СТЫКОВОЧНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ КОММУТАЦИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТОКОВ Российский патент 1996 года по МПК B01J19/00 B01F15/00 

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к конструкциям, коммутирующих устройств, и может быть использовано для организации гибких автоматизированных производственных систем, предназначенных для выпуска малотоннажных продуктов.

Известна конструкция секционного теплообменника, в которой для коммутации теплообменных секций используется дополнительное переключающее устройство в виде корпуса с золотниковым распределителем внутри [1]
Известен распределитель, содержащий корпус с распределительными и расположенное в нем золотниковое устройство с дополнительными окнами [2]
Известные системы золотниковых устройств не позволяет коммутировать значительное количество гидравлических потоков и, следовательно, не могут являться основой для построения гибких производственных систем с разветвленной системой потоков.

Цель изобретения упрощение конструкции, технологии изготовления и улучшение условий эксплуатации стыковочного модуля, используемого для коммутации разветвленной системы гидравлических потоков.

Цель достигается тем, что стыковочный модуль, содержащий обойму и сердечник с распределительными каналами, размещенными в различных уровня сердечника, снабжен дополнительными переходными каналами. Причем, переходные каналы выполнены таким образом, что соединяют распределительные каналы сердечника, находящиеся в различных уровнях. Для упрощения промывки и повышения эффективности функционирования обойма стыковочного модуля снабжена дренажными каналами.

На фиг.1 представлен стыковочный модуль, разрез; на фиг. 2 схема функционирования смесителей со стыковочным модулем; на фиг. 3 сердечник модуля, коммутирующий в составе стыковочного модуля четыре смесителя, на фиг. 4 6 сечение А-А на фиг. 3 с тремя вариантами расположения распределительных и дополнительных переходных каналов; аналогично на фиг. 7 - 9 сечение Б-Б на фиг. 3; и на фиг. 10 12 сечение В-В на фиг.3.

Стыковочный модуль (фиг. 1) состоит из обоймы 1, конического сердечника 2 с распределительными каналами 3 и переходными каналами 4, дренажных каналов 5, снабженных фланцевыми соединениями 8, фиксаторов 6, обеспечивающих соосно расположение каналов 3, фланцев 9 для подключения аппаратов и трубопроводов, узлов крепления сердечника 2 к обойме 1 модуля 10. Соединение узлов стыковочного модуля 1 и 2 производится по конической поверхности. С целью повышения герметичности надежности соединений узлов 1 и 2, а также для удобства переналадки секций, сопряженные поверхности 7 между узлами уменьшены.

Схема функционирования смесителей со стыковочным модулем (фиг. 2) включает стыковочный модуль (обойма 1), гидродинамические смесители 11 и 12, позволяющие диспергировать реакционную смесь с высокими скоростями сдвига (до 3 4 тыс. с.^-1, а также статические смесители 13 и 14, снабженные рубашками для теплообмена и набором диафрагм: дырчатых, кольцевых и щелевых, расположенных в рабочем объеме аппарата (не показаны).

Аппараты подключены к стыковочному модулю радиально.

Сердечник стыковочного модуля (фиг. 3) предназначен для коммутации четырех смесителей и состоит из сердечника 2 и расположенных в нем распределительных каналов 3 и переходных каналов 4. Кроме того, на фиг. 4 12 представлены также сечения трех плоскостей сердечника для трех вариантов расположения распределительных и переходных каналов и указана нумерация точек подсоединения аппаратов и трубопроводов, которую нужно отличать от нумерации конструктивных узлов на фиг. 1 3.

Стыковочный модуль (фиг. 1) работает следующим образом.

В зависимости от условий технологического режима реализуемого в смесителях осуществляется настройка стыковочного модуля. Настройка модуля осуществляется следующим образом: в обойму 1 устанавливается сердечник 2 с конфигурацией распределительных 3 и переходных 4 каналов, соответствующих варианту коммутации подключенного оборудования.

В точках 1 8" сердечника 2 стыковочного модуля (см.фиг.4-12) на фланцевых соединениях подключены трубопроводы, соединяющие модуль со статическими смесителями 11 и 12 и гидродинамическими смесителями 13 и 14, по которым осуществляется направленное перемещение сырьевых компонентов, полупродуктов и продуктов в соответствии с расположением распределительных 3 и переходных 4 каналов в установленном сердечнике 2. Включаются насосы и реализуются выбранные условия технологического процесса.

По условиям технологического режима мыльно-масляный концентрат направляется по каналу 5 7 (фиг. 4) модуля в гидродинамический смеситель 11. Одновременно в смеситель 11 по распределительному каналу 6' 7' (фиг. 7) и переходному каналу 7' 7 (фиг. 4 и 7) (обозначение всего канала 6'-7'-7) подается суспензия порошкообразного фторопласта в нефтяном масле. После предварительного смешения компонентов, смесь по каналу 1" 3" (фиг.10) модуля поступает из смесителя 11 в смеситель 12. В процессе смешения смесь охлаждается, становится гомогенной и происходит ее частичное структурирование.

Из смесителя 12 полупродукт по каналу 4-3 (фиг.4) модуля поступает в статический смеситель 13, где охлаждается и полностью структурируется, оттуда по каналу 8" 7" (фиг. 10) модуля продукт поступает на дальнейшее охлаждение и гомогенизацию в статический смеситель 14. В результате охлаждения и гомогенизации продукта в смесителе 14 он приобретает гладкую, тиксотропную структуру и по каналу 6" 5" (фиг. 10) модуля поступает на затаривание.

Для перевода технологической схемы на выпуск новой продукции или в другой технологический режим работы аппараты технологической схемы промываются. Для повышения эффективности промывки аппаратов в стыковочный модуль может быть введен специальный сердечник, позволяющий промывать каждый аппарат индивидуально по схеме: аппарат _→ модуль -L аппарат. Благодаря использованию стыковочного модуля со специальным "промывочным" сердечником, промывка всех аппаратов технологической схемы может осуществляться одновременно. По окончанию промывки оборудования в стыковочный модуль 1 вводится сердечник 2, обеспечивающий производство нового продукта или реализацию иного технологического процесса, при котором предполагается изменение порядка включения оборудования в схеме.

Пример функционирования технологической схемы, включающий четыре смесителя и стыковочный модуль.

Первый вариант. Вариант предусматривает проведение стадии структурообразования пластичной смазки с введением суспензии фторопласта в масле с последующим охлаждением и гомогенизацией.

В соответствии с условиями технологического режима в обойму 1 стыковочного модуля вводится сердечник 2 (фиг. 4). В точках 1 8" стыковочного модуля на фланцевых соединениях подключены трубопроводы, соединяющие модуль со смесителями 11 14, по которым осуществляется направленное перемещение полупродукта, а затем уже и готового продукта в соответствии с расположением распределительных 3 и переходных 4 каналов в установленном сердечнике 2. Включаются насосы, и аппараты начинают работать.

По условиям технологического режима мыльно-масляный концентрат с температурой 100^oС поступает в стыковочный модуль 1 и по каналу 5 7 направляется в гидродинамический смеситель 11. Одновременно в смеситель 11 по распределительному каналу 6' 7' (фиг. 7) и распределительному каналу 7' 7 (соединяющему распределительные каналы в плоскостях сечений А-А и Б-Б, обозначение всего канала 6' 7' 7) подается суспензия порошкообразного фторопласта в нефтяном масле. После предварительного смешения компонентов при скорости сдвига в рабочем объеме смесителя 2500 3000 с ^-1 смесь по каналу 1" 3" (фиг. 10) модуля поступает из смесителя 11 в гидродинамический смеситель 12. В процессе смешения в смесителях 11 12 смесь охлаждается до температуры 80^oС и происходит ее частичное структурирование. Из смесителя 12 полупродукт по каналу 4 3 модуля поступает в статический смеситель 13, где охлаждается до температуры 65^oС и полностью структурируется. Структурированный продукт по каналу 8" 7" модуля поступает на дальнейшее охлаждение до 55^oC и гомогенизацию в статический смеситель 14. Гомогенизация смеси в статических смесителях 13 и 14 осуществляется благодаря наличию в рабочем объеме смесителя щелевых диафрагм (размер щелей 30 х 4 мм). В результате охлаждения и гомогенизации продукта в смесителе 14 он приобретает гладкую, тиксотропную структуру и по каналу 6" 5" модуля 1 поступает на затаривание.

Второй вариант. Вариант предусматривает гомогенизацию полупродукта при 80 90^oC.

Поскольку данный вариант работы технологической схемы не предусматривает изменения рецептуры используемых компонентов, трубопроводы и распределительные каналы модуля продуваются воздухом.

После продувки аппаратов и модуля в обойму 1 вводится сердечник 2, включаются насосы, и технологическая схема начинает функционировать.

По условиям технологического режима мыльно-масляный концентрат с температурой 100^oC поступает в модуль и по каналу 5 7 (фиг. 5) направляется в гидродинамический смеситель 11. Одновременно в смеситель 11 по каналу 6' 7' 7 подается суспензия порошкообразного фторопласта в нефтяном масле. После предварительного смешения компонентов при скорости сдвига в рабочем объеме смесителя 2500 3000 с^-1 и охлаждения до температуры 80-90^oC смесь поступает по каналу 1" 1" 3" 3 модуля на гомогенизацию в статический смеситель 13. Прогомогенизированный, охлажденный до 80^oC и частично структурированный полупродукт из смесителя 13 по каналу 8 7 модуля поступает в смеситель 14. Из смесителя 14 охлажденный до 60^oС продукт по каналу 3" 6" (фиг. 11) поступает в смеситель 12, откуда по каналу 4 4' 5' 5" модуля продукт поступает на затаривание.

Третий вариант. Вариант предусматривает с целью увеличения производительности технологического процесса проведение стадий смешения, структурообразования и охлаждения одновременно в двух технологических потоках.

Поскольку данный вариант работы также не предусматривает измерения рецептуры используемых компонентов, трубопроводы и распределительные каналы модуля продуваются воздухом. После продувки аппаратов и модуля в обойму 1 модуля вводится сердечник 2, включаются насосы и технологическая схема начинает функционировать.

По условиям технологического режима первый поток мыльно-масляного концентрата с температурой 100^oС направляется в модуль, откуда по каналу 5 7 (фиг. 6) в гидродинамический смеситель 11. Одновременно в смеситель 11 по каналу 6' 7' 7 модуля поступает суспензия порошкообразного фторопласта в нефтяном масле. После смешения компонентов, охлажденный до 80^oC и частично структурированный полупродукт по каналу 1" 1' 3' 3 модуля поступает на доохлаждение и гомогенизацию в статический смеситель 13. Из смесителя 13 готовый продукт пластичная смазка по каналу 8" 8' (фиг. 9 и 12) модуля поступает на затаривание.

Второй поток мыльно-масляного концентрата также с температурой 100^oC направляется по каналу 5 4 модуля в смеситель 12. Одновременно по каналу 6' 4' 4 модуля в смеситель 12 поступает суспензия порошкообразного фторопласта в нефтяном масле. После смешения компонентов охлажденный до 80^oC и частично структурированный полупродукт из смесителя 12 по каналу 3" 7" (фиг. 12) поступает на доохлаждение и гомогенизацию в статический смеситель 14. Из смесителя 14 готовый продукт по каналу 6" 5" (фиг. 12) поступает на затаривание.

Изобретение позволяет упростить конструкцию и технологию изготовления стыковочного модуля, повысить эффективность и надежность его работы, улучшить условия переналадки и промывки модуля при изменении условий его функционирования. Кроме того, использование изобретения позволяет изготавливать компактные стыковочные модули.

При реализации предлагаемого изобретения в промышленности может быть получен экономический эффект за счет снижения металлоемкости конструкции модуля, сроков переналадки и подготовки его для реализации новых технологических процессов, сроков изготовления и его стоимости, а также за счет повышения надежности функционирования. ЫЫЫ11

Использование: в конструкциях коммутирующих устройств, гибких автоматизированных производственных систем, предназначенных для выпуска малотоннажных продуктов. Сущность изобретения: стыковочный модуль содержит обойму и сердечник с распределительными каналами, размещенными в разных уровнях сердечники, и дополнительные переходные каналы. Переходные каналы выполнены таким образом, что соединяют распределительные каналы сердечника, находящиеся в разных уровнях. Для упрощения промывки и повышения эффективности функционирования обойма стыковочного модуля снабжена дренажными каналами. 1 з. п. ф-лы, 12 ил.

1. Стыковочный модуль для коммутации гидравлических потоков, содержащий обойму и сердечник с распределительными каналами, переходные каналы, соединяющие распределительные каналы разных уровней, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, технологии изготовления и улучшения условий эксплуатации, переходные каналы выполнены в сердечнике. 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что, с целью упрощения его промывки и повышения эффективности функционирования, в обойме выполнены дренажные каналы.