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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Unterwassergranulatorbaugruppe und insbesondere auf eine Lochplatte und Dichtung zum Gebrauch in einem Unterwassergranulator.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Granulatoren werden zur Verarbeitung von geschmolzenen Thermoplasten zu Pellets verwendet. Die Pellets können ihrerseits in anderen Verfahren für die Herstellung von diversen Kunststoffmaterialien oder -gegenständen verwendet werden.
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Eine Unterwassergranulatorbaugruppe besteht üblicherweise aus einer Lochplatte, die auf einer Extrudiervorrichtung montiert ist. Kleinere Lochplatten mit einem Durchmesser von weniger als 51 cm (20 Zoll) sind im Allgemeinen kuppelförmig gewölbt oder konisch geformt. Solche kleineren Lochplatten werden als kuppelförmig gewölbte Lochplattenbaugruppen bezeichnet. Größere Lochplatten (größer als etwa 51 cm (20 Zoll) Durchmesser) sind zentral montiert, wobei flache Lochplatten einen inneren Ring an Schraubenlöchern nahe am Zentrum der Platte aufweisen sowie einen äußeren Ring an Schraubenlöchern, der um den äußeren Rand der Lochplatte verläuft. Der Erfindungsgegenstand betrifft flache Lochplatten.
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Die Extrudiervorrichtung presst geschmolzenes Thermoplastharz durch Öffnungen der Lochplatte, wobei dünne Polymerstränge gebildet werden. Die Stränge werden aus der Lochplatte in ein Wasserbad extrudiert. Genauer kann die proximale Seite der Lochplatte mehrere Niederdruckschlitze zur Aufnahme des geschmolzenen Harzes aufweisen. Das geschmolzene Harz geht von einer mit dem Schlitz verbundenen Kammer in verjüngt zulaufende Kanäle über, die von der Kammer in Richtung einer Öffnung verlaufen, welche einen Durchmesser von etwa 0,25 cm (0,10 Zoll) aufweist und sich auf der distalen Oberfläche der Platte befindet. Das geschmolzene Harz wird durch diese Öffnungen extrudiert, wodurch die dünnen Stränge aus Polymerharz gebildet werden. Die Stränge werden durch rotierende Messer geschnitten, die angrenzend an die distale Oberfläche der Lochplatte positioniert sind. Der Schneidevorgang erfolgt unter Wasser im Wasserbad. Die geschnittenen Pellets kommen mit dem kälteren Wasser in Kontakt und erhärten, wodurch Thermoplastpellets von im Allgemeinen einheitlicher Form und Größe gebildet werden.
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Üblicherweise ist eine Unterwassergranulatorbaugruppe so konfiguriert, dass ein konstanter Wasserfluss über die distale Oberfläche der Lochplatte läuft. Das Wasser muss kalt genug sein, um eine Verfestigung des extrudierten Polymers unter einer annehmbaren Geschwindigkeit zu ermöglichen. Genauer ausgedrückt sollten sich die Pellets verfestigen, ehe sie sich durch Kontakt mit angrenzenden Pellets oder den Seiten des Wasserbehälter bzw. der Wasserleitung verformen können. Die gehärteten Pellets werden durch den konstanten Wasserfluss von der Lochplattenoberfläche transportiert. Die geschnittenen Pellets werden über eine Filtervorrichtung aus dem Wasserfluss entfernt. Nach dem Entfernen aus dem Wasserfluss können die gehärteten Pellets mittels eines Gebläses, einer Heizvorrichtung oder einer ähnlichen Trockenvorrichtung getrocknet werden.
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Um Pellets einer bestimmten Größe und Form zu bilden, müssen die Öffnungen des Extrusionswerkzeugs frei und sauber von verfestigtem Polymermaterial sein. Verstopfte Abschnitte der Öffnungen durch verfestigtes Polymermaterial können zur Bildung unregelmäßig geformter Pellets führen. Erhärtet das Polymerharz nicht, bis es von der Lochplattenoberfläche entfernt wird, dann wird die Wahrscheinlichkeit verstopfter Kanäle erheblich reduziert. In diesem Fall verfestigen sich die gebildeten Pellets jedoch möglicherweise nicht schnell genug. Die Pellets könnten einander berühren oder an den Seiten des Wasserbads verformt werden.
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In vielen Unterwassergranulatorsystemen wird zum Erwärmen der Lochplatte eine Wärmvorrichtung eingesetzt, um sicherzustellen, dass sich das dadurch hindurchgehende Thermoplastharz erst nach dem Ausstoßen aus den Öffnungen verfestigt. Beispielsweise kann eine Lochplatte elektrische Heizwendel einschließen, die durch die Plattenstruktur verlaufen, um selektiv Wärme an die Plattenoberfläche abzugeben. Alternativ kann die Lochplatte einem Wärmfluid wie heißem Öl oder Dampf ausgesetzt werden, um eine erwünschte Plattentemperatur zu erzielen.
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Wenn eine erwärmte Lochplatte einem konstanten Kühlwasserfluss ausgesetzt wird, dann können verschiedene Probleme auftreten. Am Wesentlichsten hierbei ist, dass Wasser, das über die Lochplatte fließt, in die Schraubenlöcher eindringen kann, was zu Korrosion führen und Schäden an den Schraubenlöchern und Bolzen hervorrufen kann. Abdichtstrukturen, wie beispielsweise Dichtungen, werden eingesetzt, um eine solche Zersetzung der Bolzen und Schraubenlöcher zu verhindern.
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Des Weiteren leitet Wasser, das über die Oberfläche einer erwärmten Lochplatte fließt, eigentlich Wärme ab, wodurch die Lochplatte unnötig abgekühlt und das Umlaufwasser erwärmt wird. Daher wird oft ein Isoliermaterialzwischen der Lochplatte und dem Wasserfluss platziert, um einen unnötigen Wärmeverlust an den Wasserfluss zu vermeiden. Indem der Wärmeverlust an den Wasserfluss reduziert wird, wird die erforderliche Energie reduziert, die zum Erwärmen der Lochplatte auf die benötigte Temperatur zum Verhindern eines Erhärtens des Polymerharzes in den Öffnungen der Lochplatte erforderlich ist.
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Unter Bezugnahme auf die 1–3 wird eine Lochplatte 10 für eine Unterwassergranulatorbaugruppe nach dem Stand der Technik dargestellt. Solche Lochplatten 10 sind von einer Reihe Quellen im Handel erhältlich, einschließlich Kennametal Inc. aus Latrobe, Pennsylvania. Die Lochplatte 10 ist eine zentral montierte flache Lochplatte mit einem inneren Ring 12 der Durchgangslöcher 14 und einem äußeren Ring 16 der Durchgangslöcher 15. Befestigungselemente 18, wie beispielsweise Bolzen, verlaufen durch die Durchgangslöcher 14, 15 und montieren die Lochplatte 10 an anderen Elementen der Baugruppe, wie der Extrudiervorrichtung. Die Lochplatte 10 ist so konfiguriert, dass sie durch eine Wärmefluidsubstanz erwärmt wird, wie beispielsweise Dampf oder Öl.
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Um zu verhindern, dass Wasser in die Durchgangslöcher 14, 15 eindringt, werden Dichtungen über den Durchgangslöchern 14, 15 platziert, um damit abzudichten. Zum Gebrauch mit den Lochplatten geeignete Dichtungen werden ebenfalls von Kennametal Inc. hergestellt. Zum Gebrauch mit den Kennametal-Lochplatten geeignete Dichtungen sind ebenfalls von einer Reihe Drittherstellern erhältlich. Wie in 1 dargestellt, werden zwei separate Dichtungen bereitgestellt. Eine Außendichtung 22 deckt den äußeren Ring 16 der Durchgangslöcher 15 ab. Eine innere Dichtung 24 deckt den inneren Ring 12 der Durchgangslöcher 14 ab.
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Immer noch unter Bezugnahme auf die 1–3 ist die äußere Dichtung 22 eine ringförmige Dichtung. Die innere Dichtung 24 ist eine scheibenförmige Dichtung, die den inneren Ring 12 der Durchgangslöcher 14 sowie den Mittelabschnitt der Lochplatte 10 abdeckt. Jede Dichtung 22, 24 wird von einer Halteplatte aus Metall abgedeckt, nämlich der Halteplatte 27 und der inneren Halteplatte 26, die in ihrer Form der jeweiligen Dichtung 22, 24 ähnelt. Die Dichtungen 22, 24 und Halteplatten 26, 27 sind an der Lochplatte 10 durch Halteschrauben 52 befestigt, die durch entsprechende Haltebohrungen 54 eingeführt sind. Die Dichtungen 22, 24 bieten wirksame Abdichtungen für die Durchgangslöcher 14, 15. Des Weiteren bieten die Dichtungen 22, 24 eine wirksame Isolierung zwischen dem Wasserfluss und der distalen Fläche der Lochplatte 10. Insbesondere stellen die Dichtungen 22, 24 sicher, dass der Wasserfluss nicht in direkten Kontakt mit der Platte 10 oder mit den Befestigungselementen 18 kommt.
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Die Dichtungen 22, 24 werden gemeinhin aus Elastomermaterial hergestellt, wie beispielsweise Aflas (ein Copolymer aus Tetrafluoroethylen (TFE) und Propylen (P)) und Garlock (ein Polytetrafluoroethylen (PTFE), das anorganische mikrosphärische Zusatzstoffe enthält). Die Dichtungen 22, 24 können aus einer einzelnen Schicht Elastomermaterial bestehen oder können mehrere, miteinander laminierte Schichten einschließen. Die mehreren Schichten können aus verschiedenen Elastomermaterialien gebildet werden, um verschiedene Isolier- oder Abdichteigenschaften zu erzielen. Die Dichtungen 22, 24 können, wenn sie Temperaturen bis zu etwa 227 °C (440°F) ausgesetzt werden, ihre strukturelle Integrität beibehalten. Solange der ununterbrochene Wasserfluss bereitgestellt wird, um Wärme von der distalen Oberfläche der Lochplatte 10 abzuleiten, werden die Dichtungen 22, 24 nicht Temperaturen oberhalb des Grenzwerts von 227 °C (440°F) ausgesetzt. Wird der Wasserfluss jedoch angehalten, ehe die Lochplatte 10 abgekühlt ist, dann kann sich, weil die Dichtung 22, 24 nicht mehr durch den Wasserfluss abgekühlt, aber weiterhin erwärmt wird, die Dichtung 22, 24 auf Temperaturen von über 260 °C (500°F) erhitzen. Wird die Dichtung 22, 24 solchen erhöhten Temperaturen ausgesetzt, kann sie sich möglicherweise verziehen, wodurch Lücken zwischen der Dichtung 22, 24 und der Lochplatte 10 entstehen können. Daraufhin dringt Wasser durch die Lücken ein und sammelt sich zwischen der Dichtung 24 und der Oberfläche der Lochplatte 10. Wird dann der Wärmmechanismus, der Wärme an die Dichtung abgibt, wieder eingeschaltet, wird das Wasser schnell zu Dampf umgewandelt. Obgleich die Lücken groß genug sind, um ein Eindringen des flüssigen Wassers zu erlauben, sind sie nicht groß genug, um den Austritt von sich schnell entwickelndem Dampf zu ermöglichen. Demzufolge kann sich Dampf unter der scheibenförmigen inneren Dichtung 24 anstauen. Der angestaute Dampf kann erheblichen Druck auf die Dichtungen 22, 24, die Halteplatten 26, 27 und die Halteschrauben 52, welche die innere Dichtung 24 mit der Lochplatte 10 verbinden, ausüben. Ein solcher Druck kann ausreichen, um die innere Dichtung 24 und die innere Halteplatte 26 von der Lochplatte 10 zu lösen und die innere Dichtung 24 und die innere Halteplatte 26 irreparabel zu beschädigen.
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Angesichts der mit Lochplatten 10 und der inneren Dichtung 24 nach dem Stand der Technik verbundenen Schwierigkeiten besteht ein Bedarf an einer Lochplatte 10 und einer inneren Dichtung 24 für einen Unterwassergranulator, welche die Durchgangslöcher 14 des inneren Rings 12 einer zentral montierten Lochplatte 10 wirksam abdichten. Die innere Dichtung 24 und die äußere Dichtung 22 sollten außerdem die erwärmte Lochplatte 10 wirksam von dem ununterbrochenen Kühlwasserfluss isolieren, um einen Wärmeverlust von der Lochplatte 10 zu verhindern und die Energieeffizienz der Lochplatte 10 zu verbessern. Des Weiteren sollten die Lochplatte 10 und die innere Dichtung 24 so konfiguriert werden, dass ein Anstauen von Dampf zwischen der Lochplatte 10 und der inneren Dichtung 24 verhindert wird, um ein Versagen der Dichtung, wenn Wasser zwischen der Lochplatte und der Dichtung in Dampf umgewandelt wird, zu vermeiden. Schließlich noch wäre es von Vorteil, wenn die Lochplatte 10 die damit eingesetzten Dichtungsarten einschränken würde. Genauer ausgedrückt sollten Dichtungen, die dazu tendieren, übermäßig Dampf anzustauen, bei der Lochplatte und der Unterwassergranulatorbaugruppe nicht eingesetzt werden können.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Lochplattenbaugruppe der vorliegenden Erfindung ist so konfiguriert, dass sie einige oder alle der vorstehend aufgeführten Mängel der Lochplatten und Dichtungen nach dem Stand der Technik behebt. Genauer ausgedrückt wird eine Lochplatte und eine Dichtung bereitgestellt, die eine wirksame Abdichtung gegen ein Austreten von Wasser sowie eine wirksame Isolierung gegenüber einem Wärmeverlust von einer erwärmten Lochplatte bietet. Die Dichtung ist außerdem so konfiguriert, dass Dampf leicht zwischen der Dichtung und der Lochplatte entweichen kann, wodurch ein Druckaufbau unter der Dichtung vermieden wird.
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Daher wird eine Extrusionslochplattenbaugruppe für ein Unterwassergranulatorsystem bereitgestellt, worin geschmolzener Kunststoff durch eine Lochplatte fließt und zur Weiterverarbeitung in ein Flüssigkeitsbad austritt. Die Baugruppe schließt mindestens eine Lochplatte mit mehreren Durchgangslöchern zur Aufnahme von Befestigungselementen für die Anbringung der Platte an einem anderen Abschnitt des Granulatorsystems ein und mindestens eine Isolierkammer zum Isolieren der Lochplatte gegenüber dem Flüssigkeitsbad, das sich an der stromabwärtigen Seite der Lochplatte befindet. Die Baugruppe schließt ferner mindestens eine Dichtung ein, die eines oder mehrere der Durchgangslöcher abdeckt, um eines oder mehrere Durchgangslöcher gegenüber der Flüssigkeit abzudichten. In bestimmten Ausführungsformen ist zumindest ein Abschnitt der mindestens einen Dichtung zwischen der Flüssigkeit und mindestens einem Abschnitt der Isolierkammer positioniert.
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In bestimmten Konfigurationen ist die mindestens eine Dichtung ein Dichtungsring. Die Lochplattenbaugruppe schließt ferner mindestens ein Halteelement ein, wobei das Halteelement im Wesentlichen eine identische Form aufweist wie die mindestens eine Dichtung. Wahlweise ist der Lochplattenkörper eine zentral montierte Lochplatte. In diesem Fall werden die Durchgangslöcher so angeordnet, dass sie einen inneren Ring an Durchgangslöchern und einen äußeren Ring an Durchgangslöchern bilden. Ein innerer Dichtungsring ist so konfiguriert, dass er den inneren Ring an Durchgangslöchern abdeckt, und ein äußerer Dichtungsring ist so konfiguriert, dass er den äußeren Ring an Durchgangslöchern abdeckt.
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In bestimmten weiteren Konfigurationen ist die Isolierkammer durch eine Isolierkammerabdeckung abgedeckt und die Dichtung berührt zumindest einen Abschnitt der Abdeckung. In solchen Konfigurationen umfasst die Abdeckung eine Umfangsnut um den Umfang der Abdeckung herum, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens einen Abschnitt der Dichtung aufnehmen kann.
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In bestimmten weiteren Konfigurationen wird die Dichtung aus einem Elastomermaterial gebildet. Das Elastomermaterial kann in Form einer oder mehrerer Polymerschichten vorliegen. Die Polymerschichten können aus Tetrafluoroethylen, Propylen und Kombinationen davon gebildet werden.
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Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Lochplattenbaugruppe für einen Unterwassergranulator bereitgestellt, worin geschmolzener Kunststoff durch eine Lochplatte fließt und in ein Flüssigkeitsbad zur Weiterverarbeitung austritt. Das Verfahren schließt die Bereitstellung einer Lochplatte mit mehreren Durchgangslöchern zur Aufnahme von Befestigungselementen für die Anbringung der Platte an einem anderen Abschnitt des Granulatorsystems ein und mindestens einen Leerraum zum Bilden einer Isolierkammer. Das Verfahren schließt ferner das Platzieren einer Isolierkammerabdeckung auf mindestens einen Abschnitt des Leerraums ein, wodurch mindestens eine geschlossene oder teilweise geschlossene Isolierkammer gebildet wird. Das Verfahren schließt ferner die Anbringung mindestens einer Dichtung an einen Abschnitt der Lochplatte ein, so dass die Dichtung mindestens eines der mehreren Durchgangslöcher abdeckt.
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In bestimmten Ausführungsformen des Verfahrens berührt die mindestens eine Dichtung mindestens einen Abschnitt der Isolierkammerabdeckung, wodurch zumindest ein Abschnitt der Isolierkammer abgedeckt wird. Außerdem ist die Lochplatte in bestimmten Konfigurationen eine zentral montierte Lochplatte und die Durchgangslöcher sind in einer ringförmigen Konfiguration angeordnet. Ferner können die Durchgangslöcher so angeordnet werden, dass sie einen inneren Ring an Durchgangslöchern und einen äußerer Ring an Durchgangslöchern bilden. Wahlweise wird ein Dichtungsring bereitgestellt, um den inneren Ring an Durchgangslöchern abzudecken, und ein separater Dichtungsring wird bereitgestellt, um den äußeren Ring an Durchgangslöchern abzudecken.
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Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Extrusionslochplattenbaugruppe für einen Unterwassergranulator bereitgestellt, worin geschmolzener Kunststoff durch eine Lochplatte fließt und in ein Flüssigkeitsbad zur Weiterverarbeitung austritt. Die Baugruppe schließt eine zentral montierte Lochplatte mit einem inneren Ring an Durchgangslöchern und einen äußeren Ring an Durchgangslöchern ein, wobei die Durchgangslöcher so konfiguriert sind, dass sie Befestigungselemente aufnehmen können, um die Platten an einem anderen Abschnitt des Granulatorsystems zu befestigen. Die Baugruppe schließt außerdem mindestens einen Dichtungsring ein, der den inneren Ring Durchgangslöchern abdeckt, um die Durchgangslöcher gegenüber dem Flüssigkeitsbad abzudichten.
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In bestimmten Konfigurationen schließt die Lochplatte eine Ringnut ein, die so konfiguriert ist, dass sie den Dichtungsring in einer abgesenkten Ausrichtung im Vergleich zu einer erhöhten zentralen Ausrichtung der Lochplatte aufnehmen kann. Wenn sich die Dichtung in der abgesenkten Position befindet, ist die Dichtung bündig mit einer Oberfläche des erhöhten zentralen Abschnitts der Lochplatte.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Einige der Vorteile und Merkmale der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wurden vorstehend zusammengefasst. Diese Ausführungsformen werden, zusammen mit weiteren potentiellen Ausführungsformen der Vorrichtung, den Fachleuten unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen in Verbindung mit den auf die Zeichnungen bezogenen detaillierten Beschreibungen ersichtlich.
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1 ist eine Draufsicht einer distalen Oberfläche einer Lochplattenbaugruppe, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt ist;
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2 ist eine Querschnittansicht der Lochplattenbaugruppe von 1, vorgenommen entlang Abschnitt A-A, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt ist;
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3 ist eine Schnittnahansicht von 2, vorgenommen entlang Abschnitt B-B, wie nach dem Stand der Technik bekannt.
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4 ist eine schematische Ansicht eines Unterwassergranulatorsystems, wie es nach dem Stand der Technik bekannt ist;
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5 ist eine Draufsicht einer distalen Oberfläche einer Lochplattenbaugruppe gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine Querschnittansicht der Lochplattenbaugruppe von 5, vorgenommen entlang Abschnitt A-A;
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7 ist eine Schnittnahansicht von 6, vorgenommen entlang Abschnitt B-B; und
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8 ist eine perspektivische erweiterte Ansicht der Lochplattenbaugruppe von 4, bei der ein Achtelabschnitt entfernt wurde.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Zu Zwecken der nachstehenden Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke “oben”, “unten”, “rechts”, “links”, “senkrecht”, “waagerecht”, “Oberseite”, "Unterseite”, “seitlich”, “längs” und Ableitungen davon auf die Erfindung in ihrer Ausrichtung in den Abbildungen der Zeichnungen. Hinsichtlich der Lochplatte bezieht sich der Ausdruck “proximal” auf die Seite der Lochplatte, die an eine Extrudiervorrichtung angrenzt, die das geschmolzene Polymer aufnimmt. Der Ausdruck “distal” bezieht sich auf die stromabwärtige Seite der Lochplatte, von der das geschmolzene Polymer extrudiert wird. Jedoch sei klargestellt, dass die Erfindung alternative Variationen und Schrittfolgen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich anderweitig ausgedrückt. Es sei ebenfalls klargestellt, dass die spezifischen Vorrichtungen und Verfahren, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Patentbeschreibung beschrieben werden, lediglich exemplarische Ausführungsformen der Erfindung sind. Daher gelten spezifische Abmessungen und andere physikalische Eigenschaften, die sich auf die hier offenbarten Ausführungsformen beziehen, nicht als einschränkend.
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Die gegenwärtig erfundene Lochplattenbaugruppe ist so konfiguriert, dass sie die Schwierigkeiten von vorstehend beschriebenen zentral montierten Lochplattenbaugruppen behebt. Insbesondere ist die gegenwärtig erfundene Lochplattenbaugruppe so konfiguriert, dass sie verhindert, dass sich Dampf zwischen der distalen Oberfläche der Lochplatte und der Dichtung aufstaut, indem sie mehrere Austrittspunkte für den entstandenen Dampf bietet. Indem ermöglicht wird, dass der Dampf leicht aus der Lochplattenoberfläche entweicht, wird verhindert, dass angestauter Dampf erhöhten Druck erzeugt und die Lochplatte oder Dichtung beschädigt. Aufgrund dieser Verbesserungen werden ein Aufstauen von Dampf und eine Zersetzung der Dichtung minimiert. Außerdem bietet die Lochplattenbaugruppe eine wirksame Isolierung zwischen der erwärmten Lochplatte und einem Wasserbad zum Abkühlen der erwärmten Lochplatte. Durch die Isolierung wird ein Wärmeverlust zwischen der Lochplatte und dem Wasserbad verhindert, wodurch der zum Beibehalten einer empfohlenen Betriebstemperatur der Lochplatte erforderliche Energiebedarf reduziert wird. Schließlich verbessert die Lochplattenbaugruppe die insgesamte Ausfallsicherheit des Granulatorsystems, indem sichergestellt wird, dass nur Dichtungen verwendet werden können, die ein Entweichen des Dampfs von der Lochplatte ermöglichen, wodurch ein Versagen der Dichtung minimiert wird.
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Angesichts dieser erwünschten Verbesserungen wird hierin ein Unterwassergranulatorsystem zur Herstellung von Pellets aus geschmolzenem Polymer bereitgestellt. Unter Bezugnahme auf 4 wird ein Unterwassergranulatorsystem 100, wie nach dem Stand der Technik bekannt, veranschaulicht. Das System 100 gibt Thermoplastharz, in Form von geschmolzenem Polymer, von einer Extrudiervorrichtung 112 an eine Lochplatte 110ab. Die distale Oberfläche 128 der Lochplatte 110 steht in Flüssigkeitskontakt mit einem Wasserbad 114, wie beispielsweise einer Leitung 116, um einen Wasserfluss von der Lochplatte 110 an eine Filtervorrichtung 118 und eine Trockenvorrichtung 120 zu leiten. Das geschmolzene Polymer wird durch die Lochplatte 110 und in das Wasserbad 114 extrudiert. Das extrudierte Polymer tritt in das Wasserbad 114 als dünne Stränge ein. Nach Extrusion aus der Lochplatte 110 werden die Stränge durch ein rotierendes Schneidemesser 122, das angrenzend an die distale Oberfläche 128 der Lochplatte 110 positioniert ist, in die Pellets 102 geschnitten. Die Pellets 102 werden in das Wasserbad 114 ausgestoßen, wodurch sich die Pellets 102 verfestigen. Das Wasserbad 114 wird im Allgemeinen als ein ununterbrochener Fluss bereitgestellt, der die gebildeten Pellets 102 von der distalen Oberfläche 128 der Lochplatte 110 zur Filtervorrichtung 118 transportiert. Die gebildeten Pellets 102 werden aus dem Wasserfluss herausgefiltert und mit der Trockenvorrichtung 120 getrocknet. Die gebildeten Pellets können zur Herstellung von Thermoplaststrukturen mittels weiterer Herstellungsvorgänge verwendet werden.
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Unter Bezugnahme auf die 5–8 werden nunmehr eine Lochplatte 210 und Dichtungen 222, 224 der vorliegenden Erfindung, die mit dem System 100 verwendet werden können, detailliert beschrieben. Wie bei den Lochplatten 10, die nach dem Stand der Technik bekannt sind und in den 1–3 dargestellt sind, ist in einer bevorzugten und nicht einschränkenden Ausführungsform die gegenwärtig erfundene Lochplatte 210, wie in den 5–8 abgebildet, eine zentral montierte zylindrische Platte mit einem inneren Ring 212 an Durchgangslöchern 214 und einem äußeren Ring 216 an Durchgangslöchern 215 zur Anbringung der Lochplatte 210 an der Extrudiervorrichtung 112 (dargestellt in 4). Zusätzliche Verbindungselemente, Adapter oder Befestigungsmechanismen (nicht dargestellt) können sich außerdem von dem äußeren Rand der Lochplatte 210 aus erstrecken und zusätzliche Stellen für die Befestigung der Lochplatte 210 an anderen Elementen des Granulatorsystems 100 bieten. Die Lochplatte 210 kann aus Metallen oder Metalllegierungen gebildet sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Stahl, Titancarbid und dergleichen.
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Die Platte 210 schließt einen ringförmigen Extrusionsbereich 232 ein, der sich an der distalen Seite 228 der Platte 210 befindet und mit mehreren kleinen Öffnungen 234 versehen ist. Die Oberfläche des Extrusionsbereichs 232 ist mit einem harten Material, wie beispielsweise Carbid oder einem anderen, ähnlich harten und nichtleitenden Metall bzw. Legierung, abgedeckt. Das in Pellets zu formende Thermoplastharz wird in Form von geschmolzenem Polymer an die Extrusionsöffnungen 234 durch Extrusionskanäle 235 (dargestellt in 6), die von der proximalen Oberfläche 230 der Platte 210 zugänglich sind, bereitgestellt.
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Die Lochplatte 210 ist eine erwärmte Platte, die verhindert, dass erhärtetes Thermoplastmaterial die Extrusionsöffnungen 234 verstopft. Demgemäß schließt in einer nichteinschränkenden Ausführungsform die Platte 210 mehrere Anschlüsse 236 (dargestellt in 8) zur Aufnahme von Wärmmedien, wie beispielsweise Dampf oder erwärmtes Öl, ein. Das Wärmmedium tritt in die Anschlüsse 236 ein und wird durch die Platte 210 durch ringförmige Kanäle zirkuliert, die im Allgemeinen angrenzend an den Extrusionsbereich 232 von Platte 210 positioniert sind.
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Ein Abschnitt der distalen Oberfläche 228 der Lochplatte 210 wird durch zwei separate Dichtungen abgedeckt. Eine innere Dichtung 224 deckt einen inneren Ring 212 an Durchgangslöchern 214 und darin eingeführte Bolzen 218 ab. Eine äußere Dichtung 222 deckt einen äußeren Ring 216 an Durchgangslöchern 215 und darin eingeführte Bolzen 218 ab. Die Dichtungen 222, 224 werden aus Elastomermaterial gebildet, wie beispielsweise Aflas (einem Copolymer aus Tetrafluoroethylen (TFE) und Propylen (P)) und Garlock (einem Polytetrafluoroethylen (PTFE), das anorganische mikrosphärische Zusatzstoffe enthält). Die Dichtungen 222, 224 können mehrschichtige Strukturen sein, die eine oder mehrere Aflasschichten einschließen, die zwischen einer oder mehreren Garlock-Schichten hier und da eingefügt sind. Die Dichtungen 222, 224 sind aus einem Material gebildet, das die Lochplatte 210 gegenüber dem Wasserbad 114 (dargestellt im in 4 abgebildeten System 100) isolieren kann. Im Gegensatz zu Lochplattenbaugruppen nach dem bisherigen Stand der Technik weisen in der vorliegenden Erfindung sowohl die innere Dichtung 224 als auch die äußere Dichtung 222 eine ringförmige Struktur auf. Genauer ausgedrückt deckt, wie in den 5–8 dargestellt, eine ringförmige innere Dichtung 224 nicht den Mittelabschnitt 225 der Lochplatte 210 ab. Daher bietet die innere Dichtung 224 nicht so viel Isolierung für den Mittelabschnitt 225 der Lochplatte 210, wie dies die nach dem bisherigen Stand der Technik verwendeten scheibenförmigen inneren Dichtungen taten.
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Die Dichtungen 222, 224 sind an der Lochplatte 210 durch entsprechende Halteplatten 226, 227 gesichert, die aus einem nichtkorrodierbaren Material gebildet werden, wie beispielsweise Edelstahl. Die Halteplatten 226, 227 sind mit der Lochplatte 210 durch Befestigungselemente verbunden, wie beispielsweise Halteschrauben 252, Schellen oder Laschen, die so konfiguriert sind, dass sie durch Löcher 254 in den Halteplatten 226 verlaufen.
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Zum Ausgleich für die fehlende Isolierung zwischen dem Wasserbad 114 (dargestellt in 4) und der Lochplatte 210 schließt die Lochplatte 210 mindestens eine Isolierkammer 238 zum Isolieren des Mittelabschnitts 225 der erwärmten Lochplatte 210 in dem zuvor durch die scheibenförmigen Dichtungen abgedeckten Bereich ein. Die Isolierkammer 238 kann ein leerer oder hohler Raum sein, der mit Luft atmosphärischer Temperatur gefüllt ist. Alternativ kann die Isolierkammer 238 gänzlich oder teilweise mit jeder beliebigen Art Isolierflüssigkeit, -schaum oder -feststoff gefüllt sein. In einer bevorzugten und nichteinschränkenden Ausführungsform ist die Isolierkammer 238 aus einem im Wesentlichen kreisförmigen Leerraum 240 bzw. Leerkammer geformt, der bzw. die um die Längsachse 211 der Lochplatte 210 innerhalb des inneren Rings 212 an Durchgangslöchern 214 gebildet ist. Eine Isolierkammerstütze 242 erstreckt sich von dem Zentrum des Leerraums 240 nach oben. Der Leerraum 240 wird durch eine Isolierkammerabdeckung 244 abgedeckt, wodurch die geschlossene oder teilweise geschlossene Isolierkammer 238 gebildet wird. Die Abdeckung 244 kann festgeschweißt sein, wodurch eine Schweißdichtung 246 um den äußeren Rand der Abdeckung 244 herum gebildet wird. Eine ähnliche Schweißdichtung 248 kann gebildet werden, um die Abdeckung 244 mit der Stütze 242, die sich im Zentrum des Leerraums 240 befindet, zu verbinden. Alternativ kann die Isolierkammer 238 integral in die Lochplatte 210 gebildet werden, was bedeutet, dass kein separater Schweißschritt erforderlich ist.
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Weiterhin unter Bezugnahme auf die 5–8 berührt in einer bevorzugten und nichteinschränkenden Ausführungsform mindestens ein Abschnitt der inneren Dichtung 224 die Abdeckung 244 und deckt einen Abschnitt der Isolierkammer 238 ab. Es wurde festgestellt, dass durch das Abdecken eines Abschnitts der Isolierkammer 238 mit der inneren Dichtung 224 die Isolierung der Lochplatte 210 verbessert wird. Wie in den 6 und 7 dargestellt, berührt ungefähr die innere Hälfte der Dichtung 224 die Abdeckung 244 und deckt einen Abschnitt der Isolierkammer 238 ab. Jedoch soll der Abschnitt der inneren Dichtung 224, der die Isolierkammer 238 abdeckt, nicht einschränkend sein und kann wesentlich mehr als 50% des Oberflächenbereichs der inneren Dichtung 224 einschließen. Alternativ ist es nicht erforderlich, dass die innere Dichtung 224 irgendeinen Abschnitt der Isolierkammer 238 abdeckt.
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In bestimmten Ausführungsformen schließt die Isolierkammerabdeckung 244 eine Nut 250 um den äußerer Rand zwecks Aufnahme von mindestens einem Abschnitt der inneren Dichtung 224 ein. Daher ist die innere Dichtung 224 so konfiguriert, dass sie eine bündige ebene Oberfläche mit dem Mittelabschnitt 225 der Lochplatte 210 bildet. In ähnlicher Weise kann die äußere Dichtung 222 innerhalb einer Vertiefung aufgenommen werden, die durch den äußeren Ring 216 an Durchgangslöchern 215 gebildet wird. Daher ist in einer bevorzugten und nichteinschränkenden Ausführungsform die gesamte distale Oberfläche 228 der konstruierten Lochplatte 210 und Dichtungen 222, 224 im Wesentlichen eben.
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Wie vorstehend erörtert, werden die Dichtungen 222, 224 und die Halteplatte 226 durch Befestigungselemente fixiert, wie beispielsweise Halteschrauben 252, die durch entsprechende Löcher 254 in den Dichtungen 222, 224 eingeführt werden, und die Halteplatte 226. Wie in 5 dargestellt ist, sind die Halteschrauben 252 gleichmäßig innerhalb der Oberfläche der äußeren Dichtung 222 zwischen den Durchgangslöchern 215 positioniert. Jedoch sind die Halteschrauben 252 lediglich entlang der äußeren Hälfte der inneren Dichtung 224 vorhanden. Genauer ausgedrückt werden ein oder mehrere Löcher 254 zwischen jedem Durchgangsloch 214 positioniert. Es sind keine Löcher 254 auf der inneren Hälfte der inneren Dichtung 224 und der entsprechenden Halteplatte 226 vorhanden. Demgemäß verlaufen die Halteschrauben 252 nicht durch die Isolierkammer 238, die unterhalb der inneren Hälfte der inneren Dichtung 224 positioniert ist.
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Bei Gebrauch wird geschmolzenes Polymer aus einer Extrudiervorrichtung 112 an die Lochplatte 210 bereitgestellt. Das geschmolzene Thermoplastmaterial dringt in die Lochplatte 210 durch Schlitze an der rückseitigen Oberfläche von Platte 210 ein. Das geschmolzene Polymer wird durch die Schlitze hindurch und in verjüngt zulaufenden Kanäle, die in Richtung der Extrusionsöffnungen 234 des Extrusionsbereichs auf der distalen Oberfläche 228 der Platte 210 verlaufen, hinein bewegt. Extrudiertes Polymer dringt an der distalen Oberfläche 228 von Platte 210 in das Wasserbad 114 ein und wird durch das rotierende Schneidemesser 122 in Pellets 102 geteilt. Falls eine Abdichtung der Dichtung 222, 224 beeinträchtigt ist, wie beispielsweise, wenn die Dichtung verzogen ist, kann Wasser von dem Wasserbad 114 in Kontakt mit der distalen Oberfläche 228 der Lochplatte 210, unterhalb der Dichtungen 222, 224 kommen. Da die Lochplatte 210 erwärmt ist, wird das Wasser sofort zu Dampf umgewandelt. In Lochplatten 10 nach dem bisherigen Stand der Technik staut sich der Dampf unter der zentralen scheibenförmigen inneren Dichtung 224 an.
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Die ringförmige innere Dichtung 224 der vorliegenden Erfindung bietet zahlreiche Austrittspunkte für den entstandenen Dampf. Insbesondere kann der Dampf entweder von dem inneren Rand oder dem äußeren Rand der ringförmigen inneren Dichtung 224 ausgestoßen werden. Der Dampf staut sich nicht im Mittelabschnitt 225 der Lochplatte 210 an. Tatsächlich wird angenommen, dass das Fehlen der Halteschrauben 252 und Schraubbohrungen 254 am inneren Abschnitt der inneren Dichtung 224 zusätzliche Wege zum Entweichen des Dampfes im Vergleich zu Dichtungsringen, bei denen Halteschrauben 252 auf der gesamten Oberfläche der Dichtung 224 positioniert sind, bietet. Daher wird die Wahrscheinlichkeit, dass erzeugter Dampf genug Druck aufbauen kann, um die innere Dichtung 224 oder die Lochplatte 210 zu beschädigen, effektiv reduziert.
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Weiterhin unter Bezugnahme auf die 5–8 besteht ein weiterer Vorteil der gegenwärtig erfundenen Lochplatte 210 darin, dass die Form und Konfiguration der Dichtungen 222, 224 gesteuert wird. Genauer ausgedrückt muss die innere Dichtung 224 so bemessen sein, dass sie in die Umfangsnut 250 passt, die durch die Isolierkammerabdeckung 244 und den inneren Ring 212 der Durchgangslöcher 214 gebildet wird. Die innere Dichtung 224 sollte außerdem eine geeignete Stärke aufweisen, um eine bündige ebene Oberfläche mit dem Mittelabschnitt 225 der Lochplatte 210 zu bilden. Daher werden sowohl die Form als auch die Stärke der inneren Dichtung 224 wirksam eingeschränkt. Die Größe und Tiefe der Vertiefung des äußeren Rings 216 an Durchgangslöchern 215 schränkt in ähnlicher Weise die Abmessungen der äußeren Dichtung 222, die mit der Lochplatte 210 verwendet werden kann, ein. Durch das wirksame Einschränken der Größe der Dichtungen 222, 224 wird die Wahrscheinlichkeit, dass ein Bediener eine Dichtung 222, 224 einbaut, die eine falsche Größe der Form aufweist, und dadurch mit größerer Wahrscheinlichkeit Dampf zwischen der Dichtung 222, 224 und der Lochplatte 210 angestaut wird, wirksam verringert. Demgemäß wird durch das Einschränken der Größe und Form der Dichtung 222, 224 eine zusätzliche Sicherheitsfunktion hinsichtlich einer unsachgemäßen Bedienung der Lochplatte 210 und der Dichtungen 222, 224, die zum Versagen der Lochplatte 210 oder Beschädigungen am Granulatorsystem 100 führen können, geboten.
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Obgleich die Erfindung detailliert zum Zwecke der Veranschaulichung auf Grundlage der derzeit als praktisch und bevorzugt betrachteten Ausführungsformen beschrieben wurde, sei klargestellt, dass solche Details einzig und allein zu diesem Zwecke erfolgen und dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil beabsichtigt ist, dass darin Modifikationen und gleichwertige Lösungen abgedeckt sind. Beispielsweise sei klargestellt, dass die vorliegende Erfindung vorsieht, dass im möglichen Umfang eine oder mehrere Merkmale einer beliebigen Ausführungsform mit einer oder mehreren Merkmalen einer beliebigen anderen Ausführungsform kombiniert werden kann bzw. können.
