有内部调温的流体管段制造技术

本发明专利技术涉及一种用于模件式流体管路系统的流体管段，流体管段用于流过一种结晶的、热敏感的工作流体，如合成聚合物，纤维素衍生物或由纤维素、水和氨基氧化物组成的溶液。这类工作流体有取决于温度的粘度和在发生强烈的放热反应的情况下有自发分解的现象。采用此流体管段（１）应能控制工作流体的温度。为达到此目的采取的措施是，令流体管段（１）有圆环形横截面以及在流动中心的地方有一调温装置（５）。因此按本发明专利技术可从内部控制工作流体的温度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于模件式流体管路系统的流体管段，流体管段用于流过一种结晶的、热敏感的工作流体，如合成聚合物、纤维素衍生物或由纤维素、水和氨基氧化物组成的溶液，它有一个流过工作流体的工作流体管区。在这里所使用的工作流体是热敏感的，以及当在流体管段内超过某一个最高温度时倾向于自发的放热反应，或当工作流体低于此最高温度时导致长期沉积。在本专利技术中涉及的工作流体总体上有很高的取决于温度的粘度。这种粘度随温度提高和剪切率增大而减小。作为一种特别适用于纺丝的工作流体是这样一种成形材料，它由一种纺丝液组成，纺丝液含有纤维素、水和叔胺氧化物，例如N-甲基吗啉N-氧化物(NMMO)以及热稳定纤维素和溶剂的稳定剂和必要时含有其他添加剂，例如二氧化钛、硫酸钡、石墨、羧甲基纤维素、聚乙二醇、凡丁质、壳聚糖酐、藻酸、多糖、染料、起抗菌作用的化学制品、含磷的防火剂、卤素或氮、活性炭、炭黑或导电炭黑、硅酸、作为稀释剂的有机溶剂等。为了输送工作流体，流体管段一方面必须能加热，以便降低工作流体的粘度并能使工作流体以低的损失通过流体管段输送。另一方面不允许温度过高，以避免工作流体分解和自发放热反应。最后，沿流体管段被工作流体流过的流动截面应形成尽可能均匀的速度剖面，以保证均匀流过此流体管段。在EP 0668941 B1中建议了一种这些问题的解决方案，对流体管段的管子中心和/或内壁上的温度按文件中提供的公式进行控制。为此，一种冷却剂通过一围绕工作流体管区的冷却套流动。冷却剂从工作流体带走可能发生的放热反应产生的热量以及冷却流体流动的外部区。但是在EP0 668 941B1中建议的流体管路系统有缺点，在工作流体流动时达到的效率仍然较低，以及只能对于工作流体取决于温度的特性施加不准确的影响。按本专利技术对于前言所述类型的流体管段采取下列措施达到上述目的工作流体管区有一个基本上环形的流动截面；以及，在流体管段的中央，在工作流体流动中心的地方，设一调温装置，用于控制在流体管段内部的工作流体温度。因此，在此方案中不再存在中心流动。而外部流体的温度可以沿整个流动截面良好地施加影响。调温装置占据流动中心的位置并允许从流动的内部出发控制工作流体的温度。其结果是，工作流体并因而工作流体取决于温度的特性可以更准确地控制，流动损失可以降低。同时还取消了测量流动中心温度的必要性，这种温度测量很不准确和是间接的以及非常麻烦。与在EP 0668941 B1中采用的方案相反，在那里只能间接地通过降低外部温度对中心温度施加影响，通过被工作流体绕流的按本专利技术的调温装置，工作流体内部区的温度因而可直接受到影响。通过将调温装置安排在工作流体的流动中心的位置上以及通过由此造成的环形工作流体管区，还减小了要调温的流动截面的厚度在按EP0668941A1的方法中，要调温的层的厚度对应于工作流体管区内径的大小。而按本专利技术要调温的工作流体的层厚只对应于环形流动截面的壁厚。由于减小了层厚，减小了热传导的时间常数。调温装置既可用于冷却又可用于加热工作流体，这取决于调温装置的温度高于或低于工作流体的温度。在流体管段中调温装置的温度也可以按这样的方式控制，即，令调温装置的某些部分起冷却部分的作用，而另一些部分起加热部分的作用。在这里，沿工作流体管区的流动截面的工作流体平均温度作为工作流体的基准温度。按一种特别有利的设计，调温装置设计为一根同轴于工作流体管区布置的内管，它被一种调温流体流过。借助调温流体，例如与电加热相比，可以达到更均匀的热传导，与此同时没有大的局部温差。工作流体通过流过调温装置的调温流体冷却或加热可以逆流或顺流地进行。在顺流时，工作流体的流动方向与调温流体的流动方向基本上同向。在逆流时，工作流体与调温流体的流动方向基本上反向。按流体管段的另一种特别有利的设计，除调温装置外还可设一调温外套段，它至少部分围绕工作流体管区。因此在此设计中采用了一个直接作用在流动的内部区的调温装置以及另一个作用在流动的外部区的调温装置。这两个调温装置共同有一个与先有技术相比大得多的热传导面积。按另一项有利的设计，调温外套段可被调温流体流过。例如与电加热相比，通过调温流体可达到更均匀的热传导，与此同时没有大的局部温差。因此，按此项设计，与先有技术相比，在工作流体与调温流体之间得到大得多的热传导面积。这种增大了的热传导面积促使大的热流通过相关的外表面。由于更快速地传热，调温流体与工作流体之间的温度差可以减小。工作流体的温度并因而粘度可以控制得比迄今在先有技术中可能的要准确得多。按另一项有利的设计可以规定，在调温外套段内的调温流体有一个与调温装置内的调温流体无关地独立控制的温度。与调温装置无关，调温外套段可应用于按顺流或逆流地冷却或加热。为了将流体管段与其周围环境之间的热传导保持得尽可能小，按另一项有利的设计规定，工作流体管段至少部分被一隔热层包封。对于达到按本专利技术的目的尤为重要的是，调温装置被工作流体绕流。这一点按另一项有利的设计采取下列措施达到流体管段有一定距器，定距器从在工作流体中的调温装置延伸到工作流体管段的内壁。根据要求可设任意数量按有利布局的定距器。也可以单独加热定距器。为了在定距器被工作流体绕流时保持尽可能小的流动损失，定距器可有基本上流线形截面。若定距器也被调温流体流过，则能再次增大热传导面积。因此，未与调温装置或调温外套段直接接触的工作流体上也可受到直接的作用。与此同时通过这种方案创造了一种在结构上简单的向调温装置供入调温流体的可能性。若流体管段的内径用DA表示和调温装置的外径用D1表示，其中DA与环形工作流体管区的外径对应以及D1与环形工作流体管区的内径对应，以及确定一个当量流体管径DAD为 ，则表面积比可确定如下O＝(D1+DA)/DAD。此表面积比O优选地在O＝1至O＝4之间，特别优选地在O＝1至O＝1.8之间。直径DA与D1之比可通过工作流体层厚比A表示，层厚比A是层厚S＝(DA-D1)/2-在设计有调温装置(环形)时-或S＝DA-没有调温装置(只有外管)时-与工作流体管区的外径DA之比，即A＝S/DAD。此比值优选地小于0.5，特别优选地小于0.4。鉴于流体管段的稳定性和加工，特别有利的可以是，将定距器设在流体管段处于沿工作流体通过方向的那一端。为了构成模件式流体管路系统，流体管段可在至少一个处于沿工作流体通过方向的端部有一个连接段，连接段设计为可使此流体管段与另一个流体管段连接。按另一项有利的设计，用于调温装置的调温流体可在连接段处供入。为此，连接段可以有至少一个调温流体口，调温流体可通过它从流体管段外面供入调温装置。在多个串联的流体管段的情况下，可以取消分别独立地向各个流体管段供应调温流体，只要此调温装置在至少一个处于沿工作流体通过方向的端部有一个用于调温流体进入调温装置内的通过口，它可不与另一个流体管段的一个对应的通过口连接。在此有利的设计中，串联的流体管段的调温装置互相直接连接。为此，在各通过口可设相应的互相适配的安装件。在某些情况下还可规定，在此流体管段上连接另一个流体管段，后者不设有按本专利技术的内部调温装置。对于这种情况可设一封闭装置，它可装在用于内部加热部分的调温流体的通过口上，以及借助它可以密封地封闭此通过口。通过此封闭装置避免调温流体进入工作流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
流体管段，用于流过一种结晶的、热敏感的工作流体、如合成聚合物或聚合物溶液、纤维素衍生物、由纤维素、水和氨基氧化物组成的溶液、以及它们的混合物，流体管段包括一个流过工作流体的工作流体管区，其特征为：工作流体管区（２）有一个基本上环形的流动截面；以及，在流体管段（１）中央（Ｍ），在工作流体流动中心的地方，设一内部的调温装置（５），用于控制工作流体管区（２）内部的工作流体温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡齐凯利，弗雷德里希埃克，
申请(专利权)人：齐默尔股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]