CN107107007B - 挤压辊造粒机、包括该挤压辊造粒机的造粒系统以及该挤压辊造粒机的用途 - Google Patents

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Abstract

一种挤压辊造粒机，其具有由带齿的压紧辊(2)和带齿的挤压辊(3)组成的挤压辊对(60)；压紧辊(2)和挤压辊(3)的齿(4)具有位于齿根区域(7)和齿顶区域(8、8’)之间的齿面(5、6)，齿根区域(7)的外直径(d)小于齿顶区域的外直径(D)，并且，挤压辊对(60)的辊(2、3)中的至少一个的齿顶区域(8、8’)具有包括中间挤压区域(10)的三个挤压区域(9、10、11)，这些区域限定与齿顶区域(8、8’)之间的不同距离，并在中间挤压区域(10)的区域中具有最小距离(a)，并且，挤压辊对(60)的辊(2、3)的齿面(5、6)的轮廓和齿根区域(7)的轮廓限定待形成的粒料包(12)的最大横截面。

Description

挤压辊造粒机、包括该挤压辊造粒机的造粒系统以及该挤压 辊造粒机的用途
技术领域
本发明涉及具有挤压辊对的挤压辊造粒机，该挤压辊对具有带齿的压紧辊和带齿的挤压辊，压紧辊和挤压辊的齿具有位于齿根区域与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更小。
背景技术
由德国专利披露DE 31 45 614 C2已知一种这样的用于对塑料材料料条和类似的塑料体进行造粒的挤压辊造粒机；以下称所述塑料材料料条和类似的塑料体为“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。该已知的挤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。辊对中至少一个辊由相对于塑料材料是硬的材料制成，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。挤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支承抵靠压紧辊，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分离成粒料。
该设备的一个缺点在于，该设备不能按用于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DE 103 47 908 A1和DE 38 32 566 C2，以及公开、经审查了的德国专利披露DE 1 297 525 A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将填充料置入挤出成型的模制容器中。
这样的能够共挤出成型容器以在之后借助于填充芯轴来填充的设备的缺点在于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、之后封闭容器的该设备的复杂设计。而且，由于相对复杂的填充过程，经济可行的生产仅在一定容器尺寸开始才是可行的。
此外，德国专利披露DE36 22 053 A1已经披露了一种紧实单元，其具有紧实辊对。紧实辊具有交替的外周凸起，以产生其与刮削器之间的成型路径。刮削器支承抵靠紧实辊的出口侧，朝向成型路径，并能够从成型路径移走。由此可以打开和关闭成型路径。此外，紧实单元具有进料元件，其带有向着底部逐渐缩小的喉部，其内部外周壁大致与外表面接触。为了该目的，两个紧实辊分别具有位置彼此相对的带齿表面，其带有缩小到点的切割杆或切割齿，但不具有显著的齿顶区域。
发明内容
本发明的目的在于创造一种具有挤压辊对的挤压辊造粒机，该挤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。
符合本发明的挤压辊造粒机的一个实施例具有由带齿的压紧辊和带齿的挤压辊组成的挤压辊对；所述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，在齿顶区域，挤压辊对的辊中的至少一个具有带有中间挤压区域的三个挤压区域，这些区域与圆柱形压紧辊的距离不同，并在中间挤压区域的区域中具有最小距离；并且，挤压辊对的辊的齿面的轮廓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挤压到的宽度。
符合本发明的挤压辊造粒机的优点在于，能够通过单次挤压辊转动将填充料的大量的定量分配量封闭到粒料包中，并以介质密封的方式密封粒料包，这用此前已知的挤压辊造粒机是不可能，此前已知的挤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。与仅具有单一带齿挤压辊的挤压辊造粒机相比，本发明的另一优点在于，使用符合本发明的挤压辊造粒机，实际上能够在每个粒料包中封闭两倍的填充料。而且，由此还相对容易可行地生产在纵向横截面中对称地成形或大致对称地成形的粒料包；尤其优选的是，将相应的上部和下部包覆曲线实现为对称的。
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。齿顶区域的三个挤压区域包括：进入挤压区域，该区域位于朝向进料侧；离开挤压区域，该区域位于朝向出料侧；以及，中间挤压区域，该区域位于进入和离开挤压区域之间。关于这一点，齿的进入和离开挤压区域由齿面限定。此外，进入挤压区域限定挤压辊对的辊之间的、在向着中间挤压区域的方向上递减的距离，而离开挤压区域则限定挤压辊对的辊之间的、从中间挤压区域开始递增的距离。
该实施例与这样的优点相关，即由于挤压辊对的辊的齿顶区域的表面彼此抵靠地辊压，所供给的填充有填充料的包覆管的填充料能够被移开，以使得在进入挤压区域中发生包覆材料被介质密封焊接到进入密封缝，并且在齿顶区域的离开挤压区域中也发生相同的事件，在该区域中生成介质密封的离开密封缝。在中间挤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，中间挤压区域具有挤压辊对的辊的齿顶区域之间的最小距离。
在一个实施例中，挤压辊对的辊中只有一个能够在齿顶区域中具有三个挤压区域，而挤压辊对的两个辊中的另一个则具有平滑的、以圆柱形修圆的齿顶区域。这样的优点在于能够容忍轻微地偏离两个挤压辊的同步运作。
替代地，挤压辊对的两个挤压辊都在其齿顶区域中具有三个挤压区域；这具有的优点在于，通过两个挤压辊的转动的完全同步化，每根挤压辊上的磨损能够被减小，由此延长挤压辊造粒机的无故障操作时间。这也可方便调整挤压辊之间的间隙尺寸。
出于该目的，在本发明的另一实施例中，挤压辊具有同步化设备，其使得挤压辊对的转动同步化以使得齿顶区域在挤压过程期间位于彼此相对之处。如图3所示，该同步化设备可具有两个啮合的齿轮，其安装在挤压辊的轴上。替代地，相互作用的齿带与相应地实现的齿带滑轮啮合也是可行的。另一方面，也可以设置使挤压辊的轴之间传动比值为1:1的转动方向反转传动装置也是可行的。
本发明的这样的实施例也是可行的：在该实施例中，各个挤压辊分别借助于相应地同步化的单独驱动单元被驱动。这样的单独驱动单元本身例如由US专利6,312,225是已知的。
此外，在本发明的另一实施例中，挤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。符合本发明的挤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挤压辊对中以介质密封的方式密封粒料包的设备，其中所述挤压辊对由带齿的压紧辊和带齿的挤压辊组成，且带有分为三个挤压区域的齿顶区域的特殊实施形式。此外，粒料包具有填充料的被外包覆封闭的定量分配量，该外包覆由包覆管的材料组成。
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挤压辊造粒机的一个优点在于，该挤压辊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。
特别地，由此根据本发明，也可以生产体积相对小的粒料包也是可行的，例如体积小于1cm3。
为了进一步改善密封缝的生成，在本发明的另一实施例中，齿顶区域具有引入进入挤压区域的带斜角的进入边和从离开挤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挤压区域的进入边或离开边损坏。
在本发明的另一实施例中，齿顶区域的中间挤压区域具有平区域，该平区域用作故意设置的断点剖面轮廓。与压紧辊的环绕圆柱形表面间隔最小距离的该平区域使得能够在相互连附的两个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，齿顶区域的中间挤压区域具有用作故意设置的断点剖面轮廓的台阶。该台阶具有挤压辊对的辊之间的最小距离并起着如切割边一样的作用，使得该故意设置的断点缝适于通过极其小的荷载就使连附的粒料包相互分离。
此外，齿顶区域的中间挤压区域具有凸出到进入挤压区域和离开挤压区域之外的肋条横截面。该肋条横截面额外地减小挤压辊对的辊之间的距离，使得在该实施例中，中间挤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，离开挤压区域比进入挤压区域更长。这产生的优点在于离开挤压缝比进入挤压缝更宽或更长，由此显著地降低在粒料包与随后的粒料包分离而挤压辊的挤压阶段还在进行的时候损害离开密封缝的风险。
此外，挤压辊对的辊具有金属合金；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的表面或硬化表面。表面和/或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挤压区域的不同距离。
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，这些材料例如允许增强的抗潮湿性，并能够通过共挤出成型相互连附，以产生多层包覆管。
如果在挤压辊的宽度B上有不止一个齿顶区域与圆柱形压紧辊相隔最小距离，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挤压辊的宽度，使得对于长度l，基于πD/n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是挤压辊的宽度，N是供给给挤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带有挤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。该造粒系统还具有挤压辊造粒机，该挤压辊造粒机具有用于将所述塑料料条供给给由带齿的压紧辊和带齿的挤压辊组成的挤压辊对的进料设备，并具有用于用于收集已被挤压辊对定量分配为粒料包的塑料料条的收集设备；粒料包具有外包覆，该外包覆填充有填充料。最后，该实施例中的造粒系统的控制与调节设备使挤压辊的驱动单元与塑料料条的挤出速度协调，并且同步化设备使得挤压辊对的转动同步化，使得齿顶区域在挤压过程期间位于彼此相对之处。
这样的造粒系统的优点在于，通过同步化设备在所有操作阶段中的同步化，将带有填充料的包覆管以塑料料条的形式进行进料能够借助于挤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挤压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，能够将并行挤出成型的多条塑料料条的温度调节为压缩包覆管以在进入挤压区域的区域中生成进入密封缝并在离开挤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挤压辊对温度调节的相应优化来实现。还可以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。在该情况下，也可以根据借助于进料设备设置的供给速度来调节易于控制的暴露时间。
对于短的挤出设备与挤压辊对之间的供给路径，可以用水浴来使塑料料条冷却到挤压过程期间所要求的焊接温度，而对于长的从挤出设备到挤压辊的供给路径，则可以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，以及在温度控制区域中暴露在焊接条件下的时长。
如上所述的挤压辊造粒机的一项优选用途在于生产具有粉末、液态、高黏性、或可塑性变形的填充物的粒料包。与此相关地，符合本发明的挤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组成的、带有或不带有一定百分比的蜡的外包覆的粒料包。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、形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
以下结合示例性地解释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挤压造粒机的示意图；
图2示出了通过挤压造粒机的一个截面的示意性横截面；
图3示出了该挤压造粒机的挤压辊对的示意性立体图；
图4示出了该挤压辊对的辊之一的齿顶区域的示意性轮廓；
图5示出了符合图4的挤压辊对的辊之一的齿根区域的示意性轮廓；
图6示出了该挤压辊对的辊之一的齿顶区域的一个替代性的示意性轮廓；
图7示出了对该挤压辊对的辊之一的该齿顶区域的轮廓的另一更改；
图8示出了该挤压辊对的辊之一的该齿顶区域的轮廓的另一替代方案；
图9以图9a至图9f示出了在由带齿的压紧辊和带齿的挤压辊组成的挤压辊对的齿顶区域中的各生产阶段。
具体实施方式
图1示出用于生产粒料包12的造粒系统100中的挤压造粒机1的示意图。造粒系统100具有挤出设备27、供给路径35，和挤压造粒机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上的进料设备17中被调节，并被供给给挤压造粒机1。
挤压造粒机1主要具有压紧辊2和带齿的挤压辊3，该带齿的挤压辊由驱动单元31驱动。挤压辊3以其齿4在压紧辊2的表面36上辊压，使得通过构成最小距离a，由包覆管18组成的粒料包12被定量分配共挤出成型的填充料19。
被填充了的粒料包12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的方向以旋流液体分离器的方式被送出。
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挤压辊3的齿顶区域8与压紧辊2的表面36之间的辊隙中产生焊缝。齿顶区域8具有中间挤压区域，该区域具有距离压紧辊2的最小距离a，并被这样地实现，使得在中间挤压区域中，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，使得能够使由外包覆和填充料制成的粒料包12脱离。
用于调节水浴器33的温度的温度调节设备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27的入口E2来供给。挤出设备27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挤压辊3的驱动单元31与挤出设备27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挤压辊3，以控制挤压辊的温度，并且可以经由挤压造粒机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也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示出了挤压造粒机1的示意性剖视图。挤压造粒机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的挤压辊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，挤压辊3能够通过借助于液压或气动推顶件48改变改变压紧辊2的圆柱形表面36与挤压辊3的齿顶区域8之间的接触压强或最小距离a来相对于压紧辊2变化。借助于推压机构47，各个挤压区域及其可能的挤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和挤压辊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。挤压辊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具有三个挤压区域9、10和11。挤压区域9、10和11具有进入挤压区域9、中间挤压区域10和离开挤压区域11。中间挤压区域10位于进入挤压区域9和离开挤压区域11之间，并与静态推压机构47一起限定挤压辊3和压紧辊2之间的最小距离a。该最小距离取决于中间挤压区域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，例如材料厚度和在加工温度下的塑性。
挤压造粒机1的该横截面还示出了收集设备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的方向被供给给挤压辊对60的辊隙区域中。此外，下壳罩半部分46包含喷水嘴52，该喷水嘴将温度经调节的水对准挤压辊隙，以辅助生成密封缝时的焊接过程。
图3示出了在图1和图2中示出的挤压造粒机的挤压辊对60的示意性立体图。挤压辊对60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。挤压辊2和3的齿4以螺旋齿的形式实现，该螺旋齿相对于挤压辊轴49和51的朝向具有所谓的螺旋角度α。
在本示例性实施例中，借助于同步化设备61来实现辊2和3的转动的精确同步，该同步化设备具有与辊2的辊轴49一起转动的第一同步齿轮62和与辊3的辊轴51一起转动的第二同步齿轮63，并且同步齿轮62和63的尺寸设置及定位设置使得它们彼此啮合。
如果辊彼此之间的最小距离a被改变，那么在图3的示意性图示中，这也会导致啮合的同步齿轮62、63的区域中的接合深度的改变，这可以例如通过提供具有螺旋齿(在示例性示意性图示中实现为正齿轮时是不可见的)的相应齿轮而被一定程度地补偿。也可以设想的是，设置同步化设备，该同步化设备可以借助于带齿的条带或同步化的单独驱动单元(未示出)来运作。
图4示出了挤压辊对的辊之一的齿顶区域的示意性轮廓，箭头C的方向指示例如挤压辊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，这两个齿面都属于挤压辊3的齿4。进入挤压区域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
Figure GDA0002688224540000081
斜角
Figure GDA0002688224540000082
可以在45°到15°之间。离开挤压区域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，其带有从45°到15°的斜角
Figure GDA0002688224540000083
Figure GDA0002688224540000084
和
Figure GDA0002688224540000085
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挤压焊接。在进入挤压区域9和离开挤压区域11之间存在中间挤压区域10，该区域的平区域23限定了在中间挤压区域10的整个区域中与压紧辊的最小距离。进入挤压区域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延伸到中间挤压区域10。在本发明的该实施例中，这是如下实现的：对于进入挤压区域9，进入边21直至中间挤压区域10具有上升角度βe，其取值范围从2°到8°，优选地从3°到5°。类似地，从中间挤压区域10开始，离开挤压区域11与压紧辊的距离增大，为此，在该实施例中，为下降角度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，与压紧辊相隔最小距离a的中间挤压区域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示出了根据图4的挤压辊对的辊之一、以挤压辊3为例在位于齿根区域7附近的齿根区域的示意性轮廓。，该齿根区域7具有沿着箭头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升齿面(分别为5和6)之间。此外，在下降齿面5的终止部分13的区域中和上升齿面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形成齿面角度ε，该角度可以从10°到35°取值，优选地从15°到25°。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地构成挤压造粒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横截面。
中间挤压区域10在图4和图5中示出的实施例中均与压紧辊相隔开，现在将在图6至图8中示出的各个实施例中被改动。
图6示意地示出了挤压辊对的辊之一、以挤压辊3为例的齿顶区域8的一个替代轮廓。具有与图4和图5中相同的功能的构件使用了相同的附图标记，不详细说明。
与符合图4和图5的实施例的不同之处在于，在图6中，中间挤压区域具有肋条横截面25，该肋条横截面凸出到进入挤压区域9和离开挤压区域11的轮廓之外，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，中间挤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，或者甚至能够被实现为使得该肋条横截面构成切割刃，该切割刃使得粒料包相互脱离。
图7示出了挤压辊对的辊之一、以挤压辊3为例的齿顶区域8的轮廓的另一更改。在设置了略微更改的进入挤压区域9和离开挤压区域11的同时，齿顶区域8的中间挤压区域10在从进入挤压区域9到中间挤压区域10的转换处设有尖锐的台阶24。该尖锐的台阶24同样地能够实现从高度有效的故意设置的断点剖面轮廓到粒料包的切断的任何效果。在该实施例中，离开挤压区域11可以相对于进入挤压区域9延长。
那么优选地，匹配辊(未示出)的相应区域的轮廓则将对应地以相应更改的方式实现。
图8示出了挤压辊对的辊之一、以挤压辊3为例的齿顶区域的轮廓的另一更改，其中，与图7中所示类似地，在中间挤压区域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位于从中间挤压区域10到离开挤压区域11的转换处。在该实施例中，进入挤压区域9可以相对于离开挤压区域11延长。
图9以图9a至图9f示出了由带齿的压紧辊2和带齿的挤压辊3构成的挤压辊对60的齿顶区域8中的各生产阶段。压紧辊2具有带齿的表面36，该带齿的表面具有齿顶区域和硬化金属合金或硬金属覆层或陶瓷覆层53。挤压辊3的齿顶区域8、8’和8”还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的齿顶区域和挤压辊3的齿顶区域之间的最小距离a形成的辊隙引入带有填充料19的包覆管18的起始部分，由此形成要生产的粒料包的第一介质密封进入挤压缝55。在该情况下，图9b中的带有填充料19的包覆管18被至少挤压辊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压进挤压辊对60的辊2和3的齿的齿根区域之间的空腔，形成封闭填充料19的外包覆。在图9d中，最终达到随后的齿顶区域8’的进入挤压区域9，在进入挤压区域9中生成第一粒料包12的第一终端挤压缝56。
在图9e中，齿顶区域8’的中间挤压区域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。随着挤压辊2和3沿箭头C的方向进一步同步地转动，齿顶区域8’进入离开挤压区域11，这由此在图9f中借助于焊接而生成随后的粒料包12’的第二介质密封进入挤压缝55’。
在图9f中示出的阶段中，在挤压辊对60的两个辊2和3的齿的齿根区域与由齿面5和6和辊2和3的齿根区域7’构成的轮廓之间，形成了粒料包12’的轮廓，粒料包则填充挤压辊对60的两个辊2和3的齿的齿根区域之间的几乎整个空间。
由于粒料包12的宽度小于挤压辊对60的宽度B(如图3所示)，能够同时地在挤压辊对60之间布置多个彼此相邻并相互平行包覆管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挤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挤压辊造粒机的有效范围、适用性或构造。相反地，以上说明为本领域的技术人员提供了实施挤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挤压辊造粒机的构件中进行众多挤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 挤压造粒机
2 压紧辊
3 带齿的挤压辊
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 进入挤压区域
10 中间挤压区域
11 离开挤压区域
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 挤压辊的驱动单元
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
49 压紧辊的轴
51 挤压辊的轴
52 喷水嘴
53 陶瓷覆层
54 中心线
55、55’ 粒料包的进入挤压缝
56、56’ 粒料包的终端挤压缝
60 挤压辊对
61 同步化设备
62 同步齿轮
63 同步齿轮
100 造粒系统
α 螺旋角度或螺旋齿角度
β 上升角度
Figure GDA0002688224540000131
斜角
ε 齿面角度
a 与压紧辊的最小距离
B 挤压辊的宽度
d 齿根区域的外直径
D 挤压辊的齿顶区域的外直径
l 粒料包的长度
n 挤压辊的齿的数量
N 包覆管的数量

Claims (12)

1.一种挤压辊造粒机，其具有由带齿的压紧辊(2)和带齿的挤压辊⑶组成的挤压辊对(60),其中，所述压紧辊⑵和所述挤压辊⑶的齿⑷具有位于齿根区域⑺和齿顶区域(8、8’)之间的下降齿面和上升齿面(5、6),所述齿根区域⑺的外直径(d)小于所述齿顶区域⑻的外直径(D),所述挤压辊对(60)的辊(2、3)中的至少一个的齿顶区域(8、8’)具有包括中间挤压区域(10)的三个挤压区域(9、10、11)，这些区域限定与所述齿顶区域(8、8’)之间的不同距离,并在所述中间挤压区域(10)的区域中具有最小距离(a)，并且，所述挤压辊对(60)的辊(2、3)的所述齿面(5、6)的轮廓和所述齿根区域(7)的轮廓限定待形成的粒料包(12)的最大横截面，所述齿根区域⑺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),并且所述齿顶区域⑻从上升齿面(6)的终止部分(15)延伸到下降齿面⑸的起始部分(16),并且所述齿顶区域⑻的三个挤压区域(9、10、11)包括:位于朝向进料侧的进入挤压区域(9)、位于朝向出料侧的离开挤压区域(11)，以及位于所述进入和离开挤压区域(9、11)之间的所述中间挤压区域(10)；所述齿(4)的进入和离开挤压区域(9、11)由所述下降齿面(5、6)和齿根区域⑺限定；所述进入挤压区域⑼限定的与所述压紧辊(2)的距离(a9)向着所述中间挤压区域(10)递减；所述离开挤压区域(11)则限定的所述挤压辊对(60)的辊(2、3)之间的距离(a11)在离开中间挤压区域(10)的同时递增；所述挤压辊对(60)的两个辊采用如下两种方法之一配置：a.所述挤压辊对(60)的两个辊(2、3)中只有一个在所述齿顶区域(8、8’)中具有三个挤压区域，而所述挤压辊对(60)的两个辊(2、3)中的另一个则具有平滑的、以圆柱形修圆的齿顶区域(8、8’)；b.所述挤压辊对(60)的两个辊(2、3)都在其齿顶区域(8、8’)中具有所述三个挤压区域；所述挤压辊造粒机具有同步化设备(61)，其使得所述挤压辊对的转动同步化以使得所述齿顶区域(8、8’)在挤压过程期间位于彼此相对之处。
2.如上述权利要求1所述的挤压辊造粒机，其特征在于，所述挤压辊造粒机⑴具有用于供给带有挤出成型的填充料(19)的包覆管(18)的进料设备(17),并且所述待形成的粒料包(12)包含定量的所述填充料(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。
3.根据上述权利要求1所述的挤压辊造粒机，其特征在于，所述进入挤压区域(9)实现为生成所述粒料包(12)的进入密封缝，所述离开挤压区域(11)实现为生成所述粒料包(12)的离开密封缝，并且所述中间挤压区域(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。
4.如上述权利要求1所述的挤压辊造粒机，其特征在于，所述齿顶区域(8)的中间挤压区域(10)具有用作故意设置的断点剖面轮廓的平区域(23)或台阶(24)，或凸出到所述进入挤压区域⑼和所述离开挤压区域(11)之外的肋条横截面(25)。
5.如上述权利要求1所述的挤压辊造粒机，其特征在于，所述离开挤压区域(11)比所述进入挤压区域⑼更长。
6.如上述权利要求1所述的挤压辊造粒机，其特征在于,所述挤压辊(3)和所述压紧辊(2)具有金属合金，并且所述压紧辊(2)和所述挤压辊(3)的齿顶区域(8、8’)具有抗磨损表面。
7.如权利要求2所述的挤压辊造粒机，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(C0P)、及其混合物的集合中的热塑性塑料，所述热塑性塑料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。
8.如上述权利要求2所述的挤压辊造粒机,其特征在于,所述挤压辊对(60)的两个辊(2、3)都具有螺旋齿(26)，该螺旋齿具有介于以下取值范围之间的螺旋齿角度α：
arctanπD/nB≤α≤5arctanπD/nB,
其中,D是所述辊(2、3)的外直径,B是所述辊(2、3)的宽度，并且n是分布在所述辊(2、3)的外周边上的齿⑷的数量。
9.如上述权利要求2所述的挤压辊造粒机，其特征在于，粒料包(12)具有这样的长度l:
I≤πD/n，
其中，n是分布在所述挤压辊⑶的外周边上的齿⑷的数量，并且D是所述挤压辊⑶的外直径,并且该粒料包具有这样的宽度b:
b≤B/N，
其中，B是所述挤压辊(3)的宽度，并且N是供给给所述挤压辊(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。
10.具有如权利要求1至9中任一项所述的挤压辊造粒机的造粒系统，其特征在于，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)共挤出成型为塑料料条(28)的挤出设备(27)、用于将所述塑料料条(28)供给给由带齿的压紧辊(2)和带齿的挤压辊(3)组成的挤压辊对(60)的进料设备(17)、用于用于收集已被所述挤压辊对(60)定量分配为粒料包(12)的塑料料条(28)的收集设备(29)、所述挤压辊造粒机(1)的控制与调节设备，以及同步化设备(61)，所述粒料包由外包覆和共挤出成型的填充料(19)组成，所述控制与调节设备使所述挤压辊⑶的驱动单元与所述塑料料条(28)的挤出速度协调，所述同步化设备(61)使得所述挤压辊对的转动同步化，使得所述齿顶区域(8、8’)在挤压过程期间位于彼此相对之处。
11.将如权利要求1至9中任一项所述的挤压辊造粒机(1)用于生产具有粉末、液态、高黏性、或可塑性变形的填充物(19)的粒料包(12)的用途。
12.将如权利要求1至9中任一项所述的挤压辊造粒机(1)用于将药品、医疗、化妆、粘着性或无菌地包装的填充料定量分配成具有外包覆的粒料包(12)的用途。
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