用于挤出的材料的造粒的组件的制作方法

1.本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分所述的用于对塑化的、或至少部分软化的或至少部分熔化的、优选挤出的材料进行造粒的组件。


背景技术：

2.这种组件例如由ep 2 052 825 a2已知。在这种组件中，来自挤出机的粒状颗粒的分离和引出不是最佳的，并且在运送轨迹中也会出现沉积物。


技术实现要素：

3.本发明的任务是，改进塑化材料的造粒，即软化、部分软化、部分熔化至熔化的热塑性或至少部分热塑性的颗粒，优选聚合物的造粒。
4.目的主要是尽可能快速地固化分离的颗粒，从而不仅防止各颗粒相互碰撞而且防止颗粒与壳体的内壁或引出颗粒的其他管道发生碰撞。
5.该任务通过专利权利要求1的特征部分的特征来解决。根据本发明，在平行于壳体的孔板和/或前壁的平面中伸延的平面或剖切平面e
‑
e中，两个与该平面垂直的气体排放管路的侧向壁面相互包夹角度α2，并且垂直于该平面的气体输入管路的两个侧向壁面包夹角度α1，其中，所述两个角度朝向壳体打开，且其中，角度α1大于角度α2。
6.已经表明，如果维持根据本发明的组件的特殊几何形状和尺寸，则可以实现期望的效果。由此确保颗粒可以可靠地被气体流带动，而不会相互影响。
7.来自供应或塑化单元并从孔板离开的所构造的材料条束在实际的运行中利用刮除器，例如刮刀，剃刀等截断成粒状物。作为刮除器可以例如使用具有一个或多个旋转刮刀的组件，这些旋转刮刀固定在刀架上，并且如同样在根据本发明的情况下，由位于壳体外部的驱动器、例如电动马达器驱动。
8.在分离时，材料条束或分离的颗粒被压到形状特殊的壳体中，其中，气体流从一侧，有利地从下方导入到该壳体中。该气体流借助于鼓风器产生。引导通过壳体的气体流可以由空气、有利地干燥的和/或冷却的和/或调温的空气组成，也可以由稀有气体或反应性气体或任意种类的气体混合物组成。
9.气体排放管路与壳体相连，气体排放管路具有特殊形状，以便不仅确保快速地完全运走所构造的粒状物，而且保持成型的粒状物分开且彼此间不发生接触。在此，气体流从通入到壳体中的孔板的一侧借助气体输入管路来供应，并且气体的引出或颗粒的运走借助在壳体的相对置的区域中引出的气体排放管路来实现。此外，粒状物与壳体的壁或壳体内壁的接触基本上被阻止或最小化，以便防止粒状颗粒的减速和/或沉积。还避免了所成型的粒状颗粒粘附在壁上。然而，重要的尤其是，根据本发明在最大程度上防止粒状颗粒彼此间粘接。
10.挤出的材料借助引导通过组件的介质、尤其是气体运送。该气体可以是任意气体或气体混合物，尤其是使用空气。所使用的气体流将颗粒从壳体中运走，其中，这些材料颗
粒或粒状物或条状物等在此借助于气体流冷却和/或固化和/或发生化学反应，例如通过热影响、冷却或通过由气体引发或诱发的反应。
11.要造粒的材料、例如聚合物可以用纤维增强和/或也可以部分交联。它们可以基于聚酯、聚烯烃亦或聚酰胺。原则上可行的是，所有至少部分可塑化的、优选可挤出的材料(只要这些材料能够相应地软化或熔化并转变为颗粒或固化)可以利用根据本发明的组件从卸料点运走，并且在运走期间进行物理或化学处理、或反应或固化。根据本发明的组件可用于所有以下材料，在所述材料的情况下能够将条束成型为粒状物。所述材料包括团状物、陶瓷质量、橡胶、热塑性聚氨酯、硅树脂等。
12.原则上，应该可以通过所使用的气体，尤其是空气来实现材料的固化。在此，如果挤出的且要形成颗粒的材料的固化可以通过水或这类介质的蒸发来实现，也可以利用蒸发的介质、例如水。在蒸发的情况下，也可以利用在此出现的冷却，尤其是当没有明显冷凝和没有液相主导时。
13.从属权利要求的特征构成具有特别的技术效果的组件的优选的扩展方案：造粒的显著的改进如下实现，即在本发明的一个优选的实施方式中设置成，在平行于孔板平面的平面中或在剖切平面中，壳体的垂直于该平面的侧壁在其位于下游的端部区域中的间距以及气体排放管路的与壳体的侧壁相连的同样垂直于该平面e
‑
e的侧壁面彼此间的间距具有为10*d ≥ b ≥ 4*d，优选为8*d ≥ b ≥ 5*d的值b，其中，值d通过以下方式计算，即，确定针对所述孔板的所有存在的空隙的共同的面重心，为每个空隙确定相应的空隙的面重心与共同的面重心的间距，对针对存在的空隙所确定的间距值求算术平均值，并将所述算术平均值的两倍值确定作为值d。
14.就此而言特别有利的是，值b对应于所述壳体的侧壁在其位于下游的端部区域处的以及所述气体排放管路的侧向壁面在其位于上游的端部区域处的最大的彼此间的间距。
15.一种优选的、有利于流动的实施方式设置成，所述气体排放管路的与垂直于所述平面e
‑
e的平面相垂直的或与垂直于所述孔板的所述平面的平面相垂直的两个侧壁面相互包夹角度β2，并且所述气体输入管路的也与垂直于所述平面e
‑
e的平面相垂直伸延的或与垂直于所述孔板的平面相垂直伸延的侧壁面相互包夹角度β1，其中，两个角度β1、β2远离所述壳体指向地打开，并且其中角度β1大于角度β2。
16.进一步有利的是，供应或塑化单元的中心轴线、优选挤出机的中心轴线，和/或所有存在的空隙的共同的面重心或孔板的伸延通过所述面重心的中心线相对于所述壳体的侧壁位于中心和/或位于气体输入管路和/或气体排放管路和/或壳体的对称平面中，所述对称平面垂直于所述孔板的平面并包含所述壳体的中心线。孔板相对于壳体的位置对于该组件的运送行为起着重要作用。
17.带有用于使待造粒的材料通过的空隙的孔板或者孔板的伸延通过孔板空隙的面重心的垂直的中心线可以位于壳体的中心或伸延通过该中心。该中心位于壳体侧壁之间的中心或位于沿流动方向伸延通过壳体的、垂直于孔板平面的对称平面上，该对称平面包含壳体的中心线。但该中心也可以由壳体的前壁和后壁的相应的面对角线的交点确定。
18.对于一系列应用，尤其是对于有粘性的材料，已经受考验的是，供应或塑化单元的中心轴线、优选挤出机的中心轴线，和/或所有存在的空隙的共同的面重心或所述孔板的伸延通过所述面重心的中心线相对于所述壳体的中心线和/或相对于气体输入管路和/或气
体排放管路的对称平面和／或相对于在壳体的侧面之间的中心发生侧向偏移，所述对称平面垂直于所述孔板的平面并包含壳体的中心线，其中，以值c侧向偏移到壳体的如下区域中，其中，c ≤ 2.5*d，在所述区域中，刮除器的转动方向和气体流动的方向在相同的方向上伸延。孔板或其中点因此相对于壳体的中点或相对于壳体的中心线偏移。该偏移因此如此进行，使得——从壳体的端面朝材料从孔板离开的出口观察——在如下区域中产生较大的壁间距，在该区域中，刮除器的旋转的工具或刀具逆着主空气流动运动。被切下的颗粒得到逆着输送方向的脉冲并且因此变得越来越慢，因为所述颗粒逆着空气的输送方向运动。通过所述措施减小了这种颗粒碰到壳体上的风险。
19.特别有粘性的材料理解为如下材料，在粒状颗粒分离后，气体流中的如实践中所使用的冷却时间不足以显著降低这些粒状颗粒粘附的趋势。这显著增加了碰撞的粒状颗粒彼此粘连或堆积在壳体内壁处的风险。因此，在这种情况下，孔板不是布置在壳体的中心，而是孔板相对于壳体的纵向中心线或纵向中心对称轴线偏移，从而在刮除器的旋转的刀具逆着气体流动方向运动所在的区域中构造更大的壁间距。
20.尤其是对于有粘性的材料而言此外可以有利的是，供应或塑化单元的中心轴线，优选挤出机的中心轴线，和/或所有存在的空隙的共同的面重心或所述孔板的伸延通过所述面重心的中心线相对于壳体的如下部位或横截面在上游隔开间距a地布置，其中，a ≤ 1.1*d，在所述部位或横截面处——沿流动方向看——扩宽的壳体的侧壁具有彼此间的间距b。在实践中假定，壳体固定并且供应或塑化单元的轴线相对于壳体移动。孔板以流动方向相对于壳体偏移。
21.已经证明为有利的是，在从所述壳体通向所述气体排放管路的过渡区域中，壳体和气体排放管路具有相同的矩形横截面，其中，较长的矩形边的长度的值为b。因此，实现从壳体到气体排放管路中的无涡流的过渡。就此而言，也有利的是，所述壳体在通向所述气体排放管路的过渡区域中的横截面积仅比所述气体排放管路在其远离壳体的端部区域中的横截面积大5%至20%，优选10%至15%。此外有利的是，所述壳体在所述孔板高度上的横截面积设计成比所述气体输入管路在其上游端部或其与鼓风器的连接部中的横截面积大25至35%。这导致在整个组件上基本上无涡流的传输，并在壳体中产生喷嘴效应。此外有利的是，所述壳体的横截面积从所述孔板的高度直至通向所述气体排放管路的过渡区域增加10至20%以构造扩散器。
22.为了减少粒状颗粒的相互接触，有利的是，在平行于所述孔板的平面中，所述壳体的相对置的侧壁面至少在其纵向延伸部的部分区域上具有从所述气体输入管路朝向所述气体排放管路发散的从壳体内部看凸出弯曲的、尤其是连续的走向。在各个区段之间的过渡有利地以圆形、弧形元件的形式构造，但它们也可以以分段结构形式来实现。在分段的情况下，即使分段过渡部处的角度小，也可能会出现灰尘和材料在角和棱边中积聚的问题。此外，这种区域中的空气引导的品质降低，因为在那里可发生不期望的涡流。
23.优选地，所述壳体的前壁和后壁彼此平行和/或平行于孔板的平面定向。气体在壳体中流过的平行的壁区段改善了分离的颗粒在气体排放管路的方向上的运走或改善了喷嘴作用。
24.当所述刮除器具有驱动轴，该驱动轴在所述壳体中从所述壳体的后壁伸延至位于所述壳体的前壁的区域中并构成所述供应或塑化单元、优选挤出机的端部区域的孔板时，
则得到根据本发明的应用的简单构造。当过渡部与所述气体排放管路相连，所述过渡部将所述气体排放管路的矩形横截面过渡为具有圆形或弯曲周缘的横截面，其中，所述过渡部具有向下游逐渐变细的壁区段，所述壁区段尤其是以相同的角度α2或相同的角度β2倾斜地与所述气体排放管路的侧向壁面或侧壁面相连或将所述气体排放管路延长，尤其是以三角形的形式延长，则得到与单元的流动有利的相连以用于粒状物的进一步加工或处理。当角度α1、α2和/或β1、β2的顶点位于穿过气体输入管路、壳体和气体排放管路的中心线或纵向对称平面上时，则得到组件在颗粒运送以及防止颗粒相互粘接方面有利的构造。
25.被证明为对于颗粒运送而言适宜的是，角度α2是角度α1的0.25倍至0.75倍，优选地0.4倍至0.6倍。如果角度α1<180
°
并且优选地处于15
°
至110
°
的范围内并且尤其是为20
°
到60
°
的锐角，和/或如果角度α2<180
°
并且优选地是锐角，优选地处于3.0
°
至82.5
°
的范围内的锐角，尤其是6
°
至36
°
的锐角，则减少颗粒相互粘接。
26.此外，对于颗粒运送而言适宜的是，角度β2是角度β1的0.12倍至0.45倍，优选地0.2倍至0.3倍。
27.为了进一步减少颗粒相互粘接，有利的是，角度β1<180
°
并且尤其是锐角，优选在18
°
至80
°
的范围内的锐角，尤其是20
°
至50
°
的锐角；和/或角度β2<180
°
并且尤其是锐角，优选在8
°
至40
°
的范围内的锐角，尤其是4
°
至15
°
的锐角。
28.当所述气体输入管路、所述壳体和所述气体排放管路竖直地彼此相叠布置时，则节省空间并且有利于工业应用。
附图说明
29.下面示例性地以优选的实施例阐述本发明，所述实施例不应将理解为限制性的。
30.图1示出根据本发明的组件的透视图，其中，在该图的右侧部分示出组件的与供应或塑化单元、优选挤出机连接的部分，根据本发明的组件的左侧所示的鼓风器部件可枢转地支承在该部分上。
31.图2示出根据图3的组件的剖面图e
‑
e，其中，观察方向沿与该组件相连的挤出机的方向伸延。
32.图3示出根据图2的剖面图b
‑
b。
33.图4和图5示出关于该组件相对于挤出机轴或挤出机的孔板的位置的不同的实施方式。
34.图6和7示出示意图。
35.图8示出用于确定值b的简图。
具体实施方式
36.根据本发明的组件布置在任意供应或塑化单元27、优选挤出机的下游或与所述供应或塑化单元、优选挤出机相连，其中，单元27仅在图3中示出为带有其端部区域或端部部分。如由图1可看到的，端部区域由壳体1的箱形的承载部件23接纳或与该承载部件相连，并以用于使材料离开的孔板4封闭，该孔板通入到壳体1中。单元27的输送方向用箭头19示意性地示出。这样的单元也可以由输送塑化和/或熔化的材料的压力管路形成。
37.如图1所示，壳体1处于气体输入管路2和气体排放管路3之间，壳体的前壁17和后
壁18彼此平行地伸延。孔板4向着壳体1打开，并且刮除器6的驱动轴伸到壳体中。刮除器6的驱动轴由马达28驱动。
38.如图1所示，承载部件24借助于可任意设计的枢转支承件25可枢转地支承在承载部件23上，承载部件24本身承载马达28和由马达28经由驱动轴驱动的刮除器6。刮除器6在承载部件24枢转到承载部件23上时贴靠在孔板4处，以便在那里刮掉通过孔板4离开的材料。由此，在壳体1中构造粒状物，同时利用气体流运走。
39.设置有用于承载部件23、24的枢转支承件25，以便简单地实现在壳体1内的维护工作或允许接近刮除器6和孔板4。
40.承载部件23在其上部区域中承载呈收缩的管或通道形式的气体排放管路3，该气体排放管路具有四个沿流动方向伸延的边缘或矩形的横截面，带有壁区段21，22的过渡部20与该气体排放管路相连，该过渡部以倒圆的横截面结束。壁区段21和22分别具有与气体排放管路3的侧壁面7或10相同的倾斜度。
41.当承载部件24枢转时，位于承载部件24处的壳体1以其上部开口横截面29位于与该开口横截面相适配的气体排放管路3的横截面的下方，从而气体可以借助鼓风器30从下方经由气体输入管路2流入到壳体1中，并且可以经由壳体1导引到气体排放管路3中，其中，气体流过孔板4和刮除器6。孔板4紧密地在壳体1的前壁17中的开口31前方通入或通入到壳体的前壁中的开口中。孔板4也可以伸到壳体1中。以这种方式，离开孔板4的材料条束可与刮除器6分离并直接被气体流带动。
42.引导通向壳体1的气体输入管路2与鼓风器30相连。如从图2可以看出的，气体输入管路2的垂直于孔板4的平面或剖切平面e
‑
e或壳体1的前壁17和后壁18伸延的侧向壁面8相对彼此以角度α1倾斜，其中，该角度α1的顶点s位于这两个壁面8之间的中心线上或者位于壳体1的中心线13上或位于壳体1的纵向对称轴线上。角度α1的顶点s可以处于鼓风器30的转子轴线的高度。
43.壳体1的侧壁9与两个壁面8相连，所述侧壁在下游分叉并且从内部看，优选至少在部分区域上略微凸出地弯曲。在壳体1的设置在下游的端部区域中，壳体1在侧壁9之间具有延伸部或间距b。气体排放管路3与壳体1的该端部区域相连，该气体排放管路的侧壁面7相互包夹角度α2，该角度的顶点位于壳体1的下游。看出的是，角度α1大于角度α2。
44.由图3可看到的，在气体输入管路2与鼓风器30相连的情况下，与垂直于剖切平面e
‑
e或孔板4的平面伸延的平面相垂直的两个侧壁面11包夹角度β1，该角度β1大于由气体排放管路3的两个也垂直于该平面e
‑
e的侧壁面10构成的角度β2。角度β1的顶点位于气体排放管路2的下游，优选地位于壳体1中。角度β2的顶点位于气体排放管路3的上游，优选地位于壳体1的上游，尤其是位于气体输入管路2中或位于气体输入管路2的上游。
45.在运行时，鼓风器30借助鼓风器马达28驱动并且经由气体输入管路2将气体流输送到壳体1中，该气体流将用刮除器6在孔板4处分离的粒状物从壳体1中引出并将其带到气体排放管路3中。这些呈粒状物、条状物或不规则形状的物体形式的颗粒可以借助于气体流固化。这种固化可以通过热影响发生，例如气体流的冷却或干燥作用来发生，或者然而也可以通过气体流本身引起的化学反应来发生。
46.气体输入管路2和气体排放管路3的相应的壁面之间的角度α1、α2以及在有利的设计方案中还有β1、β2对于颗粒的可靠、快速且尽可能无碰撞和无沉积的运送而言是重要的。
值b和d以及壳体1在下游相对于孔板4的扩展或扩宽也有利于无沉积的颗粒团聚。
47.壳体1在其下游的端部区域中的横截面或横截面积表明侧向壁面9之间的间距b，该间距与表征孔板4的值d相关。该值d由如下空隙5的位置、形状和数量决定，所述空隙决定要造粒的材料的横截面。由于实际用于不同材料的孔板4可具有不规则分布和/或不同大小和/或不同形状和/或不同数量的空隙5，因此值d以如下方式确定：确定所有存在的空隙5的共同的面重心fs。此外，针对每个空隙5确定相应空隙5的面重心s与共同的面重心fs的间距a。对针对所有存在的空隙5确定的间距a的值进行算术平均。算术平均值的两倍值则对应于值d。借助图8更详细地阐释用于确定值d的所述做法。在一个孔板4中，四个空隙5分别布置在假想的矩形的角点处。这些空隙中的每个空隙都具有其中点作为面重心s，因为空隙构造成圆形的。四个空隙5的共同的面重心位于这四个空隙5的中央并且用fs标明。该共同的面重心fs与各个空隙5之间的间距用a标明。间距a对于四个空隙5分别是一样大的，从而针对算术平均值而待求得的总和为4*a。在确定具有值a的算术平均值之后，则得到值为d=2*a。这种方式的确定也能够没有问题地用于具有椭圆形横截面的空隙5或用于圆形布置的布置结构5。在不规则构造的或具有不同形状的空隙5的情况下，对于每个空隙要确定其自有的面重心s，并且由各个面重心s的总和则可以确定共同的面重心fs。
48.在图4和图5中示出如下孔板4，所述孔板的空隙5布置在正方形的角处，其中，另外的空隙5位于该正方形的对角线交点处。值d因此为该正方形的对角线的长度，圆形空隙5的中点或面重心位于该正方形的角点处。下面在图8中更清楚地示出空隙5的这种布置。
49.在图1和图2中所示的实施方式中，供应或塑化单元27的端部部分的轴线或挤出机轴线以及孔板4的伸延通过共同的面重心fs的且垂直于孔板4的平面的中心线12与壳体1的沿纵向方向伸延的中心线13相交。但对于有粘性的材料可以证明为有利的是，孔板4或其中心线12相对于或侧向于所述中心线13发生偏心偏移。特别是在粘性强的材料的情况下存在以下风险，即，分离的颗粒彼此间发生碰撞或与壳体1的内壁面接触并且彼此粘连或堆积在壳体1处并且铺设通过部。
50.被证明为有利的是，如图4和图5中所示，孔板4的中心线12或供应或塑化单元27的轴线或孔板4的面重心fs相对于壳体1的中心线13侧向偏移了量c。该偏移在平行于孔板4的平面中水平地或横向于流动方向发生，并且如有可能，附加地也可以竖直地或沿流动方向或逆着流动方向发生。
51.最大侧向偏移c与值d有关，其中设置为c ≤ 2.5*d时，这对于实践而言被证明是非常适宜的。c的值根据材料和颗粒尺寸选择并且是可调的。
52.在上游或竖直向下，可以发生值a ≤ 2.2*d的偏移。必要时，产生偏移矢量，该偏移矢量例如与纵向中心线13以角度γ倾斜，如由图5可见的。
53.侧向偏移有利地是在如下方向上发生，在该方向上，刮除器6的转动方向和气体流通过壳体1的流动方向在相同方向上伸延。
54.优选地，供应或塑化单元27的轴线与孔板4的中心线12重合。共同的面重心fs有利地位于该轴线或孔板4的中心线12上。
55.图6示出通过孔盘4离开并被刮除器6分离的粒状颗粒在壳体1中和气体排放管路3中的轨迹。看出的是，颗粒要么立即向下游输送，要么在由刮除器引起的很短暂的运动之后逆着气体流的流动方向被气体流带动。还看出的是，大多数颗粒轨迹不间断地走向，即在没
有与壳体内壁或气体管路的内壁发生碰撞的情况下走向。尤其是在紧邻孔板4上的粒状颗粒出口的区域中(且该区域对于颗粒的干燥而言是重要的)，可以看出非常少的颗粒碰撞。单个分离的粒状颗粒依循独立的飞行轨迹，并且与其他粒状颗粒几乎不发生碰撞。
56.在图7中示出关于壳体1和平行于孔板4的气体排放管路3的纵截面的速度廓线。看出的是，颗粒的速度廓线从外向内突然增加，并且尤其是在气体流的中心区域，与边缘区域相比，存在明显高的流速。这意味着，尤其是在考虑到图6的情况下，在边缘区域中运送的颗粒明显较少或在边缘区域中完全不运送颗粒，而仅在气体流的中心区域运送颗粒。因此，基本上避免了壁碰撞。