CN102671562B - 掺混料仓 - Google Patents

Abstract

一种掺混料仓，用于自由流动的细碎的固体材料，尤其用于成粉末的、纤维状的和/或颗粒状的掺混材料，尤其是聚合物颗粒，特别地适合用于掺混聚合物颗粒，具有卓越的掺混质量并且同时简化和改进成适合用于冲刷以便避免交叉污染。掺混料仓可用于均匀化比量的可能非均匀的聚合物颗粒，其具有来自生产聚合物颗粒的工艺的产品流的形式。

Description

掺混料仓

相关申请的交叉引用

本发明要求申请日为2011年3月11日的欧洲专利申请号No.11157931.4的优先权，上述申请的公开通过引用而整体并入本文。

技术领域

本发明的领域是掺混料仓(silo)，其用于自由流动的细碎的固体材料，尤其用于成粉末的纤维状的和/或颗粒状的掺混材料，尤其是聚合物颗粒，特别适合用于掺混聚合物颗粒，尤其是用于均匀化以来自生产聚合物颗粒的工艺的产品流形式的批量的可能不均匀的聚合物颗粒的掺混料仓。

背景技术

在掺混料仓的掺混操作中，额外细磨材料应当尽可能避免，并且应当不存在由于来自料仓中其它类型的颗粒的先前掺混和填充工艺的颗粒的残留造成的外来污染。

在热塑性塑料的生产期间在反应器中出现的颗粒产品在挤出机中塑炼并且在粒化模具中形成为单独股，其依靠在粒化模具中旋转的刀具切成颗粒。该产品可在进一步的步骤中通过配混(compounding)具有进一步的成分。

配混是术语，其用于为通过添加填充物、增强剂、增塑剂、耦合剂、润滑剂、稳定剂等从未加工的塑料生产最终造型配混物的聚合物制备。配混主要在挤出机中执行并且包括运输、熔化、扩散、掺混、脱气和增大压力的过程操作。

在粒化期间，熔化物然后强制通过模具板的孔，因此随后，在股的粒化的情形中，初始熔化的股被生产并且然后在粒化期间这些股变成柱形颗粒或者其它，在模面粒化的情形中，股在当它们出现在模具板上时立即切掉并且变成扁豆状或者球形颗粒。粒化可以例如在液体的流中执行，液体的流冷却颗粒并且很大程度上避免结块。颗粒随后干燥并且筛选，以便分出尽管存在冷却但依然形成的结块。

在生产后或者在配混后的粒化之后，产品一般气动运输到掺混料仓。

在掺混料仓中，颗粒均匀化以抵消在生产工艺中的波动，并且可能随后气动输送进存储料仓。

现有技术中已知的掺混料仓一般作为重力掺混机或循环掺混机操作。对于这两种类型，现有技术中有许多建议关于如何利用料仓容器中的适当内部以获得高掺混质量，也就是说通常一种接着一种地引入料仓容器的不同散装材料的良好均匀化，甚至在散装材料仅仅通过一次，或者-在循环掺混机的情形中，控制循环的次数并且因此控制掺混时间。

取决于要求和设计，可接受的掺混质量因此在排出后已经获得。DE4112884C2在背景描述中给出了对现有技术的全面概述，其大致基于在掺混料仓的锥形区域中的漏斗形内部的安装。

然而DE4112884C2的主题的缺点是分开的、多腔的漏斗必须装配在料仓容器的底部区域中，这使得生产和维护掺混料仓更加复杂，因为这种结构非常难以清洗。

解决方案的不同方法是通过所谓的同轴(in-line)掺混机取得，其中带有在料仓内部的进入开口的竖直管道使颗粒从各种高度流入出口。例如，利用多管混合机，在多管混合机中在内壁上的管状通道配置进入锥形区域并且当材料简单地流出时获得掺混度。缺点是与设计相关的工作，其相应地要求利用水清洗以避免污染。

所有构型的目的是利用最小的安装和操作成本及最容易的清洗获得可接受的掺混质量。

如果利用在这点上的视角分析现有技术，它公开了已经在文献中充分详细记载的强项和弱点。

例如，DE1298511和EP60046A1各示出掺混料仓，其内部空间被竖直板段再分，竖直板段从容器外壁径向延伸到其中心轴线，进入若干腔中，这些腔在给定填充开口的适当位置时，因为板段的相应梯形上部边缘而根据溢流原理一个接着一个填充，由此通常获得竖直预掺混-虽然取决于批量尺寸-而不是原本出现的纯粹的水平层。

然而DE4112884C2、DE1298511和EP60046A1的缺点是交叉掺混的进口和出口横截面各形成为大致相同，并且因此仅仅有限的散装材料的完全掺混能够发生，同时带有避免交叉污染的差的清洗可能性。

而且，DE2219397已经公开了设计成循环掺混机的掺混料仓，其中居中上升管道被又一个相对更短的管道围绕，因此该又一个管道与居中管道限定第一环形空间并且与料仓容器壁和其锥形底部限定第二环形空间。在循环或者移除散装材料期间，在两个环形空间中得到散装材料的不同沉降率，以便来源于处于不同高度的水平的散装材料的部分在出口区域中彼此混合或者掺混。同样基于类似原理的是从DE3029393A1中已知的重力循环掺混机，然而其中，循环不是通过居中管道而是依靠在料仓容器外部延伸的竖直上升管道执行。

DE2158579A1公开了用于颗粒固体材料的连续掺混的装置，该构造，尤其是由于料仓内的阀(分别可调整的计量装置)以及由于部分填充的储料器，导致在处理期间的交叉污染。类似设备在JP56111028A和JP59053836U中描述，其中单独腔能够单独闭合并且根据该构造，设备在操作期间不导致交叉污染。

这些已知掺混料仓都具有缺点，即在料仓容器中提供的内部经受大量的静负荷和动负荷。虽然已知掺混料仓毫无例外地设计成用于质量流状况，但是同样存在散装材料的沉积，这使得料仓容器更加难于冲刷。但是对料仓容器适合于在利用另一种类型的散装材料填充前容易地冲刷的需求被愈加频繁地要求。

发明内容

提供掺混料仓，借助它以聚合物颗粒产品的可能非均匀流形式出现的聚合物颗粒的很大程度上均匀的掺混物能够被生产。此外，在这种料仓中的掺混操作应当尽最大可能避免极细微粒的生产，极细微粒通过掺混操作自身发生，诸如例如磨损材料或者颗粒的碎片。

而且，在排空操作完成后，料仓优选地在很大程度上没有先前运输到其中的颗粒的残余量。

附图说明

在附图中，相同附图标记表示类似构件：

图1是根据本发明的料仓截面，并且从其中分成单独腔的掺混料仓的上方示出平面图。

图2示出旋转管式分配器作为能够以任何期望的方式将引入料仓的颗粒分配进料仓的所有柱形腔的装置的实例。

图3示出根据本发明通过带有喷球的掺混料仓的纵向截面，喷球位于料仓的顶部并且能够以能变形的方式定位。

图4示出带有冲洗装置的料仓头，尤其是带有喷球的可伸缩喷枪的两个操作位置。

具体实施方式

提供柱形竖直立式掺混料仓，其包括带有锥形出口的柱形容器并且优选地具有如下特征：

i.多个竖直配置的间隔壁使在柱体的纵向轴线的方向上延伸的居中中间管道和料仓壁彼此连接，以便产生彼此分开的若干腔，其能够各利用来自上方的颗粒填充并且在料仓的下锥形端各自具有用于移除颗粒的排空开口，确切地说是以如下方式，即单独料仓腔的所有排空开口在料仓的锥体内敞开并且其可选地不能被封闭；

ii.能够以期望的任何方式将引入料仓的颗粒分配进料仓的所有柱形腔的装置；并且可能的

iii.一个或多个装置，其可能允许它自身/它们自身以能变形或者自动伸缩的方式定位，但优选地配置成固定就位，用于利用液体冲洗料仓的内部空间的所有区域以从料仓移除产品的残留。

iv.没有死区的料仓设计，尤其是考虑料仓内部和所有短柱、锥体和凸缘。

通过与现有技术中已知的掺混料仓进行对比，这种掺混料仓使得能够尽最大可能避免产生极细的微粒，连同同样良好甚至改进的均匀化。而且，利用装置来冲洗掺混料仓使得能够容易并且可靠地从掺混料仓清洗掉可能仍然存在于料仓中的颗粒和灰尘的任何残留，使得对随后的颗粒部分的污染能够确切地被排除。

掺混料仓能够：用于颗粒的均匀化，例如通过聚合物颗粒产品的流的颗粒的扩散是因为在上游工艺中的细小波动而导致的；并且用于不同产品颗粒的均匀化(例如，混合)。

优选地，聚合物颗粒是来自均聚碳酸酯或者共聚碳酸酯的聚碳酸酯颗粒，其以纯净物形式或者作为与更多成分的掺混物。聚碳酸酯可包含通常添加物，诸如例如脱模剂、流动性促进剂、热稳定剂、UV和/或IR吸收剂、阻燃剂、色素和填充物并且还有其它聚合物作为额外成分。

通常用于这些热塑性塑料的额外物质，诸如填充物、UV稳定剂、IR稳定剂、热稳定剂、抗静电剂和色素、着色剂还可以以惯常数量添加到聚碳酸酯颗粒；脱模性能、流动性能和/或阻燃还可通过添加如下物质而改进，即：外用脱模剂、流动活性剂和/或阻燃剂(例如亚磷酸烷基酯和亚磷酸芳基酯、磷酸酯、磷烷、低分子量羧酸酯、卤化物、盐、白垩、石英粉、玻璃和碳纤维、色素和它们的组合。这些化合物例如在WO99/55772，pp.15-25并且在″PlasticsAdditives″，与H.Müller、HanserPublisher1983中描述)。

掺混料仓具有至少两个腔，但优选地多于两个腔，其中特别优选地具有6个腔。这些腔可具有不同尺寸，但应当优选地为相同尺寸并且还在掺混料仓中具有相同总体高度。这些腔在料仓内各自在它们的上端和下端对整个截面敞开。腔的下端各自适合于锥形收缩料仓的结构形式，并且可能能够单独封闭掉。在锥形料仓的最下尖端，所有腔进入其中敞开，在此创造掺混空间1，在掺混空间1中，来自所有填充的腔的局部流同时流动，因此聚合物颗粒的均匀掺混物被获得，并且从掺混空间1输送到其它存储或者填充装置。掺混空间1能够从颗粒移除管线2通过阀3关闭，以便限定数量的颗粒能够在料仓中聚集。间隔壁，其形成料仓腔并且从居中中间管道延伸到料仓内壁，可具有直线或者弯曲形式；优选的是弯曲间隔壁，如例如在图1中所表示的。在该情形中，间隔壁形成为使得在邻近腔壁之间未创造锐角，以便在这些区域中避免聚合物颗粒的沉积。在邻近腔壁之间的这种锐角能够通过提供额外段4而避免，如图1中表示的。在料仓的整个颗粒携带内部区域，任何种类的所谓底部沟槽或间隙或接头的形成可能通过结构测量谨慎地避免，以便消除颗粒的残留沉积在这些点上的可能性(设计成没有死区)。这尤其应用到能够移除的料仓出口锥体(掺混空间1)的连接凸缘1a。以这种方式确保，当在该掺混料仓中处理随后的不同种类的颗粒部分时，由于来自在该掺混料仓中掺混的先前颗粒部分的产品残留的污染被确切地避免。在优选实施例中，这种交叉污染的风险通过在完成排空掺混料仓的操作之后的冲洗操作，例如利用水，优选地利用完全软化的水，而额外地避免。除了水之外，其它液体可单独地或者作为掺混物而被利用。掺混料仓由如下材料生产，即该材料具有足够平滑表面，并且不允许由于外来物质的处理而污染聚合物颗粒，诸如例如由于磨损。用于这的适当材料，例如，塑料、铝合金或者钢；优选地利用铝合金和钢；特别优选的是钢号1.4301、1.4541和1.4571。

在优选实施例中，单独料仓腔的排空开口进入料仓的锥体敞开并且不能够封闭。

在又一优选实施例中，在料仓腔以下到关闭阀3的掺混空间1具有料仓的总体积的至多2％、优选地至多1％、特别优选地至多0.5％并且至少0.1％、优选地至少0.2％的体积。在该背景下的掺混料仓的总体积是所有腔7的体积与掺混空间1的体积的和。

例如来自连续操作颗粒生产工艺的，可能非均匀的一定数量的聚合物颗粒的均匀化，通过利用颗粒填充料仓腔并且随后放掉颗粒来执行。这以如下方式发生，即进入料仓的颗粒的流5依靠可移动颗粒供给装置以限定数量引入掺混料仓8的单独腔7，可移动颗粒供给装置诸如例如是旋转管式分配器6。同时，在颗粒因为生产工艺中的波动而不均匀的情形中，对于均匀化的成功来说，如下方面是重要的，即：在掺混料仓中充分大数量的腔被填充，并且各自填充进腔的颗粒的数量不低于每个腔填充周期的较低最小数量。填充周期在这里意思是在转换到下一个腔之前利用颗粒填充腔的开始与完成之间的时间间隔。在该数量低于这种每个填充周期的最小数量的极端情形中，诸如例如旋转管式分配器在所有腔上恒定旋转的情形中，可能存在等待均匀化的整体数量的聚合物颗粒不充分地分离成充分大并且可能不同的局部数量的颗粒。期望数量的均匀化通过如下而发生，即：首先在掺混料仓的若干不同腔中聚集带有充分不同性质的充分大数量的颗粒，然后通过来自掺混料仓的所有腔的颗粒同时并且连续地流出来排空料仓并且连续完全掺混在掺混料仓的锥体的中的所有这些局部流。

不考虑掺混料仓中的腔的总体数目，虽然至少是2个，待被填充的腔的数目取决于待被均匀化的聚合物颗粒部分的尺寸和掺混料仓的尺寸。至少2个腔应当优选地利用相同数量(依据体积或者质量)的颗粒来填充，以便确保大致相同数量的颗粒在腔的下端流出到料仓的掺混空间。如果残余量的颗粒由于料仓腔的不适当地填充而留在一个或者多个腔中，并且这些残余量不能至少与来自料仓腔中的一个的又一局部流掺混，则总体上该部分的掺混质量受到损害。如果在掺混料仓中存在多于2个腔，则优选地掺混料仓的多于2个掺混腔被填充，尤其地相同尺寸的6个腔各填充到实际上相同的填充水平，只要掺混料仓对聚合物颗粒部分的尺寸比率允许。由于静力学的原因，各自对立的料仓腔被优选地填充。

在优选实施例中，料仓的填充以如下方式执行：料仓各立在4个称量单元上，称量单元作为支撑框架插入称量模块。这提供料仓的重量的连续记录。利用该重量数据，产品供给数量能够被控制，即气动运输被接通或者切断并且旋转管式分配器带到适当填充位置。

在又一优选实施例中，朝上开口的料仓腔的填充通过颗粒分配器发生，颗粒分配器能够分配颗粒的流，优选地在料仓顶部居中地引入，特别地以任何期望方式在单独料仓腔之间。尤其适合于该目的的是颗粒分配器管，如在图2中表示并且在此后称作“旋转管式分配器”。该旋转管式分配器在料仓9的顶部居中提供并且由具有适当长度和适当曲率的可旋转管10组成，该可旋转管能够利用出口装置到达各料仓腔。管优选地可旋转地安装在顶部的中间的柱状料仓的假想纵向轴线上的固定器11上，并且为了改变或者设定填充位置，能够例如通过马达旋转；这又能够通过适当操作装置控制。填充位置可通过在料仓腔处的相应起动器告知。旋转管以密封方式依靠适当凸缘连接到在料仓的顶部13上的颗粒供给管线12。旋转管的直径很大程度上对应于颗粒供给管线的直径。整个结构，尤其是在旋转管的凸缘连接的区域中，没有颗粒的残余量可残留在其中的底部沟槽或者间隙。用于生产旋转管的适当材料是钢或铝合金；优选的材料是钢，尤其是优质钢(1.4301；1.4541；1.4571)。

通过旋转管式分配器选定掺混料仓中腔的不同位置优选地通过现有技术中已知的起动器发生，起动器配置成用于在旋转管的壳体中的各腔。起动之后一旦旋转管利用切换片到达选定腔的起动器，驱动就关闭。在6个腔的掺混料仓的情形中，填充优选地以腔1、4、2、5、3和6(对立腔)的顺序执行。

颗粒掺混工艺完全是重量分析工艺，无需额外颗粒运输工艺，诸如例如通过压力波动湍流循环地泵送或完全掺混。因此，尽最大可能避免磨损颗粒材料的额外形成。

在特定优选实施例中，掺混料仓包括作为进一步构件部分的一个或者多个装置，其用于利用水或一些其它液体冲洗料仓的内部空间的所有区域，以从料仓移除可能仍然附着的产品的残留，如图3所示。装置优选地安装在料仓顶部13并且形成为使得利用它料仓的所有腔、旋转管式分配器和料仓顶部的内部能够利用水喷射。该冲洗装置优选地是带有多个水喷嘴的球形喷头14a，使得设备的部分能够在几乎360°的范围内利用水冲洗。流掉的水通过在料仓的掺混空间1的底部处的关闭阀3离开掺混料仓。喷头可在该情形中是刚性的或者能够旋转并且可置放在固定喷枪上，喷枪突出进待冲洗的空间。图4示出可选实施例。此处，喷球14b通过用于冲洗工艺的从动可伸缩喷枪移动进内部空间。在冲洗工艺之后，喷球缩回并且对内部空间密封，例如依靠枢转折片14c，以便保护喷球免于产品尘埃，其可能堵塞水喷嘴。

在优选实施例中，冲洗工艺之后，压缩空气涌过并且干燥喷头。在根据图4的实施例中，能够无需利用压缩空气涌过喷头14b。优选地，喷头由优质钢，1.4404组成，但是还可由其它金属合金组成。

在优选实施例中，冲洗工艺是优选地带有2个冲洗阶段的自动工艺。在运输工艺之后，运输分流器调整为使得在料仓的方向上的供给被阻塞。随后，运输管线在料仓进口的方向上冲洗。在第一冲洗工艺完成后，冲洗料仓。为此目的，水施加到在单独腔上方的喷球和料仓顶部的区域(旋转管式分配器，检修孔)中的喷球。在完成冲洗后，压缩空气吹过喷球并且干燥喷球。

优选地，冲洗工艺通过通流测量进行监测。为了成功的冲洗，流过的水的量应当超过最小限制值。

料仓的内部空间可能够依靠空气干燥。可选地，优选地，可以提供所谓滴落时间(drippingtime)用于干燥，在滴落时间中关闭阀3保持敞开，使得残留水分能够流掉。

因此，公开了掺混料仓。虽然已经示出并且描述了本发明的实施例，但是对本领域技术人员显而易见的是，更多的修改是可能的并且不脱离本文中的发明构思。本发明因此除了权利要求的精神外不受其它约束。

Claims (10)

1.一种掺混料仓，包括带有锥形出口的柱形容器，和

i.多个竖直配置的间隔壁，其使在所述柱形容器的纵向轴线的方向上延伸的居中中间管道与所述柱形容器的壁彼此连接，以便产生彼此分开的多个腔(7)，所述腔能够利用来自上方的颗粒填充并且在所述锥形出口各具有排空开口用于移除所述颗粒，其中，所有的所述排空开口在所述锥形出口内敞开并且所述排空开口不能被封闭；和

ii.填充装置，其构造成将所述颗粒分配进所有的柱形腔；

其中所述间隔壁是弯曲间隔壁，使得在邻近腔壁之间未创造锐角，设置有额外段（4），以避免在邻近腔壁之间的锐角。

2.根据权利要求1所述的掺混料仓，其特征在于，还包括一个或者多个装置，其用于利用液体冲洗所述料仓的内部空间的所有区域，以从所述料仓移除产品的残留。

3.根据权利要求2所述的掺混料仓，其特征在于，用于冲洗的装置配置成固定就位，或者以能够变形并且可伸缩的方式配置。

4.根据权利要求1到3中的任一项所述的掺混料仓，其特征在于，与产品接触的区域构造成使死区最小化。

5.根据权利要求1到3中的任一项所述的掺混料仓，其特征在于，所述填充装置属于旋转管式分配器类型，居中地布置在所述料仓的顶部，并且包括具有适合用于所述料仓的长度和曲率的可旋转管。

6.根据权利要求5所述的掺混料仓，其特征在于，还包括用于设立填充位置的起动器。

7.根据权利要求1到3中的任一项所述的掺混料仓，其特征在于，在所述腔下面到关闭阀(3)的掺混空间(1)具有所述料仓的总体积的至多2%并且至少0.1%的体积，所述料仓的总体积是所有腔(7)与所述掺混空间(1)的和。

8.根据权利要求7所述的掺混料仓，其特征在于，所述掺混空间的体积是所述料仓的总体积的至多1%和至少0.2%。

9.一种根据权利要求1到6中的任一项所述的掺混料仓的用途，其特征在于，聚合物颗粒填充进料仓腔并且所述颗粒随后放掉。

10.根据权利要求7所述的掺混料仓的用途，其特征在于，在放掉所述颗粒后，冲洗掺混腔。