CN101408368A - 具有热量再生单元的粒状材料处理单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种粒状材料处理单元，包括：支撑结构(S)；限定了粒状材料的接受容器(3)的料仓或料斗(2)，该接受容器具有用于粒状材料的上部装载嘴(4)、下部卸载嘴(5)；至少一个处理气体媒质的供给管(6，6a)，其引导到所述接受容器(3)的下部区域。该处理单元还包括设置在接受容器(3)的顶部的至少一个热交换器单元(8)，使得其在使用中被处理气体媒质冲击，该处理气体媒质由至少一个供给管(6，6a)输送并沿接受容器(3)上升。

Description

具有热量再生单元的粒状材料处理单元
技术领域
本发明涉及一种具有热量再生单元的粒状材料处理单元。
背景技术
目前优选实例的描述
在本发明的说明书和权利要求中，术语“粒状材料”表示分类为由颗粒物自然组成的材料、通过研磨处理获得的材料(例如已知的再研磨产品)和粉末。
通常需要对特殊的塑料粒状材料执行多种操作，例如在压型机中使用而使其适合于连续处理和/或处理操作之前对粒状材料进行除湿或干燥。
为了执行这种操作，将粒状材料装载并保持在料仓即“料斗”中一段预定的时间。使热的且被除湿的气体媒质如干燥的热空气或惰性气体通常是氮气流过料仓。
在使粒状材料流进料仓后，对气体媒质进行过滤和加热/除湿，以使其具有被处理的特定粒状材料所需的湿度、温度等特征，然后收集该气体媒质并使其再循环。
已经提出了多种粒状材料除湿装置，其中采用的离开除湿料仓或料斗的气体媒质通过合适的管道输送到远距离的(即远离料仓的)热交换器，以回收其余热，因此而使其冷却。
当需要在料斗或料仓中处理粒状塑料材料时，将处理气体媒质(空气)供给到料仓的下部区域，使得气体媒质流过料仓的整个有用高度，因而实际上碰撞料仓中的所有材料，从而对粒状材料进行强制的除湿和预热，由此该粒状材料在最佳的状态下用于随后的处理。
处理料斗出口的处理空气具有一定的湿度，还包含相当数量的热，该热通常用于预热被通过除湿装置供给到料斗的处理空气。因而，还可以获得从料斗排出的冷却空气，正如所熟知的，考虑到来自料斗的气流必须首先输送到加压单元(如风机)，然后输送到吸水单元，这对这两个单元最佳地工作是有利的。
在传统的装置中，来自料斗的空气和被输送到同一料斗的空气通常以逆流的方式在合适的布置在外部的热交换器单元中进行热交换。
然而，这种类型的装置包括相当大的散热，其至少发生在料斗和热交换组之间的连接管道中，并且即使在连接管道周围布置了良好的绝缘材料也不能将其减小到某一极限以下。总之，这种装置需要非常大的装机容量和合适的支撑结构，该支撑结构用于支撑料仓或料斗和热交换器单元。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种粒状材料特别是塑料粒状材料处理单元，该处理单元适合于消除或者极大地减少如上所述的与传统的粒状材料处理装置相关的缺点。
本发明的另一个目的是提供一种粒状材料处理单元，其能够在最佳的状态下操作，从而对粒状材料进行除湿处理，和对用于处理粒状材料的气体进行热量再生。
本发明的另一个目的是提供一种以有竞争力的制造成本制造的小型处理单元。
本发明的另一个目的是提供一种除湿和/或干燥装置，其设计成以比传统的装置更低的能耗对粒状材料正确地实施处理操作。
根据本发明的第一方面，提供一种粒状材料处理单元，该处理单元包括：
-支撑结构；
-限定了粒状材料的接受容器的料仓或料斗，该接受容器具有用于粒状材料的上部装载嘴和下部卸载嘴；
-至少一个处理气体媒质的供给管，其引导到所述接受容器的下部区域。
该处理单元还包括：
-设置在接受容器(3)的顶部的至少一个热交换器单元(8)，使得其在使用中被处理气体媒质冲击，该处理气体媒质由至少一个供给管供给并沿接受容器上升。
根据本发明的另一个方面，还提供一种粒状材料的除湿装置，包括：
-至少一个如上所述的处理单元，和
-至少一个干燥装置，其适合于将来自所述至少一个处理单元的气体媒质再生，并将其输送到至少一个热交换器单元，以便对其进行余热。
附图说明
通过下面对粒状材料处理单元的详细描述，本发明的其他方面和优点将变得更加明显，该描述参考了随附的附图，其中：
图1是根据本发明的处理单元的纵向剖视图；
图2是从图1的处理单元的热交换器单元的上面看的透视图；
图3是图2的热交换器单元的透明部件的平面图；
图4是沿图2中的线IV-IV截开的剖面图；以及
图5图解地示出了包括根据本发明的处理单元的粒状材料除湿装置。
在随附的附图中，相同或相似的部件或元件用相同的参考数字标识。
具体实施方式
参考上面提到的附图，示出的粒状材料如粒状塑料材料的处理单元1包括支撑结构S，限定了至少一种粒状材料的接受容器3的料仓或料斗2，该粒状材料可通过装载嘴4供给和通过粒状材料排出嘴或输送嘴5排出，该排出嘴布置在料仓的下部区域。
此外在内部特别是在热交换器单元上布置至少一个处理气体媒质如空气或惰性气体氮气的供给装置。在处理单元的顶部布置一个或多个气体媒质出口。根据示出的实施例，供给装置包括供给管路或管道6，如弯管元件，该管道从料仓的顶部向下延伸到料仓的下部区域，在此与处理气体媒质的分配器6a流体联通。
处理单元还包括热交换器单元8，该热交换器单元固定在接受容器3的顶部并布置成部分地靠近该顶部。
更加特别地，热交换器单元8包括：
-多个管道9，例如直线(在使用中垂直的)和/或大体上螺旋形的管道，每个管道的一端与接受容器3流体联通，另一端引导到排出口；和
-布置成设置管道9的腔室10，其具有用于设计成与处理气体媒质成热交换关系的第二气体媒质的至少一个入口10a，和用于被处理气体媒质加热的第二气体媒质的至少一个出口10b。
多个管道和腔室10因此布置成热交换的关系。
有利地，管道9布置成将其内的处理气体媒质从接受容器3输送到歧管元件11，该歧管元件布置在热交换器单元8和顶板12之间，并通过具有环形截面的管道12a与外界流体联通。
热交换器单元8优选包括两个大体上相同的壁或平板元件，即侧壁8a和顶壁8b，它们分别具有环形结构，并通过外侧壁或套壳8c彼此连接，或者被一层保温材料或绝热材料8d涂覆。每个环形壁限定了一个中央圆形开口，粒状材料的供给管道13插入在该开口中，并延伸到装载嘴4。
在平板元件8a、8b中布置多个孔F，使得平板元件8a、8b上的每个孔大体上分别与另一个平板元件8a、8b中的孔成一直线，由此将每个管道9安装在形成于相应的平板元件8a、8b中的两个对准的孔中。
通过在装配每个管道9之前沿每个孔的边缘布置环形接缝密封元件14可以确保管道和平板元件之间的密封，该密封元件例如由热塑材料构成，如
Figure A20081017020800091
(山都平，先进弹性体系统有限公司的注册商标)。
通过例如利用焊接将凸缘插入和固定到形成于套壳或侧壁8c的孔中，也可以提供用于气体媒质的入口10a和出口10b。
根据本发明的优选实施例，在使用中，将气体媒质过滤器单元15直接布置在热交换器单元的下面，并固定在料仓2或平板元件或底壁8b上。
正如本领域所熟知的，在使用中料仓2包括具有截锥形结构2a的下部和大体上为圆柱形的中间部分2b(与分配器6a布置在相同的高度)。此外，可以在料仓2上布置一层保温材料或绝热材料2c。
根据本发明的处理单元可以应用于处理粒状材料如粒状塑料材料的装置中，如图5所示。
这种装置包括粒状材料处理单元1，设计成接受来自处理单元1的顶部的空气并将其输送给干燥装置17的过滤器16，该空气在此被除湿，然后输送到腔室10，用于对其进行预热。该预热的空气首先被输送到加热器或加热装置18，然后输送到供给装置6，以便在此供给到接受容器3，从而对其内包含的粒状材料进行加热和除湿。
应该理解，为了将气体媒质输送给根据本发明的装置和装置中的管道，可以采用压缩装置(例如风机)，也可以以相对高的压力将气体媒质供给到装置中，在处理步骤中检测该气体媒质的压力，并且如果必要，当压力低于预定水平时给加压装置通电。
根据这种装置，离开接受容器的仍然较热的空气带有被吸收且同时流过粒状材料的湿气，它可释放许多焓同时预热来自干燥装置17的处理流体。利用电阻或加热器18将空气加热到适合于处理粒状材料的预定温度，加热处理气体媒质也就是被供给到料斗的空气所需的功率将比目前所提出的技术方案所需的更小。另一方面，从料斗排出的空气由于和处理气体媒质(被输送到料斗的空气)进行了热交换而被部分冷却，因此不再需要另一个热交换器来对其冷却，然后或者在流过过滤器16之后再次将空气输送到干燥装置。
通过提供具有热交换器单元的处理单元，该热交换器单元安装在接受容器的顶部，可以消除或者至少极大地减小在料斗和热交换器之间的连接处的散热，该散热在目前所提出的技术方案中必然会发生。同时，吹入接受容器的空气温度比根据现有技术的教导来自料斗的和输送到热交换器的空气温度更高。因此，热交换效率比目前所提出的技术方案的更高，此外还可获得较大的热量再生。
还应该注意，对根据本发明的处理单元的检测和维护操作非常容易实行，因为处理单元的所有元件都是可拆卸的。
根据本发明，具有大截面的管道不容易阻塞，由此不需要提供全空气过滤器，因此可以采用低功率的过滤装置。
此外，通过固定如上所述的水密密封，由于提供了热塑材料环，因此处理单元不受热膨胀的不利影响，该热膨胀主要在每个管道的轴向方向发生，而在传统的管子被焊接的热交换器中，当被加热/冷却的流体温度急剧变化时会极大地削弱抗焊性。
还应该注意，来自处理单元的空气温度低于来自传统的处理单元的料斗的空气温度，这样可以改进操作者检查装置的安全，特别是在料斗的上部。
在如权利要求所限定的本发明的范围内，如上所述的处理单元可进行多种修改和变化。
因此，例如可以使用具有正方形或多边形截面的料斗或料仓。
关于热交换器单元的几何形状，应该理解可以采用本领域任何已知的尺寸，特别是如果是为了改进对流和全换热系数。例如，本领域技术人员可以提供：
-为了增大热交换面积具有中断的或非中断的内翅片或外翅片；
-所谓的“螺旋带”或“弯形片材”，其设置在管道或波纹管或具有轴向或螺旋形内部加强筋的管道中作为一种部件，用于断开和再生“边界层”或保温层和产生紊流，同时增大管道内的热交换面积。

Claims (14)

1.一种粒状材料处理单元，包括：
-支撑结构(S)；
-限定了粒状材料的接受容器(3)的料仓或料斗(2)，该接受容
器具有用于粒状材料的上部装载嘴(4)、下部卸载嘴(5)；
-至少一个处理气体媒质的供给管(6，6a)，其引导到所述接受容器(3)的下部区域；和
其特征在于该处理单元还包括：
设置在接受容器(3)的顶部的至少一个热交换器单元(8)，使得其在使用中被所述处理气体媒质冲击，该处理气体媒质由所述至少一个供给管(6，6a)输送并沿所述接受容器(3)上升。
2.如权利要求1所述的处理单元，其特征在于所述至少一个热交换器单元(8)包括：
-多个管道(9)，每个管道具有与所述接受容器(3)流体联通的一端和直接引导到排出口(11，12a)的另一端；以及
-用于所述多个管道(9)的接受腔(10)，该接受腔具有用于布置成与所述处理气体媒质成热交换关系的第二气体媒质的至少一个入口(10a)，和用于被处理气体媒质加热的第二气体媒质的至少一个出口(10b)。
3.如权利要求2所述的处理单元，其特征在于所述排出口(11，12a)包括歧管元件(11)。
4.如任一前面权利要求所述的处理单元，其特征在于所述接受腔(10)包括：
-一对相对彼此隔开的平板元件(8a，8b)，每个平板元件形成有多个孔(F)，一个平板元件(8a，8b)中的每个孔(F)与另一个平板元件(8b，8a)中的相应的孔对准，以便在其中安装相应的管道(9)，和
-处于所述一对平板元件(8a，8b)之间的弯曲侧壁或侧面套壳(8c)。
5.如权利要求4所述的处理单元，其特征在于在所述一对平板元件(8a，8b)的每个平板元件中布置一个相应的孔，用于在其中密封地安装供给管道(13)，以便将粒状材料供给到所述上部装载嘴(4)。
6.如权利要求5所述的处理单元，其特征在于所述一对平板元件(8a，8b)的每个平板元件具有大体上作为所述料仓或料斗(2)的顶部而成形的外部结构。
7.如权利要求4所述的处理单元，其特征在于所述侧面套壳(8c)被至少一层保温材料(8d)覆盖。
8.如权利要求4所述的处理单元，其特征在于该处理单元包括多个环形接缝密封元件(14)，每个密封元件可拆卸地安装在形成于所述平板元件(8a)的一个平板元件的相应孔(F)中，并设计成可滑动地和密封地啮合相应的管道(9)，同时相应的环形接缝密封元件(14)可移动地布置在另一个平板元件(8b)中。
9.如权利要求8所述的处理单元，其特征在于所述环形接缝密封元件(13)由热塑材料构成。
10.如权利要求9所述的处理单元，其特征在于所述热塑材料包括
11.如权利要求1所述的处理单元，其特征在于该处理单元包括至少一个过滤器单元(15)，其布置在所述至少一个热交换器单元(8)和所述接受容器(3)之间。
12.一种用于粒状材料的除湿装置，包括：
-至少一个如前面权利要求1至10中任何一项所述的处理单元(1)；和
-其设计成将来自所述至少一个处理单元的所述气体媒质再生，并将其输送到至少一个热交换器单元(8)，以便对其进行余热。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于：
-至少一个加热器单元(18)，其一侧与所述热交换器单元(8)流体联通，其另一侧与所述至少一个处理单元的所述供给管道(6)流体联通。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于该装置包括：
-至少一个过滤器单元(16)，其布置在所述至少一个处理单元(1)和所述至少一个干燥装置(17)之间。
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