，并且可活動地安裝在導(dǎo)向件(9，12)中，借此隨著活塞(11)的運(yùn)動來調(diào)節(jié)導(dǎo)向件(9，12)的容積；—一個承接件(11a)，該承接件固定在活塞(11)的孔口(11d)上，并與進(jìn)料口(8a)相連，以使流動的材料從進(jìn)料口(8a)經(jīng)承接件(11a)并通過活塞(11)的孔口(11d)而流入導(dǎo)向件(9，12)中；—一個排料口(10a)，導(dǎo)向件(9，12)與此排料口相連通，利用此排料口將流動的材料從本發(fā)明裝置中排出；具有這樣的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)料口(8a)、尋料件(9，12)以及承接件(11a)都具有管狀結(jié)構(gòu)，承接件(11a)在活塞(11)移動時可以像伸縮管似地在進(jìn)料口(8a)上移動。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于活塞(11)與一個靜態(tài)混料器(11b)相連，該混料器可以活動地安置在導(dǎo)向件(12)中，而且可隨同活塞(11)一起運(yùn)動。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于導(dǎo)向件(9)具有一個壓力室(9c)，流體通過一個孔口(9b)可以被送入此壓力室中，該流體處于壓力下并可推動活塞(11)。
4.按照權(quán)利要求1至3中的一項或幾項所述的裝置在一種生產(chǎn)可成形的纖維素溶液的設(shè)備上的應(yīng)用。
5.按照權(quán)利要求4所述的應(yīng)用方法，其特征在于把一種纖維素溶液放入一種含水叔胺氧化物中以配制成可成形的纖維素溶液。
6.用來生產(chǎn)含水的叔胺氧化物中的可成形纖維素溶液的設(shè)備，其特征在于下列裝置的組合—一個薄層處理裝置(3)，在該裝置中采用薄層技術(shù)，提高溫度，降低壓力，便可從由纖維素在含水叔胺氧化物中形成的懸浮液中長時間地蒸發(fā)出水分，直到獲得一種纖維素溶液，此種溶液將由薄層處理裝置(3)排出；和—一個按照權(quán)利要求1至3中的一項所述的裝置(7)，該裝置要么與薄層處理裝置(3)直接相連，要么以導(dǎo)管與之間接相連。
7.用來生產(chǎn)纖維素模制品的設(shè)備，該設(shè)備包括—一臺混料機(jī)(1)，在此混料機(jī)中將粉碎的纖維素和一種含水叔胺氧化物溶液混合成一種懸浮液；—一個薄層處理裝置(3)，此裝置以導(dǎo)管與混料機(jī)(1)相連，在此裝置中使用薄層技術(shù)，在提高溫度和降低壓力的條件下，從懸浮液中長時間地蒸發(fā)出水分，直到獲得一種纖維素溶液，此纖維素溶液從薄層處理裝置中排出；—一個按照權(quán)利要求1至3中的一項所述的裝置(7)，此裝置要么與薄層處理裝置(3)直接相連，要么以導(dǎo)管與之間接相連；和—一個成形工具(5)，此成形工具以導(dǎo)管連接在按照權(quán)利要求1至3中的一項所述的裝置(7)上
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)流動的高粘度材料中的壓力的裝置，本裝置的特征在于一個進(jìn)料口(8a)，高粘度材料經(jīng)此進(jìn)料口進(jìn)入本裝置中；一個導(dǎo)向件(9)，此導(dǎo)向件具有的容積可以滿足從進(jìn)料口(8a)流入的材料的需要；一個活塞(11)，此活塞有一個孔口(11d)，并且活動地安置在導(dǎo)向件(9)中，借此隨著活塞(11)的運(yùn)動來調(diào)整導(dǎo)向件(9)的容積；一個承接件(11a)，此承接件固定在活塞(11)的孔口(11d)上，并與進(jìn)料口(8a)相連，使得流動的材料從進(jìn)料口(8a)經(jīng)承接件(11a)再通過活塞(11)的孔口(11d)而流入導(dǎo)向件(9)；一個排料口(10a)，導(dǎo)向件(9)與此排料口相連通，利用此排料口將流動的材料從本發(fā)明裝置中排出；具有這樣的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)料口(8a)、導(dǎo)向件(9)及承接件(11a)都具有管狀結(jié)構(gòu)，承接件(11a)在活塞(11)運(yùn)動時可以像伸縮管那樣伸過進(jìn)料口(8a)。
文檔編號D01D1/09GK1131972SQ95190755
公開日1996年9月25日 申請日期1995年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月10日
發(fā)明者S·茲木可里, F·?？? E·勞施, A·尼格斯施 申請人:連津格股份公司