CN102149524B - 通过一经热力和气压控制的针对热塑性材料的供料系统获得制剂并实现反应性聚合反应的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一般的讲涉及一种连续工艺,其中机械化的且自动化的供料系统提供了对热性及气性调制的成分精确的配送至一造粒工艺,该造粒工艺包括对形成的聚合颗粒的挤出,造粒,热处理,干化,以及后期处理,以至于成分可以被合成为溶液,弥散体、熔融液,制剂及其类似物,其中,可以使这些成分进一步反应并热改性以形成低聚物、预聚物、聚合物、共聚物,以及这些物质的组合。
Description
背景技术
交叉引用
本发明要求于2008年7月8日提交的第61/078884号,名称为“通过一经热力和气压控制的针对热塑性材料的供料系统获得制剂(formulation)并实现反应性聚合反应的方法和装置”的美国临时专利申请的权益,本文对其全文进行引用。
现有技术描述
本发明一般的讲涉及一种连续工艺,其中机械化的且自动化的供料系统提供了对热性及气性调制的成分精确的配送至一造粒工艺,该造粒工艺包括对形成的聚合颗粒的挤出,造粒,热处理,干化,以及后期处理,以至于成分可以被合成为溶液,弥散体、熔融液,制剂及其类似物,其中,可以使这些原料进一步反应并热改性以形成低聚物、预聚物、聚合物、共聚物,以及这些物质的组合。
对现有技术的描述
对聚合材料的传统的反应性挤出,造粒以及干燥工艺中的独立工艺以及装置都是已知的,有些工艺和装置都已经很多年了,并且被使用在了各种应用中,这些应用中最著名的就是聚氨酯。对反应性成分以及聚合的颗粒的热性处理可以包括温度控制以及结晶化,其中温度控制包括加热和冷却。
然而,背景技术中并没有记载使用机械的且自动的供料系统以实现将热性调制的反应性成分精确的送至反应性挤出装置以实现对反应加工工序以及对形成的聚合物的后续造粒、热处理、干燥、以及后处理等工序的严格控制。
造粒机以及其在挤出工艺后的应用已经由本申请的受让人实施了很多年了,如第4123207、4251198、4500271、4621996、4728176、4888990、5059103、5403176、5624688、6332765、6551087、6793473、6824371、6925741、7033152、7172397、7267540、7318719号美国专利中所揭示的,以及第20060165834号美国专利申请、第DE3243322、DE3702841、DE8701490、DE19642389、DE1965135 4以及DE29624638号德国专利及申请;WO2007/089497号国际申请以及第EP1218156、EP1582327号中欧洲专利所公开的技术内容。这些专利和专利申请都是本申请受让人所有的,本申请对这些专利和专利申请全文引入。
相似的,干燥器也由本申请的受让人实施了多年,例如作为背景技术的第3458045、4218323、4447325、4565015、4896425、5265347、5638606、6138375、6237244、6739457、5807748以及7024794号美国专利;第20060130353号美国专利申请;第WO2006/069022号国际申请,第DE1953741、DE2819443、DE4330078、DE9320744、DE19708988号德国申请、以及EP1033545、EP1123480、EP1602888、EP1647788、以及EP1830963号欧洲专利。这些专利 和专利申请也都由本申请的受让人所有,在本申请中也将这些专利或专利申请并入其中。
另外,结晶处理工艺和装置也被申请的受让人所公开了,这样的例子包括第7157032号美国专利、第20050110182、20070132134号美国专利申请、第EP1684961号欧洲专利、第WO2005/051623、WO2006/127698号国际申请。这些专利和专利申请都由本申请的受让人所有,在本申请中也将这些专利及专利申请引入。
后处理操作在本文中也有应用,其包括对如此形成的颗粒的热性操作、颗粒包衣、微粒分级、以及包装,这都是本领域一般技术人员所熟知的。
发明内容
简明的说,在优选的实施形式中,本发明是一种用于对一反应性挤出加工工艺中的反应性成分的供料进行严格的机械及自动控制的方法,以精确地保持那些被同时送入一反应性挤出加工过程中的成分的热条件和用量。在经过适当的混合和热性操作、加热及/或冷却后,对形成的聚合物进行造粒操作。并将造粒的产物向下游传送以按需要进行结晶、干燥以及后续的后处理操作。
在一种实施方式中,本发明是一种通过一经热力和气压控制的针对热塑性材料的供料系统获得制剂并实现反应性聚合反应的系统,其包括一供料单元,该供料单元以流的形式精确的送出经调制的满足热力以及气压条件的成分;一混合单元,该混合单元将供料单元送出的流中的成分进行混合并经热性控制以在混合过程中实现聚合;一加压单元,其对混合单元送出的流加压;一过滤单元,其对从加压单元送出的流进行过滤;以及一造粒单元,其对流进行造粒操作。本发明还可以包括一第二混合单元以将来自过滤单元的流进行混合;一第二加压单元以将来自第二混合单元的流加压;一第二过滤单元以对来自第二加压单元的经加压的流进行过滤;以及将来自第二过滤单元的流送入造粒单元。本发明还可以包括一干燥单元以对造粒流中的颗粒进行干燥;以及进一步包括一颗粒结晶单元以对造粒流中的颗粒进行结晶。
在一中实施例中,本发明是一种通过一经热力和气压控制的针对热塑性材料的供料系统获得制剂并实现反应性聚合反应的系统,其包括一供料单元,该供料单元以流的形式精确的送出经调制的满足热力以及气压条件的成分;以及可选的该供料单元的下述元件或其他单元:至少两个蓄液池以对反应流进行调制;一不活泼气体和真空组件用于对穿过供料单元的反应流进行调节和计量;一混合头,该混合头位于一枢转臂上;一冲洗系统以对供料单元传动管线以及至少该反应流的混合头进行冲洗;针对每个蓄液池的单独的反应流的温度控制;一混合单元,该单元将供料单元送出的流中的成分进行混合并经热性控制以在混合过程中实现聚合;一定位系统以保证从供料单元出来的进入混合单元的流的正确定位,其中,将该流从供料单元的混合头送入混合单元的一挤出机的喉口,并且,其中,该定位系统包括一临近混合头的传感器以保证在将该流从供料单元送入混合单元时,该混合头的位置位于喉口之上;一加压单元,其对混合单元送出的流加压;一过滤单元,其对从加压单元送出的流进行过滤;该过滤单元包括至少两个过滤器,其中第一过滤器是一即时的过滤器而第二过滤器是一在需要拆掉第一过滤器时使用的备用过滤器;其中将该流导入第一过滤器进行过滤,当需要将第一过滤器从加工系统中移除时,将该流导入第二过滤器进行过滤;并且其中第二过滤器在待命过程中是温控的,这样该第二过滤器就具有能够随时替代第一过滤器的运行特性,据此该第二过滤器在第一过滤器被移除时可作即时过滤器使用;一造粒单元对该流进行造粒操作;以及一干燥单元用于对造粒流中的颗粒进行干燥。
在一种实施例中,本发明是一加工系统,包括一供料单元,该供料单元以流的形式精确的送出经调制的满足热力以及气压条件的成分;一混合单元,该单元该流中的成分进行混合以在混合过程中实现聚合;以及一造粒单元对该混合后的流进行造粒操作。该供料单元包括一个或多个蓄液池用于对该流进行调制。该一个或多个蓄液池中的一个包括一穿孔的角型流体调节装置,该流从该穿孔的角型流体调节装置流过;其中,该调节装置具有朝向该一个或多个蓄液池中的一个蓄液池底部的逐渐变小的锥度;其中,该调节装置的孔被设置在能够允许过量的流体从经穿孔的角型流体调节装置排出的位置上;其中,该调节装置的角度被设计为允许阻塞进入的流并同时将流成锥度的引导至该一个或沿多个蓄液池中的一个蓄液池的池壁的流体膜内。该一个或多个蓄液池中的至少一个蓄液池上包括液位控制部。其中,该液位控制部包括一不活泼气体和真空组件。该一个或多个蓄液池中的至少一个蓄液池上包括流温度控制。其中,该流温度控制包括一搅拌系统以保持该流在蓄液池内的充分运动以实现蓄液池内的温度一致性。该流温度控制包括多个热电偶以对流的温度进行监测。其中,该流温度控制包括一循环系统,该循环系统在接近蓄液池的位置对一热流进行循环。其中,该流温度控制还包括偏转系统,其中,该循环系统包括一鼓风机,而该加热流是来自鼓风机的热空气,且其中偏转系统包括多个调节阻板。
本发明相对现有技术而言有很多优点,例如,传统的加工过程中用到的炉仅是一个由一风扇从底部线上吹热风的大箱子。而在本发明中的设计是很高效的,并可在各池上形成热点。本发明用风道将各池围住并从炉的底部取出空气,加热后,围绕各池的靠近底部的位置循环,再通过进气扇流回。本发明在炉中使用泵和流量计,但它们上并没有热空气直接吹过。在传统的设计中,风扇吹出的空气直接就在流量计的前方,由于温度波动会产生一些问题。随着炉内温度的升高、降低,该风扇吹出未加热的或热空气(根据炉温而定)。
本发明还可将搅拌器用于各池中,虽然优选不使用搅拌器,但在有温度问题时搅拌器可提供低速搅拌作用。可将搅拌器设计为仅使得内容物从池壁运动至池中心。
本发明还在补料管路上使用25微米的过滤装置,该过滤装置可滤掉从储存池传递来的污染物。以保持各池的洁净。
优选的是,所有的不活泼气体和真空的产生都是计算机控制的。例如,操作员可以通过一触摸屏设定不活泼气体,例如氮气,的压强,且系统控制器会对保持该设定。传统的加工过程需要大量的扭转把手的动作,并期望压强不会因操作员的对把手的过度、欠操作而逐渐升高或降低。当系统失压或失去真空状态时,本发明的控制系统还能够向操作员告警,并关闭各泵。
各池可用负载小室进行补料。在初始启动时,可将池注至一定液位,且控制系统发出指令,指出当前为“满”重量。此后,可向系统发送指令指示希望的打开补料阀的重量。例如,如果800kg被设为满重量,并确定系统在用掉100kg料后补料,则可对其进行适当编程,这样,就无需操作员手动操作了。
在重量被存储的同时,系统还可以向操作员提供化学品的使用量。例如,接前例,如果系统一晚补充了十(10)次,就通知流水线管理员当晚已经使用了1000kg的化学品。这一总量可以小室、天、周或月保存。这样,由于操作员知道将使用多少原料,其就可以根据这些信息更准确的安排化学品的运输了。因为操作员掌握了一周、一月、一年内的化学品的精确用量,其还能够据此与供应商讨价还价。
本发明使得混合头可通过一螺杆轴和一电机驱动混合头沿竖直方向运动。操作员则可通过一按钮控制混合头向上、向下相对供料喉口(feed throat)运动,从而摆脱了复杂的锁定和提升机构。将混合头移进、移出可通过一与其铰接的臂实现。该混合头移动方便且可锁定定位。该混合头还具有例如,在供料口以下不倾倒化学品、在离开挤出机前不倾倒溶剂,等安全特征。
提供了一供料系统触摸屏,该触摸屏可以位于臂上,当操作员准备倾料时,该臂允许触摸屏接近混合头。这样,在供料口处的操作员就可对混合头进行定位,启动供料系统和挤出机,并可以绝对挤出机进行加速或减速而其视线无需离开进料口。
还可为制粒机提供另一触摸屏,且两个触摸屏都设计为可以对整个系统进行控制。在一种实施例中,制粒机可以从供料系统的触摸屏启动,且供料系统可以从制粒机启动。然而,在两个触摸屏中都有安全设施,以防止例如,供料口问题。
通过阅读下面的说明书中的结合附图的说明,本发明的其他目的、特征以及有益效果将变得更加明显。
附图说明
图1为描述该带供料系统的反应性挤出加工过程的流程图。
图2为供料系统部的进入视图或后视图,其中包括带搅拌器和气体循环罩的蓄液池的剖视图。
图2a为蓄液池、外壳以及搅拌器的剖视图;
图3是带油循环系统继而催化系统的供料系统部的侧视图;
图4是供料系统部的操作方向或主视示意图;
图4a是空气过滤及调节器的结构示意图;
图4b是托架和穿孔板的示意图;
图4c是穿孔板的局部剖视侧视图;
图4d是隔热组件的示意图;
图4e是隔热组件从背板方向看局部剖视图;
图4f是带混合头的枢转臂的示意图;
图4g是混合头的示意图;
图4h是圆柱形混合头的示意图;
图4i是带锥度的圆柱形混合头的示意图;
图4j是刚性线缆的剖视图;
图4k是柔性缆线的局部剖视图;
图5是带有触摸屏、主电路板、溶剂池以及不活泼气体和真空组件的供料系统部的侧视图;
图6是供料系统部的俯视图;
图6a是池盖上的不活泼气体端口的附件的示意图;
图6b是池盖上的真空端口的附件的示意图;
图7是流过供料系统的流体路径的流程图;
图8a是混合容器、中间压力泵以及粗换筛器的结构示意图;
图8b是挤出机、分流阀、齿轮泵以及换筛器的示意图;
图8c是供料螺杆、齿轮泵以及静态混合器组件的示意图;
图8d是竖直设置的带旁路分流阀的静态混合器的示意图;
图8e是串联的混合容器、中间压力泵、粗换筛器、齿轮泵、静态混合器、挤出机、分流阀、齿轮泵以及换筛器的示意图;
图8f是串联的供料器、挤出机、分流阀、齿轮泵、换筛器、齿轮泵、静态混合器、挤出机、分流阀、齿轮泵以及换筛器的示意图;
图9a是原料供给进口罩的俯视图;
图9b是原料供给进口罩的剖视图;
图9c是原料供给进口溢流罩的俯视图;
图9d是原料供给进口溢流罩的剖视图;
图10是分流阀的示意图;
图11是手动可更换过滤器的侧视图;
图12是手动可更换过滤器的主视图;
图13a是手动可更换过滤器的支撑托架的出口侧侧视图;
图13b是手动可更换过滤器的支撑托架的侧视图以显示手柄和呈角度设置的托架;
图13c是手动可更换过滤器的支撑托架的进口侧侧视图;
图14是过滤室组件的爆炸图以示出流体流向;
图15静态混合器的示意图,其中,齿轮泵以及旁路管通过三通阀与其相连;
图16是竖直设置的带有旁路分流阀的静态混合器的示意图;
图17是供料系统部1的示意图,其带有可控制定位的混合头、混合部2以及加压部3、过滤部4以及造粒部8;
图18造粒系统和干燥器的示意图;
图20a是从模具板抽出的加热原件的三种配置的示意图;
图20b是单独定位的加热原件的三种配置的侧视图;
图21中心可移除模具的示意图;
图22是可移除中心加热模具的分解图;
图23是单体隔热模具的示意图;
图24是隔热本体带锥度可移除插入式加热模具的分解图;
图25是具有切割罩和外壳的模具本体的示意图;
图26是模具本体以及双片式切割罩的示意图;
图27是双片式切割罩的分解图;
图28a是完整的双片式切割罩组件的示意图;
图28b是一种具有变化的进口和出口设计的切割罩的剖视图;
图28c是图28b中的变化的进口和出口设计的切割罩的主视图;
图29是具有切割罩的造粒器的示意图,图中示出了模具;
图30是附加于包括一导流部的切割罩的模具的示意图;
图31是导流部的示意图;
图32是柔性切割器轮毂的示意图,其中具有柔性轮毂元件的爆炸图;
图33a是流线型切割器轮毂的一部分的示意图;
图33b是图33a中的轮毂旋转后的示意图;
图33c是图33a中的流线型切割器轮毂的剖视图;
图34是具有陡峭角度的切割器轮毂的示意图;
图35a是连有正常角度的叶片的切割器轮毂的示意图;
图35b是里连有叶片的具有陡峭角度的切割器轮毂的示意图;
图35c是连有无锥度或正方面的钝尖叶片的垂直角切割器轮毂;
图36是连接器轮毂的示意图,其中,切割角偏移切割器轮毂的中心线设置;
图37是旁路的示意图;
图38是将不活泼气体注入连接造粒器和干燥器之间的浆料管的装置示意图,
图39将不活泼气体注入连接造粒器和干燥器之间的浆料管的装置示意图,其中包括浆料管中球阀的放大图;
图40是自清洁干燥器的示意图;
图41是图40中的自清洁干燥器的脱水部的示意图;
图42是具有脱水部的另一干燥器的示意图;
图43是蓄液池的示意图;
图44是干燥器的示意图,其中显示了除液筛以及离心干燥筛的位置;
图45是具有偏导杆的干燥筛的示意图;
图46是图45中的筛和偏导杆的示意图;
图47是无偏导杆的筛的示意图;
图48是图47中无偏导杆的筛的剖视图;
图49是三层筛的侧视放大图;
图50是双层筛的侧视放大图;
图51是50中的多层筛的外部放大图;
图52是一用于造粒、加压传送、脱水、干燥以及后处理的系统的示意图;
图53是一多回路加压传送流体旁路的示意图;
图54是内联压力产生单元的示意图,该单元包括旁路回路、结块过滤篮、以及位于一系列直径缩小的限流管内的双锥形装置。
图55是图54中的浆料管过滤篮的示意图;
图56是图54中的双锥形装置的示意图;
图57是加压脱水装置的示意图;
图58是带有颗粒结晶系统和干燥器的造粒加工装置的示意图;
图59是颗粒结晶加工装置以及干燥器的示意图;
图60a是带有用于对颗粒进行粉末处理的偏转拦截件和包衣盘的振动单元的竖直视图;
图60b是带有用于对颗粒进行粉末处理的偏转拦截件和包衣盘的振动单元的侧视图;
图61a是带有用于对颗粒进行加强结晶处理的偏转拦截件和包衣盘的振动单元的竖直视图;
图61b是带有用于对颗粒进行加强结晶处理的偏转拦截件和包衣盘的振动单元的侧视图。
具体实施方式
尽管在此对本发明的具体实施方式进行了详尽的说明,但应当理解,其他实施方式也是可行的。因此,本发明中后面的说明书及权利要求书中对各组分的结构以及配置的描述并非意在限定本发明的保护范围。本发明还可以有其他的实施方式也可以通过其他的途径实现。另外,在对具体实施方式的描述中还应用了专有名词以使得说明更加清楚。
图1中示出的本具有精确供料控制的反应性混合加工系统包括一供料系统部1,该供料系统部为各反应性组分的量提供了精确控制并且为这些反应性组分与一反应性挤出加工部2的混合的热条件进行精确控制。继而对这些反应性组分进行混合以及热性控制以在反应性混 合过程中进行有效聚合,此后再对这些组分进行加压,部3,以在部4中进行过滤。可以将经过滤的材料送至并通过第二混合处理部5,以及额外的加压部6,和过滤部7,或者可以将经过滤的材料直接送至造粒部8。造粒后的材料经过部9a或通过部9b加速传送以保持内部热量,或通过部9c加压传送以减小可挥发物的损失。可以将材料传送至干燥部10或者颗粒结晶部11。从颗粒结晶部11出来的颗粒进而被传送至干燥部12再送至后处理部13。可替换的是,从干燥部10出来的颗粒可以被直接送至后处理部13或可以被送至颗粒结晶部11再送至干燥部12干燥后再进入后处理部13进行后处理。
现在转到图2,图2描绘的是进入侧视图或后视图么,供料系统部1包括一外壳102,该外壳固定连接于,最好通过焊接固定于,机架104,且在机架上通过螺纹或螺栓附加有多个轮106以增加单元的可定位性以及可操作性。该外壳102包括至少一个蓄液池150,优选位多个蓄液池150并包含于与其数量相等的多个池室110中。蓄液池由池盖152覆盖。池室进入门112附加于外壳102上,优选通过至少一个铰链114铰接于其上,且该池室进入门112通过至少一个手动门闩在其处于关闭位置时锁止。池室进入门112上还设有把手118。流体过滤进入门120附加于,优选通过多个螺栓附加于,外壳102上。可替换的是,流体过滤进入门120可以通过螺栓连接或通过铰链和门闩或本领域技术人员所熟知的其他方式附加于外壳102上。可选的是,在流体过滤进入门120上设有把手134。
图2示出了供料系统部1,该供料系统部1包括三个蓄液池150,这三个蓄液池分别位于三个池室110中并由非限定性点化线表示的两个隔板122分开。第一室100a由池室进入门112和流体过滤进入门120完全封闭。相近似的,第二室100b中池室进入门112和流体过滤进入门120被移除了,且蓄液池150用点化线示出。第三室100c描绘的是蓄液池的断面以示出其内部组件。下面将家和图2a对内部组件的结构进行详细描述。
图2中,附加在池盖152上的是搅拌器230,在外壳102和池盖152之间是至少一个优选多个承载小室148.,在下文中将对承载小室进行说明。在池室110内并可通过池室进入门112看到的是流速计168、鼓风机170以及流体循环泵220。相似的是,可通过流体过滤进入门120接触池室100上部内的流体过滤器202。
现转至图2a,外壳102由外壁124,内壁123以及隔热层128构成。相近似的,隔板122也是由两个壁130以及位于两壁之间的隔热层132构成的。隔板122的两壁130与内壁126相连,优选通过焊接方式相连。两壁130,内壁126以及外壁124为金属板,优选为包括工具钢、钒钢、碳钢、淬火钢、不锈钢、镍钢等的钢板。
池150具有连接于,优选通过焊接方式连接于,其最上端的外围的环形法兰154。池盖152与该环形法兰154相连,优选通过螺栓相连,且组装后的结构坐于至少一个优选多个承载小室148上并借此悬于池室110内。承载小室148优选通过螺栓连接于外壳102上,并且也可以优选通过螺栓连接于环形法兰154。池可以由各种金属构成,包括铝、钢、工具钢、钒钢、淬火钢、碳钢、不锈钢、镍钢,并优选由304号钢或其等同物构成。
鼓风机170位于风道160内,风道160在其垂直高度上与外壳102的内壁126以及隔板122的壁130相连以与周向风道162相连通,该蓄液池150穿过该周向风道162悬空。蓄液池150周围的周向风道162的上端部直径与蓄液池的直径非常接近,而周向风道162的下端部直径在径向上大于蓄液池150的直径,从而在周向上也大于其周长。优选通过焊接与周向风道162的下端部的外周的周向护罩169,该护罩的长度与蓄液池150的壁的长度相接近。 在周向风道162的下端部166与周向护罩169的交汇处的圆周方向上设有至少一个优选多个调节阻板180或等同的偏转设备,该调节阻板180用于使由鼓风机170吹出的气流偏转以进入风道160并通过风道160进入周向风道162绕蓄液池162运动并向下从周向护罩169与蓄液池150之间的空腔流出。在风道160内有至少一个优选多个加热元件,优选为多个阻性加热元件190。风道160,周向风道162以及周向护罩169可以用铝、钢、工具钢、钒钢、淬火钢、碳钢、不锈钢、镍钢,并优选由镀锌钢或其等同物构成。周向风道162坐于至少一个优选多个设置于隔板122的壁130上以及外壳102的内壁126上的托架182上。
流体过滤器202优选通过螺栓固定于托架204并继而优选通过焊接固定于周向风道162上。对于这些部件的其他定位方式对本领域的技术人员来讲是显而易见的。
固定在蓄液池150上的是一用于插入热电偶(未示出)的热阱192,以及流体出口210和流体回流进口212。在蓄液池150的最下部设有一排水口194以及排水阀196,该排水阀优选为球阀。可选的是在蓄液池150内设有一立管214,该立管与流体出口210相连以最小化或避免偶尔发生的将不期望的沉淀物吸入流体的情况。
在蓄液池内优选通过焊接固定有一穿孔角度节流器234,下面将对流体的循环路径作详细描述。
如图3所示,搅拌器230由搅拌器电机232以及与其配合的齿轮减速箱234构成,齿轮减速箱234与搅拌器轴240通过柔性连接器236以及密封件238相连,该密封件可以是唇形密封件、油封件、机械密封件等,优选为机械密封件。搅拌器轴240,如图2a所示,与搅拌叶片250相连,搅拌叶片250包括至少两片水平叶片252和至少两片纵置叶片254。搅拌的目的一是保持流体的流动性以使得整个蓄液池150内的温度一致。蓄液池内的搅拌叶片250的转动速度应该足够低以避免漩涡的产生并且尽可能降低甚至避免池底沉积的沉淀物对流体的影响。水平叶片252以及纵置叶片254的截面可以是矩形或正方形,螺旋桨形或船桨形,或者犁铧形以及其他类似形状,但优选是矩形。纵置叶片254可以相对水平叶片在垂直方向上偏移0至90度的角度,优选在垂直方向上偏移至90度的角度,最优的是在垂直方向上偏移45度的角度。纵置叶片254的前导端在其转动方向上最好与蓄液池150的池壁尽可能的接近以使得材料由蓄液池150的池壁向蓄液池150的中心运动。可替换的是,纵置叶片可以是成角度设置的,优选的是纵置叶片至少部分从垂直位置偏移0至45度之间,以使得流体的偏转沿蓄液池池壁的长度方向上向上运动。优选的是,纵置叶片从垂直位置偏移30至60度之间并至少部分从垂直位置偏离0至30度。最优选的是,纵置叶片从垂直方向偏移45度之内,并至少部分的从垂直位置在0至10度的范围内倾斜。搅拌轴240,水平叶片252以及纵置叶片254可以由各种金属构成,包括铝、钢、工具钢、钒钢、淬火钢、碳钢、不锈钢、镍钢,并优选由304号钢或其等同物构成。
并非意在受理论的限定,池内流体的运动是对流单体运动之一,其中流体的运动为沿蓄液池壁向上运动然后穿过流体的上部再沿搅拌器轴240流向流体的中心,再横穿流体的底部向池壁流动。搅拌动作将这种流动进行传递并引导流体的本体沿回旋的路径优选螺旋形路径在对流单体内流动以保持池内温度的一致性。
在必要时,可在搅拌叶片250上增加多个额外的搅拌叶片,这些额外的搅拌叶片在设计、尺寸以及配置上可与先前叙述的叶片相似或不同。可将额外的叶片设置在搅拌轴240上,水平叶片252上及/或纵置叶片254上,以及这些设置的组合。可选的额外的纵置叶片254可以 定位在搅拌轴240向外的任意半径位置上,而可选的额外的水平叶片252可以定位在搅拌轴240的长度上的一个点或多个点上。还可以将多个搅拌叶片250围绕搅拌轴240布置,并以与其他搅拌叶片相似或不同的方式连接。
在蓄液池110中,还设有一流体泵200,该流体泵固连于安装托架208上,该泵穿过图2、2a中的外壳102上的一个开口206。为使得描述清楚,开口206处在外壳102的工作面或前表面,并在图2,2a中为池室110的后壁。下面将具体描述流体泵200,流体流动路径,以及相关配件。
如图2,2a所示,在外壳102的内壁126上连接有一热标定发光结构242,该热标定发光结构242包括传统的固定结构244,线笼246以及设置在灯泡(未示出)周围的热标定玻璃屏蔽248。该热标定发光组件242可以固定在池室110内的任意位置上,优选安装在临近池室底部的位置上以得到最佳的可见性。玻璃屏蔽248的耐热温度必须要高于池室110内的预计的最高工作温度。
图2进一步示出了连接在外壳102侧板上的真空泵340以及不活泼气体和真空组件800。在下文中将对穿透池室110后壁的穿孔板350作详细说明。在外壳102的对侧侧板上连接有油循环泵310。从外壳102延伸出来的是枢转臂360,在该枢转臂上设置有至少一个流体管路支撑362,手动闩364,以及混合头900。这些部件的特征将在下文中给出。
应该明确的是,下面所述的针对一个示例性的池组件也可被应用到多个池组件的每一个中,以使得图2中所示的三个蓄液池150中的每一个都在其内部及/或在池室110内具有对应的多个前述设备。
现参照回图3,图3中的视图表示的是图2中的供料系统部1向右转动后的情况。蓄液池150以及池盖152悬于外壳102,外壳102如前所述装有框架104以及轮子106。池室进入门112上的手柄118以及流体过滤器进入门120上的手柄134如前所述定位在进入面或前面上。承载小室148,优选为多个,如前所述连接在外壳102的顶部,可选的是,其与环绕蓄液池150的环形法兰154相连接。
托架308优选通过螺栓连接框架104,托架308上优选通过螺栓安装油循环泵310。传统的油循环泵310包括油池312,油泵314,电机316以及油冷却器318。油循环泵310按下述方式向混合头900供油或从混合头泵油。可替换的是,也可使用本领域一般技术人员熟知的其他设计方案。
背板和框架396优选通过焊接方式与外壳102以及框架104相连。电源398及可选的催化系统优选通过螺栓与背板和框架396相连。该示例性的并非限制性的催化系统400包括催化剂池402,用于过滤催化流体的Y型过滤器404,带极限开关406的手动阀,连接至流量计410的柔性管路408,催化剂泵412,耦合于电机416的直连联轴器414。催化流体液位通过连接于催化剂池402一侧的可视流体管418监测。可选的是,可用空气或不活泼气体对催化系统400进行吹扫或加压,不活泼气体优选为氮气。可替换的是,也可使用本领域一般技术人员所熟知的其他等同设计方案。
在外壳102的操作面或正面设置有加热器盒430。在背板和框架396以及加热器盒430后方设有线槽440,该线槽与主电路板456相连。线槽440设置在外壳102上且遍及外壳的高度和长度上以容纳单元的大部分电线。为清楚起见,线槽是朝向观察者的。混合头900设置在枢转臂360上,为清楚起见,该视图中没有标出枢转臂360。相似的,在枢转臂470上设有触摸屏460,在本视图中,为清楚起见,仅部分示出了枢转臂470。下面将对这些组件作进一步的描述。
现转至图4,同样,该供料系统部1的操作视图或主视图反映了该转至向后转动后的状况。蓄液池150以及池盖152悬于外壳102内,外壳连接于框架104以及轮子106上。图4还示出了连接于外壳102的侧板上的真空泵340以及不活泼气体和真空组件800。在外壳102的对侧侧板上设置有油循环泵310以及催化系统400,催化系统在本视图中有部分被挡住了。油循环泵310以及催化系统400的具体组件在前文中已有说明,为简洁起见在此不再赘述。
与主电路板456相连接的线槽440包括筒形部以及斜角部,筒形部以及斜角部可以具有各种截面,优选为正方形截面,用于连接各个组件的电线从这些筒形部以及斜角部通过。这些筒形以及斜角部可以由工程塑料或各种金属,包括铝、钢、工具钢、钒钢、淬火钢、碳钢、不锈钢、镍钢制成等,优选由碳钢或其等同物制成。线槽440包括相互连接的,优选通过螺栓连接的带法兰的竖直部442,带法兰水平部446,带法兰的T型部444,以及各种长度的带法兰的适配部448。可以且优选在各个部的法兰连接之间设置传统的密封材料(未示出)。竖直部442以及水平部446优选具有可移除的表面,这些可移除的表面优选是通过至少一个优选多个铰链450以及闩(未示出)连接的,借助这些结构可以接触到穿过线槽的布线。铰接的部分也包含围绕整个开口的传统的密封材料(未示出)。线槽440优选通过螺钉及/或螺栓与一个或多个直接与外壳102相连的L形托架452相连,L形托架452与外壳也优选通过螺钉及/或螺栓相连。
加热器盒430优选通过螺钉及/或螺栓连接于外壳102,其内部包括用于如图2所示的针对加热池室110的各电阻式加热元件190的电器元件436。加热器盒包括优选为长方体或正方体的外框432,优选在外框上借助螺钉或螺栓固定穿孔板以防止操作人员触电。
在外壳102上还设有电磁线圈组490,热电偶接口492,以及与图2所示的流量计168相连接的流量计远程内核494以将昂贵的控制机构从池室110内的温度控制区移出。空气过滤及调节器500,如图4a所示,包括一空气进口502,空气从该进口进入通过一排气消声器以及水分离器504,该水分离器与一调压过滤器506和雾气分离器508连接于十字接头512,十字接头还连接压力开关以及空气出口516。进入空气过滤调节器500的空气通过阀518控制并在其经前述组件以及管路520进入进口过滤器522并再通过电磁线圈组490从排气过滤器524流出的过程中被处理。由于并未限定流向,因此管路520可以互换性的连接至过滤器522或过滤器524从而使得进气过滤器和排气过滤器可以为组件贡献完全相反的功能。如下将详述,空气进口502与不活泼气体及真空组件800相连。
返回图4,如前所述,搅拌器230连接于池盖152。如上所述,流体循环泵200连接于安装托架208并从而连接至外壳102。鼓风机170优选通过螺栓连接于托架组件172,并穿过外壳102连接至图2a中的池室110内的风道160。
图4b,4c示出了前文描述的穿过前述外壳102的穿孔板350。在图4b中,穿孔板350的表面,如在图4中可见的那样,包括板,在该板上至少有一个优选有多个穿孔352,这些穿孔可以根据连通的需要而具有相同的或不同的尺寸和形状,但优选为圆形。可以将穿孔改造为无附件的直接穿,及/或可使得穿孔具备配合的结构,优选通过螺纹,以实现安装或取下 附件。继续参照图4c,穿孔板350由面板354,带折边的侧壁358,以及背板356装配而成。折边侧壁358与面板354优选通过焊接相连,背板与隔热层128优选通过螺钉、螺栓或铆钉复合,其方式与外壳102的方式相似。应该注意的是,这种构建方式也是图2中所示的池室进入门112以及流体过滤器进入门120的构建方式。
穿孔板350的表面连接有托架组件550,该L型托架组件包括优选通过焊接连接于穿孔板350的立板552,以及面板554,在该面板554上冲有至少一个优选多个长直通接头(bulk head fitting)556,该长直通接头可以竖直的或者水平的对齐排列在面板554上以配合连接图4中的刚性缆线。
图4中、具体在图4d,4e中示出了一种近似的隔热组件530的结构,其包括两个近似镜像(image),530a和530b,如图4d所示,两镜像无间隙的并未被压缩的配合在流体循环泵200的轴的周围。从背板538的方向看,近似镜像部件530b包括面板532,带折边的侧壁534,半圆形壁536,以及隔热体128。带折边的侧壁534与面板532优选通过焊接相连,且背板优选通过螺钉、螺栓或铆钉与带折边的侧壁534的折边相连。
穿孔板350以及隔热组件530,即近似镜像530a和530b的模块化结构的重要性在于其提供了一种简单操作能随时与穿过其间的结构相配合而无需对外壳102进行一系列独立的穿透操作的组件。穿孔板350以及隔热组件530,即近似镜像530a和530b,蓄液池进入门113,以及流体过滤器进入门120还配有传统的垫圈或特定部件所需的等同密封件。优选的是,如图2所示,池室进入门112以及流体过滤器进入门120在它们与池室110的接口处成圈的配合有传统垫圈。
返回图4,触摸屏460设置在枢转臂470上,进而安装于框架104上。枢转臂470可旋转且可枢转的连接于一支撑柱上,该支撑柱底部有扶墙472,扶墙设置于底板474上,底板则优选通过螺栓连接于框架104上。枢转臂470还与一支撑柱476可旋转且可枢转的相连,触摸屏460可旋转的连接于该支撑柱上。
在图4中可见的还有枢转臂360以及枢转支撑臂366,在枢转支撑臂上连接有至少一流体线支撑件362,手动闩364,以及混合头900。图4f具体的描绘了一种具体实施方式,其中,混合头900优选通过螺钉及或螺栓连接于安装板368,安装板优选通过焊接连连接于枢转臂360。安装座372优选借助螺钉连接于枢转臂360,在安装座内插入有支撑管370,支撑管能够在安装座内自由移动但无需松配合。支撑管370的上端部通过螺纹插入流体线支撑件362下面的一耦合器中。枢转臂360优选通过焊接与托架板376相连接,托架板延伸穿过内置有轴承的轴承组件座374,枢转臂360可绕轴承组件座374自由转动。轴承组件座374优选通过焊接连接于枢转支撑臂366,枢转支撑臂366上连接有第二轴承组件座。托架板378优选通过螺栓连接于可定位滑轨392。
手动闩364可以是如图4f所示的卡夹、可以是一擒纵机构,也可以是插入托架板378上某个孔中的插棍,或者是上面的设置的组合。可选的是,也可将前述闩机构自动化。当枢转臂360及或枢转臂366处在必要的位置时,该闩机构就将其保持在该位置。为了描述的目的,图中仅示出了手动闩364,但应该清楚的是,为了实现前述目的,也可使用本领域内一般技术人员所熟知的其他等同结构。
支撑柱380优选通过螺栓连接于带扶墙的托架382,带扶墙的托架382优选通过焊接连 接于底板384。底板384优选通过螺栓连接于框架104。在支撑柱380内连接有一可转动的螺钉386,其穿过至少一个优选多个托架388。螺钉386由电机390驱动旋转以带动可定位导轨沿支撑柱纵向运动并最终调整混合头900的位置。刚性缆线固定板560以及缆线固定板570也优选通过螺栓固定在支撑柱380上。如图4所示,刚性缆线固定板560具有与缆线700相配合的轮廓562。在刚性缆线固定板560上优选通过螺栓固定有与其轮廓相对应的盖板(未示出)以将缆线固定到位。
相似的,根据图4所示,缆线固定板570具有与缆线700相配合的轮廓572。在刚性缆线固定板570上优选通过螺栓固定有与该轮廓相对应的盖板(未示出)以将缆线固定到位。刚性缆线700与隔板接头576配合连接。柔性缆线750也与隔板接头576相连接,从图4中可见,柔性缆线750配合进入轮廓574中并由与轮廓574形状相对应的盖板(未示出)保持入位,该盖板优选通过螺钉或螺栓盖在缆线固定板570上并将柔性缆线750保持入位。
返回图4,柔性缆线750向上延伸至流体线支撑件362上并与混合头900上的如图4g所详细示出的壁906上的多个进口阀902相连。为清晰起见,柔性缆线750并未在图中示出。臂906上还设有出口阀904,通过出口阀904将流经的流体再循环回蓄液池150。混合头900进一步包括连接于混合轴上的电机908,该混合轴穿过轴箱910进入混合室912。
现在参照图4h,图4i,混合轴916连接于混合头920,混合头可以是如图4h所示的近似于圆柱形的,也可以是如图4i所示的近似于锥台形的。混合头920具有一供料部922,该供料部包括成角度设置的鳍片924,成角度设置的鳍片924在注入流体的进入方向上旋转以将其向下导入混合部926。混合部926包含多个混合针,混合针可以如图4h所示的那样沿混合部的长度方向上环绕布置的相互平行的多排;或者是如图4i所示的螺旋形环绕布置。混合针928可以为任何数量,并可以是本领域一般技术人员所熟知的任何尺寸或形状,但优选为从如图4h和图4i所示的从观察者的角度看接近正方形的形状。可替换的是,混合头920可以是静态的,这样流体就会沿鳍片的固定的回转路径运动,这不同于前述优选的动态的、可转动的搅动路径。优选的动态的可转动路径的转动速率可以在0rpm至大约9000rpm间且优选的转动速率为在大约4000rpm至6000rpm之间。需要明确的是,图4h和4i中的所包含的结构仅是示例性的而非限定性的,本领域一般技术人员所熟知的其他结构或设计也应包括在本申请中。
返回图4,柔性编织型缆线优选为不锈钢缆线(未示出)将如图4g所示的轴箱底座的进口914与图3中的油循环泵310的泵314连通,而第二回流柔性缆线750与出口916相连用于将循环回的油送回图3所示的油循环泵310。油进入并通过轴箱910中的机械密封件(未示出)以防止对送入并通过混合头的流体产生虹吸作用而进入混合头内的轴及电机区域。
现转至图4j,刚性缆线700由供液管702、回液管704,以及至少一个朝向与供液管702以及回液管704的方向平行的加热元件706构成。如图所示,加热元件706可以设置在供液管702以及回液管704下方,可选的是,加热元件也可仅设置于供液管702以及回液管704的上方或者根据需要分别布置于供液管702以及回液管704的上、下两侧,以保持供液管702以及回液管704内流过的流体的温度。紧贴供液管702、回液管704以及加热元件706并将三者固定的是绝缘护套708,绝缘护套可以由特氟龙 或其等同物构成。包裹在绝缘护套708周围的是隔热层710,该隔热层710继而被橡胶护套712包裹。在绝缘护套708内与供液管702以及回液管704至少一根内临近或相接触的位置插有至少一根热电偶714。优选的是,热电偶714插入至绝缘护套708内临近供液管702的位置。更优选的是,在绝缘护套708内沿 刚性缆线的长度方向上间隔的插设有多根热电偶714,且这些热电偶与至少一根供液管702以及回液管704向临近或相接触。
图4k示出的柔性缆线750包括供液管752以及回液管754,在供液管和回液管螺旋形的包有加热带756。热电偶758包在螺旋形包裹的加热带周围,并部分延伸或完全延伸于柔性缆线750的长度方向上。绝缘护套760,优选为特氟龙 或其等同物,在柔性缆线的750的长度方向上完全的包裹在螺旋形包裹的加热带756以及热电偶758之外。该绝缘护套760外部包有隔热层764,隔热层外包有橡胶护套762。可替换的是,可如刚性缆线700的结构那样,在至少一条供液管752及至少一条回液管754之上或之下设置至少一条加热带。但优选的是,使用如上所述的螺旋形包裹的加热带。
现转至图5,从观察者角度看的供料系统部1再次反映了将单元向右旋转后的情况。也前述的情况相似,外壳102连接于带轮106的框架104。真空泵340优选通过螺栓安装在托架342上,托架342继而优选通过螺栓连接于框架104。与前述情况相同,蓄液池150以及池盖152悬于外壳102内,池盖152上连接有搅拌器230。与前述情况相同,池室进入门112的手柄118以及流体过滤器进入门120的手柄134位于进入面或前面。承载小室148,优选有多个,连接于外壳102的顶部,也可以连接于周向围绕蓄液池150的环形法兰154上。
如前所述,空气过滤调节器500以及流量计远程核心494连接于外壳102的操作面或前面。图中线槽440,主电路板456,枢转臂470,触摸屏460,背板和框架396,流体循环泵200,以及安装托架208的位置和结构均如前所述。
图5中还示出了从观察者的角度看的溶剂池770以及支撑托架780,在图5a中示出了两者的正向视图。支撑托架780由与优选通过螺栓连接在框架104上的U形底座782,以及优选通过焊接固定于该U形底座782上的两带护墙纵支撑件784构成。在两带护墙纵支撑件784顶部优选通过焊接固定有一安装板786。在溶剂池770的侧壁上,优选通过焊接固定角型托架772,角型托架772优选通过螺栓连接于安装板786。在溶剂池770上还,优选通过带传统垫圈的螺栓,密封连接有观察口774。溶剂池770的最底部是排液口776以及手动阀778,该手动阀优选为一球阀。在溶剂池770的顶部有进气口790,泄压阀792,以及手动注液口794。在溶剂池770的顶部还可以选择性的设置多个进口口。相近似的,出口口798也设置与溶剂池的顶部,且该出口口通过一延伸接近溶剂池底部的浸入管799(图中用点化线表示)配合于溶剂池内。前述进口和出口最好通过焊接连接于溶剂池顶部并穿透溶剂池的顶部,最优选的是,进口和出口都带螺纹以便与下述的液管、气管相连。
图5中示出的且在图5b中详示的可选件不活泼气体及真空组件800包括不活泼气体组件810以及真空组件850,两者均安装于背板802上,背板可以用任意金属,包括铝、钢、工具钢、钒钢、淬火钢、碳钢、不锈钢、镍钢,并优选由304号钢或其等同物制成。背板802带折边,并通过该折边与外壳102优选通过螺栓相连,并允许单独的优选通过螺栓安装下述各种连接件。
如图5b所详示的,不活泼气体组件810包括不活泼气体过滤调节器812,不活泼气体过滤调节器812包括一不活泼气体进口814,该不活泼气体进口814通过排气消声过滤器816,与排气消声过滤器816连接的过滤调节器818以及储压器820,并通过一带压力开关824的十字接头822,最终连接至不活泼气体出口826。由阀828控制进入不活泼气体过滤调节器812的不活泼气体,进入的不活泼气体被处理并通过前述组件以及管路830被送至多个压力调节器832的进口处,压力调节器的数量至少与蓄液池150的数量相对应,可选的是其数量还对应图2中所示混合头900的数量,及或对应图3中所示的催化剂池402的数量。
为清楚起见,下面通过对一个压力调节器832的描述来阐述分别连接至多个对应的组件的多个压力调节器832。不活泼气体通过压力调节器832流入管路834再流经三通836、阀838(优选为针阀)以及压力计840至隔板接头842。可选的是,不活泼气体可以绕过压力调节器832而通过管路844经阀846(优选为球阀)进入三通836然后再如前述那样流通。不活泼气体可以是空气、氮气、氩气、二氧化碳、以及类似气体,但优选为氮气。
现在转至图5b中的真空组件850,真空泵340(图5)通过真空管路852连接至真空进口854,且真空泵由排气消音过滤器858上的阀856控制。在排气消音过滤器858上连有主真空调节器860以及十字接头862,十字接头上连有压力开关864。该十字接口多个真空调节器866以及分水器868,真空调节器866以及分水器868的数量至少与图2中所示出的蓄液池150的数量相对等。为清楚起见,下面仅描述一条路径:分水器868通过真空管路870(在本图中被阻挡因此用点化线表示)连接三通872再通过阀874(优选为针阀)连接至隔板接头876。旁路真空管878通过对应数量的阀880(优选为球阀)连接至三通872并从而连至前述路径上的部件。
隔板接头876穿透优选通过螺栓固定在外壳102上的带折边U形隔板882。如图5所示,但在图5b中未示出,在U形隔板的折边上优选通过螺栓、螺钉及或铆钉固定有一U形穿孔板885。在U形隔板上放置有多个蒸汽/液体收集瓶886,且该多个蒸汽/液体收集瓶886通过带夹888定位。柔性管路890连接于隔板接头876以及瓶盖894的卡套配件892之间。柔性管路896还穿过瓶盖894上的卡套配件892进入蒸汽/液体收集瓶内,并且还穿过一通过螺栓、螺钉及或铆钉固定于U形穿孔板上的盖板而最终连接至隔板接头899。装置内的其他多套组件也如此形式进行装配,但为清楚起见,再次仅对一套组件进行了描述。柔性管路可以是由塑料也可以是由金属,优选为由聚烯烃系材料制成。最优选的是,柔性管路890和896由聚丙烯材料制成。
现转至图6,此俯视图示出了前述的池盖152,外壳102、不活泼气体及真空组件800、线槽440、溶剂池770、刚性线缆700、安装在枢转臂470上的触摸屏460、柔性缆线750、可枢转臂360上的混合头900、流体管支撑件362,流体循环泵200,、催化系统400、电源398,以及油循环泵310。供应端口950固定于外壳102并穿过外壳。观察口930以及观察光源932,以及图5中所示的可选端口940、搅拌器230均优选通过螺栓连接于池盖152上。真空端口970以及不活泼气体端口960也固定于池盖152并穿过池盖。
在图6a中,不活泼气体管路962与图5b中所示的隔板接头842,以及三通964相连接,而该三通还直接与不活泼气体端口960以及泄压阀966相连。相近似的,在图6b中,真空管972与图5b中所示的隔板接头899以及三通974相连接,该三通还直接连接于真空端口970相连接。在此,示例性的而非限制性的示出了至少一个不活泼气体端口960一级至少一个真空端口970,但应该理解,根据工艺的需要,还可以在池盖152上设置多个这样的端口。
现在参照图7,用一种流体做例子,对流体流经供料系统的过程进行总结。保留在供应池1000中的流体1002由泵1004通过供应管送入三通阀1006,在该三通阀处,流体能够通过返液管1008返回供应池1000或者能够被送至如图6所示的位于外壳102顶部的供应口950。流体进入并通过三通1010进入并通过图2中所示的流体过滤器202,再通过图2a所示的侧 端口1030进入蓄液池150。可替换的是,优选通过泵将流体从一辅助池1012,优选为桶,通过供液管1014送入三通阀1016,在该三通阀1016处,流体能够通过返液管1018返回辅助池1012或者能够通过图2所示的补料口1020被送至三通1010,再被向前送至流体过滤器202,并如前述那样继续输送。
流体进入蓄液池150并向下流经穿孔的角型流体调节装置220,该调节装置具有朝向蓄液池底部的逐渐变小的锥度。调节装置的孔被设置在能够允许过量的流体从经穿孔的角型流体调节装置220排出的位置。该调节装置的角度被设计为允许阻塞进入的流体并同时将流体成锥度的引导至沿蓄液池150的池壁的流体膜内。由图6、6a中所示的不活泼气体端口960以及图6、6b所示的真空端口结合至少一个优选多个图2、2a、3和5中所示的承载小室148来调整不活泼气体压力以及真空度,从而可以保持蓄液池中的液位。
流体温度是通过图2a所示的循环加热空气保持的,其中,经鼓风机170从池室110内吸入的空气穿过包括多个阻性加热元件190的风道160进入周向风道162再穿过多个调节阻板180以及周向保护罩169返入池室110。流体温度由多个蓄液池内的热电偶(未示出)监测。
依照图2a、图7,蓄液池150中经热性调节的流体经过可选的竖管214以及流体出口210再穿过阀1032(优选为球阀)被送至流体循环泵200。可选的是,由一压力传感器1034对流体进行监测。流体循环泵200包括各种密封件,这些密封件可以是机械密封件,液密封件,优选为电磁驱动密封件,最优选的是流体冲洗磁驱动密封件,其中,流体冲洗用的是从系统中泵来的流体。
泵出的流体经阀1036进入并通过适配器1038,并同时由至少一个压力传感器1040进行监测。流体由适配器1038进入并通过流量计168(优选为质量流量计),再进入并通过阀1041,再穿过图4中所示的穿孔板350。流体由图4j所示的刚性缆线700内的供液管702送至图4f中示出的隔板接头576,再进入图4所示的柔性缆线内的如图4k所示的供液管752,最后到达图4g中所示的混合头900的臂906上的进口阀902。在此流体或者被排入混合头900以及出口999以作如下所述的下游处理,或者通过图4g所示的出口阀904再循环进入如图4所示的柔性缆线750的如图4k所示的回液管754,再通过图4f所示的隔板接头576进入如图4所示的刚性缆线700的如图4j所示的回液管704。流体流经穿孔板350再经过阀1042和适配器1043进入池室110,同时由压力传感器1044监测其压力。流体通过如图2a所示的返回流体进口212再次进入蓄液池150。在流体通过刚性缆线700时,其温度由图4j所示的加热元件706保持且被至少一个优选多个热电偶714监测。相似的,在柔性缆线750中流体温度由如图4k所示的螺旋形包裹的加热带756保持并由螺旋形包裹的热电偶758监测。
来自图5、5a的溶剂池770中的溶剂通过柔性缆线750送至混合头900的进口902,以冲洗来自那里的部件的残液,具体请见前文。该溶剂被来自图5b中所示的隔板接头842的不活泼气体加压。其向混合头的传送以及从混合头返回的方式都如前述,因此在此不再赘述。来自图3中催化剂池402的催化剂流体直接被泵入混合装置的孔中,并将在下文中详述。
如图1所示,该供料系统部1与混合系统部2相连。由图4中的混合头制成的材料,包括混合体、弥散体,或溶液,优选溶液,优选从出口999自由流进如图8a至8f所示的混合单元。该混合系统部2可以包括一个或多个缓和、溶化、反应、及或掺混区2(如图8a、8b、8c、8e、8f,分别示出的2a至2c,以及2e和2f)。本发明的混合系统部2包括动态混合部件2a,挤出混合部件2b及或静态混合部件2c,这些部件可以单独使用,也可将这些部件中 的两个或多个呈串联使用、前后连接(tandem)使用、或并联使用。从图4所示的出口999排出的材料分别通过图8a或8e、8b或8f、以及8e所示的进口1114a、1114b或1114e。
可以选择对进口通过增加如图9a及9b所示的法兰罩1045进行改造,法兰罩可以是任意形状,也可以是与图8a、8b、8c、8e以及8f所示的进口1114a、1114b、以及1114e相对应的形状,可选的但非限定性的例子是矩形法兰罩。罩1045包括背板1046,可选的是该背板形成有法兰,该背板优选通过焊接方式连接于壁1047,壁连接于一可选的盖板1048,该盖板可具有一进口1049,该进口可以是圆形的、正方形的、矩形的、椭圆形的、多边形的以及非限定性的其他形状。并不限定进口1049的尺寸,只要其盖过图4中的出口999的尺寸即可。在至少一壁1044上安装有配件1050,且该配件穿过该壁,该配件配有优选角度朝下的进口1052和出口1054。出口1054可以是管状的、槽状的或扇形的。在图8a或8e、8b或8f、以及8e所示的可选的带法兰进口1114a、1114b或1114e上优选通过螺钉及或螺栓固定有护罩1045。
可替换的是,可以通过对进口增加如图9c和9d所示的带法兰溢流罩1060而进行改造,该带法兰溢流罩可以是任意形状,也可以是与图8a、8b、8c、8e以及8f所示的进口1114a、1114b、以及1114e相对应的形状,可选的但非限定性的例子是矩形带法兰溢流罩。该溢流罩1060包括一背板1062,该背板可选的形成有法兰并优选通过焊接连接侧壁1064。该溢流罩1060可选的包括盖板1066,盖板上可选的具有进口1068,该进口的形状可以是圆形、正方型、长方形、椭圆形、多角形以及其他形状。并不限定进口1068的尺寸,只要其盖过图4中的出口999的尺寸即可。在至少一壁1064上安装有配件1070,且该配件穿过该壁,该配件配有优选角度朝下的进口1072和出口1074。出口1074可以是管状的、槽状的或扇形的。在图8所示的可选的带法兰进口1114a、1114b或1114e上优选通过螺钉及或螺栓固定有带法兰溢流护罩1060。其中,如图9c、9d所示,壁1064的形状可以为矩形或正方形,其包括后壁1082,侧壁1080、前壁1084,以及可选的优选通过焊接方式相互连接以形成溢流口1088的带锥度溢流壁1086。该溢流罩1060可以具有与图8a、8b、8c、8e以及8f所示的该溢流罩连接于其上的装置所包含的进口1114a、1114b、1114e处于同一水平高度或低于这些进口的溢流口1088。可替换的是,溢流罩1060的可以具有如图9d中点化线所示的向下的角度。向下的角度可以在0至45度之间,或大于45度,优选在20至30度之间。该角度可以针对带锥度溢流壁1086整体而言的也可以是仅针对其某一部分而言的,但带角度的部分的最大长度不应包括超过溢流罩1060所连接的设备的必要间隙。
可对带法兰溢流罩1060的内表面进行传统的表面处理以降低磨蚀、侵蚀、腐蚀,磨损以及粘连和狭窄化,这些表面处理可以包括渗氮、碳氮共渗、烧结,及或高速空气和燃料参与的热处理,以及电镀。也可使用其他改变表面特性,增加防腐蚀和防磨蚀性,增强抗磨损性,以及减少聚块、凝结及或狭窄化等发生的表面处理方法,在此并不作限定。
可将图4中所示的出口999流出的材料以及可选的从图3中所示的催化系统送出的催化剂在大气压下送入混合系统部2,或在用空气或用如氩气或氮气等不活泼气体加压或吹扫的条件下送入混合系统部2,或在真空或部分真空的条件下送入混合系统部2。不活泼气体或真空通过进口1052进入图9a和9b中所示的罩1045,再从出口1054流出。相似的,不活泼气体或真空通过进口1072进入图9c及9d所示的溢流罩1060,再从出口1074流出。
图4所示的混合头出口999向图8a所示的动态部2a的热性控制的混合容器1116的进口1114a送出材料。容器室可以是通过抽真空形成的低于大气压的条件、大气压条件或者是充 入空气或不活泼气体,如氩气优选氮气,的条件。各成分可以连续加入或部分的加入,各成分需提前加热至相关加工所需的温度。混合是通过电机1120转动带动转子转动1118实现的。转子1118上固定有搅拌叶片1122,搅拌叶片的是理性形状有螺旋桨形、船桨形、铧头形、单、双德尔塔或西格玛曲线形,以及螺旋线形或螺旋线慢波形(helical dispersion)叶片。可替换的是,容器可以为混炼机,连续混炼机,或法勒尔密炼机,或者带式搅拌器,班布瑞搅拌器,水平密炼机,竖直密炼机,行星式密炼机以及其他本领域一般技术人员所熟知的设备。
在每个适当的倾流点上,阀1124打开且流体或熔融材料通过管1126被吸入增压泵1130。增压泵1130例如可以是离心泵、正位移式往复泵或正位移式旋转泵。优选的是,增也泵1130是旋转泵且可以使蠕动泵、叶片泵、螺杆泵、凸轮泵、或渐进空腔泵,即齿轮泵、齿轮泵可以是高精度,或优选无传动间隙且能产生,典型的是高达约33巴,并优选小于10巴的中压。泵的压力可以变化,但需要足以使得熔融物通过粗过滤器1135,该粗过滤器可以是烛式过滤器、篮式过滤器、或换筛器,且优选为篮式过滤器或20目筛或粗效过滤器。当熔融物流经管1132时,粗过滤器1135从熔融物中移除大微粒,结块或大颗粒材料。由点化线示出的1140a表示了与可选的分流阀1300或,作为替代的熔体泵1180的连接关系。
可替代的是,图4所示的混合头出口999向图8b所示的挤出混合部2b的一挤出机1150的进口送出材料,挤出机可以是但不限于单螺杆、双螺杆、多螺杆或环形挤出机,或柱塞式挤出机,但优选为单螺杆挤出机,最优选双螺杆挤出机。螺杆所在的部分应该对材料进行供料、混合以及传送并同时提供足够的热能和机械能以对材料进行熔化、混合及或一致的对材料进行分散和分发用于后续的造粒加工工序。挤出机1150优选为双螺杆挤出机,可选的是可对挤出机倾注空气或不活泼气体,优选但不限于氮气或氩气,且该挤出机可附带具有一个或多个通气端口1170,且部分或所有通气孔都配有一个多个真空组件或其他本领域一般技术人员所熟知的排气机构。通气端口或适当的排气机机构有助于排出气体、例如单体或副产物等不期望的挥发性物质,及或杂质。通风设备应小心使用且应注意位置以保证混合工艺中加入的制剂中必不可少的挥发性物质不会有损失且不会被中和。螺杆的配置应该能够实现由配比及工艺需求所决定的适当程度的供料率、分散性的或分布性的混合率,熔化率,搅合率以及出产率。在与图8a中所示的动态混合部2a的点化线1140a所近似标示的关键位置,挤出机1150固定连接于可选的分流泵1300或,或者作为替换,连接至可选择的如图8b所示的熔体泵1180。
相类似的,图4所示的混合头出口999,向进料螺杆1113的进口1114e送出材料并进而可以经由进料螺杆出口1115连接至图8c所示的静态混合部2c的进口1114c,及或图8d所示的旁路静态混合部2d的进口1114d。处理过程可以决定是否需要使用增压泵1130及或熔体泵1180以帮助将材料流向静态混合器1160传送并压入其中。静态混合器1160与可选的分流阀1300先练或,作为替换与可选的熔体泵1180相连,连接的位置如图8c中的点化线1140b所示。
可以单独使用各动态、挤出以及静态混合部,也可将各混合部串联、并联起来组合使用。这样组合的例子是,将动态混合部2a在进口1114c直接连接于静态混合部2c,或是由挤出混合部2b在进口1114c直连接静态混合部2c,或者可选的是,在旁路静态混合器1200的进口1114d连接至静态混合部2b。可替换的是,挤出混合部2b还可与另一与其结构相同或不同的挤出混合部相串联或并联。个个混合部的温度和加工参数可以相同也可不同,且串联的混合部的数量可以大于两个。
在图8a、8b、以及8c中的传统限定独自或如前所述的成串的设置的问题在于,冷却,如果其有必要且无论其是否体现,没有控制并且没有对温度的微观定义,这样,在使用具有低熔点的及或较窄熔化温度范围的材料时,很难生产出高质量的颗粒。其次,如前所述的混合部在实现有效的且一直的分散性混合的能力有限并且在降低或消除搅合的材料,包括反应成分、浆料、制剂、弥散体、以及溶液的相分离上能力有限。此外,针对非聚合材料以及具有较小或没有剪切敏感度的材料(在此处被定义为随温度的变化其黏度会发生变化的材料但当有剪切发生时其黏度不发生变化或仅发生很小的变化的材料,)例如,需要对热能、摩擦生热以及机械能的精确控制,因此需要加热及或冷却以产生可加工的熔融物的材料,其在此定义为一种能被熔化、挤出并造粒而不会导致不希望的降解的材料。对这些材料而言,从流体至更黏的半固体或固体的温度转变通常在很窄的范围内并且会低于环境温度,对此的控制在前述的混合部中的很有限的。另外,对于包括反应性聚合过程的反应过程中,温度和时间的变化,以及对温度和时间的严格控制对于保证使用催化剂时的催化剂的正常活化,反应完成到希望的程度(继而聚合物的分子量),以及希望的反应的完成都是至关重要的,并且还可以防止潜在的降解及或不希望的交叉反应。
针对这些挑战,图8e示出了一种可替换的加工方法,在该加工方法中,动态混合部2a(图8a)与附在静态混合器1160的进口1114c上的增压泵1130相固连。隔热传输管1162连接于静态混合器出口1164以及挤出机1150的进口1114b之间,该挤出机优选作为冷却或最终挤出机。挤出机1150的螺杆设置可以提供严格的混合以及将熔融物从进口1114b传递至挤出机的远端部分。针对特定的过程,可将一个或多个侧供料器1110布置在沿挤出区域的各进口处而无需连接挤出机1150。
可替换的是,图8f包括一与前述图8b中的2b相对应的挤出混合部,与该挤出混合部固连的可选的分流阀1300、熔体泵1180以及换筛器1320,将在下文中描述。静态混合器1160的进口1114b与换筛器1320相连,而其出口1164则与传输管1162相连,而传输管的另一端则连接至前述的挤出机1150的进口1114b。
对于图8a中的容器混合,挥发性成分在进口1114a添加或优选在图8d所示的最接近进口1114d的进口位置1175处添加。如果容器混合与静态混合顺序相连(如图8a至8f所示),则挥发性成分优选添加在静态混合器的进口,这样的例子是对图8c中示出了的静态混合器1160的进口1114c的改造,这点是本领域一般技术人员所熟知的。对于挤出混合,挥发性成分添加在进口1114b且优选添加在靠近挤出机1150的端部,如可以是图8b所示的进口位置1170,或者,可替换的,如图8d所示的最接近进口1114d的进口位置1175。对于挤出混合在连接齿轮泵1180(未在图8a至8f中示出)之前串联静态混合的情况,挥发性成分可以添加在如图8c所示例的静态混合器1160的经改造的进口1114c的位置,这与前述容器混合与静态混合串联的情况相同。对于静态混合的情况,挥发性物可添加在如图8c所示的进口1114c处或添加在如图8d所示的与进口1114d最接近的进口位置1175处。
对熔体泵1180及或过滤器1320的使用很大程度上但可选的依赖于制剂中的挥发性成分的含量。挤出混合2b的压力对于在使用熔体泵1180之前就应该足够,而静态混合2c或者动态混合2a会需要增压以保证材料或者装置的制剂的进入和排出。过滤器1320提供了一安全机构,在使用后,可以保证过大的颗粒,大块,非结晶体以及结块不会被传入如图8f所示的静态混合器1160中,或如图1所示的下游的造粒部8中。可替换的是,可以在前面勾画的图8d中所示的最接近进口1114d的进口位置1175处引入挥发性成分。如果额外的增压以及过滤是不需要的工艺步骤,则优选将挥发性成分在最接近进口1114d的进口位置1175处添加。
各种程度的混合和剪切,如适用,是通过不同方式的混合过程实现的。静态混合典型的具有最小的剪切并更依赖于热能。动态混合则很大程度上依赖于叶片的设计以及混合器的设计。挤出混合根据螺杆类型、数目以及外形的不同而不同,但产生剪切能量的能力较强。因此,能量被引入混合过程中,其形式包括剪切和机械能,如适用,还当材料在混合设备中传送的过程中由材料的摩擦力产生的以及在放热反应或反应性聚合过程中释放的热量所产生的额外的热量形成的热能。另外,能量在吸热反应或反应是聚合过程中会被消耗这会使得热能减少从而使得温度降低。对单元的加热和冷却可以通过如电力、蒸汽或通过对热性控制的如油或水等液体的循环实现。当材料或制剂达到例如一适当的温度、分子量、反应完成程度或其他预先确定的一致性或黏度指标或者本领域一般技术人员所熟知的反应过程中的其他指标时,就停止混合。
返回图1,并用途8f作辅助参照,混合系统部2由第一挤出机1150代表,后续在部3中有熔体泵1180进行加压以在部4种的过滤器1320进行过滤。过滤后的材料可以通过一第二混合加工工序,即部5,该部5由静态混合器1160以及后续的挤出机1150组成,后续还有通过熔体泵1180实现的加压,即部6,以及由过滤器1320实现的过滤,即部7。如图1中所示,从第一加压4来的材料4可直接送至造粒部8或可以经过第二混合部,并在送至造粒部8前通过后续的加压以及过滤部。
再参照图8a至8f,从混合级2a、2b、2c、2d、2e、2f或者它们中的任意组合,以及从后续的2f中的第一挤出混合状态离开后,熔融或液化材料可选的通过可选的如图10所示的分流阀1300。混合部2的部件可选的连接于该分流阀1300,如图8d所示,旁路静态混合器1200的出口1230连接于图10所示的分流阀1300的进口1305。可替换的是,在图8b,8e,8f中,挤出机1150的出口1131连于图10中的分流阀1300的进口1305。图10示出了分流阀1300的进口1305和出口1306设置于分流阀的外壳1302上。分流阀的可动的闩(未示出)可通过电子方式、液力方式、气力的以及它们的组合驱动。
还再参照图8a至8f,从图10中的分流阀1300的出口1306出来的熔融物或液化的材料可选的通过一可选的熔体泵1180,该熔体泵在熔融物上施加额外的优选至少10巴左右的,更优选20至250巴左右的压力。需要的压力依赖于正在处理的材料并会在很大程度上受搅拌加工工序之后的造粒加工工序(图1的部8),以及加工工序的产出率或流速的影响。熔体泵1180可以是离心泵、正位移式往复泵或正位移式旋转泵,优选的是旋转泵且可以使蠕动泵、叶片泵、螺杆泵、凸轮泵、或齿轮泵,更优选齿轮泵。密封件应该与处理的材料在化学性以及机械性上相匹配,具体的选择是本领域一般技术人员所熟知的。
如图8b和8e所示,加压的熔融物通过一可选的过滤器1320,以及图8f中至少一可选的过滤器1320,过滤器可以是篮式过滤器、烛式过滤器,或换筛器,其中,换筛器最好是320目或粗过滤器,且更优选为具有两层或多层不同目筛的多层换筛器,最优选的是一系列的过滤器,例如可以是20目、40目,以及80目。换筛器可以使手动式、板式、滑板式、转板式、带式、单杆或双杆式,以及连续或非连续式。
最优选的是,经加压的熔融物通过至少一个可选的过滤器1320,该过滤器可以是手动可互换过滤器且优选是如图11、12和13所示的手动可互换烛式过滤器。图11示出了至少一个,优选多个设置于支撑托架1324上的过滤器外壳1322,。支撑托架1324设置于可滑动底板1344顶部。夹1326优选通过螺杆设置于夹座1328上,该夹座连接于固定底板1330。固定地板1330优选通过螺栓连接至底座1332,底座1332优选通过螺栓连接于带有多个支架1340的L形梁 1336上。在L形梁上还优选通过螺栓连接有多个轮1338。穿过带角度L形托架1380的螺纹杆1342可实现对底座1332的角度的调整。在支撑托架1324上连接有手柄1346,该手柄用来沿滑轨1348上推拉载有过滤器外壳1322的支撑托架1324。
图12示出了过滤器外壳1322,夹1326,夹座1328,带手柄1346的支撑托架1324,底座1332,带角型支架1348和轮1338的L形梁1336,以及穿过:带角度L形托架1380螺纹杆1342。滑轨1348以及下止滑器1350优选通过螺栓连接于底板1330上。支撑托架1324连接于可滑动底板1344(图11),在可滑动底板下优选通过螺栓连接有上止滑器1352以及滑轨1354,滑轨1354包括轴承、轴衬以及本领域一般技术人员所熟知的其他组件。
在过滤器外壳1322的端部连接有进口卡凸1356以及出口卡凸1358。可对过滤器外壳1322进行加热,优选通过多条有加热电缆1360的加热带进行加热。在过滤器外壳的顶部和底部分别连接有多个拉环1362,用于提起、替换以及后续清洁过滤器外壳之用。每个过滤器外个1322都包含至少一个优选多个过滤器匣、更优选的是,过滤器匣是烛式过滤器,最有选的是过滤器匣是有皱烛式过滤器。
图13a、13b、以及13c分别示出了从进口端观察,从侧向观察,以及从出口端观察的支撑托架1324的结构以示出对应过滤器座1322的摇篮形结构、容纳手柄的结构以及描绘角型支撑件1376。支撑托架1324优选由单板制成,对单板弯折以形成如图13c所示的出口端托架1372以及图13a所示的进口端托架1374以支撑图12中所示的过滤器外壳1322。如图13b所示,手柄1346优选通过螺栓及或螺钉连接于板1378,其中,板1378与支撑托架1324以及出口端托架1372的基座部分优选通过焊接方式相连。如图13a和13b所示,角型支撑件1376优选通过焊接方式连接于进口端托架1374以及支撑托架1324的基座部分,更优选焊接于进口端托架1374中点位置附近。
如图12所示,并如图14详示的,熔融材料的流动方向是经过进口卡凸1356的进口孔1382进入过滤器外壳1322的过滤器部件1386内的过滤器室1384。熔融材料从过滤器1388外部进入并通过过滤器1388再进入过滤器外壳1322的出口外壳部件1392内的出口室1390再经过出口孔1394进入并通过出口卡凸1358。过滤器1388可以优选通过螺纹连接于内部过滤器外壳部件1398的出口端。内部过滤器外壳部件1398优选通过螺栓及或螺钉1397与过滤器外壳1322的出口外壳部件1392相连。过滤器外壳部件1386以及过滤器外壳1322的出口外壳部件1392优选通过螺栓1399相互连接。多个拉环1362优选通过螺纹连接在过滤器外壳1322的至少一个优选多个过滤器外壳部件1386以及出口外壳部件1392上。如图8b、8e、8f所示,进口卡凸1356与熔体泵1180卡接,出口卡凸1358则与下述的造粒部8相连。
图8c、8e和8f所示的静态混合器可以用来对形成的混合物加热以生成一致的熔融物,也可用作熔融物冷却器以降低熔融物的温度。当静态搅拌器串联使用时,每个单元都可以用来对材料或制剂进行加热和混合,且每个单元的温度、设计、结构以及配置、尺寸以及加工条件可以都相同或各不相同。串联连接的一个静态混合器可以将材料加热以实现更好的温度和熔融一致性,以及改进的分散以及分布混合(如适用),而第二个静态混合器可以例如将材料进行冷却以便于后续处理。静态混合器1160或熔融物冷却器可以为线圈式、刮壁式、管壳式、或U形管式,或其他适当形式的热交换器,优选为管壳式热交换器,该管壳式热交换器的每条管中都有适当结构的静态混合叶片以对材料进一步进行混合并促进材料与管壁接触,在管壁的外围有优选为但不限于油或水的液体流动以视情况对管进行加热或冷却。循环媒质的温度以及流速由一控制单元(未示出)控制。静态混合或熔融物冷却中的条件的选择重要 标准是做最大量的工作以最小的压降达到混合同时保持适当的掺合剂所需的压强。由挤出机1150及或熔体泵1180(如有)产生的压强应当足以保持熔融物或流体物质流过过滤器1320(如适用),进入并通过如图8b、8d所示的旁路静态混合器1200,再进入并通过图1所示的造粒部8。可替换的是,可在图2d所示的出口1230或图10所示的进口1305处连接一可选的熔体泵1180以保持或增加材料进入并通过图1所示的造粒部8时的压强。
图8d所示的可选的旁路静态混合器1200与传统的设备相比的明显优势在于,传统的混合器在进行设备维护或清洁时不得不从熔融物流动路径上取下,并且并不是什么时候都需要。为了简化这种挑战,可在路径中插入一连接或不连接冷媒的“筒”或大孔径直管,以使得熔融物流有效地绕过不需要的静态混合器。可替换的是,如图15所示,可在流体路径上设置一旁路管1202并通过一分流阀1204将熔融物流从静态混合器1160切换至该盘路管1202。相似的是,可在静态混合器1160的出口处或靠近该出口处的位置设置一第二分流阀1206以将旁路的熔融物流引回主路径中。
可选的过滤器1320的出口经由图16所示的旁路分流阀1220的进口1210连接于图2d所示的旁路静态混合器1200。进口1210经由金泰混合器进口1252将熔融物流引入旁路静态混合器1200的静态混合器部件1250。熔融物流穿过静态混合部件1250并从静态混合器出口1254出来后再进入旁路分流阀1220的出口1230。图16示出了一种双通道热交换器,其中,静态混合1250的基座1256如前所述通过进口1252以及出口1254连接于旁路分流阀1220。静态混合部件1250的顶部1258远离旁路分流阀1220。静态混合器以及旁路分流阀1220的朝向可以是下垂的,水平的或竖直设置的,或者这些位置间的任意夹角位置。
阀元件1262以及1264最好是活动闩,阀部件1262位于静态混合部件1250的上游而阀部件1264位于其下游。活动闩可以是双孔的,如阀部件1262,可以是三孔的,如阀部件1264,也可以是多孔的。各个孔都可以具有不同的朝向,例如可以是直通的、90度拐弯的、或者T形的,并特定的布置在闩的长度方向上。这些孔的每一个都通过流体控制的缸或等效装置定位的,并可根据管理整个过程的操作者需要的位置(本领域一般人员所熟知),与旁路分流阀1220的适当的进口或出口可调节的对齐。流体驱动的缸的定位,即每个闩的位置,可以通过手动的调节流体流速阀控制及或由PLC实现自动控制。
本发明意在对图8a至8f中的部2中的元件,包括容器、挤出机、齿轮泵、换筛器以及图10中的聚合物分流阀,以及静态混合器或熔融物冷却器,使用表面处理工艺以及涂覆工艺,现将这些表面处理以及涂覆工艺参照引入进本发明中,但这种引入并非限制性的。所述表面处理工艺以及涂覆工艺渗氮处理、碳氮共渗处理、电解电镀、化学镀、热固处理、火焰喷射技术以及烧结技术。
现转至图17,图17示出了根据本发明的一种优选的实施方式,其中,一供料系统部1将混合原料提供给混合部2,在混合部2中,挤出机1150对材料进行进一步的处理或反应后将其通过一分流阀1300送入一加压部3,该加压部可以是熔体泵1180,再经该加压部通过一过滤部4,该过滤部可以是过滤器1300但优选为一手动可更换烛式过滤器,通过分流阀1300送入造粒部8。将来自供料系统部1的流体材料通过出口999送入混合头900,如前所述,进入并通过溢流罩1060进入挤出机1150的喉口(图中未示出)。混合头900包含一定位传感器。还设有至少设有另一限位开关,优选为一接近开关,从混合头900、枢转臂360及或枢转支撑臂366的至少一个上延伸出来。可选的是,该限位开关或接近开关可以设置在连接于这些装置上的支架上。该开关及或支架开关1402可以固定在混合头900上。可选的是,该开关及 或支架开关1404可以连接在枢转臂360上。在另一种变体中,该开关及或支架开关1406可以连接在枢转支撑臂366上。在另一种可选的变体中,该开关及或支架开关1408可确定枢转臂360与枢转支撑臂366间的舰队位置。具体方案的选定是依据供料系统部1的最终配置与挤出机的供料喉口以及溢流罩1060的最终配置的相互关系决定的。接近开关可以是红外式、电容式、电感式、及或电磁式之一,优选是电磁式。开关及或支架开关1402,1404,1406及或1408穿过固连于挤出机1150上的一平面区域或一带支架的平面区域的金属板1410并尽量接近供料喉口以及溢流罩1060的位置设置。金属板1410,优选为一磁性金属板,的面积与供料喉口的面积相同,其中,该供料喉口面积为混合头900的出口999流出的流体可成功进入的面积。出口999的相对挤出机的供料喉口的实际位置随着传送的材料的不同而变化,但可设置于例如如下位置:可位于能减少某一点的堆积的位置;可位于便于提升向挤出机的螺杆机构供料的速度的位置;可位于出口999与挤出机1150的螺杆部件的距离的位置;可位于便于将流体传送至最方便清扫区域的位置,以及本领域一般技术人员所熟知的其他位置。
再次参照图8a至8f,过滤器1320的出口连接于分流阀1300的进口,而分流阀的出口在模具1520的进口1501处连接于造粒部8,这些连接在图18、19、20a、20b、21、22、23、24以及25中有详细描绘。图18中还描绘了如下文所述的一干燥处理过程。
图19中的模具1520为一种单体型,其包括一鼻锥部1522,该鼻锥部连接于模具本体1524,在模具内装有加热元件1530且在模具上还钻有多个朝向不同的模具孔1540,这些模具孔的直径最好在3.5毫米左右或小于3.5毫米。模具孔1540可以为各种设计,这些设计包括但不限于逐渐增大或逐渐减小的锥形,圆柱形,或其组合;且各段根据工艺以及材料的不同可以有不同的长度。优选的是,这些模具孔1540单独设置或成组或荚,这些组或荚为同心圆环的形式,其大小根据连接于模具上的分流阀1300的出口1306的直径确定。模具孔1540可以是圆形、椭圆形、方形、长方形、三角形、五角形、六角形、多角形、心形、星形纺锤或犬骨形,以及其其他非限定性的形状。
加热元件1530可以是弹夹型或优选为系线圈型元件,如图19、20a以及20b中的布置1所示,其可在模具本体1524内具有足够的长度以保持在模具孔的圆周的外侧,或者如图20a及20b中的布置2所示,其可进入并接近模具本体的中心但在长度上并不穿过该中心,或者如图布置3所示,其可在长度上通过该中心但并不接触到在直径方向上相对设置的模具孔所在的圆环。为了适应加热元件1530而对模具孔的位置设定方式也是本领域一般技术人员所熟知的,并且对加热元件的长度的设置变化也在本发明的保护范围内。
可替换的,模具1520可以是有一个或多个带状加热器加热的单体结构,该带状加热器未在图中示出,其用以替代加热元件1530并环绕在模具本体1524的圆周上。在另一种变体中,可在模具1520外围设置至少一个加热线圈,这与带状加热器的应用类似。下文中还将描述模具的其他设计,其应被理解为模具的实施例。
图21中示出了模具1520的一种优选设计,该设计的特点在于模具具有可移除的中心体,或称为插入式结构。加热元件1530为匣型,或者优选为线圈型,其被插入外模具体1552中,这样,这些加热元件就在长度上限定在了外模具体1552的范围内。模具孔1540设置于可移除的插入件1550上并可如前所述在样式、尺寸以及位置上有不同的变化。该可移除的插入件1550可通过已知的机构固连于外模本体1552。
图22示出了模具1520的另一种变体,在该变体中,模具本体具有可移除的中心体,该 中心体具有多个加热区域以增强加热效果以及更加方便的向流经模具孔1540的熔融或液态材料传导热量。外模具体1560与图21中所描述的相类似。该带加热功能的可移除中心体1560具有一中心开口,在该中心开口内装有加热元件1565,该加热元件优选为一加热线圈,该加热元件可以与外模具体内的加热元件一同控制,更优选的是,其被独立控制,以实现模具1520的多区域分区加热功能。
图23中所描绘的模具1520是一种与图19中所描绘的通过模具1520的进口1501与分流阀1300的出口1306相连接的单体型模具的一种变体。鼻锥1522也连接于模具本体1524,模具本体中与前述一样装有加热元件,且在模具本体上钻有多个不同数量、朝向以及结构的模具孔。优选的是,这些模具孔1540单独设置或成组或荚,这些组或荚为同心圆环的形式,其大小根据连接于模具上的分流阀1300的出口1306的直径确定。模具本体1524包括隔热室1580,该隔热室环绕在本体凸缘1576周围,在本体凸缘上穿设有模具孔1540的出口1578.隔热室1580可以包含空气或不活泼气体,但最好为真空态,这是本领域所熟知的。
图24描绘了模具本体1520的一种变化的带锥度的可中心加热的插入件的结构,其中,带锥度的可移除插入件1582设有凹槽1586,线圈加热器1584设于该凹槽中。在模具本体上盖有鼻锥1522。带锥度的可移除插入件1582包含隔热室1580,该隔热室1580环绕在模具本体凸缘1576周围,在凸缘1576上穿设有模具孔1540的出口1578。如前所述,隔热室1580可包含空气或其他不活泼气体,但优选为真空态。如前所述,模具孔1540设置于插入件1582上并可如前所述在样式、尺寸以及位置上有不同的变化。这些模具孔1540单独设置或成组或荚,这些组或荚为同心圆环的形式,其大小根据连接于模具上的分流阀1300的出口1306的直径确定。带锥度的可移除插入件1582可移除的连接并配合定位于模具基座1588上。
图25中示出了模具1520的另一种设计结构,其中在模具1520还连接一个外罩1594。加热元件电缆1596连接于加热元件1530并穿过外罩1594上的孔1598。可通过孔1599向外罩1594内充入空气或其他不活泼气体从而进一步防止模具1520暴露于可能产生的蒸汽从而减小了蒸汽被点燃的可能性或者避免了这种情况。(附图25的标记继承了附图19的标记。)可通过允许吹扫气体流穿过未密封的或边界密封(marginally sealed)结构交接处以完成吹扫。可替换的是,可在外罩1594上另增加一吹扫出口孔,图中未示出,以便于导向吹扫以及便于对吹扫气体的再利用或净化,这都是本领域一般技术人员所熟知的。
外罩1594,如图25所示,可以是由背板1594a,面板1594b,两侧板1594c以及两端板1594d例如通过焊接连接在一起的并连接于模具本体1524的装配体。可替换的是,外罩1594也可由连接在模具本体1524上的或者连接于分流阀1300上的由背板1594a,两侧板1594c以及两端板1594d连接而成的装配体。而面板1594b可以连接于模具本体1524并且密封配合于装备件之上并且通过螺栓连接、卡接以及其他本领域一般技术人员所熟知的方式可移除的连接入位。
在另一种结构中,外罩1594可以是由面板1594b,两侧板1594c以及两端板1594d构成的连接与模具本体1524的装备件。而背板1594a则连接于分流阀1300并且密封配合于组件之上并且通过螺栓连接、卡接以及其他本领域一般技术人员所熟知的方式可移除的连接入位。
在途25中,外罩1594被描绘为一长方形组件,但这是示例性的而非局限性的。同样的,外罩也可以是圆形,椭圆形,六角形,多角形以及其他几何形状和这些几何形状的组合,只要其可以有助于结构设计,方便功能操作,及或实现美感的以及能够满足维护的需要。
图19,20,20a,20b,21,22,3,24以及25中所描绘的模具1520的结构都可以包含一固连在其上的硬表面1570,该硬表面最好是由耐磨蚀、磨损的,以及如果需要由抗腐蚀的材料制成,且在该硬表面上穿设用于挤出熔融的或液态的挤出物的模具孔1540。碳化钨,碳化钛,陶瓷及其组合都是本领域一般技术人员所熟知的作为硬表面的所能够使用的材料,但前述限定是示例性的,并非意在限制本发明的保护范围。
图22中示例性的描绘了鼻锥1522的螺栓机构。盖板1572通过螺栓1574定位连接于分别示于图19、21、22中的模具本体1520、或可移除插入件1550或带加热功能的可移除插入件1560的正面。该盖板可以小于或至少等于硬表面1570的高度尺寸。可替换的是,可根据需要使用垫圈材料或其他材料密封盖板1572。可替换的是,鼻锥1622可按图23所描绘的方式连接,其中,一两端都有螺纹的杆(未示出),其一端通过螺纹连接鼻锥凹部1590而另一端通过螺纹连接模具本体凹部1592。
图19、23、25中所示的分流阀1306包括一内孔,该内孔具有在直径上的以及圆锥形的逐渐变大的锥度以形成一连续的且相对插入其中的鼻锥成比例增大的腔。该腔的容积允许熔融物或其他熔融或液态材料无阻碍的从分流阀1300流入模具孔1540。可替换的是,可在分流阀的出口1306连接一适配器(未示出)其也具有与前述相对应的锥度以容纳鼻锥1522。
图19、23、25中所示的分流阀出口1306以及可替换的适配器,鼻锥1522,以及模具本体1524,还有图21中的可移除插入件1550,图22中的可加热带锥度插入件1560,图24中的带锥度插入件1582和模具基座1588,可以由碳钢、热处理过的碳钢、不锈钢包括各种马氏体、奥氏体等级,经热性硬化以及沉淀硬化的不锈钢,或镍钢以提升抗磨性以及抗腐蚀性。渗氮处理、碳氮共渗处理、电解电镀液可提升前述抵抗特性,在此一并引入。
为了给图19、21、23、24以及25中的模具孔1540提供平滑的表面以减少加工过程中产生的不规则处,例如孔标(bore marks),传统的针对模具孔1540的处理工艺包括电火花加工(EDM),该工艺利用一绕模具孔周向转动的电线,其可使得比表面平整度得以提升,改进模具孔几何尺寸的一致性,并且可控的并一致性的增加模具孔的直径。可替换的是,也可使用高速的尺寸一致的细小磨粒通过模具孔以提高模具孔的平滑度。另外,还可在模具孔内放置插入件以减小磨损和粘连。含氟聚合物,陶瓷,以及碳化钨插入件都是非限定性的例子。也可使用其他表面处理工艺以提升表面特性,增加抗腐蚀性、抗磨蚀性以及抗磨损性,但这些处理工艺都并非限制性的。
再次参照图18,模具1520固连于图19、25、27、28a、28b所示的切割罩1600。图25描绘了一一体切割罩1600,该一体切割罩包括一外壳1602,该外壳连接一进料管1604以及一具有相似直径、形状的出料管1606,进料管和出料管在直径方向上相对设置并与一长方形的、或方形的,优选圆筒形的或其他形状的开口切割室1608相连通,该开口切割室1608包围在模具表面1610并具有足够的直径以完全围住该模具表面1610(模具表面1610表象上等同于图19、21、22、23、24以及25中的硬表面1570的表面)。外壳1602具有安装法兰1612,通过该安装法兰多个安装螺栓1614将切割罩1600以及模具1520密封的连接于分流阀1300。外壳1602上的法兰1616允许将其连接于造粒器2100(如图18所示),关于造粒器,在后文中将有详述。在切割室1608内旋转的元件也将在后文中详述。
相似的,图26示出了一种双片型切割罩1600,该切割罩包括一带壳1652的主体1650,在壳上设有进料管1654以及一具有相似直径、形状的出料管1656,进料管和出料管在直径 方向上相对设置并与一长方形的、或方形的,优选圆筒形的或其他形状的开口切割室1658相连通,该开口切割室1658包围在模具表面1610并具有足够的直径以完全围住该模具表面1610(模具表面1610表象上等同于图19、21、22、23、24以及25中的硬表面1570的表面),这与前述的是示例相类似,且装配也相同。外壳1652具有安装法兰1662,安装的螺栓和螺柱1664穿过该法兰。安装法兰1662还密封地与具有相同内径、内径的适配环1670通过多个沉头螺栓1672相连。安装螺栓或螺柱1664以及沉头螺栓1672最好是交替使用的可定位的且密封的将切割罩1600的各零件以及整体还有模具1520连接在分流阀1300上。主体1650的壳1652上的法兰1666允许将其连至造粒器2100,这在下文中会有所说明。图25中的切割室1608以及图26中的切割室1658内的可自由转动的部件将在下文中说明。单独的将适配环1670连接于模具1520可实现将主体1650拆除清洗或维护而同时仍保持模具本体1520与分流阀1300的密封连接。
图27示出了该双片型切割罩1600的爆炸图,而图26中示出了其整体装配图。在图26、27、28a中的同一附图标记代表相同的部件。
图28b、28c示出了切割罩进料口和出料口的其他设计。其中,进料口1680固连于一矩形或正方形进料管1680,该进料管鱼外壳1681相连通且其直径延其长度方向逐渐变大直至接触到外壳1681,该外壳内设有切割室1684。相似的,矩形得或正方形的出料管1686于进料管在直径方向上相对设置并与外壳1681相连,出料管1686直径延其长度方向逐渐减小直至出料口1688。图28b、28c所示的法兰1683以及法兰1685与前述图28a中的法兰1662、1666的设计和作用相近似。
图28a、28b、28c示出了优选的进料口和出料口在直径方向上相对设置的形式。可替换的是,进料管1654、1680以及出料口1656、1688可以成角度设置,优选为约20度至约180度之间,并可相对的或者交错的连接于外壳1681上。进料口和出料口的尺寸可以相同也可不同,进料口与出料口的设计也可相同或不同。优选的是,进料口和出料口具有相同的尺寸且在直径方向上相对设置。图25、26、27和28a、28b、28c中所示的切割罩1600一般性的示出了流体是从进料管1604、1654、1682分别流入切割室1608、1658、1684的,再由出料管1606、1656、1686分别流出的。
现参照图27,为了实现传统的表面处理以减小磨蚀、腐蚀、磨损以及不希望的粘连和变窄,法兰1666的内表面3012以及进料管1654、出料管1656的内腔可通过渗氮、碳氮共渗、烧结托工艺处理,可进行高速空气和燃料参与的热处理,也可进行电解电镀处理。应当知道,图19、21、22、23、24、25、26、28a、28b、28c中的各是实力可作相同的处理。其他能够改善高表面特性,可提升抗磨性、抗腐蚀性,可减少聚集、结块以及管道变窄的表面处理工艺均可采用,在此并不作限制。
再次,返回图18的描绘,造粒器2100处于非运行的打开状态,一可选的导流部2000,以及带切割叶片1900的切割器轮毂1800与其相连。在设备开始运行后,造粒器2100运动到位以至于其可与图25所示的单体型切割罩1600的法兰1616或图26所示的双片型切割罩1600的主体1650的法兰1666相固连。连接最好为速拆型连接,但也可为其他连接机构。在运行过程中,切割器轮毂1800和切割器叶片1900在图25中的切割室1608(或图26中的切割室1658)内自由转动。接下来将对所有部件作详细描述。
图29结构性的示出了造粒器2100,该造粒器的切割器轮毂1800相对模具面1610是位 置可调的。图29表示了造粒器2100在运行位置的结构,其中其通过造粒器法兰2102与由例如一可移除速拆卡接器2104牢固保持的切割罩法兰1666密封连接。对造粒器的位置调节是可以通过手动方式、弹簧加压方式、液动方式、气动方式、或机电方式,或者这些方式的在一个方向上的叠加或在在另一个方向上的反作用以保证各组件在位置上的正确性以实现均匀磨损,提高使用寿命,避免过分的挤压以及由此造成的熔料包裹在切割器轮毂上或者模具面1610上,以及实现造粒产品的一致性。一种优选的设计是图29中所描绘的液动——气动组合机构,该机构包括一电机2105和外壳2110,该机构还包含液压缸2120以及与其接合的联轴器2112。转子轴2130将联轴器2112与模具面1610处的切割器轮毂1800连接在一起,该转子轴还穿过推力轴承2140以及密封结构,该密封结构优选为与切割罩1600的切割室1658液接触的机械密封机构2150。进料管1654以及出料管1656指示了流体进入切割室1658,流体和颗粒在切割室1658内的混合,以及后续的,形成的颗粒浆料从切割器轮毂1800以及模具面1610离开并流出切割室1658等流动方向。
为了增加流体通过切割室1658的速度,从而提高颗粒的质量减少,减少封冻,避免熔料包裹在模具面1610上,产生或增加头压力,并改善颗粒的外形,图30中描绘了一种优选的配置,其中在切割室1658中设置了导流部2000,其有效的减少了该区域的流体体积。本图中仅部分的示出了模具1520、切割罩1600以及造粒器2100,其余部分与图29中的结构一致。空心轴转子优选的与切割室1658内的切割器轮毂相连,而切割室则带有如前所述的适当的进料管1654和出料管1656。通过如前所述的造粒器法兰2102上的速拆卡接器2104以及切割罩法兰1666,造粒器2100与切割罩1600密封的且可移除的连接在一起。图31a和31b示出了导流部2000,其中,各段的长度可以相似或不同,但外径需要具有一致性且小于切割室1658的直径,该直径还可以随着切割室1658内所需减少的体积的大小而变化。分流器隔环段2003可仅为具有统一的圆周和直径的一段,如2003a所示,也可为由2003b,2003c所示的两段,这两段的长度可以不同,且数量也并不局限于两段。为了对液流进行导向及或限制,液流导向段2001,无论是单独的2001a,还是不限定数目的多个2001b,2001c,2001d,都有沿长度方向的槽沟,这些槽沟在横向上为弧形结构且槽沟的最深处定位在最接近切割器轮毂1800的位置上。本发明并不意在限定段的数量,具有相同的外形和功能的单体分流器也在本发明的保护范畴之内。
还参照图29,切割器轮毂1800通过螺钉与固定在造粒器2100的转子轴2130的带螺纹的一端上。切割器轮毂1800可以刚性的安装于转子轴2130并可包含多个切割器臂1810,这些切割器臂如图32所示,成比例的对称的布置于切割器轮毂1800的外周上。可替换的且优选的是,切割器轮毂1800通过一适配器1820柔性的连接于转子轴2130,其中该适配器1820通过螺纹连接于转子轴2130。适配器1820具有呈局部球面的外表面以与切割器轮毂1800的内表面孔1802的相似的局部球面表面相配合。在呈局部球面的内表面孔1802上设有在直径方向上相对设置的凹槽1805,凹槽沿轴向方向延伸至轮毂的边缘并在其中装入小球1840。相似的,在适配器1820上设有针对小球1840的直径方向的凹槽1826,凹槽1826在适配器上的位置为能够与轴向凹槽1805对齐以在将适配器1820正交的推入内表面孔内并旋转至一与切割器轮毂1800相平行的位置时能将小球联锁的固定。这实现了切割器轮毂绕固定连接于转子轴2130的适配器上的沿直径方向定位的小球的自由摆动,从而实现了切割器轮毂1800的转动自对正。
切割器臂1810以及切割器轮毂本体1812的截面可以为正方形或图32所示的矩形,或者是更加流线的形状以达到图33c所示的拉长的六角形断面。图33a、33b也分别示出了流线形切割器轮毂1850的部分。切割器叶片(未示出)通过螺钉或类似结构固连于如图32所示的 平整的角形槽沟1814中,或者固连于图33a、33b所示的平整的角型凹口1852。
可替换的是,图34描绘了一种陡峭角度切割器轮毂1800,其中,切割器臂1810如图29所示可选的被切割器叶片支撑部1902所替换,在该支撑部优选通过螺钉固连切割器叶片1950,也可使用本领域一般技术人员所熟知的其他连接方式,在此并不作限制。如前所述,适配器1920如图29所示通过螺纹连接于转子轴2130且允许自对齐的灵活性。本领域一般技术人员所熟知的与本切割器轮毂功能相同的其他轮毂设计也在本发明的保护范围之内。
图35a、35b、35c以及35d描绘了具有不同倾角以及形状的切割器叶片1950。如图35a、35b、35c所示,叶片角度1955,即相对的模具硬表面1570的角度,可以在0度至约110度之间变化,或超过110度,如图19、21、22、23、24及25所示,叶片角度1955优选在约60度至79度之间,如图35b所示,更优选叶片角度在约75度。叶片的切割刃1960可以是正方形、斜面形,或称角度的,这些在现有技术中都有描述。叶片的切割角度1965在约20度至约50度之间,优选为约45度。可替换的并最优选的是,其是图35d中所描绘的半厚叶片1970并具有前述的安装方式、角度设置,以及近似的切割角度。另外,对叶片的设计,从而尺寸和组成上看,根据其他的工艺参数也能证明是有用的。
切割器叶片1950以及半厚叶片1970在成分上包括但不限于,工具钢、不锈钢、镍钢以及镍合金钢、金属陶瓷化合物、陶瓷、金属或金属碳化物、碳钢、钒硬化钢、硬化的塑料或其他耐久性材料,并可对这些材料进行退火及硬化,这都是本领域一般技术人员所熟知的。抗磨损、抗腐蚀、耐久性、磨损寿命、抗化学制剂、以及抗磨蚀也都是影响特定叶片相对成立原料的效用的重要概念。诸如长度、宽度、厚度等叶片尺寸,以及叶片数量和切割器轮毂设计的关系在本发明中并不作特殊限定。
现在参照图29,传统的用于减少磨蚀、腐蚀、侵蚀、磨损以及不期望的粘连以及变窄的表面处理工艺均可施加于从切割罩法兰1666穿出进入切割室1658的转子轴2130的暴露部分的外表面3020,还可对该表面进行渗氮、碳氮共渗、烧结金属化以及电解电镀操作。如果使用了导流部2000以减少切割室1658的容量,则对转子轴2130的表面处理的程度在远离切割罩法兰1666可以降低。
可替换的是,图36所示的切割器轮毂1800中相对于切割器轮毂中心线1975以及叶片1950的远端尖部1972的切割角1970可以在约0度至约60度或更大之间变化,优选从约25度至约55度,更优选从约40度至约55度,以便于将颗粒从模具面1610移除。应当理解的是图32、33a、33b、34以及35a、35b、35c和35d所描绘的所有变体都在图36所描绘的切割器轮毂1800的设计中有所预期。
相似的是,传统的渗氮、碳氮共渗、烧结,高速空气和燃料参与的热处理,以及点解电镀都可以作用于如图31a、31b所示的导流部2000表面。尤其是,流出表面3022和3022a,流入表面3024、3024a,远离法兰1666的分流器的面3026、3026a,和临近法兰1666的分流器的面(未示出);分流器内腔表面3028、3028a,以及分流器的外周表面3030、3030a。同样的传统处理方法可以用于图32中所示的切割器轮毂1812以及切割器臂1810的表面3032,以及图33a、33b中所示的切割器轮毂1812以及切割器臂1810的变体的表面3034。可对图35a、35b、35c以及35d中描绘的切割器叶片1950以及半厚叶片1970的如图35a、35b描绘的尖端表面3036、图35d所描绘的尖端表面3038以及图35c所描绘的刃部表面3040进行表面处理。可替换的是,还可对叶片的周向表面进行传统的表面处理。还可使用其他的用于改 进表面特性、增强的抗腐蚀以及抗磨蚀性、增强抗磨损性,及或减少聚集、结块及或阻塞变窄的表面处理工艺,但这里并无意限定。
图18进一步描绘了造粒加工工序,其中,流体流入并通过切割罩1600后续再将制成的颗粒浆料送入旁路回路1750中。用于旁路回路1750以及颗粒传送的传送液是通过蓄液池2800或其他液源获得的,这些液源中的传送液通过泵1720向切割罩1600传输,该泵可以使这样一种设计和配置,即能够提供足够的液流进入并通过可选的热交换器1730以及传送管1735再进入旁路回路1750。相似的,热交换器1730可以设计为具有适当的容量以将传送液的温度保持在适当的温度,该温度能够将形成的颗粒保持在这样的温度上,即可获得令人满意的颗粒的外形、产量、质量,且没有拖尾现象,并且能够最大程度的避免熔融材料在切割面的包裹,颗粒的结块,空蚀现象,以及颗粒在切割罩1600内的聚集。温度、流量以及传送液的成分可根据处理的材料的不同而不同。传送介质/传送液的温度优选保持在至少20摄氏度并在材料的熔点之下,且优选保持在材料熔点的约30摄氏度至100摄氏度以下。
应该对管路、阀以及旁路元件做适当构建以承受正常传送承载着颗粒的流体混合物的温度、化学成分、磨蚀性、腐蚀性及或压力。系统所需要的压力是有传送的距离、水平传送或垂直传送所决定的,压力等级需要压过成分的挥发及或提前膨胀,带颗粒的传送液浆料流过阀,粗筛,以及辅助设备及或监控设备。颗粒与传送液的比例也同样可以为多种但都需以消除或缓解前述,诸如颗粒聚集、流动阻塞或结块等复杂情况的为目的。所需要的管路直径以及距离由材料的吞吐量决定,即为了避免不期望的挥发及或提前膨胀,流速以及颗粒传送液比、以及达到一定级别的颗粒的冷却及固化所需要的时间。阀、仪表或其他处理以及监测设备应该具有足够大的额定流量和额定压力并且具有足够大的穿透直径以避免阻塞或改变加工过程产生额外的不期望的压力或加工过程闭塞。
图18中的泵1720以及热交换器1730易被造粒过程中的副产物磨蚀、侵蚀、腐蚀,及磨损,可对其各元件(未示出)选择性的用诸如渗氮、碳氮共渗、烧结、高速空气和燃料参与的热处理,以及电解电镀工艺进行表面处理。另外,本领域的一般技术人员还可以使用一下工艺中的一种或多种:火焰喷涂、热性喷涂,等离子体处理,无电极镍扩散处理,以及电解等离子体处理。
图37中示出了一种标准的旁路环路1750,其允许通过进口管1740传送液,优选为水,进入并通过三通阀1755被切换进入旁路或送入切割罩1600。为了将切割罩1600旁路掉,切削液被三通阀1755导入旁路管1765,并通过旁路管进入出口管1770。为了实现旁路,还需要关闭截止阀1775。可替换的是,为了允许传送液流入并流经切割罩1600,该三通阀1755被切换以允许传送液流入并通过管1760并进入管1780,而截止阀1775打开,同时排出阀关闭。传送液前进进入并通过切割罩1600并将颗粒传送进入并通过视液镜1785再通过截止阀1775进入出口管1770以作如下所述的下游处理。如需将系统排空以作对切割罩1600或模具硬表面1540的清洁或维护,或者替换任何模具1520的零件(例如,如图19、23、25以及26所示),三通阀1755将流体引入并通过管1765进入出口管1770。随着截止阀1775关闭而排出阀1790打开,圈闭在1775以下的元件1785、1600、1760以及1780内的传送液从排液口1780排出再回收或处置掉。
再次参照图18,一旦颗粒充分固化可用于后续工艺时,就将其通过管路2470传送至并通过结块收集器/脱水单元2500在进入一干燥单元2600,此后再将颗粒从干燥器排出作下述的后续处理。
其中,对颗粒结晶是加加工工序的一部分,可选的是,旁路回路1750被一连接在切割罩1600和干燥器2600间的直接路径替代,这样,如图38所示,加压空气就可被送入该路径。在点3104可将空气,或其他不活泼气体注入系统浆料管3102,该点优选与切割罩1600的出口相邻并接近浆料管3102的起始端。该用于注入空气的点3104通过增加传送速度方便了对颗粒的传送,同时还方便了浆料中的传送液的呼吸,据此可允许颗粒及小颗粒(granule)保持足够的潜热以实现需要的结晶。用的工厂设备常见的传统的压缩气体供应设备,例如气动压缩机,可将高速空气经济方便的从点3104注入浆料管3102。其他不活泼气体包括但不限于氮气或者氩气,这两种气体都可以如前所述的那样高速的运载颗粒。该高速空气或不活泼气体流可用压缩气体在浆料管内形成一个大流量气体流来实现,该大流量气体的流速为至少约100立方米每小时并通过一球阀作为调压元件,压力可调至至少约8巴。浆料管具有标准的管径,优选为约1.6英寸,即约4.1厘米。
对于本领域的一般技术人员来说,可根据吞吐量、结晶度以及颗粒和小颗粒的尺寸来调节该流速和管径。该高速空气或不活泼气体与颗粒浆料有效接触并通过吸气作用产生蒸汽,并将整条浆料管内的颗粒分散并将颗粒以更高的速度运送至干燥器2600。该更高的速度优选为浆料从切割罩1600到干燥器3150出口(图39)用时约1秒。该高速吸气作用会生成一种颗粒和空气/气体的混合物,空气在该混合物的体积含量约为98%至99%。
图38描绘了空气注入浆料管3102的过程。在该过程中,从切割罩1600出来的颗粒浆料进入浆料管3102并通过视液镜3102后再通过弯管3108,在该弯管处压缩空气通过空气注入法3110注入,颗粒浆料继续通过带角度的浆料管3102再通过大弯管3108进入干燥器2600。优选的是,注入弯管3108与浆料管3102的轴线在一条直线上,这样注入的空气可以最大程度的注入到颗粒/水的混合体中从而使得混合体持续吸气。浆料管3102的垂直轴与其长轴的夹角可在约0度到90度之间变化,这是通过造粒机2100的高度与干燥器进口3114高度之差以及造粒机2100的高度与干燥器2600的高度之差排除的。该高度差异可以是由于干燥器2600的进口3114与造粒机2100的物理位置差异造成的,也可以是由于干燥器和造粒机的尺寸差异造成的。优选的角度范围在约30度至约60度之间,更优选的角度为45度。大弯管3122进入干燥器进口3114有助于将来自浆料管3102的高速带气颗粒浆料送入干燥器进口3114并有助于降低颗粒浆料进入干燥器2600时的流速。设备的位置,如图39所示,允许将来自造粒机2100的颗粒在约1秒钟内将颗粒从造粒机2100传送至干燥器出口3150,这可将颗粒内的热损失降至最小。还可通过在空气注入阀3110的后端再设置一个阀机构,优选为球阀以对系统做进一步优化。该增加的球阀允许更好的控制颗粒在浆料管3102内的停留时间并减小浆料管内可能产生的振动。该第二球阀3116可以对注入室内的空气进一步加压并可改善颗粒/水浆料中的水的吸气作用。这随着颗粒和小颗粒的尺寸的减小变得愈加重要。
图18中的传送管路、图37中的管路2470,以及图38中的示例性的包含管1740、1760以及1765的旁路回路1750管路和浆料管3102都可能会存在磨蚀、侵蚀、腐蚀、磨损以及不期望的粘连以及变窄等问题。这些管路可在制造时形成大圆角和小圆角的直角,或者可替换的,弯折形成具有大圆角和小圆角的直角扫掠角或弧线。并非意在限定,可以预期,处理中会有诱导应力产生,该诱导应力有可能会增大产生磨损相关的失效(例如磨蚀、侵蚀、以及腐蚀)的可能性。可以使用诸如渗氮、碳氮共渗、烧结、电解电镀、无电极电镀、热硬化、等离子体表面处理、挤出、滚塑(rotolining),以及凝塑等工艺以及上述工艺的组合来增强管路的抗磨损性并减少粘连和变窄。在此,也可应用其他表面处理工艺一提升表面性能,增强抗腐蚀性和抗侵蚀性,改善抗磨损性,及或减少聚集、结块,及或变窄。
图18中所示的干燥单元或干燥器2600可以为多种类型的用以实现将材料的水分控制在一定级别的装置,该材料可以是片状、球状、圆球形、筒形以及其他形状。该干燥装置可以为但并不局限于以下装置:过滤装置、振动过滤装置、离心干燥装置、强制空气对流或热空气对流装置、旋转干燥装置、真空干燥装置或者流化床干燥装置,优选为离心干燥器,最优选为自清洁式离心干燥器2600。
现转至图40,管路2470将颗粒和流体的混合浆体,或称浓缩的浆体,排至一结块收集器2500,该结块收集器将颗粒结块收集、移除并通过一排放槽2505排出。该结块收集器2500包括一带角度圆杆栅格,穿孔板或筛2510,该穿孔板或筛2510允许流体以及颗粒通过但收集粘连在一起的、聚集在一起的或结块的颗粒,并将它们引导至排放槽2505。流体和颗粒的浆料继而选择性的进入一如图41、42所示的脱水器2520。该脱水器包括至少一个具有一个或者多个隔板2530的竖直或者水平放置的有孔隔膜筛225,和/或倾斜的有孔隔膜筛2535,该倾斜的有孔隔膜筛2805可使液体向下通过,并到达一细料移除筛上,通过该细料移除筛的物料进入一蓄液池2800(图18和图43)中。该颗粒随后被从脱水器2520中经供料槽排放至如图40所示的自清洁离心式干燥机2600的下部的浆料进口2605。
如图40所示,自清洁离心式干燥机2600包括但不局限于一基本呈筒状的外壳2610,该外壳具有一竖直设置的基本呈筒状的筛2700,该筛安装在位于筛底部的筒状筛座2615以及位于筛顶部的筒状筛座2620上。这样就将筛2700同心地(从与外壳的内壁的径向间隔的角度讲)定位在了与外壳2610。
竖直转子2625安装于筛上用于与筛2700一同转动,该转子由一电机2630驱动,该电机可连接于如图42所示的干燥器的底座上,或者干燥器的顶部优选位于干燥器的顶部之上,如图40所示。电机2630通过一驱动连接2635连接于电机2625并通过一轴承2640与外壳的顶端相连接。连接2645与轴承2640对转子2625进行支撑并对转子的顶部的旋转运动进行导向。浆料进口2605在连接2648处穿过下筛支撑段2650与筛2700的下部以及转子2625相连通,而外壳的上端部以及转子通过一位于外壳的上端部的上筛支撑段2655的连接(未示出)与干燥颗粒排放槽2660。一位于出粒口2667的分流板2665可将干燥的颗粒从开口2670或2675导出。
外壳2610为分段结构,且分别通过一位于干燥器下端部的和上端部的法兰耦接件(未示出)相互连接。上方的法兰耦接件连接于一固定轴承结构2640和驱动连接结构2635的的顶板2680,而该驱动连接结构2635则由一外壳或保护壳2637包围。电机2630由一设置在外壳2637上的耦接件2632支撑,该耦接件2632还用于保持所有零件的装配关系。
外壳2610的下端部通过一如图43所示的法兰连接件2810连接于一位于水槽或蓄液池2800上方的底板2612。干燥器外壳的下部通过孔隙2812与蓄液池2800相连通以便在将颗粒的表面液体移除时,将液体从外壳2610排入蓄液池2800。去移除的操作是通过转子的运动实现的。为了移除颗粒水分,转子将颗粒提升并为颗粒提供离心力以至于颗粒与筛2700的内表面碰撞并将水分排出,排出的水分以一般技术人员公知的方式通过筛最终排入蓄液池2800。
如图35所示,所公开的干燥器的自清洁结构包括多个喷嘴或喷头组件2902,这些喷头支撑在外壳2610内壁和筛的外壁2700之间。喷嘴组件2902支撑于喷管2900的端部,该喷管路上延伸穿过外壳的顶板2680以使其上端2904暴露在外。供液软管或硬管2906向喷嘴2902提供高压液体,优选为水,该高压液体的流速为约30加仑每分钟,此后称为gpm,优选为流速为月60至80gpm,更优选约80gpm或以上。可选的是,供液软管2906还由一安装在干燥器2600上的歧管(未示出)供液。
最好设置喷嘴组件2902以及相应数量的喷管2900和供液管2906。喷嘴组件2902以及喷管2900在筛2700的外围周向间隔分布,并且在竖直方向上交错排列以至于从喷嘴组件2902喷出的高压液体会对筛从内到外进行清洗,以及对外壳的内部进行清洗。这样,挂卡在筛2700的外表面与外壳的之间的区域的内的收集到的颗粒就可沿着孔隙2812被冲入如图43所示的蓄液池2800中。相似的,剩在转子2625之外与筛2700之内的区域的颗粒也将被冲出干燥器,这样,这些颗粒就不会在下一个干燥周期中污染其他不同类型的颗粒,或与之相混合。
干燥器下部的筛支撑部2650与外壳内壁之间的区域内包括位于舱盖开口和接缝的平面区域,该舱盖开口和接缝用于将干燥剂外壳的各部分连接在一起。来自喷嘴组件2902的高压流体也对该区域进行有效清洗。底部筛支撑部2950与外壳2610的底板2612以及蓄液池2800通过螺钉或其他紧固件相连接以将外壳和筛固定在蓄液池2800上。底部筛支撑部2650呈如图40所示的浴缸或脸盆形。可替换的是,底部筛支撑部2650呈倒浴缸或倒脸盆形(图未示出)。
转子2625包括一基本上呈筒形的部件2627,该部件上设有倾斜的用于提升颗粒并继而将颗粒与筛2700进行碰撞的转子叶片2685。在其他的干燥器中,转子2610的截面可以为正方形、圆形、六角形、八角形或其他形状。一空心轴2632穿过转子2625的筒形部件并于该筒形部件同心设置。在该空心轴延伸穿过该转子的下部2625的导向轴衬2688的开口2682时,其对转子的下部进行导向,另外,该空心轴还将底板2612与蓄液池2800的顶壁上的开口对齐。一旋转耦接件2690连接于该空心轴并通过软管或硬管连接一流体压力源(未示出),优选为空气源,以对空心轴2632的内部进行加压。
空心轴2632包括用于将轴2632与中空的转子部件2627连通的孔隙。这些孔隙将加压的流体,优选为空气,引入转子2625的内部。转子2625也在底面具有孔隙,这些空隙将转子2625的底部与干燥器的下部或称浴缸部2650连通以使得转子2625的底部以及浴缸部2650可被清扫。从转子和筛2700内部冲出的颗粒最好通过干燥颗粒排放槽2660排出。
顶部2655内的转子的顶部也是颗粒挂卡的区域,该区域也通过通入高压流体,优选为空气,将聚集的颗粒冲出。如图40所示,喷嘴2910喷出的高压空气横穿转子顶部以将聚集的颗粒吹出顶部并最好落入颗粒排放槽2660中。喷嘴2910由一软管或硬管(未示出)提供空气,该软管或硬管穿过顶板2680并与一高压气源相连。
除了干燥器结构内的挂卡点和挂卡区域,还可通过一由电磁阀控制的单独的管或软管2920引入高压流体至成角度设置的结块移除格栅或收集板以及圆杆架2510对结块收集器2500进行清扫以将结块冲下并通过排放管或排放槽2505排出。
一软管和喷嘴向排放槽或排放管2660提供气浪,气浪的方向为能够清洁转子顶端以及颗粒排放槽2660。该气浪将颗粒吹过管路以及出料管2667中的分流板2665以将干燥的颗粒从干燥器排出。
优选的是,转子2625在整个清洁循环过程中都连续旋转。还提供了电磁阀以提供优选为约60psi(磅每平方英寸)至80psi的空气,或更大压强的空气,以清洁其他挂卡点,包括 切割罩旁路空气口、转子空气口、顶部空气口、颗粒出口空气口以及分流空气口。这些电磁阀可包括定时器以提供短时气浪,优选为3秒钟的短时气浪,因为这种气浪不仅清洁效果好还不需太长时间。清洁循环是由清洁周期按钮开启的,在清洁循环中,首先给切割罩旁路空气口的电磁阀通电以允许多个气浪,优选多五个吹扫旁路。顶部空气口的电磁阀打开。随后分流板2665动作。该阀在清洁筛的喷嘴组件2902开启的1至10秒前关闭,优选6秒前关闭。鼓风机2960应该在喷水阶段关闭,并在喷嘴的泵停止工作后再次开启,这样就完成了一个清洁循环。再次所述的循环并无限制性,且为了实现对剩余颗粒的有效排除,循环中的每个元件的开启频率以及开启时间设置都可不同。
如图18所示,鼓风机2960易因造粒过程中的副产物的作用以及颗粒对其表面的碰撞和粘连而发生磨蚀、侵蚀、腐蚀以及磨损;因此可对其各元件(未示出)选择性的用诸如渗氮、碳氮共渗、烧结、高速空气和燃料参与的热处理,以及电解电镀工艺进行表面处理。另外,本领域的一般技术人员还可以使用一下工艺中的一种或多种:火焰喷涂、热性喷涂,等离子体处理,无电极镍扩散处理,以及电解等离子体处理。
如图44所示,处理过程中所用到的筛包括零个、一个或多个水平或竖直脱水筛2525,倾斜设置的脱水筛2535,进口筛2795,以及一个或多个筒状可拆卸筛2700。各筛的大小、材质应该与产生的颗粒相适应,且可以为穿孔的、冲孔的、刺破的、编织的以及本领域一般技术人员所熟知的其他配置,并且各筛的结构、材质以及样式可以不同。随着颗粒直径的减小,筛最好由两层组成,每层的编排、涉及以及尺寸可以相同也可不同。这些筛是通过闩、卡夹、螺栓以及本领域一般技术人员所熟知的其他机构固定的。
由于要环绕干燥器2600以及转子2625布置,筛2700优选为具有柔性结构且具有如图45的主视图以及图46的侧视图所示的用螺栓定位的偏导杆2750以将筛面与有效地分割为多个大致相等的区域。可替换的是,各筛可以如图47、48所示不设偏导杆。优选的是,各筛2700从结构上将包括两层或多层结构而从功能上讲包括以外层支撑筛以及一内层筛,从而实现对颗粒以及更小的微颗粒的有效干燥。另外,根据实际应用的需要,还可在该外层支撑筛以及该内层筛之间加入一层或多层筛。图49从侧面描绘了一种三层筛结构,而图50从侧面描绘了一种两层的筛结构。图51从正面描绘了一种三层结构的筛,其中,该视图是从支撑筛层的一侧看的,从该侧可以看到更密的筛层。
该外侧的支撑筛2710可以由模压塑料或线加固塑料构成,塑料的成分可以为聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺或尼龙、聚乙烯化合物或其他能够在该离心式颗粒干燥器的运行过程中所产生的化学和物理环境下仍能维持其结构整体性的其他不活泼材料。优选的是,该外侧支撑筛2710是金属板,该金属板具有适当厚度以维持整个筛组件的结构整体性并且具有足够的柔性以至于能够被弯成,例如筒形,以定位并牢固的安装于离心式颗粒干燥器之上。该金属板的厚度最好是18规格(gauge)至24规格的,并优选为20至24规格的。该金属板在材质上可以为铝、铜、钢、不锈钢、镍钢,或其他类似的相对于干燥过程中的原料不活泼的非反应性材料。优选的是,根据干燥过程中的化学条件的与要求,金属为不锈钢,优选为304号或316号不锈钢。
可在该金属板上通过刺破、冲孔、穿孔、或开槽以形成圆形、椭圆形、方形、长方形、三角形以及多角形或其他形状的开口,这样金属板上就有了多个开口区域以便进行分离操作和后续的干燥操作。优选的是,开口为圆形的穿孔且这些圆形穿孔交错设置以提供最大的开口区域同时保持外侧支撑筛的结构整体性。这些圆形穿孔的直径优选为至少约0.075英寸(约 合1.9毫米)且交错设置以提供约30%以上的开口面积比例。更优选的是,为开口区域几何定向以至于有效的开口面积为约40%以上。更优选的是,圆形穿孔的直径至少为约0.1875英寸(约合4.7毫米)且交错设置以实现约50%以上的开口面积比例。
可替换的是,外侧支撑筛可以为由大量成角度或正交叠放的、或相互交织的线、棒或杆构成的,并通过钎焊、铜焊、电阻焊其他永久固定方式连接定位的组件结构。所述线以及棒或杆可以为成分上与前述模压塑料相似的塑料线加强塑料,或是在成分上与前述金属相似的金属,并在形状上可以为圆形、椭圆形、正方形、长方形、三角形或楔形、多角形或类似形状。横穿筛的宽度方向的或作为经纱的线、棒或杆的尺寸与纵向的或作为纬纱的线、棒或杆相同或不同。或者为本领域一般技术人员所熟知的其他形式。
优选的是,线以及棒或杆的最窄的部分的尺寸为至少约0.02英寸(约合0.5毫米),更优选的是,最窄的部分的尺寸至少为约0.03英寸(约合0.76毫米),以及最有选的是最窄的部分的尺寸为约0.047英寸(约合1.2毫米)开口区域的在尺寸上取决于与其接近的零件的位置,并且开口区域是这样定位的,即能够维持至少30%的开口面积比例,优选为维持至少40%的开口面积比例,最有选的是维持50%以上的开口面积比例。
可选的中间筛2720以及内侧筛2730在结构上与前述外侧支撑筛相似。在尺寸和结构上各层的可以相同也可以不同。每个筛的开口面积可以相同或不同,其中,具有较小开口面积的筛将减少筛组件的有效开口面积,而具有最小开口面积的筛是最有限制力的,即是筛组件的定界筛。在筛组件中,任何一个筛相对于其它层的筛的设置方向以及尺寸、结构和材质可以相似或不同。
内侧筛2730最好为线编织筛,该线编织筛可以为正方形或矩形,平纹、密纹或其他编织形式,其中作为经纱的线以及作为纬纱的线的直径和材质可以相同或不同。优选的是,该内侧筛为平纹正方形线编织筛或平纹矩形线编织筛,其中,作为经纱和纬纱的线具有相似的材质和直径,且筛的开口面积比例为约30%以上。相对优选的是,内侧筛为30目或更大目数的由304号或306号不锈钢制成的平纹正方形或矩形筛,其中,作为经纱和纬纱的线的尺寸为能够实现至少约30%的开口面积比例,优选为实现至少约50%的开口面积的尺寸。更加优选的是,内侧筛为50目或更大目数的平纹正方形或矩形筛,其中,开口面积比例为约50%以上。如果包含中间筛,则该中间筛2720将为设置在外侧支撑筛和内侧筛之间的中间网体,其可具有与外侧筛、内侧筛相似的或不同的结构、尺寸、材质以及设置方向。双侧的筛是本发明限定的一种优选的结构。
返回图40,传统的用于减少对于干燥器2600的零件的磨蚀、侵蚀、腐蚀、磨损以及粘连和的表面处理工艺可以是诸如渗氮、碳氮共渗、烧结、高速空气和燃料参与的热处理,以及电解电镀工艺等表面处理工艺。这些干燥器元件可以是上供料槽的内表面3044,下供料槽的内表面3048,背板组件的内表面3048,管轴保护器的外表面3050,供料筛的表面3052,除液筛的表面3054(图41)、筛组件3056的表面,提升器的表面3058,支撑环组件的外表面3060,干燥器外壳上部的内表面3062,颗粒排放槽的内表面3064、3068,以及颗粒分流板的外表面3066,也可使用其他改变表面特性,增加防腐蚀和防磨蚀性,增强抗磨损性,以及减少聚块、凝结及或狭窄化等发生的表面处理方法,在此并不作限定。
可将由图18中描述的工艺干燥后的颗粒(未示出)传送至后处理部13,或者将其导入加料斗3200以作额外的处理,额外的处理包括结晶,下面将作详细说明。
作为对前述图18、37中所示的标准传送过程,以及图38、39中描述的加速传送过程的替换,以及为了保持对颗粒进行浸渍(impregnation)的压力及或避免挥发物流失,在图52、53所示的实施例中提供了一加压旁路2200。传送液从进口管1735送入进口三通阀2205中。液流可导入管内2210进行加压,也可导入管2215。
对液流加压是通过在旁路三通阀2265阻止液流,而令其通过加压泵2220再通过管2225,气体通过排气阀2230排出。加压的液流通过管2235进入并通过切割罩1600并将颗粒传送通过一具有适当的压力等级的视液镜2240以及后续的压力计2245和真空断路阀2250,而截止阀2255打开以允许颗粒和流体混合浆料从出口管2260流出以作如下所述的后续处理。为实现前述,排液阀2275需要关闭。
可替换的是,以标准流动通过与上述原理类似的原理实现,其中,进口三通阀2205将液流导入管2215再通过旁路三通阀2235,该旁路三通阀2235将该标准液流导入管2270再通过管2235进入切割罩1600并将颗粒传送通过一具有适当的压力等级的视液镜2240以及后续的压力计2245和真空断路阀2250,而截止阀2255打开以允许颗粒和流体混合浆料从出口管2260流出以作如下所述的后续处理。为实现前述,排液阀2275需要关闭而压力泵2220需要被有效旁路掉。
如需对系统排液,则由进口三通阀2205将液流导入罐215中再由旁路三通阀将液流导入管2280中,而截止阀2255需要关闭,拍也发2275需要打开。这样,进入系统的液流将通过排液口2285排出作再利用或处置掉。
可通过关闭截止阀2255并将液流借助进口三通阀2205导入并通过管2215而进入旁路三通阀2265而将加压回路和切割罩1600有效旁路掉,其中,该旁路三通阀2265还改变了液流在管2280和2260中的流向。对开关机构以及电源管理及分布的控制可通过图18、52中所示的带界面的电控面板2290实现,这是本领域一般技术人员所熟知的。如下所述,气嘴2295将气浪在清洁周期引入,气浪可将在前述用液流将切割罩1600中的颗粒送至出口管2600的过程中卡在管2280中的颗粒移除。
优选大于大气压5巴以上,且最优选10巴以上的加压液流从图53中的出口管2260流入图52中的管2297,其中管2297必须能够保持需要的压力并且其长度和直径要适于在加工工艺所要达到的吞吐量、温度以及体积的条件下对颗粒/流体混合浆料进行传送。管的长度和材质必须能够实现根据处理过程的需要保持浆料的温度或对其进行冷却。
根据本发明,如图52所示,管2297足够长以至于需要一个或多个补压装置2300。管2297与一如图所示的可选的进口三通阀2302相连接,该进口三通阀2302将颗粒和流体的混合浆料通过旁路管2304导入出口三通阀2306再进入管2398,这样就形成了对补压装置的旁路。可替换的是,颗粒与流体的混合浆料通过进口三通阀2302进入并通过篮式过滤器2310(图55)在进入一个或多个,烛式过滤器2350(在图56中示出并将在下文中详述),烛式过滤器优选为两个串联,其中一流动通道在直径上交替缩小、扩大以加速得到系统中需要的流动压力,该现象基本领域技术人员所熟知的伯努利效应。从这些锥形元件中流出的液流再通过出口三通阀2306而进入管2398.
现参照图55,篮式过滤器2310具有来连接于筒形外壳2316上的在直径方向对称设置的进口管231和出口管2314,该筒形外壳的高度和直径适于容纳处理过程中所需要的吞吐量以 及体积。该外壳2316具有一顶盖和一底盖2318,两者具有相同的直径并分别由卡夹2320密封固定并通过螺栓2322或其他等同结构锁紧。正如本领域一般技术人员所熟知的那样,可使用垫圈或其他密封材料以防止流体泄漏或压力减小。
端盖2318具有一筒管段2324,其与外壳2316的内径相对应的直径但具有足够的宽度以被卡夹2320固定。该筒管2324与盖板2326固连,该盖板与筒管具有相等的外径,端盖还与手柄2328固连。在盖板2326的反面分别设有固连有多个法兰2330和排液口2329,其中,多个法兰2330间隔足够的距离设置以实现篮筛2332的插入及定位。
篮式过滤器2332的长度与顶部与底部盖板2326之间的距离相等,其宽度与筒状外壳2316的直径相对应。其厚度必须足够承受处理过程的流体流速和压强且最好为18规格或约0.047英寸约合1.2毫米。筛网可以是编织的、冲孔的、穿孔的或刺破的但优选为穿孔板,穿孔板的材料可以为钢、不锈钢、镍钢或捏镍合金钢,塑料或其他合适的耐久性材料,但优选为穿孔不锈钢板,该穿孔不锈钢板的最大开孔与下面将要描述的锥形设备2350的最小直径相一致。两个,优选为四个压辊2334与筒状外壳固连,压辊设置在使得篮式筛网2332能够恰好卡紧在它们之间并且能够自由移出进行清洁。压辊2334全都具有足以横贯筒状外壳2316在连接点间的直径的长度并且都定位于与盖板的距离大于筒管2324的位置。压辊最好位于与顶部和底部盖板2326的距离相等的位置上。
该锥形、双锥形或双曲面形设备,且优选为锥形设备2350包括一圆筒,该圆筒具有直径与图56中的流体出口管2314相同的进口2352。锥部2380可以从该进口2362开始,也可距离进口一段距离开始以便实现适当的压强,并且直径递减直至筒形径缩件2370。该筒形径缩件2370的直径和长度要足以产生加工过程中需要的压强,且该筒形径缩件2370还连接锥部2382,该锥部2382具有一定长度的逐渐增加的直径直至出口2354,该出口2354的直径可以与进口2352的直径相同或不同。如果仅使用了一个锥形设备2350,则出口就与图54中的与该出口直径相等的出口管2392直接相连。
优选的是,使用两个或多个锥形设备,更优选的是如图54所示,使用三个串联的锥形设备,其中,筒形径缩件2370、2372、2374的长度和直径可以根据加工条件的要求相同或不同。筒形径缩件2370、2372、2374的长度可以从李0英寸,基本上是一个点,至任何长度只要该长度小于整个锥形设备2350的长度。各锥形设备2350的长度可相同也可不同并分别在图56种被标记为2350a、2350b、和2350c。相似的是,进口2352、2356以及2360的直径和长度可以相同或不同,出口2354、2358、2362也如此。锥部2380、2380以及2388分别到筒形径缩件2370、2372、2374的长度和锥度可以相同或不同。锥部2382、2386、2390的直径从筒形径缩件2370、2372、2374开始增加直至开口2354、2358、2362,其长度和锥度可根据加工需要的不同而不同。
优选的是,锥形设备2350a、2350b和2350c总长度相等,但其中的筒形径缩件2370的直径大于筒形径缩件2372的长度、而该筒形径缩件2372的长度又大于筒形径缩件2374的长度,筒形径缩件2374的长度则可根据对液流的压强的优化的不同而不同。进口2352的直径必须与出口管2314的直径相对应。相近似的,出口2354的直径与进口2356的直径、出口2358的直径与进口2360的直径,出口2362的直径与出口管2382的直径都相对应。所有锥形设备都卡夹到位,优选通过如图54所示的卡夹2365、2366、2367、2368的快拆结构卡夹到位。各卡夹的尺寸与锥形设备2350或各锥形设备2350a、2350b、2350c的外径相适应,而各锥形设备的外径则可不同,但优选相同。
如需实现前述的旁路,则出口管2392与出口三通阀2306相连,如果没有出口三通阀2306,则出口管2392可与连接管2398直接相连以作下游加工。管2398的直径与长度必须适于容纳加工所需的体积和吞吐量,并且必须能够对颗粒进行冷却以使得颗粒产生足够级别的外壳形成或完全固化以为后续的处水、干燥以及后处理做好准备,并且同时易挥发物的损失很小或没有损失,还同时不会产生不期望膨胀的提前膨胀现象。
如图52所示,颗粒在被充分固化后,可选择经管道2398进入并通过一加压脱水装置2400或者直接进入并通过一结块收集/脱水装置2500,再进入干燥单元2600中。如图57a和b所示,该加压脱水装置2400在进口2402处与管道2398相连。该进口2402固连于外壳2410上,该进口2402和外壳2410优选为分别通过速拆卡夹2402和2406定位。该外壳2410在出口2412处与异径管2450相连,该出口2412与进口2402沿纵向分布,并分设于外壳的两端,该出口2412采用上述的方式定位,优选为通过速拆卡夹2453定位。脱水出口2460通过卡夹2464连接于脱水管2462上,该脱水出口2460的中心线与进口2402的中心线相垂直。
在外壳2410内部设置有圆柱形筛组件2420,该圆柱形筛组件2420的内径至少与进口2402和/或出口2412的内径相当,其直径优选为略大于进口2402和/或出口2412的直径,其中,该外壳2410的直径优选为大于管道2398的直径。脱水出口的直径可以与进口2402和/或出口2412的直径相等或者不等,优选为大于进口2402和/或出口2412的直径。该进口2402和出口2412的内径可以相等或者不等,优选为相等,这样可使筛组件2420在横跨该加压脱水装置2400的进口2402和出口2412间的长度上保持为圆柱形轮廓。如图57a所示,该筛组件2420固连在进口2402和出口2412上。
可供选择地,如图57b所示,该进口2402和/或出口2412的直径可大于该管道2398的直径,该进口2402和/或出口2412可为锥形或者直径逐渐变小到与筛组件的直径相等的程度,这样就形成一与筛组件2420相抵的唇缘2480,该筛组件2420通过唇缘2480实现紧配合定位。如图57b所示,该唇缘2480优选为形成于该出口2412上,使该筛组件可在水压的作用下实现定位。该种优选的设计可根据需要定期更换该筛组件。
该圆柱形筛组件2420可经穿孔、交织、刺破或者冲孔而成,其可以是固连在一起的一层或者多层结构,该筛组件上的筛孔应当足够小,以防止颗粒在脱水加工工序中流失。顺次连接在一起的各层可具有相同或者不同的结构和材料,也可以具有相似或者不同的筛孔尺寸。该筛组件的材料可以为钢、不锈钢、镍或者镍合金、塑料或者本领域技术人员所知的其它耐用材料。相似地,该金属的厚度或者规格必须能足够使其承受流速、振动和吞吐量,而且,该金属的柔韧性应能足够使其形成圆柱形轮廓,且不会使颗粒在工艺所需压力的作用下漏出。
连接于出口2412上的异径管2450可以与进口2402具有相等或者不等的直径。较为特别地,该异径进口2452必须配合安装于出口2412上,且必须具有可按上述方式进行定位的相匹配的直径。该异径出口2454的内径必须与进口2402的内径相当,优选为其直径比进口2402的直径小,这样可保持该加压脱水装置2400内部的压力。可供选择地,根据上述说明,该出口2412或者异径出口2454可连接于一相似的圆锥形装置上或者圆锥形装置序列上,图52,或者图57a和/或57b未示出。管道2470可通过一速拆卡夹2455,或者与之相当的连接件,连接于异径出口2454上,或者连接于该圆锥形装置或者圆锥形装置序列的出口上。
该加压脱水装置2400设计为可允许颗粒/液体浆料的加压流体流入并经其流出,该加压脱水装置2400应当足够的冷,以防出现挥发流失和不希望的或者提前膨胀。对该流体施加的 压力至少与由异径出口2454产生的压力相当,和/或至少与由可选择增加的一个或者多个圆锥形装置2350产生的压力相当,或者大于由可选择增加的一个或者多个圆锥形装置2350产生的压力。根据此处的应用,该颗粒/液体浆料可在压力的作用下明显脱水,为其它的下游加工工序凝缩浆料。
在脱水加工工序中被脱除的输送液体经脱水出口2460以受控于阀2480(参见图52)的流速流入管道2462中。被脱除的液体可回收至储液池2800中或者回收至别处进行纯化或者改性,或者可从该加工工序中移除或者适当丢弃。该凝缩的颗粒/液体浆料经管道2470进入额外的脱水、干燥和所需的下游加工工序中。如凝缩的颗粒/液体浆料依次进入图18和52所示的结块收集装置/脱水装置2500、干燥机2600,并最终到达可选择设置的下游装置和如图1所示的后处理部13。
如图18所示,由如图1所示的造粒部8产出的颗粒可经管道2470在进口阀3206处直接进入如图58所示的颗粒结晶系统3299内进行单通道结晶,或者从干燥机2600内经颗粒排放槽2660排放出去,以及可选择经出口2675按照上面具体说明的方式实现偏转或者可经出口2670进入并通过颗粒排放槽延伸部3240,该颗粒排放槽延伸部3240位于料斗或者分流器3200的上方,并且二者彼此分开,和/或优选为连接于料斗或者分流器3200上,以继续完成由图59所示的结晶加工工序的其它步骤。以下说明的该颗粒结晶系统3299的任一个加工工序均是获得所希望结果的必要加工工序。图59示出了另一部分结晶加工工序。
图18和59所示的料斗或者分流器3200的材料可以为但不受限于金属或者塑料,可以为但不受限于正方体形、球形、长方体形或者其它几何形状的接收装置,该料斗或者分流器3200的进口直径大于该颗粒排放槽延伸部3240的外径,以包围流出的颗粒。该料斗或者分流器3200从进口3230开始逐渐变细收缩至腔3234处,该腔3234的形状可与进口3230相似或者不同。优选地,该料斗或者分流器3200由厚度为18规格至24规格的金属制成,更为优选地,其由厚度为20规格至24规格的金属制成。该金属可以为铝、铜、钢、不锈钢、镍钢合金或者类似的相对干燥加工工序的成分不起反应的不活泼材料。根据干燥加工工序中化学处理所必须的环境,该金属优选是不锈钢,更为优选是等级304或者316的不锈钢。
另外,该料斗或者分流器3200的内表面(图中未示出)可进行传统的抗磨蚀、抗腐蚀、抗侵蚀、抗磨损处理,以及去除不希望有的吸附力或者粘着力的处理。该内表面可经过渗氮、碳氮共渗、烧结处理,可经过有高速空气和燃料参与的热处理,以及,可经过电镀处理。经过这些加工工序处理过的材料可包括至少一种金属、无机盐、无机氧化物、无机碳化物、无机氮化物和无机碳氮化物,其中,该无机盐、无机氧化物、无机碳化物、无机氮化物和无机碳氮化物分别优选是金属盐、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物和金属碳氮化物。
如图18和给出具体结构的图59所示,该进口管3202与进口3236相连,将输送液体引入腔3234中与颗粒混合形成含有颗粒和液体的浆料,该浆料经出口3238流入与其相连的输送管3204中,该进口管3202可选择包括一文氏管或者喷射器。该输送管3204的末端连接于进口阀3206上,含有颗粒和液体的浆料经该进口阀3206流入结块收集器3208中,并经池进口阀3214a进入安装有振动器3216a的池3260a中。溢流装置3210允许输送液体在进行定期维修时继续流入并通过排水管3266,进而保持连续加工工序的正常运行。可供选择地,该输送管3204可改进为如图38、39和52所示的一加速输送管,部9b、或者加压输送管、部9c。
如图59所示,该进口阀3206可选择连接于旁路管3268上。这便于将该颗粒结晶系统 3299完全分路掉,该旁路管3268直接连接至与结块收集器2500最近的输送管3224上。本领域的一些技术人员可知,可选择通过阀(图中未示出)防止浆料回流至在旁路过程中不工作的管道中。
在启动时,池3260b和3260c分别经输送液体阀3212b和3212c注入输送液体,该池3260b和3260c分别具有与排水管3266连通的溢流口3262b和3262c,经该溢流口3262b和3262c进行可能发生的溢流。开始时,将该含有颗粒和液体的浆料供应至池3260a中,与此同时,之前已注满的池3260b开始经排水阀3218b排放输送液体,输送液体阀3212b此时关闭。在池3260a在搅动的作用下注满含有颗粒和液体的浆料时和/或在满足循环时间时,关闭进口阀3214a,开启进口阀3214b填充池3260b。同时,关闭输送液体阀3212c并开启排水阀3218b。循环继续进行,并可完全自动的使含有颗粒和液体的浆料分别进入并最终流经每个池3260a、b和c。该进口阀3214a、b和c,以及排水阀3218a、b和c可为手动控制、机械控制、液压控制、电控,以及结合这些方式的控制方法,这些动作可由可编程逻辑控制器(PLC)自动控制,或者可以采用本领域技术人员所知技术效果相当的方法进行控制。
每个池满足适当的停留或者循环时间时,开启恰当的排水阀3218a、b或c,该含有颗粒和液体的浆料流入排水管3266中,并在泵3222的作用下被输送至输送管3224内,该含有颗粒和液体的浆料经输送管3224流入如图58和59所示的干燥机中,前面说明的为根据图18所示的干燥机2600。该干燥机2600(参见图18)和干燥机2600(参见图58和59)在结构和尺寸上可以相同或者不同,针对干燥机部分10(或者部分12)的具体结构和可选择的设置可参见图18、42和51所示的干燥机2600。图18和52所示的泵1720和热交换器1730具有相当或者相同的功能,或者可在包括但不局限于压差、热负荷和输送介质温度在内的规格上不同,该泵1720和热交换器1730固连于上述的如图59所示的进口管3202上。
溢流口3262a、b和c可由连接于其上的一层或者多层结构的筛(图中未示出)覆盖,筛孔的尺寸取决于各加工工序中颗粒的尺寸。筛的材料和构造可参考上述的根据图40至51说明的筛2700。
可选择地,可将图58和59所示的整套颗粒结晶系统设置于该结块收集器2500和干燥机2600的上方,这样,浆料就可以在重力的作用下流入干燥处理装置中,而无需使用上述的泵3222。
图58和59示出了一种优选的设计有池3260a、b和c的三(3)隔室装置,其中,至少一(1)个池可完成本发明的结晶加工工序。采用二(2)个或者更多的池可减少有效的停留时间和改进提高结晶化的循环操作。在此,可将三(3)个或者更多的池设计于一共同的装置中,优选的是,在本发明的范围内,根据各加工工序对吞吐量的要求,使三(3)个或者更多单独的池相互连接在一起,形成适当容积和循环时间的颗粒结晶系统。当吞吐速率和/或结晶化所需的停留时间增加时,更为优选的是设置四(4)个或者更多的池,本领域的一些技术人员可知,这样可有效减小各单独池的尺寸和延长循环时间。
另外,可对图58和59所示的池3260a、b和c的内表面(图中未示出),覆盖溢流口3262a、b和c的筛(图中未示出),以及分配管3264、排水管3266、旁路管3268和输送管3224的管腔进行抗磨蚀、抗腐蚀、抗侵蚀、抗磨损处理,以及去除不希望有的吸附力或者粘着力的处理。该内表面可经过渗氮、碳氮共渗、烧结处理,可经过由高速空气和燃料参与的热处理,以及,经过电镀处理。经过这些加工工序处理过的材料可包括至少一种金属、无机盐、无机氧化物、无机碳化物、无机氮化物和无机碳氮化物,其中,该无机盐、无机氧化物、无机碳化物、无机氮化物和无机碳氮化物分别优选是金属盐、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物和金属碳氮化物。
可供选择地,料斗或者分流器3200可在如图59所示的出口3238上经公共连接管(图中未示出)固连多个出口管,该含有颗粒和液体的浆料经该公共连接管被分流,以向多个图1、58和59中标识为部分11的颗粒结晶系统(PCS)3299提供一致和等量的浆料,本领域的技术人员可知,在此可通过阀控制分流情况。上述的PCS和由并联的PCS3299组装的总成可选择串联额外的PCS3299,并联和/或串联的数量取决于PCS3299的尺寸、含有颗粒和液体的浆料的颗粒含量、吞吐速率、吞吐量、停留时间、温度脉动和对含有颗粒和液体的浆料进行特定处理的结晶程度。不受任何理论的限制,串联的PCS3299可具有相同或者不同的温度,其中,额外加热可能会增强结晶化程度,额外制冷可降低粗糙程度,这便于进行下游的干燥处理,以及,可减少特定加工工序的后处理步骤。即可增强结晶程度,又可降低粗糙程序的最佳点取决于所处理材料的化学成分和/或制剂。图59所示的另一部分表示颗粒从图18所示的干燥机2600或者图1所示的部10输送至该颗粒结晶系统、图1所示的部11和干燥机部分12,该干燥机部分12的后处理操作为部13。
从如图18、58和/或59所示的干燥机2600排出的已基本干燥的颗粒经颗粒排放槽2660排放至并通过出口2670,并可选择进入并通过颗粒排放槽延伸部3240。可选择对这些排出的颗粒进行打包、储存、运输或者附加处理。可供选择地,可引导该颗粒进入一如图60a和60b所示的偏心振动装置3300的包衣盘3302内,该包衣盘3302通过螺丝3306固连于分级筛3304上,优选为固连于分级筛3304的中央位置上。偏心振动装置3300的设计和操作机制是本领域技术人员熟知的技术。优选地,该包衣盘3302的直径小于分级筛3304的直径,更为优选的是,该包衣盘3302的直径为分级筛3304的直径的一半。分级筛3304的圆周由装置外壳3308包边。该包衣盘3304包括一满足上述尺寸的实心环形基座,该基座的边缘处设置有高度至少约为1英寸(大约2.5cm)的圆周壁,保证包衣材料容置于其内部,再将从颗粒出料槽2660排出的颗粒的吞吐量限定为适当的时间,约为五(5)秒或者更少,更为优选的是约为二(2)秒或者更少,这样可使颗粒在振动装置3300的振动作用下加速完成均匀的包衣动作。优选地,此处说明的筛3304的结构可与所述的具有至少一层结构的筛2700相似。该装置配合安装有盖体3320。
已包衣的颗粒最终在振动的作用下从该包衣盘3302内摇出至分级筛3304上,并在分级筛3304上作圆周运动,使包衣辅料通过分级筛漏出,该已包衣的颗粒最终通过如图60b所示的出口3314排出。该已包衣的颗粒在分级筛上沿周向运动,直到其在偏转拦截件3312的作用下发生偏转进入出口3314内。该偏转拦截件3312沿切线方向固定在包衣盘3302的圆周壁上,该偏转拦截件3312的末端连接在装置外壳3308的与该出口3314邻接的位置上。优选的,该偏转拦截件3312的宽度从与该包衣盘3302的圆周壁的连接处到与该装置外壳3308的连接处逐渐变宽,终止端的宽度至少为起始端宽度的二倍。
为颗粒包衣可降低或者减轻其粗糙程度,通过包衣材料填充颗粒,可以保证其结构的完整性,还可使颗粒具有附加的化学和/或物理性质,以及,可为颗粒上色,提高其可视度。该包衣材料例如可以是但不局限于滑石粉、碳、石墨、粉煤灰、包括微晶在内的蜡、防粘剂、碳酸钙、色料、泥土、硅灰石、矿石、无机盐、硅石、聚合物粉末和有机物粉末。优选地,该包衣材料为粉末状。
图61a和61b示出了一可供选择的偏心振动装置3350,该种偏心振动装置3350可延长停留时间,以进行附加干燥,冷却,和/或优选为进行附加结晶,以及至少完成这些加工工序中的二种。该装置3350包括一实心板3352,装置外壳3354固连于该实心板3352上,并在周向上包围该实心板3352。一圆柱芯3356连接于该实心板3352的中心位置上,该圆柱芯3356上连接有与其垂直的至少一个,优选为多个,拦截件。从该圆柱芯3356引出的偏转拦截件3362的末端固连于装置外壳3354的与该出口3358邻接的位置上。优选地,至少一(1)个保持拦截件3360,优选为至少二(2)个保持拦截件3360以相似的方式连接于该圆柱芯3356和装置外壳3354上。该保持拦截件的高度较该偏转拦截件3362的高度低,优选为是该偏转拦截件3362的高度的一半。该保持拦截件围绕该装置3350沿周向分布,可以为对称布置、非对称布置或者兼具对称和非对称布置。该装置配合安装有盖体3370。
颗粒被供应至装置3350的偏转拦截件3362的远离出口3358的一侧。颗粒在装置3350上沿周向运动,如果该装置3350设有保持拦截件3360,则颗粒在遇见一保持拦截件3360时停止运动,颗粒开始在该保持拦截件3360处堆积,当堆积的颗粒的高度超过该保持拦截件3360的高度时,颗粒将越过该保持拦截件3360掉落在装置上,并在振动的作用下运动至下一保持拦截件3360或者偏转拦截件3312附近,这取决于装置3350的设计结构。在颗粒遇见该偏转拦截件3356时,其运动方向将发生偏转,进而进入并通过出口3358。本领域的技术人员熟知该偏心振动装置3350的设计和操作机制。增加保持拦截件3360的数量可增加允许堆积的颗粒量,进而增加该偏心振动装置3350保持该颗粒的停留时间。改变该保持拦截件3360的数量和/或高度可提高颗粒的干燥程度,冷却程度,以及延长颗粒的结晶时间。颗粒在转向进入并通过出口3358后可根据需要进入另外的后处理加工工序中和/或者被储存。
本发明可采用能获得与之相当的技术效果的具有其它设计结构的偏心振动装置,振荡装置,以及本领域技术人员所知的与其等同的装置。此处说明的该偏心振动装置的材料可以是金属、塑料或者其它耐用材质,优选为由不锈钢制成,最为优选为由等级304的不锈钢制成。图60a、60b、61a和61b所示的振动装置的形状可以为但不局限于球形、椭球形、正方体形、长方体形或者其它适合的几何形状。
参照图60a、60b、61a和61b,可对该振动装置3300和3350的许多部分进行传统的抗磨蚀、抗腐蚀、抗侵蚀、抗磨损处理,以及进行去除不希望有的吸附力或者粘着力的处理,该振动装置3300和3350的许多部分可经过渗氮、碳氮共渗、烧结处理,可经过由高速空气和燃料参与的热处理,以及进行电镀处理。振动装置的这些部分例如可以是外壳3074和3076的内表面,分级筛3078的表面,包衣盘3080的表面,偏转拦截件3082的表面,偏转拦截件3084的表面和保持拦截件3086的表面,圆柱芯3088的外表面,底板3090的顶面,以及盖体总成3092和3094的内表面。在此还可应用其它的但不局限于改善表面性质,增强抗腐蚀和抗磨蚀性,改善其抗磨损性,和/或减轻成团、结块和/或粘着情况的表面处理。
图1的供料系统部1对于控制制剂中所用液体的包括热量和环境的条件极为有用。根据上述说明,可通过至少一个,优选为多个,负荷传感器的反馈信号监测每个池内的液体量,其中,通过设定值确定何时加入原料和加入原料的量,以使每个池内的原料保持在特定重量,进而保持在特定体积上。可通过至少一个,优选为多个,上述的热电偶监测整个系统的温度,该热电偶与适当的例如是螺线管的开关装置配合使用,以控制每个池的加热温度。可通过上述的压力传感器监测输送过程,对可能出现的粘性、闭塞程度、阻碍程度等的变化进行报警。可为上述的每个储液池提供再循环系统和/或搅拌器,以保证整个系统的热量和成分的一致性。各池允许根据特定液体的液位和要求对各自连续或者断续地填充不活泼气体,优选为氮 气,空气,和/或真空,以分别进行减压/增压。该不活泼气体通过使各腔保持为不活泼环境,减少不希望存在的反应或者分解。如上所述,可通过流量计保持流速,优选为质量流量计,确保恰当的输送,以在良好的控制下得到一致和可再现的体积。上述的限位开关,优选为接近开关,可用于确定液体从图1所示的供料系统部1至混合部2的输送位置。所有的系统均由至少一个,优选为多个,具有触摸屏的可编程逻辑控制器监控,通过可编程逻辑控制器间的通讯使各系统在特定加工工序中单独和共同地保持在优选和最佳的操作条件下。
适合于本发明应用的材料具有很多种,可包括但不局限于制剂,溶剂,溶液,催化剂及其制剂,分散体,悬浮液,乳剂,可塑剂,抗氧化剂及其制剂,紫外稳定剂及其制剂,热稳定剂及其制剂,增粘剂,减粘剂,包括微晶蜡在内的蜡,流变阻剂,阻燃剂及其溶液,包括二醇、多元醇和共聚多元醇在内的酒精,包括双酯、聚酯、共聚聚酯和硫酯等价物在内的酯,包括聚醚、共聚醚和硫醚等价物在内的醚,包括二酸、聚合物、共聚物和硫代酸等价物在内的有机酸,包括二异氰酸盐、聚合异氰酸盐、共聚异氰酸盐和硫氰酸盐等价物在内的异氰酸盐,包括缩二脲、氰尿酸盐、酰脲、酰亚胺和酰胺化在内的异氰酸盐和异氰酸酯的加和体,包括二胺、聚合胺和共聚胺在内的胺,包括聚碳酸酯、共聚碳酸酯和硫代硫酸宜乙酯等价物在内的碳酸酯,脲、聚合脲和共聚脲,表面活性剂及其制剂,齐聚物,预聚物,成色聚合物和成色预聚物,低分子量聚合物和共聚物,以及上述各种物质的合成物。这些材料可通过化合和/或进一步化合形成溶液、悬浮液、分散体、乳剂和制剂,以及,可通过反应形成分子、齐聚物、预聚物、聚合物等。据此形成的材料可结晶化,可与但不局限于掺入物、附加剂、色素、包括抗氧化剂、抗热和抗紫外线在内的稳定剂等相结合。
该材料至少在设备所能工作的温度范围内的部分温度值上呈液态。在此说明的至少一个池可具有制冷能力,以替代上述的加热过程,这样可针对处理中的各种材料扩展温度范围。希望的是,具有适当绝缘材料、垫圈和机械部件的设备的温度范围可至少从约-100℃至250℃,优选从约-40℃至200℃,更为优选从约-15℃至175℃,仍是更为优选从约0℃至150℃,对于上述的封闭设备,最为优选的是,从约为环境温度或者室温至150℃。
根据在此讨论的问题,本发明针对现有技术提供多种改进。例如,本发明的供料系统优选为通过一个其内部设有间隔物的大烤箱取代多个彼此独立的炉体,以降低制造成本和减少整个系统所需占用的空间。相对采用多个炉体的配置,采用一个大炉可节约成本,因为单一的炉体相对多个单独设置的炉体或者加有保温套的池具有较高的绝热系数。该种设计可使需要保温的地方保持在较高的温度上。
该池、泵、流量计和连接管道被包围在加热炉内。为保证池周围具有最佳的空气流动和热量,必须要保证炉体的尺寸和考虑加热回路。在传统的系统中,热量从炉体底部吹出,这常使热量被直接吹至该池的底部上,以及直接吹至该流量计和泵上。空气进口(用于改善被加热的空气)位于炉体的顶部。本发明的炉体在顶部设有排热装置,并可引导池周围的空气,实现均匀加热。空气回流口优选为设置在池的底部。这可避免对池底部进行加热,并可防止池内的产物出现可能的降解现象。
为了便于维修,本发明提供了炉体进入门,而且,该炉体内设置有通过开门动作开启的照明装置。
本发明的泵由一轴驱动,通过该轴连接位于炉体外部的齿轮驱动装置和位于炉体内部的泵。泵及其驱动装置安装于作为系统底座一部分的加工衬垫上,以为该泵及其驱动装置提供 正确的安装面。这可确保驱动轴和该泵/驱动组件间能严格对准,进而解决了现有技术存在的与在薄板上安装泵相关的技术问题,该薄板无法提供稳定的安装平台。
本发明的泵可以由磁力驱动,以及可由一具有柔性接头的轴驱动。该磁力驱动无需进行密封检修,也无磨损问题。对于使用例如是异氰酸盐的情况,这意味着提供一种较为安全的闭环化学回路。免于密封检修和无磨损不仅简化了备用零件的问题,也无需为泵设置昂贵的断开式联轴节,而该断开式联轴节在传统系统中是必须的,因为其可在万一传统系统锁止时防止泵损坏。如果一个具有磁力驱动的泵锁止,则磁场将在泵可能发生损坏之前被切断。
本发明的泵优选为在控制系统中具有安培指示和报警器。这两样装置可在泵出现锁止时节省花费。可注意到,如果泵本身锁止,则由磁力驱动的泵会‘挣脱限制’,而且,万一发生锁止,本发明可确保系统停止运转,停止向挤出机供料。如果未监测泵的安培指示,则在一个泵发生锁止时,系统将继续向其余的泵供料,这会导致化学原料的浪费和扰乱下游加工工序。安培指示和报警器能够进行连续监测,以避免发生传统系统存在的问题。
本发明的池优选为安装于负荷传感器上,以实现补料和使用指示。为实现这些功能,大部分传统系统利用一液位控制器确定池的液位,然而,这必须通过转换才能精确确定池内所剩化学原料的量。这就必须确定已使用的化学原料的量和该池剩余的运行时间,例如,热塑性聚氨酯(TPU)制剂通过重量计算。本发明可告知操作者每个池的运行时间,该运行时间取决于池的实际重量,而无需额外的计算。另外,操作者可基于减少的重量确定补料的频率。池内液位探针的传统应用是通过化学原料在池内探针上聚集的位置进行指示。因此,除非探针可始终保持清洁,否则其给出的指示将是不可靠的,或者该探针会在其上布满聚集的化学原料时停止工作。
本发明的池优选为配置有电子的不活泼气体和真空调节器,该调节器的设定值由操作者输入。如氮气等不活泼气体,池的加压在精确的计量系统中具有很多重要的作用。第一,可通过氮气挤出潮湿的空气;第二,可通过氮气压力补偿化学原料在运行期间的损耗,如果不是处于氮气正压条件,会形成真空,导致泵空载;在采用手动阀的现有系统中,压力监控由操作者完成。如果操作者未能正确地设置压力,则该池易于处在过压条件或者欠压条件下,过压将导致泵过载,欠压将形成真空,使泵空载。如果泵空载,将无法形成最终产物。本发明通过提供该种可调节的自动控制过程,可连续监测池内的氮气量,保证池内的压力恒定,并允许系统跟踪压力值,以进行数据报告。该种电子调节也使系统可以监控调节器的氮气压力,这样,一旦调节器处于氮气缺失的状态,则系统将触发报警器报警,提醒操作者。
本发明采用了一真空装置,该真空装置通过精密设计可与各池配合使用,设计要点是使该真空装置与各池间的真空管路彼此独立。重要的是,来自各池的液体或者蒸汽与来自其它池的液体或者蒸汽应当彼此分开,因为,如果该化学原料是反应物,而又过早地彼此接触,则将发生不可控的、不希望存在的和可能是不安全的反应。本发明通过分离瓶隔开任何一种化学原料,以防止这些化学原理进入其它池或者其它池的真空管路中,优选地,该分离瓶设计为由穿孔板保护的玻璃瓶,以便于操作者观察。
本发明相对现有设计,进一步提供一改进的化学供应和回收线缆/软管。在传统的设计中,这些管道/软管是电热追踪软管,易受过早失效的影响。这些线缆/软管不能与系统中使用的化学原料兼容,加热金属丝保持暂停状态。一旦加热失效,将引起诸如流动不稳定和/或管道内化学原料冻结的问题。本发明使用的管路相对传统系统使用的线缆更加耐用,并且本发明 使用的线缆可确保其与系统内的化学原料兼容。
本发明针对供料装置采用了隔板接头设计。对于传统的供料装置,操作者和技术人员需要将管道、线缆和机械装置移至炉体内和从炉体内移出。替代传统设计,本发明在炉壁上开孔,设计要点为形成特定的可在其上安装穿孔板(隔板接头)的开孔,该穿孔板的独特设计使经其穿过的各种组件均与其紧配合。因此,该炉体便于、且可改善隔热,便于、且可快速地安装和应用,以及更容易解决各种问题。
本发明的补料系统包括为池供料的连接物和25微米的过滤装置。通过一专用的易于清洁的进入端口可轻易地获得这些过滤装置。该供料系统控制程序控制用户安装的补料阀。25微米的过滤装置用于去除未溶化的颗粒、污染物或者降解产物,防止其进入池内。由于该池实质上是为反应过程准备化学原料的“条件”池,因此,要保证这些池内的温度、氮气量的精确性,也要精确完成这些参数的计量,使反应过程更加稳定。通过采用该种过滤装置,本发明可以保证这些反应的反应质量。
本发明的炉体、泵、化学管道和混合头阀优选为在控制程序中均设置有热爆防护。多元醇和异氰酸盐在室温下是固态,如果泵和流量计在启动期间含有这些化学原料,本发明可保证这些化学原料在泵启动之前溶化,否则,泵和流量计将因试图使固态物通过而被损坏。另外,由于这些机械构件需要被均匀加热,因此,无法在化学回路中设定“冷点”。传统系统的冷点在混合程序开始之前制冷,这会影响化学成分。虽然,通过适当的监控可无需设置本发明的热爆防护,但是,即使通过监控省去热爆防护,本系统依然会将例外情况记录在永久性数据文件中。该数据文件记录最近的检查,这些检查涉及被操作者忽略的报警、预防程序和报告行。
本发明的搅拌器优选为在控制程序中具有安培指示。这非常有利于监测化学原料近似的粘度。本发明的搅拌器实际上是“搅拌机”,用于保持分配给化学原料中的热量,并为最终加工工序进一步保持产品的条件。该搅拌器将临近池壁的已被加热的化学原料搅动至池的中部位置处,并不断循环完成该搅拌操作,以防止位于外部的化学原料过热。操作者可以通过观察安培指示是否大于或者小于正常值判断化学品质是否有问题。
质量流量计优选为以本发明的化学回路为标准。这些流量计监测和显示产品流速、比重和化学原料的温度。
优选在本发明的泵抽吸口、泵排放口和混合头处监测管道压力。这可对因供应至泵的化学原料的损失或者供应和回收回路上的化学管路的损坏而导致的压力下降进行报警。
本发明的混合头优选为具有位置指示,便于操作者确定何时将其放置在供应位置上或者等待位置上。这对于报警和“运行准备”程序至关重要。这可防止操着者因疏忽而使该系统进入混合头离开挤出机的进料喉上方的程序模式的情况发生,除非取消了混合头和挤出机间的互锁。另外,本发明采用可能对挤出机有害的溶剂清洗混合头,利用该互锁特性可保证在混合头位于挤出机上方时不会启动溶剂冲洗程序。
本发明的混合头优选为直接在反应物流出的位置上设置一不活泼气体(氮气)出口。在反应物流出的位置上形成一氮气层有利于保证产品质量。在反应物经该混合头流入挤出机进口的过程中,反应物将暴露在空气中,而在某些情况下,空气可能具有较高的湿度,这将使反应物变的潮湿。另外,该挤出机本身也可能形成一空气泵,会在其进口处抽吸空气沿着螺杆进入腔体内。若在供料部形成氮气层,就可通过干燥的氮气取代潮湿的空气,减少湿气影响混合物反应性质的机会。
本发明的该混合头优选为具有双重冲刷能力。例如,通过多元醇冲洗该混合头,就可在系统万一慌乱关闭时,直接在混合头位于挤出机上方的状态下清洁混合头。由于要避免溶液流入挤出机内,这样,万一系统在无人值守时出现故障和关闭,采用对挤出机无害的溶液清洗该混合头是有利的。由于该多元醇可清洁该混合头,且对挤出机无害,因此,在混合头处于操作位置上时,可将其作为冲洗剂。
本发明优选为提供一控制该供料系统、挤出机和造粒系统的控制屏,而造粒机上安装另一个控制屏。安装对远离各控制屏位置的设备进行操作的防护设备。采用二个控制屏是有利的,因为,大多数这些类型系统的用户仅安排一人或者二人操作这些系统上的计算机界面,而这种清洁模具和连接造粒机的需要手动完成的工作均留给初级操作者。许多时候,高级操作者也要观察化学原料流入挤出机的供料部和/或聚合物经模具盘挤出的动作,以及,他们还需要确定系统启动的时间。本发明的可在两个位置中的任一位置进行控制的设计,使这些高级操作者可根据情况在任一位置启动或者停止任何程序部分。
本发明优选为可通过计算机显示屏以正确的权限计算制剂。由于本发明具有在显示屏上设计制剂的能力,因此,工艺工程师可在机器上调整或者完成制剂。该种设计还可在制剂不正确、配比不正确或者超过设备限制时进行报警。
优选地,本发明的控制系统可通过VPN、调制解调器或者其它连接器连接互联网实现。
优选为通过控制界面编辑本发明的PLC编程逻辑梯形图。如果程序出现问题,编程者有权查看该逻辑梯形图,以确定是否存在问题。然而,该种设计的主要目的是技术人员无需将其电脑连接至PLC即可查看该程序,减轻技术人员连线的负担。
上述说明结合具体结构和功能提到了许多技术特征和有益效果。虽然,本发明已公开了多种实施方式,但本领域的技术人员应当清楚,在不脱离本发明的精神实质和保护范围,以及权利要求要求保护的技术方案的等价技术方案的前提下,可对本发明进行变形、增加技术特征和减少技术特征,特别是在组成部分的形状、尺寸和排列上。因此,在本说明书的指导下建议得出的其它变形或者实施例是特别保留的技术方案,其已落入了本发明权利要求的保护范围内。
Claims (22)
1.一种通过一经热力和气压控制的针对热塑性材料的供料系统获得制剂并实现反应性聚合反应的系统,包括:
一供料单元,该供料单元以流的形式精确的送出经调制的满足热力以及气压条件的成分;
一混合单元,该混合单元将供料单元送出的流中的成分进行混合并经热性控制以在混合过程中实现聚合;
一加压单元,其对混合单元送出的流加压;
一过滤单元,其对从加压单元送出的流进行过滤;
一第二混合单元以将来自过滤单元的流进行混合;
一第二加压单元以将来自第二混合单元的流加压;
一第二过滤单元以对来自第二加压单元的经加压的流进行过滤;以及
一造粒单元,其对来自第二过滤单元的经过滤的流进行造粒。
2.一种通过一经热力和气压控制的针对热塑性材料的供料系统获得制剂并实现反应性聚合反应的系统,包括:
一供料单元,该供料单元以流的形式精确的送出经调制的满足热力以及气压条件的成分;该供料单元包括:至少两个蓄液池以对反应流进行调制;
一不活泼气体和真空组件用于对穿过供料单元的反应流进行调节和计量;
一混合头,该混合头位于一枢转臂上;
一冲洗系统以对供料单元传动管线以及至少该反应流的混合头进行冲洗;针对每个蓄液池的单独的反应流的温度控制;
一混合单元,该单元将供料单元送出的流中的成分进行混合并经热性控制以在混合过程中实现聚合;
一定位系统以保证从供料单元出来的进入混合单元的流的正确定位,其中,将该流从供料单元的混合头送入混合单元的一挤出机的喉口,并且,其中,该定位系统包括一临近混合头的传感器以保证在将该流从供料单元送入混合单元时,该混合头的位置位于喉口之上;
一加压单元,其对混合单元送出的流加压;
一过滤单元,其对从加压单元送出的流进行过滤;该过滤单元包括至少两个过滤器,其中第一过滤器是一在线的过滤器而第二过滤器是一在需要拆掉第一过滤器时使用的备用过滤器;其中将该流导入第一过滤器进行过滤,当需要将第一过滤器从加工系统中移除时,将该流导入第二过滤器进行过滤;并且其中第二过滤器在待命过程中是温控的,这样该第二过滤器就具有了能够随时替代第一过滤器的运行特性,据此该第二过滤器在第一过滤器被移除时能作在线的过滤器使用;
一造粒单元对该流进行造粒操作;以及
一干燥单元用于对造粒流中的颗粒进行干燥。
3.一加工系统,包括
一供料单元,该供料单元以流的形式精确的送出经调制的满足热力以及气压条件的成分;其中,该供料单元包括一个或多个蓄液池用于对该流进行调制;该一个或多个蓄液池中的至少一个蓄液池上包括液位控制部;该液位控制部包括一不活泼气体和真空组件,该液位控制部被配置为在使用过程中保持不活泼气体的压力;
一混合单元,该单元该流中的成分进行混合以在一混合过程中实现聚合;以及一造粒单元对该混合后的流进行造粒操作。
4.根据权利要求3所述的加工系统,其中,该一个或多个蓄液池中的一个包括一穿孔的角型流体调节装置,该流从该穿孔的角型流体调节装置流过;其中,该调节装置具有朝向该一个或多个蓄液池中的一个蓄液池底部的逐渐变小的锥度;其中,该调节装置的孔被设置在能够允许过量的流体从经穿孔的角型流体调节装置排出的位置上;其中,该调节装置的角度被设计为允许阻塞进入的流并同时将流成锥度的引导至该一个或沿多个蓄液池中的一个蓄液池的池壁的流体膜内。
5.根据权利要求3所述的加工系统,其中,该一个或多个蓄液池中的至少一个蓄液池上包括流温度控制。
6.根据权利要求5所述的加工系统,其中,该流温度控制包括一搅拌系统以保持该流在蓄液池内的充分运动以实现蓄液池内的温度一致性。
7.根据权利要求5所述的加工系统,其中,该流温度控制包括多个热电偶以对流的温度进行监测。
8.根据权利要求5所述的加工系统,其中,该流温度控制包括一循环系统,该循环系统在接近蓄液池的位置对一热流进行循环。
9.根据权利要求8所述的加工系统,其中,该流温度控制还包括偏转系统,其中,该循环系统包括一鼓风机,而该热流是来自鼓风机的热空气,且其中偏转系统包括多个调节阻板。
10.根据权利要求3所述的加工系统,其还进一步包括一加压单元以接受来自混合单元的经混合的流并对经混合的流加压。
11.根据权利要求10所述的加工系统,其还进一步包括一过滤单元以从加压单元接受经加压和混合的流并对该经加压和混合的流进行过滤。
12.一种反应性加工系统,包括:
一供料单元,该供料单元以反应性流的形式送出经调制的满足热力以及气压条件的反应性成分;其中,该供料单元包括至少两个蓄液池以对反应性流进行调制;
一不活泼气体和真空组件用于对穿过供料单元的反应性流进行调节和计量;
一混合头,该混合头位于一枢转臂上;
一冲洗系统以对供料单元传动管线以及至少该反应性流的混合头进行冲洗;以及
针对每个蓄液池的单独的反应性流的温度控制;
一混合单元,该单元将供料单元送出的反应性流中的反应性成分进行混合以在混合过程中实现聚合;以及一造粒单元,其对经混合的反应性流进行造粒操作。
13.一种加工系统,包括:一供料单元,该供料单元以流的形式精确地送出经调制的满足热力以及气压条件的成分;其中,该供料单元进一步包括一混合头;
一混合单元,该单元将供料单元送出的流中的成分进行混合以在混合过程中实现聚合;其中,该混合单元进一步包括一具有一喉口的挤出机,其中,该流从供料单元送至混合单元时混合头在挤出机的喉口中;
一定位系统,其对流进行定位以确保其从供料单元出来后进入混合单元;其中该定位系统包括一接近混合头的传感器以保证当将该流从供料单元送至混合单元时混合头在挤出机的喉口上方;以及
一造粒单元,其对经混合的流进行造粒操作。
14.根据权利要求13所述的加工系统,其中,该传感器是位于混合头上的定位传感器。
15.根据权利要求13所述的加工系统,其中,该传感器是限位开关。
16.一加工系统,包括
一供料单元,该供料单元以流的形式精确的送出经调制的满足热力以及气压条件的成分;其中,该供料单元包括一个或多个蓄液池用于对该流进行调制;其中,该一个或多个蓄液池中的至少一个蓄液池上包括流温度控制;该流温度控制包括一循环系统,该循环系统在接近蓄液池的位置对一含有被加热空气的热流进行循环,该循环系统包括风道,用于在各蓄液池外周循环被加热空气,以及邻近蓄液池底部的空气回流口,其中该循环系统在蓄液池顶部附近排出热空气;
一混合单元,该单元该流中的成分进行混合以在一混合过程中实现聚合;以及一造粒单元对该混合后的流进行造粒操作。
17.根据权利要求16中的系统,其进一步包括一干燥单元以对造粒流中的颗粒进行干燥。
18.根据权利要求16中的系统,其进一步包括一颗粒结晶单元以对造粒流中的颗粒进行结晶。
19.根据权利要求16所述的系统,其中:
该流从该供料单元的混合头被提供至混合单元的挤出机的用于对该流进行控制的溢流罩。
20.根据权利要求16所述的系统,其中,该混合头位于一枢转臂上。
21.根据权利要求16所述的系统,该系统进一步包括一定位系统,其对流进行定位以确保其从供料单元出来后进入混合单元;以及其中,该定位系统包括一传感器,该传感器位于接近混合头的位置以在将该流从供料单元送入混合单元时保证混合头位于溢流罩的上方,该混合头能够通过枢转臂运动入位。
22.根据权利要求16所述的系统,进一步包括:
一过滤单元,其对该流进行过滤;
该过滤单元包括至少两个过滤器,其中第一过滤器是一在线的过滤器而第二过滤器是一在需要拆掉第一过滤器时使用的备用过滤器;其中将该流导入第一过滤器进行过滤,当需要将第一过滤器从加工系统中移除时,将该流导入第二过滤器进行过滤。
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