CN105073362A - 碾压辊造粒机及其使用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碾压辊造粒机(1)，该碾压辊造粒机具有圆柱形压紧辊(2)和带齿的碾压辊(3)，其中，碾压辊(3)的齿(4)具有布置在齿根区域(7)和齿顶区域(8)之间的齿面(5、6)，齿根区域(7)的外直径小于齿顶区域(8)的外直径，并且，碾压辊(3)的齿顶区域(8)具有包括中间碾压区域(10)的三个碾压区域(9、10、11)，这些碾压区域限定与圆柱形压紧辊(2)不同间隔，并在中间碾压区域(10)的区域中限定了最小间隔(a)，并且，碾压辊(3)的齿面(5、6)和齿根区域(7)的轮廓与圆柱形压紧辊(2)的轮廓协作以限定粒料包(12)的最大横截面。

Description

碾压辊造粒机及其使用
技术领域
本发明涉及一种碾压辊造粒机，该碾压辊造粒机具有圆柱形压紧辊和带齿的碾压辊；碾压辊的齿具有位于齿根区域和齿顶区域之间的齿面；并且，齿根区域的外直径比齿顶区域的外直径小。
背景技术
由德国专利披露DE3145614C2已知一种这样的用于对塑料材料料条和类似的塑料物质进行造粒的碾压辊造粒机；以下称“塑料材料料条和类似的塑料物质”为“塑料料条”，尤其是当这些料条具有包覆管和被封闭的填充料时。已知的碾压辊设备具有用于至少一条外层硬化了的料条的进料设备，该进料设备将料条引导至辊对，该辊对能够围绕平行的轴线在相反方向上被驱动。辊对中至少一根辊由相对于塑料材料是硬的的材料制成，并具有在大致轴向的方向上延伸的、分布在其外周上的凸起。碾压辊的径向外端部与压紧辊的平滑的圆柱形表面协作。在该情况下，凸起的径向外表面区域应当几乎抵在压紧辊上，使得在该位置上，通过预应力使压紧辊维持静止，并且塑料料条的塑料材料被碾压成粒料。
该设备的一个缺点在于，该设备不能按各种应用的许多变型中所要求地那样将具有填充料的包覆袋制成粒料包(Granulatkissen)。
出于该需求，德国专利披露DE10347908A1和DE3832566C2，以及公开、审查了的德国专利披露DE1297525A已经披露了使用共挤出法将管状共挤出成型塑料材料制成多层塑料容器的方法和设备，所述塑料材料被成型为容器；填充芯轴使得能够在容器被共挤出成型之后在挤出成型的模制容器中引入填充料。
这种能够共挤出成型容器、之后借助于填充芯轴来填充的设备的缺点在于该设备的复杂设计，该设备用于模制共挤出成型的容器，然后借助于填充芯轴来逐渐地填充容器，之后封闭容器。
发明内容
本发明的目的在于创造一种具有圆柱形压紧辊和带齿的碾压辊的碾压辊造粒机，该碾压辊造粒机能够生产并密封粒料包，这些粒料包具有包覆和定量分配的填充料。
根据本发明，借助于具有符合权利要求1的特征的碾压辊造粒机来达到该目的。本发明的优选实施例由从属权利要求限定。
符合本发明的碾压辊造粒机的一个实施例具有圆柱形的压紧辊和带齿的碾压辊；碾压辊的齿具有位于齿根区域和齿顶区域之间的齿面；齿根区域的外直径小于齿顶区域的外直径；并且，碾压辊的齿顶区域具有三个碾压区域，这些区域与圆柱形压紧辊的距离不同，并在中间碾压区域的区域中具有最小距离；与圆柱形压紧辊的轮廓协作的碾压辊的齿面和齿根区域的轮廓限定要生产的粒料包的最大横截面；并且，最大填充体积还取决于粒料包被碾压到的宽度。
符合本发明的碾压辊造粒机的优点在于，能够通过单次碾压辊转动将大量的填充料配量装入粒料包中，并以介质密封的方式密封粒料包，这用现有已知的碾压辊造粒机是不可能，现有已知的碾压辊造粒机仅仅将预硬化的料条切割成塑料粒子。此外，由上文援引的公开已知的用于共挤出成型多层容器、借助于填充芯轴填充容器并随后封闭容器的设备不能以大批量生产的规模以介质密封的方式将精确定量的填充料封闭到外包覆中。
在本发明的另一实施例中，齿根区域从下降齿面的终止部分延伸到上升齿面的起始部分，而齿顶区域则相应地从上升齿面的终止部分延伸到下降齿面的起始部分。齿顶区域的三个碾压区域包括：进入碾压区域，该区域位于朝向进料侧；离开碾压区域，该区域位于朝向出料侧；以及，中间碾压区域，该区域位于进入和离开碾压区域之间。关于这一点，齿的进入和离开碾压区域由齿面限定。此外，进入碾压区域与压紧辊的距离在向着中间碾压区域的方向上减小，而离开碾压区域与压紧辊的距离则从中间碾压区域开始增大。
该实施例与这样的优点相关，即由于压紧辊的表面与碾压辊的齿顶区域的碾压区域相互辊压，所供给的填充有填充料的包覆管的填充料能够被移开，以使得在进入碾压区域中发生包覆材料被介质密封焊接为进入密封缝，并且在齿顶区域的离开碾压区域中也发生相同的事件，即在离开碾压区域中生成介质密封的离开密封缝。在中间碾压区域中生成故意设置的断点剖面轮廓，在该断点剖面轮廓处相连的粒料包能够相互断开，当圆柱形压紧辊的表面抵着碾压辊的齿顶区域辊压时所述中间碾压区域与压紧辊间隔最小距离。
此外，在本发明的另一实施例中，碾压辊造粒机具有用于供给带有挤出成型的填充料的包覆管的进料设备。符合本发明的碾压辊造粒机因此不仅能够通过包覆材料的共挤出来生产外包覆的多层构造，而且还主要地，对于与填充料一起共挤出成型的优选地为单层的包覆管，提供了能够填充粒料包并同时在辊对中以介质密封的方式密封粒料包的设备，其中所述辊对由压紧辊和碾压辊构成，且碾压辊带有分为三个碾压区域的齿顶区域的特殊实施形式。此外，粒料包具有被外包覆封闭的定量填充料，该外包覆由包覆管的材料构成。
这种带有挤出成型的包覆管和共挤出成型的、封闭在包覆管中的填充料的碾压辊造粒机的一个优点在于，该造粒机实现了用传统的用于生产和填充容器的系统所不能实现的粒料包的大流率和大产量。
为了进一步改善密封缝的生成，在本发明的另一实施例中，齿顶区域具有引向进入碾压区域的带斜角的进入边和从离开碾压区域引出的带斜角的离开边。该设置在进入边和离开边处的斜角改善密封缝的形成，这是因为该斜角防止带有共挤出的填充料的、挤出成型的包覆管被碾压区域的进入边或离开边损坏。
在本发明的另一实施例中，碾压辊的齿顶区域的中间碾压区域具有平区域，该平区域用作故意设置的断点剖面轮廓。该与压紧辊的圆柱形表面间隔最小距离的平区域使得能够在两个相互连附的粒料包之间产生具有最小厚度的故意设置的断点缝。
在本发明的另一实施例中，碾压辊的齿顶区域的中间碾压区域具有用作故意设置的断点剖面轮廓的台阶。该与压紧辊的圆柱形表面间隔最小距离的台阶起着如切割边一样的作用，使得通过极其小的荷载，该故意设置的断点缝适于使连附的粒料包相互分离。
此外，碾压辊的齿顶区域的中间碾压区域具有凸出到进入碾压区域和离开碾压区域之外的肋条横截面。该肋条横截面额外地减小与压紧辊的圆柱形表面之间的距离，使得在该实施例中，中间碾压区域也可以起到切割刀的作用，这使得即使仅在故意设置的断点缝上用小的荷载也能够使粒料包相互分离。
此外，离开碾压区域比进入碾压区域更长。这产生的优点在于离开碾压缝比进入碾压缝更宽或更长，由此显著地降低在粒料包与随后的粒料包分离而碾压辊的碾压阶段还在进行的时候损害离开密封缝的风险。
此外，碾压辊和压紧辊具有金属合金；压紧辊的圆柱形表面和碾压辊的齿顶区域具有抗磨损表面，优选地为具有硬金属覆层或陶瓷覆层或硬化表面的表面。表面和/或碾压辊的齿顶区域的硬化优选地利用感应硬化工艺来实现，在该工艺中，齿顶区域的表面被感应地加热，然后让这些表面冷却。另一方面，还可以通过在表面上设置硬金属覆层或陶瓷覆层(例如：氮化物或碳化物层)来实现改善了的硬度。实现的表面越硬，就能够越精确地实现粒料包之间的三个碾压区域的不同距离。
对于挤出成型的包覆管，使用包括聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、共聚物(COP)或乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、及其混合物的集合中的热塑性塑料是有利的，所述热塑性塑料还包含若干百分比的聚烯烃蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、或脂肪酸衍生物，这是因为包覆管不仅仅包含单一材料，而是包含多种材料，这些材料例如能够增强抗潮湿性，并能够通过共挤出成型相互连附，以产生多层包覆管。
在本发明的另一实施例中，碾压辊能够至少在齿的中间碾压区域的一个子区域中连续地与压紧辊的圆柱形表面间隔最小距离。为此，碾压辊配备有螺旋齿；螺旋齿角度或螺旋角度α取决于碾压辊的外直径D和碾压辊的宽度B，以及围绕碾压辊的外周分布的齿的数量n。
由于要确保碾压辊的外齿和压紧辊的圆柱形表面之间的双点支承的要求，碾压辊齿的至少一个子区域必须与压紧辊的圆柱形表面距离最小距离。对于螺旋齿，螺旋角度α基于arctanπD/nB(π为圆周率常数Pi)来计算。如果在碾压辊的宽度B上不仅一个齿顶区域与圆柱形压紧辊距离该最小距离，那么这可以借助于一个优选地例如为5的系数来实现，使得螺旋角度α的优选范围位于以下值之间：
arctanπD/nB≤α≤5arctanπD/nB。
此外，粒料包的最大尺寸取决于齿的几何构造和碾压辊的宽度，使得对于长度l，基于πD/nB计算一个商数，并且，一方面，对于粒料包的宽度b，B/N的商数是确定的，其中B是碾压辊的宽度，N是供给给碾压辊的带有共挤出成型填充料的并行包覆管的数量，另一方面，能够实现具有以下粒料包宽度b的包覆管外直径d：
b≤πd/2。
本发明的另一实施例涉及包括碾压辊造粒机的造粒系统；该造粒系统具有用于将包含在包覆管中的填充料共挤出成型为塑料料条的挤出设备。该造粒系统还具有碾压辊造粒机，该碾压辊造粒机具有用于将塑料料条供给给由圆柱形压紧辊和带齿的碾压辊构成的辊对的进料设备。此外，碾压辊设有驱动单元，而收集设备则用于收集已被辊对定量分配为粒料包的塑料料条；粒料包具有外包覆，该外包覆填充有填充料。最后，在该实施例中的造粒系统的控制与调节设备协调碾压辊的驱动设备与塑料料条的挤出速度。
这种造粒系统的优点在于，这种将带有填充料的包覆管以塑料料条的形式进行进料能够在所有工作阶段中借助于碾压辊的驱动单元而适应相关联的挤出设备的挤出速度。由此能够在挤出设备的输出处并且延伸至辊对的输入辊隙处设置相对短的连接部件，该连接部件的形式例如为调节塑料料条的温度的滑行路径。
在该滑行路径上，能够将多条并行挤出成型的塑料料条的温度调节为压缩包覆管以在进入碾压区域中生成进入密封缝并在离开碾压区域中生成离开密封缝所要求的加工温度。该优化的加工温度能够通过在进料设备中引入温度经调节的水或通过辊对温度调节的相应优化来实现。还能够在供给路径上运送并行挤出成型的塑料料条使其通过相应地调节了温度的水浴。
对于短的挤出设备与辊对之间的供给路径，能够将水浴用于使塑料料条冷却到碾压过程期间所要求的焊接温度，而对于长的从挤出设备到碾压辊的供给路径，则能够例如借助于水浴提供加热以达到焊接的加工温度，例如40℃。除了合适的加工温度以外，介质密封焊接还取决于接触压强、套管材料的软化温度、材料厚度，以及暴露在焊接条件下的时长。
如上所述的碾压辊造粒机的一项优选用途在于生产具有粉末、液体、高黏性、或可塑性变形的填充物的粒料包。与此相关地，符合本发明的碾压辊造粒机用于将药品、医疗、化妆或粘着性填充料——或必须在无菌条件下包装的填充物——定量分配成具有由可热塑性变形的塑料构成的外包覆的粒料包。优选地呈热熔融粘着剂形式的粘着性填充料能够被定量分配成粒料包。可以将没有粘着性的构成粒料包外表面的材料用作用于封闭热熔融粘着剂的外包覆的材料。
附图说明
以下结合借助于示例说明的实施例更详细地描述本发明。
图1示出了用于生产粒料包的造粒系统中的碾压造粒机的示意图；
图2示出了通过碾压造粒机的一个截面的示意性剖视图；
图3示出了碾压造粒机的碾压辊的透视示意图；
图4示出了碾压辊的齿顶区域的示意性轮廓；
图5示出了符合图4的碾压辊的齿根区域的示意性轮廓；
图6示出了碾压辊的齿顶区域的一个替代的示意性轮廓；
图7示出了对碾压辊的齿顶区域的轮廓的另一更改；
图8示出了碾压辊的齿顶区域的轮廓的另一替代方案；
图9以图9a至图9i示出了由圆柱形压紧辊和碾压辊构成的辊对的齿顶区域中的各生产阶段。
具体实施方式
图1为用于生产粒料包12的造粒系统100中的碾压造粒机1的示意图。造粒系统100具有挤出设备27、供给路径35，和碾压造粒机1。挤出设备27将包覆管18中的填充料19共挤出成塑料料条28。该塑料料条28的温度在供给路径35中的进料设备17中被调节，并被供给给碾压造粒机1。
碾压造粒机1主要具有压紧辊2和带齿的碾压辊3，该碾压辊由驱动单元31驱动。碾压辊3以其齿4在压紧辊2的圆柱形表面36上辊压，使得通过构成最小距离a，由包覆管18构成的粒料包12以此距离a被定量分配共挤出成型的填充料19。
被填充了的粒料包12经由收集设备29供给给干燥设备34，干燥了的并被填充了的粒料包12从干燥设备沿箭头A的方向分发，而包含水分的空气则沿箭头B的方向被送出。
在进料设备17中，温度调节设备32位于供给路径35上，并使得能够借助于水浴器33来调节包覆管18的温度，塑料料条28是通过该包覆管来传送的。由热塑性材料制成的包覆管18应具有的温度用于在碾压辊3的齿顶区域8与压紧辊2的圆柱形表面36之间的辊隙中产生焊缝。齿顶区域8具有中间碾压区域，该区域具有距离压紧辊2的最小距离a，并被这样地实现，使得在中间碾压区域中，在包覆管18的介质密封焊缝之间形成故意设置的断点剖面轮廓，使得能够切下由外包覆和填充料制成的粒料包12。
用于温度调节水浴器33的温度调节设备32具有热交换器37，该热交换器提供为调节水浴器33的温度所必需的冷却或加热能量；由发动机39驱动的泵38维持水浴器33与热交换器37之间的流通。
为了给挤出设备27供给包覆管18用的材料，挤出设备具有入口E1，而填充料材料则经由挤出设备37的入口E2来供给。挤出设备37的出口设有共挤出嘴40，该共挤出嘴具有用于挤出成型包覆管18的环形空隙41。填充料材料19可以在共挤出嘴40的中心42处被共挤出成型。该填充料材料可以以粉末、液态或熔融的形式经由入口E2供给给共挤出嘴40。优选地，以熔融的粘着剂作为填充料材料19被共挤出成型。
图1中示出的造粒系统100还具有控制与调节单元30，该控制与调节单元使碾压辊3的驱动单元31与挤出设备37的挤出速度相协调，并同时调节塑料料条28在供给路径35的进料设备17区域中的温度调节。
还可以经由供给线(未示出)将调节温度的水供给给碾压辊3，以控制碾压辊3的温度，并且可以经由碾压造粒机1的出水口43，经由返回线44将该调节温度的水送回到温度调节水循环中。
粒料包12可以不通过在这里示出的用于粒料包12的收集设备29(所述粒料包被收集设备29供给给干燥设备)、而是在管道系统中被水流引导到未示出的水分离器，然后引导到在这里示出的干燥设备34。
图2示出了碾压造粒机1的剖视示意图。碾压造粒机1具有两个壳罩半部分45和46，上壳罩半部分45以相对于下壳罩半部分46枢转的方式布置。下壳罩半部分46在这里可以布置在机架上。圆柱形压紧辊2在下壳罩半部分46中以转动的方式被支承，而被驱动的设有齿4的碾压辊3则包含在上壳罩半部分45中。
此外，上壳罩半部分45具有推压机构47，通过使用该推压机构，在壳罩的闭合状态下，碾压辊3能够通过借助于液压或气动推顶件48改变最小距离a或改变压紧辊2的圆柱形表面36与碾压辊3的齿顶区域8之间的接触压强来相对于压紧辊2变化。借助于推压机构47，碾压区域及其可能的碾压厚度可以根据包覆管各自的材料来调整，以最优化地生成密封缝和故意设置的断点剖面轮廓。也可以不用液压或气动推顶件48，而是使用电动机械致动器。
压紧辊2和碾压辊3的轴49和51在壳罩半部分45和46中以轴向平行的方式被支承。碾压辊3具有齿4，这些齿具有齿根区域7和齿顶区域8。如在其余附图中详细示出地，齿顶区域8具有三个碾压区域9、10和11。碾压区域9、10和11包括进入碾压区域9、中间碾压区域10和离开碾压区域11。中间碾压区域10位于进入碾压区域9和离开碾压区域11之间，并与静态推压机构47一起限定碾压辊3和压紧辊2之间的最小距离a。该最小距离取决于中间碾压区域10与压紧辊的圆柱形表面之间相应的接触压强、加工温度，以及材料特性，例如材料的厚度和在加工温度下的塑性。
该碾压造粒机1的剖视图还示出了收集设备29的收集料斗，该收集料斗沿箭头D的方向传送在图1中示出的粒料包，同时相应的由包覆管和填充料构成的塑料料条则沿箭头F的方向被供给给辊对50的辊隙区域中。此外，下壳罩半部分45包含喷水嘴52，该喷水嘴将温度经调节的水对准碾压辊隙，以辅助形成密封缝时的焊接处理。
图3示出了在图1和图2中示出的碾压造粒机的碾压辊3的透视示意图。碾压辊3的宽度B的大小被设置为使得能够同时并行地加工多条塑料料条以生成粒料包。碾压辊3的齿4以螺旋齿的形式实现，该螺旋齿相对于碾压辊轴51的朝向具有所谓的螺旋角度α。
该螺旋齿角度或螺旋角度α的大小被设置为使得碾压辊3的n个齿顶区域8中至少一个齿顶区域8能够抵着在图2中示出的压紧辊2的圆柱形表面36在碾压辊3的整个宽度B上辊压。这导致螺旋齿角度或螺旋角度α在以下两个值之间：
arctanπD/nB≤α≤5arctanπD/nB
其中，D是碾压辊3的外直径，B是碾压辊3的宽度，n是碾压辊3的分布在其外周上的齿4的数量。
图4示出了碾压辊3的齿顶8的示意性轮廓，箭头C的方向指示碾压辊3的转动方向。齿顶区域8位于沿转动方向C上升的上升齿面6和沿转动方向C下降的齿面5之间，这两个齿面都属于碾压辊3的齿4。进入碾压区域9起始于上升齿面6的终止部分15，该上升齿面的终止部分15具有带斜角的进入边21，其带有斜角。斜角可以在45°与15°之间。离开碾压区域11终止于下降齿面5的起始部分16；起始部分16具有带斜角的离开边22，其带有在45°与15°之间的斜角和可以具有不同的数值。
带斜角的进入边21和离开边22为包覆管在其定量分配期间提供了温和的碾压焊接。在进入碾压区域9和离开碾压区域11之间存在中间碾压区域10，该区域的平区域23限定了在中间碾压区域10的整个区域中与压紧辊的最小距离。进入碾压区域9实现为使得该区域以与压紧辊的距离逐渐减小的方式从进入边21延伸到中间碾压区域10。在本发明的该实施例中，这是如下实现的：对于进入碾压区域9，进入边21直至中间碾压区域10的上升角度βe在2°与8°之间，优选地在3°与5°之间。类似地，从中间碾压区域10开始，离开碾压区域11与压紧辊的距离增大，在该实施例中，离开碾压区域的下降角度βa设置相同的数值；在该情况下，βa＝βe，但这不是绝对必要的。
在给包覆管定量分配共挤出成型的填充料期间，与压紧辊最小距离为a的中间碾压区域10构成无填充料的故意设置的断点剖面轮廓，取决于在图2中示出的推压机构47的调节，该剖面轮廓的厚度可以是几分之一毫米或数毫米。
图5示出了碾压辊3的齿4在齿根区域7附近的示意性轮廓。该齿根区域7具有沿箭头C的方向延伸的转动方向，并从下降齿面5的终止部分13延伸至上升齿面6的起始部分14。齿根区域7可以具有数毫米至几厘米的长度，并位于下降齿面和上述齿面(分别为5和6)之间。此外，在下降齿面5的终止部分13的区域和上升齿面6的起始部分14的区域中设置1mm至3mm的半径，以避免由于齿面5和6与齿根区域7之间转换的切口效应而导致的微裂纹。
齿面与齿顶区域8的中线54构成齿面角度ε，该角度可以在10°与35°之间，优选地在15°与25°之间。齿根区域7的轮廓与上升和下降齿面5和6分别的轮廓，与压紧辊的圆柱形表面协作以构成碾压粒料机能够用填充有填充料材料的外包覆来生产的粒料包的最大可能截面。
中间碾压区域10在图4和图5中示出的实施例中均与压紧辊相隔开，下面在图6至图8中示出的各个实施例中对该区域进行改动。
图6示意地示出了碾压辊3的齿顶区域8的一个替代轮廓。具有与图4和图5中相同的功能的组件使用了相同的数字标记，并不再进行详细说明。
与符合图4和图5的实施例的不同之处在于，在图6中，中间碾压区域具有肋条横截面25，该肋条横截面凸出到进入碾压区域9和离开碾压区域11之外，并由此限定与压紧辊的圆柱形表面的最小距离。如前述一样地，中间碾压区域的该肋条横截面25能够在包覆管中压出故意设置的断点剖面轮廓，或者甚至能够实现为使得该肋条横截面产生切割刃，该切割刃使得粒料包相互脱离。
图7示出了碾压辊3的齿顶区域8的轮廓的另一更改。在设置了略微更改的进入碾压区9和离开碾压区域11的同时，齿顶区域8的中间碾压区域10被设置为在从进入碾压区域9到中间碾压区域10的转换处具有尖锐的台阶24。同样地，该尖锐的台阶24也能够实现高度有效的故意设置的断点剖面轮廓和粒料包的切断。在该实施例中，离开碾压区域11可以相对于进入碾压区域9延长。
图8示出了碾压辊3的齿顶区域8的轮廓的另一替代方案，在该替代方案中，与图7中所示类似地，在中间碾压区域10中设置尖锐的台阶24，但是与图7中示出的实施例的不同之处在于，该台阶24位于从中间碾压区域10到离开碾压区域11的转换处。在该实施例中，进入碾压区域9可以相对于离开碾压区域11延长。
图9以图9a至图9i示出了由压紧辊2和碾压辊3构成的辊对50的齿顶区域8中的各生产阶段。压紧辊2具有圆柱形表面36，该圆柱形表面具有硬化金属合金或硬金属覆层或陶瓷覆层53。碾压辊3的齿顶区域8、8’和8”优选地借助于感应硬化工艺而被表面硬化。
如图9a所示，由压紧辊2和碾压辊3之间的最小距离a构成的辊隙引入具有填充料19的包覆管18的起始部分，由此构成要生产的粒料包的第一介质密封进入碾压缝55。在该情况下，图9b中的具有填充料19的包覆管18被碾压辊3的齿4随后的齿顶区域8’咬住。
如图9c所示，包覆管18越来越被压缩，由此将填充料19压进压紧辊2的圆柱形表面36与碾压辊3的齿根区域7之间的空腔，并形成围闭填充料19的外包覆。在图9d中，达到随后的齿顶区域8’的进入碾压区域9，在进入碾压区域9中生成第一粒料包12的第一终端碾压缝56。
在图9e中，齿顶区域8’的中间碾压区域10达到如图9a所示出的在随后的齿顶区域8’与压紧辊2的圆柱形表面36之间的最小距离a，由此生成故意设置的断点剖面轮廓。随着碾压辊3沿箭头C的方向进一步转动，齿顶区域8’进入离开碾压区域11，这由此在图9f中利用焊接而生成随后的粒料包12’的第二介质密封进入碾压缝55’。
随着碾压辊3沿箭头C的方向进一步转动，达到图9g中示出的阶段，在该阶段，在压紧辊2的圆柱形表面36和由碾压辊3的齿面5和6及齿根区域7’构成的轮廓之间，粒料包12’的轮廓由此被制备，该轮廓几乎充满压紧辊2的圆柱形表面与碾压辊3的齿根区域7之间的整个空间。
如图9h所示，一旦碾压辊3的齿顶区域8”的进入碾压区域9将压紧辊2的圆柱形表面36与碾压辊3的齿顶区域8”之间的距离减小到焊接距离，就焊接出随后的粒料包12’的另一终端碾压缝56’。
最后，在图9i中，对随后的齿顶区域8”而言，达到图9a中示出的初始状态。因此，现在能够与碾压辊3的转速和塑料料条的挤出速度同步地进行定量分配的粒料包12的连续、大规模和无菌的生产，没有微生物进入，所述粒料包由包覆材料和填充料构成。
由于粒料包12的宽度小于碾压辊3的宽度B(如图3所示)，能够同时相互平行地和/或平行于碾压辊3地布置多个包覆管18，即最多N个包覆管，N≤2B/πd，其中，d是包覆管的外直径。由此，能够显著地使符合本发明的碾压造粒机的产量翻倍。
尽管在以上说明中至少示出了示例性实施例，但可以进行各种改动和更改。所述实施例仅是示例，提供这些实施例不是为了以任何方式限制碾压辊造粒机的有效范围、适用性或配置。相反地，以上说明为本领域的技术人员提供了实施碾压辊造粒机至少一个示例性实施例的方案；可以在示例性实施例中所述的碾压辊造粒机的组件中进行众多碾压辊造粒机功能和设计的改动而不偏离所附权利要求及其法律等同的保护范围。
附图标记列表
1碾压造粒机
2压紧辊
3带齿的碾压辊
4齿
5齿面(下降)
6齿面(上升)
7、7’、7”齿根区域
8、8’、8”齿顶区域
9进入碾压区域
10中间碾压区域
11离开碾压区域
12粒料包
13下降齿面的终止部分
14上升齿面的起始部分
15上升齿面的终止部分
16下降齿面的起始部分
17进料设备
18包覆管
19填充料
21带斜角的进入边
22带斜角的离开边
23平区域
24台阶
25肋条横截面
26螺旋齿
27挤出设备
28塑料料条
29收集设备
30控制与调节单元
31碾压辊的驱动单元
32温度调节设备
33水浴器
34干燥设备
35供给路径
36圆柱形表面
37热交换器
38泵
39发动机
40共挤出嘴
41共挤出嘴的环形间隙
42共挤出嘴的中心
43出水口
44返回线
45上壳罩半部分
46下壳罩半部分
47推压机构
48液压或气动推顶件
49压紧辊的轴
50辊对
51碾压辊的轴
52喷水嘴
53陶瓷覆层
54中心线
55、55’粒料包的进入碾压缝
56、56’粒料包的终端碾压缝
100造粒系统
α螺旋角度或螺旋齿角度
β上升角度
斜角
ε齿面角度
a与压紧辊的最小距离
B碾压辊的宽度
d齿根区域的外直径
D碾压辊的齿顶区域的外直径
l粒料包的长度
n碾压辊的齿的数量
N包覆管的数量

Claims (16)

1.一种碾压辊造粒机，该碾压辊造粒机具有圆柱形压紧辊(2)和带齿的碾压辊(3)，所述碾压辊(3)的齿(4)具有位于齿根区域(7)和齿顶区域(8)之间的齿面(5、6)，并且所述齿根区域(7)的外直径(d)小于所述齿顶区域(8)的外直径(D)，所述碾压造粒机的特征在于，所述碾压辊(3)的所述齿顶区域(8)具有包括中间碾压区域(10)的三个碾压区域(9、10、11)，这些碾压区域限定与所述圆柱形压紧辊(2)的不同距离，其中在所述中间碾压区域(10)的区域中限定了最小距离(a)，并且，所述碾压辊的齿面(5、6)和齿根区域(7)的轮廓与所述圆柱形压紧辊(2)的轮廓协作以限定要成型的粒料包(12)的最大横截面。
2.如权利要求1所述的碾压辊造粒机，其特征在于，所述齿根区域(7)从下降齿面(5)的终止部分(13)延伸到上升齿面(6)的起始部分(14)，而所述齿顶区域(8)从上升齿面(6)的终止部分(15)延伸到下降齿面(5)的起始部分(16)，并且，所述齿顶区域(8)的碾压区域(9、10、11)包括位于朝向进料侧的进入碾压区域(9)、位于朝向出料侧的离开碾压区域(11)，以及位于所述进入和离开碾压区域(9、11)之间的中间碾压区域(10)；所述齿(4)的所述进入和离开碾压区域(9、11)由所述齿面(6、7)限定；所述进入碾压区域(9)限定的与所述压紧辊(2)的距离(a9)向着所述中间碾压区域(10)的方向减小；并且，所述离开碾压区域(11)限定的与所述压紧辊(2)的距离(a11)在离开所述中间碾压区域(10)的同时增大。
3.如权利要求1或2所述的碾压辊造粒机，其特征在于，所述碾压辊造粒机(1)具有用于提供带有共挤出成型填充料(19)的包覆管(18)的进料设备(17)，并且要成型的粒料包(12)包含定量的填充料(19)，这些定量的填充料被由所述包覆管(18)的材料构成的外包覆封闭。
4.如上述权利要求中任一项所述的碾压辊造粒机，其特征在于，所述进入碾压区域(9)实现为生成所述粒料包(12)的进入密封缝，所述离开碾压区域(11)实现为生成所述粒料包(12)的离开密封缝，所述中间碾压区域(10)实现为生成所述粒料包(12)之间的故意设置的断点剖面轮廓。
5.如上述权利要求中任一项所述的碾压辊造粒机，其特征在于，所述齿顶区域(8)具有所述进入碾压区域(9)的带斜角的进入边(21)和所述离开碾压区域(11)的带斜角的离开边(22)。
6.如上述权利要求中任一项所述的碾压辊造粒机，其特征在于，所述碾压辊(3)的齿顶区域(8)的中间碾压区域(10)具有平区域，该平区域用作故意设置的断点剖面轮廓。
7.如权利要求1至5中任一项所述的碾压辊造粒机，其特征在于，所述碾压辊(3)的齿顶区域(8)的中间碾压区域(10)具有台阶(24)，该台阶用作故意设置的断点剖面轮廓。
8.如权利要求1至5中任一项所述的碾压辊造粒机，其特征在于，所述碾压辊(3)的齿顶区域(8)的中间碾压区域(10)具有凸出到所述进入碾压区域(9)和所述离开碾压区域(11)之外的肋条横截面。
9.如上述权利要求中任一项所述的碾压辊造粒机，其特征在于，所述离开碾压区域(11)并所述进入碾压区域(9)更长。
10.如上述权利要求中任一项所述的碾压辊造粒机，其特征在于，所述碾压辊(3)和所述压紧辊(2)具有金属合金，并且所述压紧辊(2)的圆柱形表面和所述碾压辊(3)的齿顶区域(8)具有抗磨损表面，这些表面优选地为硬化表面或带有硬金属覆层或陶瓷覆层的表面。
11.如权利要求3至10中任一项所述的碾压辊造粒机，其特征在于，所述包覆管(18)包含选自于包括聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、共聚物(COP)或乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、及其混合物的集合的热塑性塑料，并带有若干百分比的聚烯烃蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、或脂肪酸衍生物。
12.如上述权利要求中任一项所述的碾压辊造粒机，其特征在于，所述碾压辊(3)具有螺旋齿(26)，该螺旋齿具有在以下值之间的螺旋角度α：
arctanπD/nB≤α≤5arctanπD/nB，
其中，D是所述碾压辊(3)的外直径，B是所述碾压辊(3)的宽度，n是分布在所述碾压辊(3)的外周上的齿(4)的数量。
13.如上述权利要求中任一项所述的碾压辊造粒机，其特征在于，粒料包(12)具有以下长度l：
l≤πD/n，
其中，n是所述分布在所述碾压辊(3)的外周上的齿(4)的数量，D是所述碾压辊(3)的外直径，并且，所述粒料包具有以下宽度b：
b≤B/N，
其中，B是所述碾压辊(3)的宽度，N是供给给所述碾压辊(3)的带有共挤出成型填充料(19)的并行包覆管(18)的数量，使得
N≤2B/πd，
其中，d是所述包覆管(18)的外直径。
14.一种造粒系统，该造粒系统具有如权利要求1至13中任一项所述的碾压辊造粒机，该造粒系统的特征在于，所述造粒系统(100)具有用于将包含在包覆管(18)中的填充料(19)共挤出成塑料料条(28)的挤出设备(27)、用于将所述塑料料条(28)供给给由所述圆柱形压紧辊(2)和所述带齿的碾压辊(3)构成的辊对的进料设备(17)、所述碾压辊(3)的驱动单元、用于收集被定量分配成粒料包(12)的塑料料条(28)的收集设备(29)，以及所述碾压辊造粒机的控制与调节单元，其中所述粒料包由外包覆和共挤出成型的填充料(19)构成，所述控制与调节单元协调所述碾压辊(3)的驱动单元与所述塑料料条(28)的挤出速度。
15.将如上述权利要求之一所述的碾压辊造粒机(1)用于生产具有粉末、液体、高黏性、或可塑性变形的填充料(19)的粒料包(12)的用途。
16.将如权利要求1至14中任一项所述的碾压辊造粒机(1)用于将药品、医疗、化妆、粘着性或无菌包装的填充料(19)定量分配到具有外包覆的粒料包(12)中的用途。
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