Устройство охлаждения расплава (30) и клапанная система для подводного гранулятора (6) содержит перепускной клапан (40), который облегчает обработку расплава в нескольких режимах работы. Охлаждающее устройство имеет подводящую линию (32) охлаждающего устройства, которая проводит расплав к охлаждающему устройству, и выводящую линию (34) охлаждающего устройства, которая выводит охлажденный расплав из охлаждающего устройства. Перепускной клапан устроен так, чтобы проводить расплав в и из охлаждающего устройства при работе в режиме охлаждения, чтобы проводить расплав мимо охлаждающего устройства при работе в режиме байпаса и чтобы сливать расплав из охлаждающего устройства и перепускного клапана при работе в режиме слива. Перепускной клапан является компактным и, следовательно, содержит минимальное количество продукта. Клапан является выравнивающим клапаном прямого действия в его режиме байпаса и включает возможность слива, позволяя производить более быструю, более легкую очистку производственной линии, что, в свою очередь, гарантирует быстрое время перехода к выпуску новой продукции с меньшими потерями продукта.

[0001] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением для подводного гранулятора, содержащая

[0002] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.1, в которой перепускной клапан включает линию подвода горячего расплава, первый подвижный клапанный элемент, линию вывода горячего расплава к устройству охлаждения расплава, байпасную линию горячего расплава, линию подвода охлажденного расплава из устройства охлаждения расплава, второй подвижный клапанный элемент, линию вывода охлажденного расплава и линию слива расплава.

[0003] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.2, в которой для настройки перепускного клапана на режим охлаждения первый подвижный клапанный элемент устанавливают так, чтобы открыть линию вывода горячего расплава к устройству охлаждения расплава, закрыть линию байпаса горячего расплава и закрыть линию слива расплава, а второй подвижный клапанный элемент устанавливают так, чтобы открыть линию подвода охлажденного расплава из устройства охлаждения расплава, обеспечивая тем самым путь движения расплава через устройство охлаждения расплава и наружу из перепускного клапана по линии вывода охлажденного расплава.

[0004] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.2, в которой для настройки перепускного клапана на режим байпаса первый подвижный клапанный элемент устанавливают так, чтобы закрыть линию вывода горячего расплава к устройству охлаждения расплава и закрыть линию слива расплава, а второй подвижный клапанный элемент устанавливают так, чтобы закрыть линию подвода охлажденного расплава из устройства охлаждения расплава, обеспечивая тем самым путь движения расплава мимо устройства охлаждения расплава и из перепускного клапана по линии выпуска охлажденного расплава.

[0005] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.2, в которой для настройки перепускного клапана на режим слива первый подвижный клапанный элемент устанавливают так, чтобы открыть линию вывода горячего расплава к устройству охлаждения расплава, закрыть байпасную линию горячего расплава и открыть линию слива расплава, а второй подвижный клапанный элемент устанавливают так, чтобы открыть линию подвода охлажденного расплава из устройства охлаждения расплава, обеспечивая тем самым путь движения расплава от линии ввода горячего расплава и от первой рабочей стороны устройства охлаждения расплава и из перепускного клапана по линии слива расплава и обеспечивая путь движения расплава от второй рабочей стороны устройства охлаждения расплава из перепускного клапана по линии выпуска охлажденного расплава.

[0006] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.1, в которой устройство охлаждения расплава расположено в вертикальной ориентации выше перепускного клапана.

[0007] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.1, в которой устройство охлаждения расплава является двухпроходным кожухотрубным теплообменником.

[0008] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.7, причем рабочая сторона теплообменника содержит статические смесители для текучей среды.

[0009] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.7, в которой теплообменник имеет оснащенный рубашкой верхний торец, который обогревается горячим теплоносителем или электронагревательным элементом.

[0010] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.2, в которой верхняя часть устройства охлаждения расплава имеет обогреваемую вентиляцию, выполненную с возможностью выпуска из нее сжимаемой текучей среды и/или для облегчения слива расплава из нижней части охлаждающего устройства.

[0011] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.1, в которой устройство охлаждения расплава расположено в вертикальной ориентации ниже перепускного клапана и включает в себя линию слива расплава и вентиляцию, предназначенные для выпуска сжимаемой текучей среды в его нижней части, а перепускной клапан включает линию подвода горячего расплава, первый подвижный клапанный элемент, линию вывода горячего расплава к устройству охлаждения расплава, байпасную линию горячего расплава, линию подвода охлажденного расплава из устройства охлаждения расплава, второй подвижный клапанный элемент и линию выпуска охлажденного расплава.

[0012] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.11, в которой для настройки перепускного клапана на режим охлаждения первый подвижный клапанный элемент устанавливают так, чтобы открыть линию вывода горячего расплава к устройству охлаждения расплава и закрыть байпасную линию горячего расплава, а второй подвижный клапанный элемент устанавливают так, чтобы открыть линию подвода охлажденного расплава из устройства охлаждения расплава, обеспечивая тем самым путь движения расплава через устройство охлаждения расплава и из перепускного клапана по линии выпуска охлажденного расплава.

[0013] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.11, в которой для настройки перепускного клапана на режим байпаса первый подвижный клапанный элемент устанавливают так, чтобы закрыть линию вывода горячего расплава к устройству охлаждения расплава и открыть байпасную линию горячего расплава, а второй подвижный клапанный элемент устанавливают так, чтобы закрыть линию подвода охлажденного расплава из устройства охлаждения расплава, обеспечивая тем самым путь движения расплава мимо устройства охлаждения расплава и из перепускного клапана по линии выпуска охлажденного расплава.

[0014] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.1, в которой устройство охлаждения расплава находится в горизонтальной ориентации выше перепускного клапана.

[0015] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.14, в которой подводящая линия устройства охлаждения расплава находится в верхней части устройства охлаждения расплава, а выводящая линия устройства охлаждения расплава находится в нижней части устройства охлаждения расплава.

[0016] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.14, в которой подводящая линия устройства охлаждения расплава и выводящая линия устройства охлаждения расплава находятся в противоположных частях устройства охлаждения расплава в конфигурации "бок о бок".

[0017] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.14, в которой подводящая линия устройства охлаждения расплава находится в нижней части устройства охлаждения расплава, а выводящая линия устройства охлаждения расплава находится в верхней части устройства охлаждения расплава.

[0018] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.1, в которой перепускной клапан включает в себя линию подвода горячего расплава, первый подвижный клапанный элемент, линию вывода горячего расплава к устройству охлаждения расплава, байпасную линию горячего расплава, линию подвода охлажденного расплава из устройства охлаждения расплава, второй подвижный клапанный элемент, линию выпуска охлажденного расплава и первую и вторую линии слива расплава.

[0019] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.18, в которой для настройки перепускного клапана на режим слива первый подвижный клапанный элемент устанавливают так, чтобы открыть линию вывода горячего расплава к устройству охлаждения расплава, закрыть байпасную линию горячего расплава и открыть первую линию слива расплава, а второй подвижный клапанный элемент устанавливают в такое положение, чтобы открыть линию подвода охлажденного расплава из устройства охлаждения расплава и открыть вторую линию слива расплава, обеспечивая тем самым путь движения расплава из линии подвода горячего расплава и от первой рабочей стороны устройства охлаждения расплава из перепускного клапана через первую линию слива расплава, и обеспечивая путь движения расплава от второй рабочей стороны устройства охлаждения расплава из линии выпуска охлажденного расплава наружу из перепускного клапана по второй линии слива расплава.

[0020] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением по п.2, в которой устройство охлаждения расплава ориентировано перпендикулярно пути движения расплава через перепускной клапан, и перепускной клапан включает в себя линию подвода горячего расплава, подвижный клапанный элемент, линию вывода горячего расплава к устройству охлаждения расплава, байпасную линию горячего расплава, линию подвода охлажденного расплава из устройства охлаждения расплава, линию выпуска охлажденного расплава и линию слива расплава, причем подвижный клапанный элемент является болтом, приводимым в действие гидравлически, в котором имеется три группы проточных каналов.

[0021] Система с устройством охлаждения и клапанным управлением для подводного гранулятора, содержащая перепускной клапан, выполненный с возможностью проводить полимерный расплав в и из устройства охлаждения расплава при работе в режиме охлаждения, проводить расплав мимо охлаждающего устройства при работе в режиме байпаса и сливать расплав из охлаждающего устройства и из перепускного клапана при работе в режиме слива, причем перепускной клапан имеет корпус с линией подвода горячего расплава, первый подвижный клапанный элемент, линию вывода горячего расплава к устройству охлаждения расплава, байпасную линию горячего расплава, линию подвода охлажденного расплава из устройства охлаждения расплава, второй подвижный клапанный элемент, линию выпуска охлажденного расплава и линию слива расплава.

[0022] Клапанная система по п.21, причем первый подвижный клапанный элемент является болтом, приводимым в движение гидравлически, в котором имеется три набора проточных каналов, а второй подвижный клапанный элемент является приводимым в движение гидравлически болтом, в котором имеется две группы проточных каналов.

[0023] Способ охлаждения полимерного расплава для подводного гранулятора, при котором

[0024] Способ охлаждения полимерного расплава для подводного гранулятора, при котором

[0025] Система с теплообменником и клапанным регулированием для подводного гранулятора, содержащая

[0026] Система с теплообменником и клапанным регулированием по п.25, в которой второй перепускной клапан включает в себя линию ввода расплава, первый подвижный клапанный элемент, линию вывода расплава к теплообменнику, байпасную линию для расплава, линию подвода прошедшего через теплообмен расплава из теплообменника, второй подвижный клапанный элемент, линию выпуска расплава, прошедшего через теплообмен, и линию слива расплава.

[0027] Система с теплообменником и клапанным регулированием по п.25, причем теплообменник выполнен с возможностью охлаждения или нагревания расплава.

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Заявка на настоящее изобретение испрашивает приоритет первоначальной заявки на патент США № 60/793222 от 20 апреля 2006 г.

Предшествующий уровень в области изобретения1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к оборудованию для подводного гранулирования и к способу обработки и гранулирования полимерных смол и подобных материалов. В частности, настоящее изобретение относится к оборудованию для подводного гранулирования и способу обработки и гранулирования полимерных смол и других пригодных для экструдирования материалов, в котором могут применяться устройство охлаждения расплава и соответствующая ему клапанная система, чтобы максимально повысить эффективность обработки и гранулирования различных полимерных смол.

2. Описание предшествующего уровня техники

Многие годы для широкого множества термоплавких самоклеющихся материалов, получаемых из полимерных смол, таких как сополимеры этилена и винилацетата (EVA), полиэтилены (РЕ), полипропилены (РР), термоэластопласты (ТРЕ), термопластичные уретаны (TPU), полиэфиры и полиамиды в качестве основных компонентов, комбинированных с многими другими материалами, такими как воски, добавки для повышения клейкости, пигменты, минеральные наполнители, антиоксиданты и т.д., широко применялся один известный производственный процесс. Этот известный процесс также успешно применялся для других, неадгезивных продуктов, таких как гуммиосновы, различные жевательные резинки и битумы.

Вышеупомянутый способ может применяться почти для всех приложений в области полимеров, в которых продукт делают, гомогенно смешивают, перемешивают или компаундируют обычно при относительно высокой температуре и который затем нужно существенно охладить, чтобы получить более подходящие условия непосредственно перед прохождением через матричную пластину и затем при рубке на гранулы. Гранулы являются наиболее распространенной и желаемой формой для упаковки, транспортировки и последующей обработки, смешения, плавления, формовки и вообще для применения таких вышеуказанных полимерных материалов.

Вышеупомянутый известный способ получения обычно состоит из следующих технологических компонентов, которые показаны на фиг. 1 приложенных чертежей: реактор, смесительный аппарат или экструдер 1; насос 2 для расплава; фильтр 3; устройство 4 охлаждения расплава с относящимся к нему текучим теплоносителем; перепускной клапан 5 для полимера; матрица и гранулятор 6 (с необязательным обводным трубопроводом); система оборотной воды 7 (с необязательным оборудованием для фильтрации воды); водоотделитель/сушилка 8 (с необязательным оборудованием просеивания гранул) и оборудование 9 для транспортировки и/или упаковки.

Устройство 4 охлаждения расплава в своей основе является теплообменником; теплообменники бывают разных типов, такие, например, как плиточно-рамный, кожухотрубный, шнековый теплообменник и т.д. Устройство 4 охлаждения расплава снижает температуру расплава полимера или экструдированного продукта, проходящего через охлаждающее устройство. Однако некоторые типы устройств охлаждения расплава более эффективны, чем другие, причем главное внимание обращается на наиболее эффективное удаление тепловой энергии. Но для этого компонента всего аппарата и способа важен учет и многие другие функциональные факторы. Например, некоторые факторы, связанные с устройством охлаждения расплава, включают минимизацию падения давления расплава; технологические факторы, связанные с повышением температуры и давления в процессе; факторы, относящиеся к материалам конструкции, связанные с повышением температуры и давления в процессе; легкость чистки; уменьшение до минимума площади, занимаемой охлаждающим устройством и трубами, и обеспечение возможности охлаждать или нагревать продукт, в зависимости от конкретного технологического сервиса.

Вышеупомянутый способ по уровню техники, который используется наиболее широко, включает устройство охлаждения расплава, имеющее однопроходную кожухотрубную конструкцию, в сочетании со статическими смесительными элементами, как показано на фиг. 2. Устройство 10 охлаждения расплава, показанное на фиг. 2, дает хорошие результаты как при работе с особым продуктом, так и с широким множеством продуктов. Однако многие производители полимеров имеют широкий набор полимерных продуктов, включая некоторые продукты, которые не нужно охлаждать перед гранулированием. Таким образом, этап прокачивания этих особых продуктов через устройство охлаждения расплава может быть не только ненужным, но также может быть нежелательным или даже проблематичным. Так что, имея это в виду, желательно иметь возможность обходить устройство охлаждения расплава при обработке полимерных материалов некоторых сортов и использовать устройство охлаждения расплава для других типов материалов.

Один возможный способ осуществления вышеупомянутой работы в режиме байпаса состоит в исключении устройства охлаждения расплава из производственной линии. Однако исключение устройства охлаждения расплава требует как существенного труда, так и времени на отключение и/или на повторное включение. Исключение устройства охлаждения расплава требует также особых переходных плат для соединения труб, а также коротких (например, при нормальном режиме работы) и длинных (например, при работе в режиме байпаса) вариантов соединительных проводов и труб. Исключение устройства охлаждения расплава может также потребовать особых транспортирующих или рельсовых систем на полу, чтобы убрать оборудование с места и вернуть на место. Факультативно вместо устройства охлаждения расплава можно ввести "трубную вставку", например, чтобы соединить трубы до охлаждающего устройства с трубами за охлаждающим устройством. Трубная вставка является прямой трубой большого диаметра с или без соединения с теплоносителем, так что переходники, проводку или трубы не нужно менять очень часто.

Другой способ охлаждения согласно предшествующему уровню показан на фиг. 3. Перепускной клапан 20 включен в производственную линию до устройства 22 охлаждения расплава и ведет расплав в байпасную линию 24, проходя параллельно устройству 22 охлаждения расплава. Другой клапан 26 установлен за устройством 22 охлаждения расплава, чтобы вернуть продукт в производственную линию. Один недостаток этой опции состоит в том, что она требует более длинной общей производственной линии. Требуются также два дополнительных клапана высокого давления 20 и 26 и длинная полая труба для байпасной линии 24. Байпасная линия 24 также должна быть рассчитана на высокое давление и должна обогреваться, чтобы сохранять температуру расплава. Внутри байпасной линии 24 могут также потребоваться статические смесители, и линия 24 будет содержать запас продукта, что является проблемой для очистки и изменения режима работы.

Сущность изобретения

Для того чтобы устранить вышеописанные недостатки устройств охлаждения расплава, соответствующих предшествующему уровню техники и относящихся к ним способам функционирования, настоящим изобретением дается конструкция устройства охлаждения расплава, которая экономит пространство и сводит до минимума количество находящегося в нем продукта, облегчая, таким образом, чистку и/или переход на выпуск другой продукции. Система с устройством охлаждения расплава и клапанным управлением легко и просто переналаживается, чтобы приспособиться к работе с продуктами, некоторые из которых требуют охлаждения, а другие не требуют. В сущности, дается намного более универсальное, более эффективное устройство охлаждения расплава для описанного выше известного производственного процесса, отвечающего уровню техники, и для любого из многих других материалов или продуктов, обрабатываемых на оборудовании этого типа.

Настоящее изобретение включает также перепускной клапан для применения вместе с устройством охлаждения расплава по настоящему изобретению. Перепускной клапан не занимает много места при установке, и, таким образом, в нем содержится минимальное количество продукта. Перепускной клапан является выравнивающим клапаном прямого действия в его режиме байпаса, обеспечивая тем самым быстрое прохождение расплава. Кроме того, перепускной клапан имеет возможность слива, что позволяет более быструю, более легкую очистку производственной линии, что, в свою очередь, позволяет более быструю переналадку при меньшей потере продукта.

Другим новым отличительным свойством настоящего изобретения является применение теплообменника двухпроходного (двухходового) типа, предпочтительно кожухотрубной конструкции со статическим смесителем. В комбинации с компактным перепускным клапаном двухпроходный теплообменник обеспечивает компактность всего линейного процесса. Двухпроходный теплообменник, имеющий вход и выход на одном и том же конце или на одной и той же стороне, может быть смонтирован вплотную с перепускным клапаном, что позволяет максимально уменьшить площадь, занимаемую его основанием. При необходимости слив в производственной линии теплообменника может быть осуществлен с помощью сливных каналов в вышеупомянутом перепускном клапане.

В предпочтительной реализации изобретения двухпроходное устройство охлаждения расплава устанавливается в вертикальном положении наверху перепускного клапана, причем вход и выход охлаждающего устройства находятся внизу охлаждающего устройства. Однако, не выходя за рамки изобретения, устройство охлаждения расплава может быть установлено в различных ориентациях или под разными углами к центральной оси течения в производственной линии. Например, согласно другому варианту осуществления изобретения устройство охлаждения расплава устанавливается так, чтобы вход и выход находились вверху охлаждающего устройства, т.е. охлаждающее устройство монтируется в вертикальной ориентации ниже перепускного клапана. В этой конфигурации нижнего монтажа каналы перепускного клапана переориентированы, и работа в режиме слива не применяется. Однако основные функции охлаждения расплава и байпас процесса выполняются. Слив/очистка устройства охлаждения расплава осуществляется благодаря наличию одного или более дренажных отверстий, находящихся на нижнем конце устройства охлаждения расплава.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения устройство охлаждения расплава ориентировано горизонтально, т.е. параллельно ориентации труб, подводящих и отводящих расплав. Таким образом, специалисты в данной области техники должны понимать, что ориентация устройства охлаждения расплава может быть разной относительно вертикали или горизонтали. В зависимости от ограничений по высоте или из-за влияния соседнего оборудования или из-за существующих размещений конструкций устройство охлаждения расплава может быть смонтировано/установлено под любыми углами между вертикальным и горизонтальным положениями.

Таким образом, одной целью настоящего изобретения является предоставить систему с устройством охлаждения расплава и клапанным управлением, которые экономят пространство и уменьшают до минимума количество находящегося в них продукта, облегчая, таким образом, чистку и/или переналадку.

Кроме того, так как обработка полимерных материалов влечет за собой операции с полимерами, предъявляющими различные технологические требования, другой целью настоящего изобретения является предоставить систему с устройством охлаждения и клапанным управлением, содержащую компоненты, которые легко и быстро переналаживаются, чтобы обеспечить работу с продуктами, некоторые из которых требуют охлаждения до гранулирования, а другие не требуют.

Следующей целью настоящего изобретения является предоставить компактный перепускной клапан, который устроен так, чтобы проводить расплав в охлаждающем устройстве и из него при работе в режиме охлаждения, чтобы проводить расплав мимо охлаждающего устройства при работе в режиме байпаса и чтобы сливать расплав из охлаждающего устройства и из перепускного клапана при работе в режиме слива.

Кроме того, так как некоторые полимерные материалы могут потребовать нагревания перед дальнейшей обработкой, еще одной целью настоящего изобретения является предоставить теплообменную клапанную систему, имеющую компоненты, которые легко и быстро переналаживаются, чтобы приспособиться к операциям и охлаждения, и нагревания.

Еще одной целью данного изобретения, которую здесь следует отметить особо, является предоставить, в соответствии с предыдущими объектами, систему с устройством охлаждения и клапанным управлением для подводного гранулятора, которые будут соответствовать традиционным формам производства, будут иметь относительно простую конструкцию и будут легкими в применении, давая устройство, которое будет экономически оправданным, долговечным, имеющим продолжительный срок службы, относительно безаварийным в эксплуатации и которое вообще представляет собой усовершенствование в данной области.

Эти, а также другие цели и преимущества, которые выявятся позднее, заключаются в деталях конструкции и работе, которые описываются и заявляются более полно ниже, причем имеются ссылки на прилагаемые чертежи, образующие их часть, причем везде одинаковые позиции относятся к сходным деталям. Приложенные чертежи предназначены для иллюстрации изобретения, но необязательно выполнены в масштабе.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является схематическим изображением, иллюстрирующим известный производственный процесс предшествующего уровня, в котором применяется обычное устройство охлаждения расплава и перепускной клапан для полимера.

Фиг. 2 является схематическим изображением, иллюстрирующим обычное устройство охлаждения расплава однопроходной кожухотрубной конструкции, применяющееся в аппарате и процессе предшествующего уровня с фиг. 1.

Фиг. 3 является схематическим изображением, иллюстрирующим обычное устройство охлаждения расплава и байпасную линию, использующиеся в известных аппарате и процессе предшествующего уровня с фиг. 1.

Фиг. 4 является схематическим изображением, иллюстрирующим устройство охлаждения расплава двухпроходного типа, установленное вертикально выше перепускного клапана, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 является схематическим изображением, иллюстрирующим режимы работы перепускного клапана в комбинации с устройством охлаждения расплава, которое показано на фиг. 4, в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 6 является схематическим изображением, иллюстрирующим вертикальное расположение устройства охлаждения расплава ниже перепускного клапана, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 является схематическим изображением, иллюстрирующим устройство охлаждения расплава, установленное горизонтально относительно перепускного клапана, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, причем подводящая линия устройства охлаждения расплава входит в верхнюю часть охлаждающего устройства.

Фиг. 8 является схематическим изображением, иллюстрирующим устройство охлаждения расплава, установленное горизонтально относительно перепускного клапана, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, причем подводящая линия устройства охлаждения расплава входит в нижнюю часть охлаждающего устройства.

Фиг. 9 является схематическим изображением, иллюстрирующим устройство охлаждения расплава, установленное горизонтально относительно перепускного клапана, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, причем подводящая линия устройства охлаждения расплава и отводящая линия устройства охлаждения расплава ориентированы в конфигурации "бок о бок".

Фиг. 10 является схематическим изображением, иллюстрирующим устройство охлаждения расплава, показанное на фиг. 4, с установленной наверху вентиляцией.

Фиг. 11 является схематическим изображением, иллюстрирующим устройство охлаждения расплава, показанное на фиг. 6, с установленными внизу вентиляцией и сливом.

Фиг. 12 является схематическим изображением, иллюстрирующим устройство охлаждения расплава, показанное на фиг. 4, с верхним торцом, нагреваемым/охлаждаемым горячим теплоносителем.

Фиг. 13 является схематическим изображением, иллюстрирующим часть устройства охлаждения расплава, показанного на фиг. 4, с электрорегулированием температуры верхнего торца.

Фиг. 14 является видом в перспективе, иллюстрирующим перепускной клапан по настоящему изобретению при работе в режиме охлаждения.

Фиг. 15 является видом в перспективе, иллюстрирующим перепускной клапан, показанный на фиг. 14, при работе в режиме байпаса.

Фиг. 16 является видом в перспективе, иллюстрирующим перепускной клапан, показанный на фиг. 14, при работе в режиме слива.

Фиг. 17А-17С являются схематическими изображениями, иллюстрирующими устройство охлаждения расплава и перепускной клапан в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Хотя подробно поясняются предпочтительные варианты реализации изобретения, следует понимать, что возможны и другие варианты осуществления. Соответственно подразумевается, что изобретение не ограничено в своем объеме деталями конструкций и расположением совокупности компонентов, указанных в нижеследующем описании или проиллюстрированных на чертежах. Изобретение допускает другие варианты реализации и осуществляется на практике или проводится различными способами. Равным образом, при описании предпочтительных вариантов реализации для простоты будет использована специальная терминология. Следует понимать, что каждый термин включает все технические эквиваленты, которые действуют сходным образом для осуществления сходных целей. Там, где возможно, одинаковые компоненты на чертежах обозначены одинаковыми позициями для ссылок.

Обратимся теперь особо к фиг. 4, на которой показано устройство охлаждения расплава типа двухпроходного теплообменника, обозначенное как целое позицией 30, для производственной линии гранулирования, такой, которая показана на фиг. 1. Устройство 30 охлаждения расплава включает вход в себя 32 и выход 34 рядом друг с другом в дне 36 устройства охлаждения расплава. Таким образом, полимер, входящий через вход 32, движется вверх по левой стороне охлаждающего устройства 30, переходит вверху 38 охлаждающего устройства на правую сторону, откуда идет вниз и выходит через выход 34.

На фиг. 4 перепускной клапан по настоящему изобретению обозначен как целое позицией 40. Как видно из этой фигуры, горячий расплав, входящий в перепускной клапан 40 из насоса, такого как насос 2, и фильтра 3 производственной линии, показанной на фиг. 1, направляется к входу 32 устройства охлаждения расплава клапанным элементом 42. Аналогично, охлажденный полимер, выходящий из устройства охлаждения расплава через выход 34, передается в клапанный элемент 44 перепускного клапана 40, откуда он направляется наружу к гранулятору, такому как матрица и гранулятор 6, показанные на фиг. 1.

Обратимся теперь к фиг. 5, на которой показано четыре режима работы перепускного клапана 40 вместе с устройством 30 охлаждения расплава, которое показано на фиг. 4. Знак "х" в клапанной линии перепускного клапана 40 указывает, что линия клапана закрыта. Начиная с левой стороны, первая иллюстрация на фиг. 5, названная "РЕЖИМ A РАБОТЫ ОУ", показывает перепускной клапан 40, работающий, как описано в связи с фиг. 4. Более конкретно, байпасная линия 46 перепускного клапана между клапанными элементами 42 и 44 закрыта, как и линии слива (т.е. слива расплава) 48 и 50 из клапана. Фактически, полимер или экструдат, входящий в клапан 40 через входную линию 45 клапана (т.е. ввод горячего расплава), направляется клапанным элементом 42 на устройство 30 охлаждения расплава. Охлажденный материал, выходящий из охлаждающего устройства 30, направляется клапанным элементом 44 из перепускного клапана 40 через выводящую линию 47 клапана (т.е. линию вывода охлажденного расплава) к гранулятору. На фиг. 14 показан детальный вид перепускного клапана 40, установленного на работу в режиме охлаждения.

Во втором режиме, названном "РЕЖИМ B РАБОТЫ ОУ", перепускной клапан 40 находится в режиме байпаса. Фактически, байпасная линия 46 перепускного клапана открыта, линии стока 48 и 50 клапана остаются закрытыми, а обе линии: линия 52 клапана, ведущая в охлаждающее устройство (т.е. линия вывода горячего расплава), соединенная с входом 32 устройства 30 охлаждения расплава, и линия 54 клапана, ведущая из охлаждающего устройства (т.е. линия ввода охлажденного расплава), соединенная с выходом 34 устройства 30 охлаждения расплава, также закрыты. Фактически, полимер или другой экструдат движется напрямую из входной линии 45 клапана к выводящей линии 47 клапана через перепускной клапан 40, обходя таким образом устройство 30 охлаждения расплава. На фиг. 15 показан детальный вид перепускного клапана 40, установленного на работу в режиме байпаса.

Обратимся теперь к третьему режиму, показанному на фиг. 5 и обозначенному "РЕЖИМ СЛИВА C1," где показан первый режим слива. В этом режиме слива байпасная линия 46 перепускного клапана закрыта, сливные линии 48 и 50 клапана открыты, как и линия 52 клапана, ведущая в охлаждающее устройство, и линия 54 клапана, ведущая из охлаждающего устройства, так что полимер может стекать из устройства охлаждения расплава. Аналогично, входная линия 45 клапана и выводящая линия 47 клапана открыты, так что полимер или другой экструдат соответственно выше или ниже перепускного клапана может также вытекать через сливные каналы 48 и 50 клапана соответственно.

В альтернативном режиме слива, показанном на четвертом (т.е. самом правом) рисунке фиг. 5, названным "РЕЖИМ СЛИВА C2", байпасная линия 46 перепускного клапана закрыта. Полимер с левой стороны (т.е. со стороны входа) устройства 30 охлаждения расплава течет через перепускной клапан 40 таким же образом, как описано выше в связи с РЕЖИМОМ СЛИВА C1, вместе с полимером до перепускного клапана 40, через входную линию 45 клапана. Полимер на правой стороне (т.е. со стороны выхода) устройства 30 охлаждения расплава выходит через клапанную линию 54, ведущую из охлаждающего устройства, через клапанный элемент 44 по выводящей линии 47 клапана и затем вытекает через отдельный внешний перепускной клапан 56 для полимера (который может также служить "пусковым" клапаном), таким как перепускной клапан 5 для полимера, показанный на фиг. 1. На фиг. 16 показан детальный вид перепускного клапана, установленного на работу в РЕЖИМЕ СЛИВА C2.

Фиг. 6 показывает альтернативное расположение устройства охлаждения расплава и перепускного клапана в соответствии с настоящим изобретением. В этом варианте осуществления устройство 60 охлаждения расплава установлено вертикально под перепускным клапаном, обозначенным как целое позицией 62, и, как показано, вход 64 в устройство охлаждения расплава и выход 66 из устройства охлаждения расплава, оба, расположены вверху устройства охлаждения расплава. На левом рисунке фиг. 6 горячий полимерный расплав входит в клапан 62 через входную линию 68 клапана. При закрытой байпасной линии 70 перепускного клапана и открытой линии 72 подвода к охлаждающему устройству клапанный элемент 74 направляет горячий расплав в охлаждающее устройство 60. В стационарных условиях процесса охлажденный полимер, выходящий из устройства охлаждения расплава в позиции 66, входит в перепускной клапан 62 через клапанную линию 76, ведущую от охлаждающего устройства, и клапанным элементом 78 направляется наружу через выводящую линию 80 клапана.

Как показано на правом рисунке фиг. 6, в режиме байпаса и линия 72 клапана подводящая к охлаждающему устройству и линия 76 клапана, ведущая из охлаждающего устройства, закрыты, тогда как байпасная линия 70 перепускного клапана открыта. Таким образом, горячий полимерный расплав, входящий в клапан 62 через подводящую линию 68 клапана, обходит охлаждающее устройство 60, двигаясь по байпасной линии 70 перепускного клапана напрямую на отводящую линию 80 клапана.

Фиг. 7 показывает третью возможную ориентацию устройства охлаждения расплава относительно перепускного клапана, в соответствии с настоящим изобретением. В частности, устройство 90 охлаждения расплава показано размещенным горизонтально относительно перепускного клапана, обозначенного как целое позицией 92. Как показано, и вход 94, и выход 96 находятся на краю устройства 90 охлаждения расплава рядом с перепускным клапаном 92. Вход 94 находится в верхней части 91 устройства 90 охлаждения расплава, а выход 96 находится в нижней части 93 устройства 90 охлаждения расплава. Нормальный режим работы, при котором горячий полимерный расплав направляется перепускным клапаном 92 через устройство 90 охлаждения расплава, показан на левом рисунке фиг. 7 и обозначен буквой "A". Режим байпаса показан на среднем рисунке фиг. 7 и обозначен буквой "B" и режим слива показан на правом рисунке и обозначен буквой "C". В каждом режиме работы перепускной клапан 92 действует таким же образом, как описано выше для перепускных клапанов 40 и 62, и поэтому описание работы здесь повторяться не будет.

Фиг. 8 показывает другой вариант осуществления изобретения, в котором ориентация устройства охлаждения расплава относительно перепускного клапана такая же, как показано на фиг. 7. В частности, устройство 90 охлаждения расплава показано размещенным горизонтально относительно перепускного клапана, обозначенного как целое позицией 92. Как показано, и вход 94, и выход 96 расположены на краю устройства 90 охлаждения расплава рядом с перепускным клапаном 92. В этом варианте осуществления вход 94 расположен в нижней части 93 устройства 90 охлаждения расплава, а выход 96 расположен в верхней части 91 устройства 90 охлаждения расплава. Нормальный режим работы, при котором горячий полимерный расплав направляется перепускным клапаном 92 через устройство 90 охлаждения расплава, показан на левом рисунке фиг. 8 и обозначен буквой "A". Режим байпаса показан на среднем рисунке фиг. 8 и обозначен буквой "B" и режим слива показан на правом рисунке и обозначен буквой "C". В каждом режиме работы перепускной клапан 92 действует таким же образом, как описано выше для перепускных клапанов 40 и 62, и поэтому описание работы здесь повторяться не будет.

Фиг. 9 показывает другой вариант осуществления изобретения, в котором ориентация устройства охлаждения расплава относительно перепускного клапана такая же, как показано на фиг. 7. В частности, устройство 90 охлаждения расплава показано размещенным горизонтально относительно перепускного клапана, обозначенного как целое позицией 92. Как показано, и вход 94, и выход 96 находятся в конце устройства 90 охлаждения расплава рядом с перепускным клапаном 92. В этом варианте осуществления вход 94 и выход 96 находятся на противоположных частях 97 и 98 устройства охлаждения расплава в конфигурации "бок о бок". Нормальный режим работы, при котором горячий полимерный расплав направляется перепускным клапаном 92 через устройство 90 охлаждения расплава, показан на левом рисунке фиг. 9 и обозначен буквой "A". Режим байпаса показан на среднем рисунке фиг. 9 и обозначен буквой "B" и режим слива показан на правом рисунке и обозначен буквой "С". В каждом режиме работы перепускной клапан 92 действует таким же образом, как описано выше для перепускных клапанов 40 и 62, и поэтому описание работы здесь повторяться не будет.

Как показано на фиг. 10 и 11 соответственно, устройство 30 охлаждения расплава и устройство 60 охлаждения расплава могут быть устроены так, чтобы выпускать сжимаемые текучие среды через вентиляцию и сливать полимерный расплав и другие текучие среды. Фиг. 10 показывает вентиляционную отдушину 95, находящуюся вверху 38 устройства 30 охлаждения расплава. Фиг. 11 показывает отдушину и слив 101, находящиеся внизу 100 устройства 60 охлаждения расплава.

Для того чтобы обеспечить желаемые режимы течения расплава вверху 38 устройства 30 охлаждения расплава, верх 38 можно обогревать. Например, как показано на фиг. 12, верх 38 можно нагревать или охлаждать горячим теплоносителем, который проходит через канал течения 39. В другой возможной конфигурации нагревания, которая показана на фиг. 13, верх 38 можно обогревать электричеством, например электронагревателем 41. Регулирование температуры верха 38 гарантирует, что расплав не охладится ниже заданной температуры, когда он поворачивается через верх 38 от первой рабочей (технологической) стороны устройства охлаждения расплава ко второй рабочей (технологической) стороне устройства охлаждения расплава.

Как указано выше, на фиг. 14-16 показан детальный вид перепускного клапана 40 при работе в режиме охлаждения, режиме байпаса и режиме слива соответственно. Перепускной клапан 40 имеет корпус, который может обогреваться рубашкой, использующей пар или другой горячий теплоноситель, или электронагревательными элементами. В предпочтительном варианте реализации первый подвижный клапанный элемент 42 является болтом, приводимым в движение гидравлически, в котором имеется три набора каналов течения, а второй подвижный клапанный элемент 44 является приводимым в движение гидравлически болтом, в котором имеется два набора каналов течения. В других возможных вариантах осуществления перепускного клапана 40 болты могут включать два или три набора каналов течения: либо как однопроходной канал течения, либо как повернутый на 90 ° канал течения, либо как Т-образный канал течения, в частности, идущий вдоль длины болта. Как должны понимать специалисты в области клапанов, каждый из этих каналов течения перемещается в требуемое положение цилиндром, регулируемым гидравлически, и выравнивается с соответствующими требуемыми входами и/или выходами перепускного клапана на основе желаемого положения, требуемого оператором, ведущим процесс. Позиционирование управляемых гидравлически цилиндров и, таким образом, установку положения болта, можно регулировать, управляя вручную гидродинамическим клапаном, или путем автоматического регулирования, например, с помощью программируемого логического контроллера, или тем и другим.

Согласно другому варианту осуществления изобретения устройство 30 охлаждения расплава ориентировано перпендикулярно течению расплава через перепускной клапан 140. Как показано на фиг. 17А-17С, перепускной клапан 140 имеет единственный подвижный клапанный элемент 145. Подвижный клапанный элемент 145 является болтом, приводимым в движение гидравлически, в котором имеется три набора каналов течения, включая охлаждающий канал 141 течения, обводной канал 142 течения и сливной канал 143 течения. Конфигурация с единственным болтом перепускного клапана обеспечивает относительно короткий путь движения расплава и экономичную конструкцию клапана.

Другой вариант осуществления изобретения направлен на способ охлаждения полимерного расплава для подводного гранулятора. Для иллюстрации различных конфигураций перепускного клапана, соответствующего способу, см., например, фиг. 5. Способ применяется с перепускным клапаном 40, который имеет две линии слива расплава. Способ включает в себя проведение расплава к перепускному клапану 40, который проводит расплав в устройство 30 охлаждения расплава и из него при работе в режиме охлаждения, проводит расплав мимо охлаждающего устройства 30 при работе в режиме байпаса и сливает расплав из охлаждающего устройства 30 и из перепускного клапана 40 при работе в режиме слива. Перепускной клапан 40 имеет линию 45 ввода горячего расплава, первый подвижный клапанный элемент 42, линию 52 вывода горячего расплава к устройству 30 охлаждения расплава, байпасную линию 46 горячего расплава, линию 54 подвода охлажденного расплава из устройства 30 охлаждения расплава, второй подвижный клапанный элемент 44, линию выпуска 47 охлажденного расплава и первую 48 и вторую 50 линии слива расплава.

Перепускной клапан 40 настраивают на режим охлаждения (см. фиг. 5, РЕЖИМ A РАБОТЫ ОУ), устанавливая первый подвижный клапанный элемент 42 в такое положение, чтобы закрыть байпасную линию 46 горячего расплава и закрыть первую линию 48 слива расплава, и устанавливая второй подвижный клапанный элемент 44 в такое положение, чтобы открыть линию 54 подвода охлажденного расплава из устройства 30 охлаждения расплава и закрыть вторую линию 50 слива расплава, тем самым проводя расплав через устройство 30 охлаждения расплава и из перепускного клапана 40 по линии выпуска 47 охлажденного расплава.

Перепускной клапан 40 настраивают на режим байпаса (см. фиг. 5, РЕЖИМ B РАБОТЫ ОУ), устанавливая первый подвижный клапанный элемент 42 в такое положение, чтобы закрыть линию 52 вывода горячего расплава к устройству 30 охлаждения расплава и закрыть первую линию 48 слива расплава, и устанавливая второй подвижный клапанный элемент 44 в такое положение, чтобы закрыть линию 54 подвода охлажденного расплава из устройства 30 охлаждения расплава и закрыть вторую линию 50 слива расплава, тем самым проводя расплав мимо устройства 30 охлаждения расплава и из перепускного клапана 40 по линии выпуска 47 охлажденного расплава.

Перепускной клапан 40 настраивают на режим слива (см. фиг. 5, ОУ РЕЖИМ СЛИВА C1), устанавливая первый подвижный клапанный элемент 42 в такое положение, чтобы открыть линию 52 вывода горячего расплава к устройству 30 охлаждения расплава, закрыть байпасную линию 46 горячего расплава и открыть первую линию 48 слива расплава, и устанавливая второй подвижный клапанный элемент 44 в такое положение, чтобы открыть линию 54 подвода охлажденного расплава из устройства 30 охлаждения расплава и открыть вторую линию 50 слива расплава. Этим расплав проводится от линии 45 подвода горячего расплава и от первой рабочей стороны устройства 30 охлаждения расплава из перепускного клапана 40 через первую линию 48 слива расплава, и расплав проводится от второй рабочей стороны устройства 30 охлаждения расплава и от линии 47 выпуска охлажденного расплава из перепускного клапана 40 через вторую линию 50 слива расплава.

Еще один вариант осуществления изобретения направлен на способ охлаждения полимерного расплава для подводного гранулятора, в котором перепускной клапан 40 имеет единственную линию 48 слива расплава (см. фиг. 5, ОУ РЕЖИМ СЛИВА C2). Способ включает проведение расплава к перепускному клапану 40, который проводит расплав в и из устройства 30 охлаждения расплава при работе в режиме охлаждения, проводит расплав мимо охлаждающего устройства 30 при работе в режиме байпаса и сливает расплав из охлаждающего устройства 30 и из перепускного клапана 40 при работе в режиме слива. Перепускной клапан 40 имеет линию подвода 45 горячего расплава; первый подвижный клапанный элемент 42; линию вывода 52 горячего расплава к устройству 30 охлаждения расплава; байпасную линию 46 горячего расплава; линию 54 подвода охлажденного расплава из устройства 30 охлаждения расплава; второй подвижный клапанный элемент 44; линию выпуска 47 охлажденного расплава и линию 48 слива расплава.

Перепускной клапан 40 настраивают на режим охлаждения, устанавливая первый подвижный клапанный элемент 42 в такое положение, чтобы закрыть байпасную линию 46 горячего расплава и закрыть линию 48 слива расплава, и устанавливая второй подвижный клапанный элемент 44 в такое положение, чтобы открыть линию 54 подвода охлажденного расплава из устройства 30 охлаждения расплава, проводя тем самым расплав через устройство 30 охлаждения расплава и из перепускного клапана 40 по линии выпуска 47 охлажденного расплава.

Перепускной клапан 40 настраивают на режим байпаса, устанавливая первый подвижный клапанный элемент 42 в такое положение, чтобы закрыть линию 52 вывода горячего расплава к устройству 30 охлаждения расплава и линию 48 слива расплава, и устанавливая второй подвижный клапанный элемент 44 в такое положение, чтобы закрыть линию 54 подвода охлажденного расплава из устройства 30 охлаждения расплава, проводя тем самым расплав мимо устройства 30 охлаждения расплава и из перепускного клапана 40 по линии выпуска 47 охлажденного расплава.

Перепускной клапан 40 настраивают на режим слива (см. фиг. 5, ОУ РЕЖИМ СЛИВА С2), устанавливая первый подвижный клапанный элемент 42 в такое положение, чтобы открыть линию 52 вывода горячего расплава к устройству 30 охлаждения расплава и закрыть байпасную линию 46 горячего расплава, и устанавливая второй подвижный клапанный элемент 44 в такое положение, чтобы открыть линию 54 подвода охлажденного расплава из устройства 30 охлаждения расплава. Этим расплав проводится от линии 45 подвода горячего расплава и от первой рабочей стороны устройства 30 охлаждения расплава из перепускного клапана 40 через линию 48 слива расплава, и расплав проводится от второй рабочей стороны устройства 30 охлаждения расплава из перепускного клапана 40 по линии выпуска 47 охлажденного расплава.

Подразумевается, что настоящее изобретение не ограничено описанными здесь конкретными устройствами и способами. Вышеизложенное рассматривается только как иллюстрация принципов изобретения. Например, раскрытые здесь идеи применимы к системе и способу регулирования процесса гранулирования, описанным в PCT/US2006/045375 (заявка принадлежит авторам, представляющим настоящее изобретение), описание которой явно введено в настоящее описание ссылкой во всей полноте.

Кроме того, хотя различные варианты осуществления изобретения были описаны в первую очередь в связи с охлаждением полимерного расплава, в другом возможном варианте осуществления описанная здесь система может применяться для нагревания текучей среды. Кроме того, хотя система была описана в контексте процесса подводного гранулирования, система применима равным образом к другим процессам, в которых требуются различные конфигурации теплообмена технологической текучей среды.

Кроме того, специалистам в данной области техники легко придут на ум многочисленные модификации и изменения, и нежелательно ограничивать изобретение только конструкцией и работой, которые показаны и описаны и, соответственно, можно прибегнуть ко всем подходящим модификациям и эквивалентам, охватываемым объемом изобретения.