Переключающее распределительное устройство для высоковязких жидкостей

1 Изобретение касается переключающего распределительного устройства для высоковязких жидкостей, которое состоит из распределительного объема (1), в который входит один продуктотрубопровод I (2) и из которого выходят два продуктных клапана (3), причем каждый из продуктных клапанов (3) состоит из корпуса(4), выполненного в виде направляющего цилиндра с ответвленным сбоку продуктотрубопроводом II (6), и расширения корпуса (5), находящегося на противоположной от продуктотрубопровода II (6) стороне, а также поршня клапана (7), перемещающегося в корпусе аксиально, с головкой клапана (8), которая в закрытом положении входит в седло клапана (9), врезанное в стенку центрального распределительного объема (1) и, при необходимости, из вспомогательного клапана (10). Особенно это изобретение относится к приспособлению для попеременного распределения полимерного расплава на два попеременно работающих обрабатывающих агрегата, как, например, два полимерных фильтра или перерабатывающих экструдера и гранулятора. Известно распределительное устройство для продукта с одним подводящим продуктотрубопроводом и, как минимум, двумя продуктными клапанами, которые приводятся в действие одновременно или попеременно (патентыUS 5269348 и 5499652). Распределительные устройства такого типа должны по возможности не содержать мертвых пространств, так как увеличение времени задержки продукта в таких зонах с ослабленным потоком приводит к ухудшению качества продукта, у полимеров ведет к разложению и сшивке. Так клапаны распределительного устройства для продуктов,согласно патенту США 5269348, имеют односторонне расширенный корпус, выполненный в виде направляющего цилиндра, и грибообразную насадку на головке поршня клапана, которые в комбинации приводят к равномерному потоку без мертвых зон внутри клапана. Чтобы избежать застоя внутри подводящего продуктотрубопровода, нужно часть продукта отделить и непрерывно направлять в собирающую емкость или тому подобное. У распределительного устройства для продукта, согласно патенту США 5499652, центральный распределительный объем, замененный на вытеснитель потока,доведен до по возможности малого объема. Оба предложения приемлемы у распределительных устройств для продукта, у которых все продуктные клапаны, по существу, постоянно открыты,однако, недостаточны у переключающих распределительных устройств, у которых всегда один из двух продуктных клапанов закрыт. Далее известно, что остановившиеся фильтрующие устройства для расплава полимера могут быть очищены с помощью потока горячего пара (DE 19649013 А). 2 Задача данного изобретения состоит в том,чтобы переключающее распределительное устройство вышеуказанного типа изменить таким образом, чтобы, несмотря на попеременно постоянно закрытый один из продуктных клапанов, поток продукта протекал полностью равномерно через центральный распределительный объем и через второй открытый клапан, без образования мертвых пространств, особенно в распределительном объеме. Кроме того, следует насколько возможно избежать разложения и сшивки остатков продукта в закрытом клапане. Решение этой задачи осуществляют согласно изобретению с помощью переключающего распределительного устройства, поименованного вначале типа, которое отличается тем,что- оба продуктных клапана (3) установленыY-образно к продуктотрубопроводу I (2), причем средние линии обоих продуктных клапанов(3) проходят под углом от 100 до 140 друг к другу и под углом от 50 до 70 к средней линии продуктотрубопровода I (2),- на головке поршня клапана (8) имеется грибообразная вытеснительная насадка (11),которая при закрытом клапане полностью входит в центральный распределительный объем(1) и располагается так по отношению к стенке распределительного объема, что образуется щель (i), создающая возможность для потока продукта, а ее стержень (12) при открытом клапане расположен на уровне ответвления продуктотрубопровода II (6),- а центральный распределительный объем(1), включая и расположенную в нем вытеснительную насадку (11), обнаруживает только поверхности и кромки, расположенные под тупым углом к потоку продукта, при исключении поверхностей и кромок, расположенных перпендикулярно к потоку продукта. В корпус продуктного клапана (4) предпочтительно в области расширения корпуса (5) врезано седло клапана (13), в которое в закрытой позиции входит головка поршня клапана,перемещающегося внутри корпуса вспомогательного клапана (10), выполненного в виде направляющего цилиндра, причем корпус вспомогательного клапана (10), при необходимости,связан с закрываемыми трубопроводами (15) для продувки и/или слива продукта, и/или подачи вспомогательных средств, таких как воздух или азот, или пар. Данное изобретение отличается тем, что оно устраняет недостатки обычных переключающих и попеременно переключающих клапанов. Переключающее распределительное устройство значительно превосходит обычные клапаны. Для того чтобы оно приобрело свои выдающиеся свойства, переключающему распределительному устройству были, согласно изобретению, приданы следующие особенности. 3 В противоположность известным распределительным устройствам ни одна из поверхностей и ни одна кромка не расположены под углом 90 к направлению потока. Таким образом,ни на какой поверхности не возможен обратный застой, который мог бы продлить время нахождения продукта. Все угловые места стенок корпуса вдоль потока продукта выдержаны так, что они всегда образуют тупой или острый угол, что не дает возможности образования мертвых пространств потока. Существенного мертвого пространства в связи с выбранными припасовками нет. Заданные формы корпуса и поршня создают такую динамику потока, при которой он в состоянии весь объем внутри корпуса равномерно промывать. Вопреки контуру поршня продуктных клапанов, в связи с расширением в необходимых местах корпуса клапана происходит относительно малая потеря общего давления в распределительном устройстве. У данного переключающего распределительного устройства поршень и седло поршня конструктивно выполнены так, что обеспечивается мягкий режим пропускания потока, с безударным открыванием. Характер открывания клапана позволяет сделать распределительные устройства с полностью автоматическим переключением. Седло клапана, наряду с корпусом клапана, обеспечивают мягкий характер открывания. Осознанно вытянутые открывающие конуса в корпусе распределительного устройства и выбранные допуски определяют медленное,безударное открывание клапана. Грибообразная вытеснительная насадка закрытого клапана расположена так, что она по средней линии входит в лежащее напротив пространство трубопровода. Таким образом, грибообразная головка создает сопротивление короткому прямому прохождению продукта и вынуждает главную массу продукта скользить по более длинному пути вдоль стенок корпуса. Тупые углы благоприятствуют такой проводке продукта. Этим создается совершенный промывающий эффект. Для того чтобы понизить относительно высокую потерю давления у стержня гриба и одновременно оказать благоприятное влияние на технику потока в смысле промывания стенок, был насколько возможно уменьшен диаметр стержня у основания. Большая головка гриба сдвигает таким образом поток дальше к ножке гриба. И этот конструкционный пункт также служит для улучшенного ведения потока продукта вдоль более длинных наружных стенок корпуса. Корпус сделан так, что направляет полимерный поток. Различия в давлениях так согласуются со встроенными поршнями клапанов,что гарантировано промывание всех углов и кромок. Положение продуктных клапанов по отношению друг к другу так рассчитано, что гарантирует полимерному потоку в разделительном объеме оптимальное протекание без 4 теней в потоке. Установка углов в 120 между собой является оптимальной с учетом общего изготовления конструкции распределительного устройства. Возможная ширина области для установки углов лежит от 100 до 140. Продуктные клапаны переключающего распределительного устройства могут по известному способу быть оснащены вспомогательными клапанами для продувки, и/или слива продукта, и/или подачи вспомогательных средств. Предпочтительно вспомогательные клапаны устанавливают так, чтобы они после включения обеспечивали слив. Это особенно предпочтительно, если высоковязкая жидкость представляет собой полимерный расплав,склонный к коксованию. Тангенциальное присоединение вспомогательного клапана на продуктном клапане во многих случаях целесообразно. Переключающее распределительное устройство, соответствующее изобретению, может быть использовано для любой вязкой жидкости,которую надо распределить из одного трубопровода попеременно в два исходящих из него трубопровода или наоборот. Предпочтительное применение состоит в распределении полимерного расплава. Примерами таких полимеров являются полиэтилентерефталат, полипропилентерефталат, полибутилентерефталат, полиамид 6, полиамид 6.6, поликарбонаты, полиолефины и сополимеры из них. В этом случае распределительное устройство и трубопроводы для полимеров должны быть окружены одной или несколькими обогревающими рубашками, по которым циркулирует подходящий теплоноситель. Другие обогреватели, например нагревательные ленты, также применимы. Полимеры обладают нежелательным свойством деструкции в горячем объеме в отсутствии давления на низко- и высоковязкие вещества. В то время как низковязкие продукты превращаются со временем в газообразные и уходят в атмосферу, высоковязкие продукты обугливаются. Это образование кокса приводит со временем к полной закупорке трубопроводов и клапанов. Если клапан переключающего распределительного устройства выключают и в течение некоторого времени не используют,рекомендуется провести гидролиз для очистки клапана. Гидролиз устраняет коксование продукта в клапане. До того как начать гидролиз,следует полностью освободить клапан от полимера. Пар не в состоянии выдавить полимер из клапана, так как предпочтительно имеет давление от 1 до 2 абсолютных бар, предпочтительно 1,0 до 1,3 бар. Подачу пара для гидролиза целесообразно осуществляют через вспомогательные клапаны, установленные на основном корпусе продуктного клапана. Благодаря этому,гидролиз начинается непосредственно на седле клапана для полимера. Следует обеспечить надежный отвод пара, возможно насыщенного 5 олигомерными продуктами гидролиза. В зависимости от того, подвергается ли гидролитической очистке вспомогательный клапан или продуктный клапан, отвод пара осуществляют через штуцер для продувки вспомогательного клапана или через соответствующее отверстие для слива в продуктотрубопроводе II. Ниже изобретение уточнено с помощью чертежей, на которых фиг. 1 и 2 показывают переключающее распределительное устройство, в котором нет,соответственно есть вспомогательные клапаны; фиг. 3 показывает центральный распределительный объем с одним открытым и одним закрытым продуктными клапанами; фиг. 4 показывает течение потока продукта через центральный распределительный объем,показанный на фиг. 3. На фиг. 1 показано переключающее распределительное устройство, состоящее из присоединенных к центральному распределительному объему (1) продуктотрубопровода I (2) и обоих продуктных клапанов (3) (представлены не полностью). Продуктотрубопроводы II (6) ориентированы вниз под углом до 90. Правый продуктный клапан (3) находится в закрытом положении, а левый в открытом положении клапана. Продуктные клапаны (3) сами по себе,за исключением геометрии грибообразной вытесняющей насадки (11), соответствуют таковым из патента США 5269348. Корпус (4) в месте ответвления от продуктопровода II (6) на противоположной от него стороне имеет расширение (5), так что при взаимодействии расширения (5) и вытесняющей насадки (11), главный поток продукта изменяет направление и равномерно распределяется по всему поперечному сечению клапана и, следовательно, по всему поперечному сечению отводящего трубопровода (6). Поршень клапана (7), передвигающийся в корпусе (4), имеет головку поршня клапана (8),которая своим вытянутым запирающим конусом в закрытом положении входит в седло клапана(9) в корпусе. На головке поршня клапана (8) расположена грибообразная вытеснительная насадка (11), более подробно описанная на фиг. 3, которая при закрытом положении клапана полностью расположена в распределительном объеме (1), причем между вытесняющей насадкой (11) и стенкой распределительного объема(1) остается щель (i), достаточная для потока продукта. При открытом положении клапана вытесняющая насадка (11) находится, как показано здесь, на уровне ответвления продуктотрубопровода II (6), чтобы там выполнять свои функции распределения и задержки. На фиг. 2 показано аналогично сконструированное переключающее распределительное устройство, как на фиг. 1. Однако оба продуктных клапана (3) связаны в области расширения корпуса (5) каждый с одним вспомогательным клапаном (10). Через штуцер (14) вспомогатель 003050 6 ный клапан (10) может обогреваться жидкостью теплоносителя. Через входной штуцер (15) можно, при желании, подавать воздух, или азот,или пар для гидролиза полимерных остатков. На фиг. 3 показана геометрия вытесняющей насадки (11) и ее положение внутри распределительного объема (1). Диаметры поршня клапана (а), седла поршня клапана (b), стержня(с) и грибовидной головки (d) вытесняющей насадки относятся друг к другу, как а : b : с = 1 : (0,75 до 0,90) : (0,4 до 0,5),где d = (0,90 до 0,99)b. Высоты головки поршня (е), стержня (f),нижней части (g) и верхней части (h) крышки грибообразной вытесняющей насадки (11), а также ширина щели между насадкой и стенкой при закрытом клапане (i) соотносятся между собой как е : f : g : h : i = (0,6 до 0,8) : (1,3 до 1,7)t означает диаметр трубопровода II (6) у разветвления. Эта геометрия вытесняющей насадки (11) в связи с геометрией распределительного объема (1) и Y-образным расположением продуктопровода I (2) и продуктных клапанов (3) влияет на равномерное распределение потока продукта по всему поперечному сечению, как показано на фиг. 4 стрелками. В особенности распределительный объем (1) не обнаруживает поверхностей или кромок, расположенных перпендикулярно потоку продукта, так как все поверхности и кромки расположены под острым или тупым углом к потоку продукта. Средние линии продуктных клапанов (3) образуют угол от 100 до 140, предпочтительно 120 по отношению друг к другу и от 50 до 70 со средней линией продуктотрубопровода I (2). Продуктотрубопроводы II (6) выполнены так, что направлены предпочтительно от горизонтали до 90 вертикально вниз. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Переключающее распределительное устройство для высоковязких жидкостей, состоящее из распределительного объема (1), к которому подсоединены продуктотрубопровод I(2) и два продуктных клапана (3), причем каждый продуктный клапан (3) состоит из корпуса(4), выполненного в виде направляющего цилиндра, с ответвляющимся сбоку продуктотрубопроводом II (6) и расширением корпуса (5) на противолежащей ответвлению продуктотрубопровода II (6) стороне, а также из поршня клапана (7), перемещающегося в корпусе в аксиальном направлении, с головкой поршня клапана (8), которая в закрытом положении входит в седло клапана (9), врезанное в стенку центрального распределительного объема (1), и, при не 7 обходимости, из вспомогательного клапана (10),отличающееся тем, что оба продуктных клапана (3) установленыY-образно к продуктотрубопроводу I (2), причем средние линии обоих продуктных клапанов(3) проходят под углом от 100 до 140 друг к другу и под углом от 50 до 70 к средней линии продуктотрубопровода I (2),на головке поршня клапана (8) имеется грибообразная вытеснительная насадка (11),которая при закрытом клапане полностью входит в центральный распределительный объем(1) и располагается так по отношению к стенке распределительного объема, что образуется щель (i), создающая возможность для потока продукта, а ее стержень (12) при открытом клапане расположен на уровне ответвления продуктотрубопровода II (6),а центральный распределительный объем(1), включая и расположенную в нем вытеснительную насадку (11), обнаруживает только поверхности и кромки, которые расположены под острым или под тупым углом к потоку продукта, при исключении поверхностей и кромок,расположенных перпендикулярно к потоку продукта. 2. Переключающее распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что седло поршня клапана (9) представляет собой вытянутый открывающий конус. 3. Переключающее распределительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что диаметры поршня клапана (а), седла поршня клапана (b), стержня (с) и грибовидной головки (d) вытесняющей насадки относятся друг к другу, как а : b : с = 1 : (0,75 до 0,90) : (0,4 до 0,5), где d = (0,90 до 0,99)b,и высоты головки поршня (е), стержня (f),нижней части (g) и верхней части (h) крышки грибообразной вытесняющей насадки, а также ширина щели между насадкой и стенкой при закрытом клапане (i), соотносятся между собойII у разветвления. 4. Переключающее распределительное устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что в корпус продуктного клапана (4) в области расширения корпуса (5) врезано седло поршня клапана (13), в которое в закрытой позиции входит головка поршня клапана, перемещающегося внутри корпуса вспомогательного клапана (10),выполненного в виде направляющего цилиндра,причем вспомогательный клапан (10), при необходимости, связан с закрываемыми трубопроводами (15) для продувки и/или слива, и/или подачи вспомогательных средств. 5. Переключающее распределительное устройство по п.4, отличающееся тем, что вспомогательный клапан (10) соединен с трубопроводом (15) для подачи газов или пара. 6. Переключающее распределительное устройство по п.5, отличающееся тем, что газы или пар при открытом вспомогательном клапане(10) проходят потоком через корпус вспомогательного клапана и через корпус продуктного клапана (3) и снова выходят через выпускные отверстия. 7. Переключающее распределительное устройство по пп.1-6, отличающееся тем, что переключающее распределительное устройство и, при необходимости, вспомогательный клапан обогреваемы. 8. Переключающее распределительное устройство по пп.1-7, отличающееся тем, что высоковязкую жидкость на выбор или подают через продуктотрубопровод I (2) и отводят через продуктотрубопроводы II (6), или подают через продуктотрубопроводы II (6) и отводят через продуктотрубопровод I (2).