DE1165956B

DE1165956B - Method and device for metering a liquid additive

Info

Publication number: DE1165956B
Application number: DEN22166A
Authority: DE
Inventors: Jan Bosman
Original assignee: Onderzoekings Instituut Research
Current assignee: Onderzoekings Instituut Research
Priority date: 1961-10-02
Filing date: 1962-10-02
Publication date: 1964-03-19
Also published as: BE622660A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Zumessen eines flüssigen Zusatzstoffes Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Apparatur zum Zumessen eines flüssigen Zusatzstoffes unter Druck zu einer laminar strömenden Flüssigkeit mit einem Verfestigungspunkt, der höher liegt als derjenige des Zusatzstoffes.Method and device for metering a liquid additive The invention relates to a method and an apparatus for metering a liquid additive under pressure to form a laminar flowing liquid a solidification point higher than that of the additive.

Wenn man einen flüssigen Zusatzstoff unter Druck einer Flüssigkeit zumischt, welche laminare Strömung aufweist, sind im allgemeinen keine Schwierigkeiten zu erwarten, wenn sowohl der Zusatzstoff als auch die Flüssigkeit mit laminarer Strömung hinsichtlich Strömungsgeschwindigkeit, Flüssigkeitsdruck und Stromlinienbild vollständig konstant bleiben. In der Praxis treten aber solche ideale Bedingungen niemals für unbeschränkte Zeit auf. Wenn die idealen Bedingungen des Zumischens unter Druck Abweichungen unterworfen sind, besteht die Gefahr von Störungen in dem Zumeßprozeß. Eine mögliche Abweichung, welche zu ernstlichen Störungen führen kann, ist ein zeitweiliger Druckabfall in dem Zusatzstoff gegenüber dem Druck der laminar fließenden Flüssigkeit. In diesem Fall kann der Zusatzstoff zurückgedrängt werden, und Flüssigkeit aus dem Hauptstrom kann in die Zuführungsleitung für den Zusatzstoff gelangen, wo sie Verschmutzung hervorrufen kann. Die Situation wird jedoch noch schlimmer, wenn die durchgedrungene Flüssigkeit sich abkühlt und sich in der Zufuhrleitung für den Zusatzstoff bzw. in Hilfsvorrichtungen oder Pumpen, welche in dieser angeordnet sind, verfestigen. When you put a liquid additive under pressure a liquid admixtures which have laminar flow are generally not a problem to be expected if both the additive and the liquid are laminar Flow in terms of flow velocity, fluid pressure and streamline pattern remain completely constant. In practice, however, such ideal conditions occur never for an indefinite period of time. When the ideal conditions of admixing are subject to deviations under pressure, there is a risk of disturbances in the Metering process. A possible deviation, which can lead to serious disturbances, is a temporary pressure drop in the additive versus the pressure of the laminar flowing liquid. In this case the additive can be pushed back, and liquid from the main stream can be fed into the feed line for the additive where it can cause pollution. However, the situation will still be worse when the permeated liquid cools down and settles in the supply line for the additive or in auxiliary devices or pumps, which are arranged in this solidify.

Dies kann zu ernstlichen Verstopfungen des Rohrsystems für den Zusatzstoff führen. Es muß bemerkt werden, daß - obwohl in den meisten Fällen das Eindringen von Flüssigkeit aus dem Hauptstrom in das Rohrsystem für das Zusatzmittel einem Druckabfall zugesprochen werden muß - ein solches Eindringen auch andere Ursachen haben kann.This can seriously clog the pipe system for the additive to lead. It must be noted that - although in most cases the penetration of liquid from the main flow into the pipe system for the additive Pressure drop must be attributed - such penetration also has other causes may have.

Dies ist einer der Gründe, warum eine früher vorgeschlagene Lösung des Problems nicht befriedigend erschien. Diese Lösung bestand darin, daß am Ende der Zuführungsleitung für den Zusatzstoff dieser durch ein Ventil strömen mußte, welches sich bei einem Druckabfall im Zusatzstoff schließen sollte. This is one of the reasons why an earlier suggested solution of the problem did not seem satisfactory. That solution was that in the end the feed line for the additive this had to flow through a valve, which should close in the event of a pressure drop in the additive.

Ein Nachteil der vorerwähnten Lösung des Problems besteht darin, daß es unerwünscht ist, einen zusätzlichen Mechanismus in der Zuführungsleitung für den Zusatzstoff Z l haben, und daß außerdem besonders hohe Drücke erforderlich sind, um das Ventil offen zu halten, und daß das Ventil leicht durch Anhäufung von Schmutz verstopft wird. Alle diese Nachteile treten nicht auf, wenn das Verfahren gemäß der Erfindung angewandt wird. A disadvantage of the aforementioned solution to the problem is that that it is undesirable to have an additional mechanism in the feed line for the additive Z l have, and that also particularly high pressures are required are to keep the valve open, and that the valve is easily opened by accumulation of Dirt becomes clogged. All of these disadvantages do not occur when using the procedure is applied according to the invention.

Die Erfindung besteht darin, daß der Zusatzstoff in den flüssigen Strom mit Hilfe eines sich ausweitenden Kanals eingeführt und daß der Kanal so weit gekühlt wird, daß am engsten Ende die Temperatur niedriger ist als der Schmelzpunkt der laminar fließenden Flüssigkeit. The invention consists in that the additive in the liquid Electricity with the help of an expanding Channel introduced and that the channel so far is cooled so that at the narrowest end the temperature is lower than the melting point the laminar flowing liquid.

Der Effekt dieser Arbeitsweise ist folgender: Wenn aus irgendeinem Grunde Flüssigkeit aus dem Hauptstrom in die Zuführungsleitung für den Zusatzstoff eindringt, muß sich der Strom der eindringenden Flüssigkeit in Richtung auf das engste Ende des Zuführungskanals des Zusatzstoffes verengen. Gleichzeitig wird die eindringende Flüssigkeit abgekühlt, so daß im vordersten Teil derselben die Temperatur unter dem Schmelzpunkt der Flüssigkeit liegt. In diesem Punkt verfestigt sich die Flüssigkeit zu einem Pfropfen, welcher durch die nachfolgende Flüssigkeit fest gegen die Kanalwandung gepreßt wird. Der Pfropfen schließt also die Zuführungsleitung für den Zusatzstoff, so daß die Flüssigkeit des Hauptstromes nicht weiterfließen kann. Infolgedessen wird verhindert, daß diese Flüssigkeit Ventile, Pumpen u. dgl. erreicht. The effect of this way of working is as follows: If for any Basically liquid from the main stream into the feed line for the additive penetrates, the flow of penetrating liquid must be directed towards the narrow the narrowest end of the feed channel for the additive. At the same time, the penetrating liquid cooled, so that in the foremost part of the same the temperature is below the melting point of the liquid. At this point the solidifies Liquid to a plug, which is firmly opposed by the subsequent liquid the duct wall is pressed. The plug thus closes the supply line for the additive, so that the liquid of the main stream does not continue to flow can. As a result, this liquid is prevented from affecting valves, pumps and the like. achieved.

Wenn dann der Druck des Zusatzstoffes wiederum ansteigt, stößt der Zusatzstoff den Pfropfen aus verfestigter Flüssigkeit durch den sich ausweitenden Kanal vorwärts, und der Pfropfen wird wieder schmelzen. When the pressure of the additive rises again, it hits Additive the plug of solidified liquid through the expanding Channel forward, and the plug will melt again.

Da der Kanal, in dem der Pfropfen vorlag, eine sich ausweitende Form aufweist, erfolgt das Vorwärtsstoßen des Pfropfens ohne jede Schwierigkeit.Because the channel in which the plug was present has an expanding shape the plug is pushed forward without any difficulty.

Es ist gefunden worden, daß auf diese Weise die Zuführungsleitung für den Zusatzstoff vollkommen gegen Verstopfen geschützt wird, was auch der Grund dieser Verstopfung gewesen sein mag. It has been found that in this way the feed line for the additive is completely protected against clogging, which is why this constipation may have been.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung der oben beschriebenen Arbeitsweisen. Diese umfaßt eine Leitung für den Hauptstrom, eine Nebenleitung für den Zusatzstoff, welche in die Hauptleitung mündet, und eine Zumeßpumpe und/oder ein Regelventil in der Nebenleitung, wobei diese Nebenleitung eine solche Form hat, daß sie sich gegen ihre Mündung zu und über einen Teil ihrer Länge ausweitet und welche mindestens in der Nähe des Punktes, wo die Leitung sich aufzuweiten beginnt, mit einem Kühlsystem verbunden ist. Das Kühlsystem kann einen Kühlmantel oder ein System von Kühlrippen oder Kühlflächen aufweisen und außerdem so ausgebildet sein, daß das Heizsystem, welches rund um den Restteil des Apparates vorgesehen ist, sich nicht über den sich ausweitenden Teil der Leitung erstreckt. The invention also relates to an apparatus for implementation the working methods described above. This includes a line for the main stream, a secondary line for the additive, which opens into the main line, and a Metering pump and / or a control valve in the secondary line, this secondary line has such a shape that it extends towards its mouth to and over part of its Length expands and which at least near the point where the line is begins to expand, connected to a cooling system. The cooling system can have one Have cooling jacket or a system of cooling fins or cooling surfaces and also be designed so that the heating system, which is around the remainder of the apparatus is provided, does not extend over the expanding part of the line.

Zum Zwecke der Erläuterung der Erfindung wird diese nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, welche eine Vorrichtung zum Zumessen eines Zusatzstoffes darstellt. For the purpose of explaining the invention, it is described below under Described with reference to the drawing, which shows a device for metering a Represents additive.

Das Bezugszeichen 1 bezieht sich auf das zylindrische Gehäuse eines Flüssigkeitsmischers (von dem nur ein Teil dargestellt ist), durch welches eine heiße. viskose Flüssigkeit in einer Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene geführt wird. Bei einerAnwendungsform des Apparates besteht die Flüssigkeit aus einer Schmelze eines Nylonpolymeren. Der Zylinder ist von dem Mantel 2 umgeben. Zwischen Zylinder 1 und Mantel 2 kann ein Heizmittel umgeführt werden. Flüssigkeitsdicht in den Zylinder 1 und durch den Manteil 2 ist eine Buchse 3 mit Flansch 4 eingesetzt. In diese Buchse kann der zylindrische untere Teil des durchbohrten Gehäuses 5 eingesetzt sein. Die Bolzen 6 und 7 dienen zur Befestigung dieses Gehäuses mit seinem Flansch an dem Flansch 4 der Buchse 3, wobei ein Ring 23 aus Dichtungsmaterial zur Erzielung eines flüssigkeitsdichten Abschlusses dient. In die Bohrung des Gehäuses 5 ist ein Rohr 8 eingepreßt. The reference numeral 1 refers to the cylindrical housing of a Liquid mixer (only part of which is shown) through which a name is. viscous liquid guided in a direction perpendicular to the plane of the drawing will. In one application of the apparatus, the liquid consists of a melt a nylon polymer. The cylinder is surrounded by the jacket 2. Between cylinder 1 and jacket 2, a heating medium can be bypassed. Liquid-tight in the cylinder 1 and through the M component 2 a socket 3 with flange 4 is inserted. In this socket the cylindrical lower part of the pierced housing 5 can be inserted. the Bolts 6 and 7 are used to attach this housing with its flange on the Flange 4 of the socket 3, with a ring 23 made of sealing material to achieve a liquid-tight closure is used. In the bore of the housing 5 is a pipe 8 pressed in.

Durch das Rohr 8 läuft ein Kanal9, dessen obere Hälfte schwach konisch ist. Am oberen Ende ist das Rohr 8 als Ventilsitz 10 für ein Nadelventil 13 ausgebildet. Im oberen Teil des Gehäuses 5 sind eine Zuführungsleitung 11 und eine Uberlaufleitung 12 angeordnet. Das Nadelventil 13 wird in der Bohrung des Gehäuses 5 durch drei Rippen 14 geführt. Durch genügend hohes Anheben des Nadelventils 13 mit seinem Stößel 17 wird die Rückseite des Nadelventils flüssigkeitsdicht gegen den Sitz einer Ventilstößelführung 15 gedrückt. Die Ventilstößelführung 15 wird in dem Gehäuse 5 mittels einer Schraube gehalten, wobei ein Ring 25 aus Dichtungsmaterial einen flüssigkeitsdichten Abschluß bildet. Die Ventilstößelführung 15 ist auch mit vier Durchlässen 16 versehen, so daß bei der niedrigsten Stellung des Nadelventils die Überlaufleitung 12 mit der Zuführungsleitung 11 in Verbindung steht.A channel 9 runs through the tube 8, the upper half of which is slightly conical is. At the upper end, the tube 8 is designed as a valve seat 10 for a needle valve 13. In the upper part of the housing 5 are a supply line 11 and an overflow line 12 arranged. The needle valve 13 is in the bore of the housing 5 by three Ribs 14 out. By raising the needle valve 13 with its plunger high enough 17, the back of the needle valve is liquid-tight against the seat of a valve stem guide 15 pressed. The valve tappet guide 15 is in the housing 5 by means of a screw held, wherein a ring 25 made of sealing material a liquid-tight seal forms. The valve stem guide 15 is also provided with four passages 16, see above that at the lowest position of the needle valve, the overflow line 12 with the Feed line 11 is in communication.

Der Ventilstößell7 kann durch ein Handrad 22 gehoben und gesenkt werden. Zu diesem Zweck sind sowohl der Ventilstößel 17 als auch die Ventilstößelführung mit Gewinden 18 versehen. The valve tappet 7 can be raised and lowered by means of a hand wheel 22 will. Both the valve tappet 17 and the valve tappet guide are used for this purpose provided with threads 18.

Der Ventilstößel 17 ist in bekannter Weise flüssigkeitsdicht montiert mit Hilfe der Packungsringe 19, einer Stopfbüchse 20, einer Stopfmutter 21, welche Mutter auf die Ventilstößelführung 15 aufgeschraubt werden kann. The valve tappet 17 is mounted in a known manner in a liquid-tight manner with the help of packing rings 19, a stuffing box 20, a stuffing nut 21, which Nut can be screwed onto the valve stem guide 15.

Wenn sich das Nadelventil 13 in seiner niedrigsten Stellung befindet, kann beispielsweise eine Pigmentdispersion durch ein (nicht gezeichnetes Pumpensystem) unter Druck durch die Leitungen 11 und 12 geführt werden. In ähnlicher Weise kann ein Trennmittel oder ein Weichmacher durch diese Leitungen geführt werden. When the needle valve 13 is in its lowest position, For example, a pigment dispersion can be produced by a pump system (not shown) are passed through lines 11 and 12 under pressure. Similarly, can a release agent or a plasticizer can be passed through these lines.

Wenn das Nadelventil dann in seine höchste Stellung gehoben wird, wird die Überlaufleitung 12 abgeschlossen, und der Zusatzstoff fließt durch den sich konisch erweiternden Kanal in den Zylinder 1, wobei er einen in diesem Kanal vorhandenen Pfropfen aus Polymerem vorwärtsstößt. Es ist offensichtlich, daß zu diesem Zweck der auf den Zusatzstoff ausgeübte Druck ausreichend hoch sein muß. Der Kanal 9 ermöglicht nun den Hindurchfluß des Zusatzstoffes, welcher darauf in den Zylinder 1 fließen und sich mit der polymeren Schmelze vermischen kann. When the needle valve is then raised to its highest position, the overflow line 12 is closed and the additive flows through the conically widening channel in the cylinder 1, with one in this channel existing plug of polymer pushes forward. It's obvious that too for this purpose the pressure exerted on the additive must be sufficiently high. The channel 9 now allows the flow of the additive, which is then in the cylinder 1 can flow and mix with the polymeric melt.

Wenn, beispielsweise infolge eines Druckabfalls in dem Zusatzstoff, Polymeres in den Kanal 9 eindringen sollte, verfestigt sich das Polymere zu einem Pfropfen in dem konischen Kanalabschnitt. Es ist klar, daß dies der Tatsache zuzuschreiben ist, daß der genannte Kanalabschnitt außerhalb des Heizmantels 2 angeordnet ist und daß die Wandung dieses Kanalabschnittes ihre Wärme an das Gehäuse 5 abgibt, von welchem nur ein sehr geringer Teil der Oberfläche erhitzt wird. If, for example as a result of a pressure drop in the additive, Polymer should penetrate into the channel 9, the polymer solidifies to one Plug in the conical channel section. It is clear that this is due to the fact is that said channel section is arranged outside of the heating jacket 2 and that the wall of this channel section gives off its heat to the housing 5, of which only a very small part of the surface is heated.

Um das Gehäuse 5 so gut als möglich gegen die erhitzte Buchse zu isolieren, ist das Gehäuse außerdem auf einem großen Teil seiner Wandung, welcher in die Buchse 3 hineinreicht, ausgefräst, wodurch ein Raum 24 gebildet wird. To the housing 5 as well as possible against the heated socket insulate, the housing is also on a large part of its wall, which extends into the socket 3, milled, whereby a space 24 is formed.

Bei einer anderen (nicht dargestellten) Verkörperung der erfindungsgemäßen Apparatur ist der obere Teil des Gehäuses 5 mit einem Kühlmantel oder mit Kühlrippen versehen, so daß die Temperatur des Kanals 9 auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden kann. In another (not shown) embodiment of the invention Apparatus is the upper part of the housing 5 with a cooling jacket or with cooling fins provided so that the temperature of the channel 9 is set to any desired value can be.

Der Pfropfen aus verfestigtem Polymeren schließt den Kanal 9 ab, so daß das Polymere nicht weiter eindringen kann. Wenn dann der Druck des Zusatzstoffes wiederum ansteigt, verursacht die konische Form des Kanals ein Zurückpressen des Pfropfens in den Zylinder 1 ohne jede Schwierigkeit. The plug made of solidified polymer closes the channel 9, so that the polymer cannot penetrate any further. If then the pressure of the additive again increases, the conical shape of the channel causes the Plugging into the cylinder 1 without any difficulty.

Claims

Claims: 1. Method for metering a liquid additive to a laminar flowing liquid which has a solidification point which is higher than that of the additive under pressure, characterized in that the Additive introduced into the liquid stream with the help of a widening channel and that the channel is cooled so far that the temperature at the narrowest end is below the melting point of the liquid with laminar flow.

2. Device for metering an additive into a main stream under pressure according to the method of claim 1, consisting of a conduit for the main stream, a secondary line for the additive which opens into the main line, and a metering pump and / or a control valve in the Secondary line, characterized in that the secondary line (8, 9) has such a shape that she has to go to her dung and extends over part of its length, and that the secondary line with a cooling system (2, 3) at least in the vicinity of the The point where the line begins to expand.