DE202007019511U1

DE202007019511U1 - Gerät zur Herstellung von Polymerpellets enthaltend flüchtige organische Stoffe und/oder flüchtige organische Stoffe erzeugendes Material

Info

Publication number: DE202007019511U1
Application number: DE202007019511U
Authority: DE
Original assignee: Gala Industries Inc
Current assignee: Gala Industries Inc
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2013-03-14
Anticipated expiration: 2017-06-26

Abstract

Gerät zur Herstellung von Polymerpellets enthaltend einen flüchtigen organischen Stoff und/oder ein einen flüchtigen organischen Stoff erzeugendes Mittel, insbesondere gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gerät eine Polymerschmelze-Quelle (2) zum Bereitstellen der Polymerschmelze, die den flüchtigen organischen Stoff und/oder das einen flüchtigen organischen Stoff erzeugendes Mittel enthält, einen Unterwasser-Granulierer (900) zum Granulieren der Polymerschmelze zu Pellets, einen Fluidströmungs-Generator zum Erzeugen eines Fluid-Flusses durch ein mit dem Unterwasser-Granulierer (900) verbundenes Rohrsystem (1000) zum Wegbefördern der Pellets von dem Unterwasser-Granulierer, und eine Entwässerungs- und/oder Trocknungsvorrichtung (1300, 1400) zum Abtrennen der Pellets von dem Fluid umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrsystem (1000) so aufgebaut ist, dass die Pellets in dem Fluid-Fluss für mindestens einen minimalen Versiegelungszeitraum gehalten werden, bis eine äußere Schale der Pellets versiegelt ist und der flüchtige organische Stoff und/oder das den flüchtigen organischen Stoff erzeugende Mittel in den Pellets eingeschlossen ist, wobei der Fluidströmungs-Generator und/oder das...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung beschreibt eine Einrichtung, durch die flüchtige organische Materialien oder reaktive Verbindungen, die flüchtige organische Materialien freisetzen, in ein Polymer eingebracht werden und die diese Konzentration anschließend während der Dauer des Prozesses mit minimalem oder vernachlässigbarem Verlust durchwegs beibehalten. Dies umfasst die allgemeinen Schritte des Mischens der flüchtigen Bestandteile oder der Bestandteile, die flüchtige organische Materialien erzeugen, in die Polymermatrix, der Extrusion durch eine Düse, der Pelletisierung, und der Trocknung. Während des Prozesses wird die Einrichtung permanent modifiziert, um positiven Druck aufrechtzuerhalten oder um das Ausgasen dieser flüchtigen organischen Stoffe durch Reaktion oder Verdunstung in der Formulierung anderweitig einzudämmen, um den unerwünschten Konzentrationsverlust, die unerwünschte oder vorzeitige Expansion der imprägnierten Polymermatrix, oder den irreversiblen Abbau der reaktiven Mittel mit anschließendem Konzentrationsverlust und/oder die vorzeitige Expansion der Formulierung zu vermeiden. Dies ändert die funktionelle Verwendung der Formulierung für nachfolgende Verfahren, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Rotationsformen, Spritzguss, Blasformen, Extrusion, Schäumen, kontrollierte Expansion, Blending, oder zusätzliche Formulierungs- und Herstellungsschritte und Methoden, wie für die Anwendung von Interesse erforderlich, nicht.
2. Beschreibung der bisherigen Technik
Mischen, Pelletisieren und Trocknen von Materialien, die flüchtige organische Stoffe und andere Expansionsmittel enthalten, sind bereits seit vielen Jahren bekannt. Der volle Umfang der Einsatzmöglichkeit von Polymeren und flüchtigen Bestandteilen war bisher oft durch solche Anforderungen begrenzt, wie die an der Verarbeitung beteiligten Temperaturen, die für die verwendete flüchtige Komponente zu hoch sind, Abbau der Polymermatrix, der flüchtigen oder reaktiven Komponenten, übermäßiger Konzentrationsverlust, Reduktion der Formulierungsviskosität mit einer Pelletisierung von schlechter Qualität, erhöhte Empfindlichkeitsneigung zum Abfrieren beim Pelletisieren, vorzeitige Expansion der Formulierung, schlechte Oberflächenqualität des gebildeten Pellets, unerwünschte Porosität des Pellets, und zu hohe Feuchtigkeitsgehalte des pelletisierten Endprodukts.
Die Pelletisierungseinrichtung ist bereits etabliert und wird schon seit vielen Jahren vom Rechtsnachfolger bei Anwendungen verwendet, wie sie von Stand-der-Technik-Offenbarungen beispielhaft beschrieben sind, darunter die US-Patent Nrn. 4,123,207 ; 4,251,198 ; 4,500,271 ; 4,621,996 ; 4,728,176 ; 4,888,990 ; 5,059,103 ; 5,403,176 ; 5,624,688 ; 6,332,765 ; 6,551,087 ; 6,793,473 ; 6,824,371 ; 6,925,741 ; 7,033,152 ; 7,172,397 ; US-Patentanmeldung Nrn. 20050220920, 20060165834; die deutschen Patente und Anmeldungen, darunter DE 32 43 332 , DE 37 02 841 , DE 87 01 490 , DE 196 42 389 , DE 196 51 354 , DE 296 24 638 ; die Weltpatentanmeldungen WO 2006/087179 und WO 2006/081140 ; und die Europäischen Patente, darunter EP 1 218 156 und EP 1 582 327 . Diese Patente und Anmeldungen gehören alle dem Rechtsnachfolger und sind hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mitumfasst.
Ebenso ist eine Trocknungseinrichtung bereits etabliert und wird seit vielen Jahren vom Rechtsnachfolger bei Anwendungen verwendet, wie sie in den Stand-der-Technik-Offenbarungen gezeigt sind, darunter die US-Patent Nrn. 3,458,045 ; 4,218,323 ; 4,447,325 ; 4,565,015 ; 4,896,435 ; 5,265,347 ; 5,638,606 ; 6,138,375 ; 6,237,244 ; 6,739,457 ; 6,807,748 ; 7,024,794 ; US-Patentanmeldung Nrn. 20060130353; die Weltpatentanmeldung WO 2006/069022 ; die deutschen Patente und Anmeldungen, darunter DE 19 53 741 , DE 28 19 443 , DE 43 30 078 , DE 93 20 744 , DE 197 08 988 ; und die europäischen Patente, darunter EP 1 033 545 , EP 1 602 888 , und EP 1 647 788 . Diese Patente und Anmeldungen gehören alle dem Rechtsnachfolger und sind hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mitumfasst.
Die frühen Herstellungsverfahren waren typischerweise für expandierbares Polystyrol und umfassten zweistufige Verfahren der Dispersionspolymerisation des Styrolmonomers in Wasser und die anschließende Imprägnierung der Polystyrolbeads mit dem Expandiermittel. Die allgemeinen Merkmale des expandierbaren Polystyrols ”EPS” sind als ein Gewichtsmittelmolekulargewicht im Bereich zwischen 160,000 und 260,000 mit 4 bis 7% Blähmittel beschrieben. Die durch dieses Verfahren erzeugten Beads bildeten allgemein eine typische statistische Glockenkurvenverteilung mit Bead-Durchmessern im Bereich von 0,2 mm oder 0,007 in. bis 3,0 mm oder 0,12 in. ["Introduction to Expandable Polystyrol": Huntsman Technical Bulletin 1-1.0 (July 2001), Verweis vorstehend].
Dieser Übersichtsartikel beschreibt die jüngere Technologie als ein einstufiges Verfahren, wobei die Polymerisation und Imprägnierung in einem gemeinsamen Kessel vorgenommen werden, worauf Trocken und Schlichtung folgen. Das Endverfahren besteht aus Vorexpansion, Stabilisierung, und Formung in die Endproduktgestalt.
GB 1,079,369 stellt eine Extrusion von vernetzbaren Polyolefinen unter Bildung von schäumbaren Schläuchen vor. Das Vernetzungsmittel mit mehreren ethylenischen Gruppen wird zusammen mit verschiedenen Expansionsmitteln in den Extruder eingebracht, der thermisch initiierte Freisetzer von Inertgasen als Expansionsmittel, Carbonatsalze in Kombination mit Säuren sowie flüchtige organische Stoffe wie niedrig siedende organische Stoffe beinhaltet. Die Schläuche werden extrudiert, unter Kühlen geschäumt und dann erwärmt, um Vernetzen zu erreichen.
EP 0 305 862 lehrt die Herstellung von kleinen, gleichmäßigen und im Wesentlichen kugeligen Pellets, bestehend aus Polyphenylenetherharz oder Mischungen von diesem mit Alkenyl-aromatischen Polymeren. Blähmittel, typischerweise 3 bis 40% (vorzugsweise 5 bis 15%), wurde durch Extrusion in die Polymerschmelze eingearbeitet und durch eine erwärmte Mehrlochblendendüse in Kontakt mit Wasser passiert, um sofort durch eine rotierende Klingenserie geschnitten zu werden. Die Beads werden anschließend aus dem Wasser genommen und getrocknet. Es werden weitere Fluide genannt, darunter Stickstoff, Helium, Alkohole, Glycole und Polyole. Die verwendeten Düsenlöcher waren von 0,010'' bis 0,050'', und der Wasserbehälter konnte, sofern erforderlich, mit Druck beaufschlagt werden, um vorzeitige Expansion der imprägnierten Polymerpellets oder Verlust der Kühlfluide zu vermeiden. Kohlenwasserstoffe und Fluorkohlenstoffe sind als die bevorzugten Blähmittel genannt.
Die US 5,905,096 lehrt die Verwendung von statischen Mischern, um eine Dispersionspolymerisation zu bewirken, um gleichmäßige Beads von 0,4 bis 2,0 mm zu erreichen, und mit Einstellung der Schergeschwindigkeit während der intensiven Mischphase kann dies auf Beads von 0,5 bis 1,2 mm geregelt werden. Dies stellt ein dreistufiges Verfahren dar, wobei eine Prepolymerisation in Masse bewerkstelligt wird, als Zweites wird das Prepolymer in einer wässrigen Phase dispergiert, und anschließend zum Schluss polymerisiert. Das Expansionsmittel kann zu jeden Punkt bei dem Verfahren eingearbeitet werden.
Die US-Patent Nrn. 6,133,333 und 6,231,795 sowie die US-Patentanmeldung Nr. 20030162852 erörtern die Verwendung von Alkenyl-aromatischen Polymeren bestehend aus einem Gewichtsmittelmolekulargewichtsbereich von 100.000 bis 500.000, der durch Verwendung von einem Extruder, Mischer, oder Mischer zusammen mit fakultativen Nukleatoren, wovon alle im Hinblick auf ihre Zusammensetzung ausführlich erläutert sind, mit einem oder mehreren Blähmitteln gemischt wird. Das Gemisch wird bei dem Verfahren etwas abgekühlt und dann durch eine Mehrlochdüse in eine Zone von, relativ zu demjenigen vor der Düse, reduziertem Druck extrudiert. Das Extrudat kann sofort geschäumt oder in Stränge oder Beads zerschnitten werden, die sofort in einem kalten Wasserbad abgeschreckt und pelletisiert werden, um Expansion zu verhindern. Diese Beads können zu einem späteren Zeitpunkt Erwärmen oder Dämpfen erfahren, um Expansion bis zu einem Endprodukt zu bewirken. Vernetzen oder vernetzbare Schäume werden zur Erzeugung kleinerer und gleichmäßigerer Zellgrößen empfohlen. Die Schmelztemperaturen der Polymermatrix betrugen typischerweise 160° bis 310°C.
Die EP 1 655 326 lehrt, dass die Extrusion von Filmen von verschiedenen Polyethylenen, Polypropylenen, olefinischen Copolymeren, Polyvinylchlorid oder ”PVC”, und Polystyrol zu schäumbaren Filmen führt, wobei die gewählten Polymere Schmelzpunkte unterhalb von 130°C beibehalten. Anorganische Carbonate und modifizierte Citronensäure oder polymere Säuren waren die Expansionsmittel der Wahl. Zellgrößen von 0,05 to 2,0 mm waren typisch und führten zu Dichten von 20 bis 400 kg/m³.
Die EP 1 666 222 zeigt die Verwendung von Extrusion und Pelletisieren von Polystyrol, Polyethylen und Polypropylen bei Verarbeitungstemperaturen von 150 bis 180°C, 130 bis 160°C bzw. 180 bis 210°C. Das Material wird durch eine Düse mit Lochdurchmessern von 0,5 bis 1,0 mm und Maschinenlängen von 2 bis 4 mm passiert. Scherraten von 12.000 bis 35.000 pro sec werden als notwendig genannt, um scheinbare Schmelzviskositäten von 10.000 bis 70.000 centipoise zu erreichen. Wassertemperaturen zum Pelletisieren von Polystyrol sind bei 30 bis 60°C genannt, für Polyethylen sind sie als 20 bis 50°C angegeben und für Polypropylen als 40 bis 70°C festgelegt. Die Pelletdurchmesser sind als etwas größer im Durchmesser als die Düsenlöcher beschrieben. In der Aufführung mitumfasste Blähmittel sind aliphatische Kohlenwasserstoffe, Ether, Alkohole, Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser und sind typischerweise im Bereich von 2 bis 15 Gew.-%.
Die US 6,465,533 lehrt die Anwendung von Extrusion mit Polystyrol eines mittleren Molekulargewichts von 220.000, welches Flammschutzmittel, Aluminiumplättchen, Antimontrisulfid, Ruß, und/oder Graphit als Wärme-beeinflussende Mittel und Blähmittel in der Formulierung einschließt. Das Verfahren legt ein erforderliches Abkühlen auf 120°C fest, wonach das extrudierte Material unter Wasser granuliert wird. In dem Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter kann Druck erforderlich sein, um vorzeitige Expansion zu vermeiden, speziell wenn die Teilchengröße der Wärme-Modifikatoren abnimmt. Auch das Beschichten des Granulats ist zur Verhinderung des Klebens beschrieben. Die Zellgröße des geschäumten Materials wird als homogen und im Bereich von 0,05 bis 0,2 mm beschrieben.
Die europäischen Patentschriften EP 1 396 519 , EP 1486 530 , und EP 1 514 895 beschreiben ein Verfahren zur Extrusion von expandierbaren Materialien unter Verwendung von Polystyrol, Flammschutzmitteln, Expansionsmitteln, Metallpartikeln (z. B. Kupfer, Zink, oder Aluminium) und andere Materialien, wie Graphit, Aluminiumoxid, Magnesiumhydroxide, und/oder Aluminiumhydroxide zur Verbesserung der wärmereflektierenden Eigenschaften der gebildeten Granulate. Wo Graphit genannt ist, beträgt die bevorzugte Teilchengröße weniger als 5 Mikron.
Die US 6,783,710 beschreibt eine Reihe von statischen Mischern, wobei die erste Einheit intensives Scheren bereitstellt, um Schmelzen und eine hohe Fließgeschwindigkeit zu bewerkstelligen, wobei der zweite Mischer bei viel geringeren Schergeschwindigkeiten mit einer reduzierten Fließgeschwindigkeit arbeitet, wodurch sich das Polymer etwas abkühlen lässt. Kohlenwasserstoff- und Fluorkohlenstoff-Blähmittel, Flammschutzmittel, Nukleierungsmittel und andere Additive werden direkt in das Schmelzverfahren eingebracht. Das Blähmittel wird dem Disperionsmischer mit der hohen Scherkraft zugesetzt, um Gleichmäßigkeit der Dispersion sicherzustellen. Nach einem leichten Abkühlen folgt Granulation der Polymerschmelze, und das extrudierte Material wird schnell und vorzugsweise in Wasser abgekühlt, um vorzeitige Expansion der getränkten Polymerbeads zu verhindern. Drücke von 100 bar und Temperaturen von 200°C sind für das Gemisch mit hoher Scherung genannt. Das granulierte Produkt ist im Vergleich praktisch das gleiche wie diejenigen, die direkt durch Suspensionspolymerisationsverfahren verwirklicht werden.
Die EP 1 517 947 und die US-Patentanmeldung Nr. 20050156344 betreffen ein Verfahren zur Herstellung expandierbarer Pellets, wobei das verwendete Polystyrol einen Molekulargewicht im Bereich von 170.000 bis 400.000 mit 2 bis 10% Expansionsmittel, eine Polydispersität von maximal 3,5, einen Verarbeitungsbereich von typischerweise mindestens 120°C mit Düsentemperaturen von 160 bis 240°C, einem Düsenlochdurchmesser von 0,2 to 1,2 mm, wobei Maschinenlängen und Einlass und Auslasskegel sorgsam definiert sind, aufweist. Wasser ist als eine kritische Komponente der Blähmittel-Formulierung definiert und reicht von einem internen Gehalt von 0,5 to 1,5%, der notwendig ist, um Gleichmäßigkeit der Zellstruktur zu erreichen. Statisches Mischen ist gegenüber dynamischem Mischen bevorzugt, um Molekulargewichtsreduktion, Wärmeabbau und schlechte Zellstruktur, die anschließend zu vermindertem Schäumen und/oder schlecht geschäumter Struktur führt, zu vermeiden. Die Bearbeitungszeiten liegen vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 Minuten, wobei Schergeschwindigkeiten unterhalb von 30 sec^–1 bei Temperaturen typischerweise unterhalb von 260°C aufrechterhalten werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die bisherige Technik hat die Durchführbarkeit der Pelletisierung von Materialien gezeigt, die flüchtige Komponenten enthalten, insbesondere wie auf dem Markt für expandierbares Polystyrol gezeigt. Herausforderungen treten bei dem Versuch der Extrusion dieser Formulierungen insofern auf, als ein Belüften frühzeitig während des Misch- und Schmelzverfahrens verfügbar sein muss, um unerwünschte flüchtige organische Stoffe, wie Wasser oder Gase zu beseitigen. Diese können chemische Nebenprodukte sein, oder können in den Poren und den Räumen in und zwischen den Komponenten absorbiert oder fest an die Oberflächen, speziell bei Komponenten mit hoher Oberfläche, wie Nanomaterialien oder Kohlenstoffstaub adsorbiert sein. Das Belüften oder Entgasen wird problematisch, wenn Bestandteile vorhanden sind, deren Beibehalten mit kontrollierbarer Konzentration notwendig ist. Auch während dieser Belüftungsvorgänge muss eine vorzeitige Expansion vermieden werden.
Das Starten des gesamten Verfahrens ist, wenn flüchtige organische Stoffe vorhanden sind, in sofern problematisch, als das Herausspülen der verschiedenen Komponenten typischerweise signifikante Druckabfälle von innerhalb der bestimmten Komponente auf atmosphärische Bedingungen, die gemeinhin als eine Folge des Spülverfahrens angetroffen werden, erfordert. Verluste von flüchtigen organischen Stoffen, problematisches Schäumen, oder auch eine signifikante unerwünschte Expansion sind nennenswerte Herausforderungen, die gemeistert werden müssen.
Sobald die Pellets geschnitten sind, müssen sie ausreichend gekühlt werden, um die äußere Schale zu verfestigen, während die Innentemperatur der Pellets immer noch deutlich wärmer ist, was zu weiterem Verlust von flüchtigen organischen Stoffen oder zu unerwünschter Expansion führt. Dies wird in Materialien, die zum Auskristallisieren neigen, weiterhin erschwert, als sich während des Kristallisationsverfahrens sehr viel Wärme entwickelt und durch die Verfahrensbedingungen abgeführt werden muss, ebenso wie sämtliche nachteiligen Verluste oder unerwünscht Folgen vermieden werden müssen.
Rohrleitungsmaterialien jeglicher Entfernung führen stufenweise zum Druckabfall über das System, was sich für diese Pellets als problematisch erweist, wenn sie immer noch warm genug sind und somit potentiell das Auftreten von Herausforderungen an die Flüchtigkeit, Schäumen, und/oder Agglomeration zulassen. Mit Zunahmen in der Druckbeaufschlagung in der Rohrleitung wird nun die Entwässerung zu einer nennenswerten Herausforderung, ohne die gemeinhin erlittenen Druckabfälle, die zu den Herausforderungen an die Flüchtigkeit an diesen Verbindungsstellen führen.
Demnach ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Gerät zur Herstellung von Polymerpellets bereitzustellen, die einen flüchtigen organischen Stoff und/oder ein einen flüchtigen organischen Stoff erzeugendes Mittel bereitzustellen, wobei die Nachteile der bisherigen Technik vermieden werden und Letztere weiterhin auf einem vorteilhaften Weg entwickelt wird. Insbesondere ist eine erschwingliche und zuverlässige Einrichtung erwünscht, so dass nennenswerte Verluste in der Konzentration von flüchtigen organischen Stoffen und von flüchtige organische Stoffe erzeugenden Materialien bei der Herstellung solcher Polymerpellets unterbunden oder zumindest reduziert werden. Diese Aufgabe wird durch ein Gerät nach Anspruch 1 bewerkstelligt. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Es wird also die Verwendung von wirksamem dispersivem und distributivem Mischen zur Bereitstellung einer homogenen Formulierung, die flüchtige Bestandteile enthält, gestattet. Dieses gleichmäßig dispergierte Gemisch kann erfolgreich durch eine Mehrlochdüse passiert und erfolgreich ohne nennenswerten Verlust von flüchtigen organischen Stoffen und ohne vorzeitige Expansion pelletisiert werden. Nach dem Pelletisieren, und wie hierin offenbart, werden die Beads oder Pellets unter ausreichender Druckbeaufschlagung transportiert, um weiterhin den Verlust oder die vorzeitige Expansion zu verhindern und um gleichermaßen das Abkühlen und Verfestigen der Pellets zu erleichtern, um erfolgreich die flüchtigen Bestandteile einzuschließen. Trocknen und Nachbearbeitung der getränkten Beads oder Pellets sind gemäß der aktuellen Erfindung möglich, während die gewünschte Konzentration von diesen flüchtigen organischen Stoffen aufrechterhalten wird. Das Einarbeiten von teilchenförmigen Stoffen, Füllmaterialien, und den Eigenschaftsmodifikatoren liegen ebenfalls im Umfang dieser Erfindung, darunter Submillimeter-Partikelgrößen, von denen aus dem zitierten Stand der Technik bekannt ist, dass sie im Wesentlichen für die Auslösung von vorzeitiger Expansion problematisch sind.
Auf Grund der obigen Überlegungen wird die vorliegende Erfindung präsentiert, wobei ein Mehrkomponentengerät außergewöhnliche Niveaus einer Belüftungskontrolle, Schaumverhinderung, Reduktion oder Beseitigung von flüchtigen organischen Stoffen, Unterbindung von vorzeitiger Expansion, und Zulassen von ausreichendem Abkühlen, um die Pellets zu verfestigen, und das Abführen von entwickelter wärme, sollten Kristallisation oder andere exotherme Verfahren eintreten, bereitstellt.
Gemäß einem Hauptaspekt stellt diese Erfindung ein Gerät bereit, welches die Konzentration von flüchtigen Bestandteilen aufrechterhält, unerwünschtes Ausgasen von Formulierungskomponenten reduziert und/oder unerwünschte oder vorzeitige Expansion von Pellets verhindert, die durch ein kontinuierliches Verfahren erzeugt wurden, welches das gleichmäßige distributive und dispersive Mischen mit einem Polymer oder einer Polymerschmelze oder einem vergleichbaren geschmolzenen Fluid, welches bei ausreichender Druckbeaufschlagung ein Druck-restriktives Umlenkventil durch eine Mehrlochdüsenplatte passiert, Pelletisieren erfährt und wonach die erzeugten Beads abtransportiert werden, während ein kontrollierter Druck aufrechterhalten wird, derart, dass entsprechendes Kühlen und Verfestigen vor dem Trocken und entsprechendem Nachbearbeiten dieser mit flüchtigen Stoffen getränkten Partikel realisiert werden, umfasst, jedoch nicht darauf beschränkt ist.
Als Zweites ist ein statischer Mischer zum verstärkten dispersiven und/oder distributiven Mischen des Materials vorgesehen, das flüchtige organische Stoffe enthält, der eine Reihe von Umlenkventilen an seinem Einlass und seinem Auslass aufweist, um das Herausspülen von Material vor dem Eintritt in den statischen Mischer aus den jeweiligen Abschnitten des statischen Mischers zu erlauben, was den statischen Mischer vermeidet, oder am Auslass des statischen Mischers vor dem Eintritt in die nachgeschaltete Bearbeitung aufweist.
Gemäß einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein multi-positionales oder multi-direktionales Polymer-Umlenkventil bereit, welches einen Drosselfinger enthält, derart, dass der Verlust von flüchtigen organischen Stoffen und die vorzeitige Expansion der Polymerdispersion während des Übergangs von dem Mischverfahren zu dem Pelletisierverfahren vermieden werden.
Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung eine abrasions- und korrosionresistente Matrize, ein Einzelkomponente oder mit entfernbaren Zentrum zur Leichtigkeit des Auswechselns bereit, die zum selektiven Extrudieren der Polymerdispersion in Durchmessern von 3,5 mm oder weniger unter Verwendung von Elongationsheizelementen oder Mehrzonen-Zentralbeheizen für verbesserte Gleichmäßigkeit und wirksamere Übertragung von wärme zu der hindurchfließenden Polymerdispersion in der Lage ist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, den sicheren Betrieb des Verfahrens, einschließlich flüchtiger Komponenten, durch Verkapseln der beschriebenen Düse in einem explosionssicheren Schutzschild zu verbessern.
Wieder eine andere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung von einem Standard-, Stromlinien- oder flexiblen Messerkreuzaufbau mit einer Vielzahl von Klingen von mannigfaltiger Zusammensetzung und dimensional variiert, um optimale Pelletisierkapazitäten im Einklang mit verbesserten abrasiven oder korrosiven Komponentenkapazitäten bereitzustellen.
In noch einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Pelletisierer manuell oder mechanistisch optimal eingestellt werden, um den richtigen Sitz des Messerkopfs und der Klingen an der Düsenfläche sicherzustellen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt Dichtungen, einschließlich mechanische Typen, in dem Pelletisierer als eine Sicherheitsmaßnahme zur Kontrolle der Druckbeaufschlagung bereit, wobei die Druckbeaufschlagung zur Kontrolle, Verminderung oder Beseitigung des Verlusts von flüchtigen organischen Stoffen und zur Verhinderung unerwünschter oder vorzeitiger Expansion der erzeugten Polymerpellets eingebracht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung einen Standard- oder zweiteiligen Transportfluid- oder Wasserbehälter unter Verwendung von Fließführungen oder segmentierten Fließführungen zur optimalen Erleichterung des Wegfließens der erzeugten Pellets aus der Schneidkammer bereit.
Noch eine andere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen neuen Druckregulierungsmechanismus, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf eine Reihe von einer oder mehreren Pumpen oder Hochdruckpumpen und eine restriktive Fluid-Fließrohrkonstruktionen oder ein Vielfaches von linearen oder winkligen restriktiven Fluid-Fließrohrkonstruktionen bereit, der in mindestens eine Komponente der Zweiwege-Umführungskonstruktion oder in die Prozessrohrleitung in Anschluss an die Umführung eingebaut ist.
Eine zusätzliche vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt druckbeaufschlagtes Entwässern bereit, um zu ermöglichen, dass die Reduktion des Transportfluidvolumens wirksam das Verhältnis Pellet/Fluidaufschlämmung erhöht und somit das nachgeschaltete Entwässern, Trocknen, und die Nachbearbeitung erleichtert, sobald das Pellet ausreichend verfestigt ist, um eine derartige Manipulation zu erlauben.
Nach noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Trockner oder ein selbstreinigender Trockner mit einstellbaren Sprühdüsen bereitgestellt, in denen eine oder mehrere Siebvorrichtungen von mindestens einer und vorzugsweise von zwei oder mehreren Schichten angeordnet sind, auf die oberflächenmodifizierende und/oder antistatische Behandlungen angewandt werden können, um einen sicheren Betrieb in Gegenwart von flüchtige Bestandteile enthaltenden Pellets zu erleichtern.
In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Submillimeter-Partikelgröße- oder flüssige Füllstoffe, Pigmente, Fließkontrollmodifikatoren, Wärmeeigenschaftsmodifikatoren, antistatische Mittel, Rheologiemodifikatoren, Flammverzögerer, Expansionsmittels oder dergleichen in die Formulierung einer ausgedehnten Aneinanderreihung von Polymermatrices ohne übergebührlichen Verlust von flüchtigen Komponenten und ohne unerwünschte oder vorzeitige Expansion der Polymerdispersion während der Misch-, Pelletisier-, Transport-, oder Trocknungsphasen des hierin beschriebenen Verfahrens eingebracht werden.
Nachbearbeitungsmanipulationen, Beschichten von Pellets, um Agglomeration oder Verengung zu beseitigen, Sieben und/oder Schlichtung liegen alle innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Diese zusammen mit anderen Aufgaben, Ausführungsformen und Vorteilen werden anschließend aus den Einzelheiten über Konstruktion und Betrieb, wie hierin im Folgenden ausführlicher beschrieben und beanspruchet, klar, wobei auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird, die einen Teil hiervon bilden, wobei sich gleiche Ziffern durchwegs auf gleiche Teile beziehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Vergleichsverfahrens, einschließlich von einem Kessel, statischem Mischer, Polymer-Umlenkventil, Pelletisierer und Umführung, mit einem Agglomeratfänger, einer Entwässerungsvorrichtung und einem Zentrifugentrocker.
2 ist eine schematische Darstellung eines Vergleichsverfahrens, einschließlich von einem Extruder, Polymer-Umlenkventil, Pelletisierer und Umführung, mit einem Agglomeratfänger, einer Entwässerungsvorrichtung und einem Zentrifugentrocker.
3 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, einschließlich eines Einspeise-, Misch-, Pelletisier-, Entwässerungs- und Trocknungs-, und eines Nachbearbeitungsabschnitts.
3a ist eine schematische Darstellung eines Mischkessels, einer Mitteldruckpumpe und eines Grobsiebwechslers.
3b ist eine schematische Darstellung einer Zuleitung, einer Getriebepumpe, und einer statischen Mischeranordnung.
4 ist eine schematische Darstellung eines statischen Vergleichsmischers mit Getriebepumpe und einem über Dreiwegeventile angeschlossenem Umführungsrohr.
5 ist eine schematische Darstellung eines vertikal konfigurierten statischen Mischers mit angebrachtem umführendem Umlenkventil.
6 ist eine schematische Darstellung von Fließ- und Spülpositionen für das umführende Umlenkventil in 5.
6a erläutert die betrieblichen Fließpositionen von Ventilsystemen in dem umführenden Umlenkventil, wobei der statische Mischer vertikal geneigt ist.
6b erläutert einen Spülbetrieb in dem umführenden Umlenkventil, das den statischen Mischer umgeht.
6c erläutert eine Spülposition in dem umführenden Umlenkventil, das das Spülen von beiden Seiten des vertikal geneigten statischen Mischers erlaubt, ohne dass Material nachgeschaltet eingebracht wird.
6d erläutert eine Spülposition in dem umführenden Umlenkventil, die es ermöglicht, dass die Spülung des vorgeschalteten Teils des statischen Mischers aus dem System herausgespült wird, wobei der nachgeschaltete Teil des statischen Mischers durch das angeschlossene multidirektionale Polymer-Umlenkventil ausgespült wird.
6e erläutert eine Spülposition, die den statischen Mischer und alle nachgeschalteten Einrichtungen blockiert, was unabhängiges Spülen der vorgeschalteten Einrichtung erlaubt.
7 ist eine schematische Darstellung von Fließ- und Spülpositionen für das umführende Umlenkventil, an das der statisch Mischer in hängender Orientierung angeschlossen ist.
7a erläutert die betrieblichen Fließpositionen von Ventilsystemen in dem umführenden Umlenkventil mit hängend angeschlossenem statischem Mischer.
7b erläutert einen Spülbetrieb in dem umführenden Umlenkventil, welches den statischen Mischer umgeht.
8 ist eine schematische Darstellung von Fließ- und Spülpositionen für das umführende Umlenkventil, an welches der statische Mischer horizontal angeschlossen ist.
8a erläutert die betrieblichen Fließpositionen von Ventilsystemen in dem umführenden Umlenkventil, mit horizontal angeschlossenem statischem Mischer.
8b erläutert einen Spülbetrieb in dem umführenden Umlenkventil, welches den statischen Mischer umgeht.
8c erläutert eine Spülposition in dem umführenden Umlenkventil, welches es erlaubt, dass beide Seiten des horizontal positionierten statischen Mischers gespült werden, ohne dass nachgeschaltet Material eingebracht wird.
9 ist eine schematische Darstellung eines multipositionalen und multidirektionalen Polymer-Umlenkventils mit Drosselfinger in verschiedenen Fließpositionen.
9a ist eine schematische Darstellung des Äußeren des multidirektionalen Umlenkventils.
9b erläutert das multipositionale und multidirektionale Umlenkventil in der Betriebsposition.
9c erläutert das multipositionale und multidirektionale Umlenkventil in der externen Spülposition.
9d erläutert das multipositionale und multidirektionale Umlenkventil in der Blockierposition.
10 ist eine schematische Darstellung des multipositionalen und multidirektionalen Umlenkventils mit Drosselfinger mit horizontalem externem Spülen.
10a ist eine schematische Darstellung eines Teils des multipositionalen und multidirektionalen Umlenkventils, das in Relation zu 9 um 90° gedreht ist, um die horizontale Spülrinne darzustellen.
10b ist eine Draufsicht der Umlenkventilposition, die die Betriebsposition darstellt.
10c ist eine Draufsicht der Umlenkventilposition, die den horizontalen externen Spülpositionsrichtungsfluss in die horizontale Spülrinne darstellt.
10d ist eine Draufsicht des Umlenkventils, die die Blockierposition zur Hemmung der nachgeschalteten Fluss darstellt.
10e ist eine schematische Darstellung eines Teils des multidirektionalen Umlenkventils, das in Relation zu 9 um 90° gedreht ist, um das horizontale Rohr zum Recycling zu darzustellen.
11 ist eine schematische Darstellung einer explosionssicheren einteiligen Matrize mit Heizelementen in drei Konfigurationen mit einem explosionssicheren Schutz.
12a erläutert die drei Konfigurationen des von der Matrize abgezogenen Heizelements.
12b erläutert die drei Konfigurationen des Heizelements, die in seitlicher Ansicht einzeln nebeneinander angeordnet sind.
13 ist eine schematische Darstellung einer Düse mit entfernbarem Zentrum mit explosionssicherem Schutz.
14 ist eine Darstellung in expandierter Ansicht der Komponenten einer Düse mit beheizbarem entfernbarem Zentrum.
15 ist eine schematische Darstellung eines Düsenkörpers mit Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter, die die alternativen Lagen der explosionssicheren frontalen Schutzplatte zeigt.
16 ist eine schematische Darstellung eines Düsenkörpers und zweiteiligen Transportfluidbehälters oder Wasserbehälters, die die alternativen Lagen der explosionssicheren frontalen Schutzplatte zeigt.
17 ist eine Expansionsansichtsdarstellung eines zweiteiligen Vergleichswasserbehälters oder Transportfluidbehälters.
18a ist eine schematische Darstellung eines komplett zusammengebauten zweiteiligen Vergleichswasserbehälters oder Transportfluidbehälter.
18b ist eine Querschnittsdarstellung eines alternativen Wasserbehälter- oder Transportfluidbehälter-Einlass und Auslass-Aufbaus.
18c ist eine schematische Ansicht von vorne des alternativen Wasserbehälter- oder Transportfluidbehälter-Einlass- und Auslass-Aufbaus von 18b.
19 ist eine schematische Darstellung eines Pelletisierers mit angeschlossenem Wasserbehälter oder Transportfluidbehälter, die die Düse mit einem explosionssicheren Schutz zeigt.
20 ist eine schematische Darstellung einer Düse mit explosionssicherem Schutz, die an einen eine Fließführung enthaltenden Wasserbehälter oder Transportfluidbehälter angeschlossen ist.
21a ist eine schematische Darstellung einer Vergleichsfließführung.
21b ist eine schematische Darstellung einer zweiten Konfiguration einer Vergleichsfließführung.
22 ist eine schematische Darstellung eines flexiblen Vergleichsmesserkreuzes mit Explosionsansicht der flexiblen Kreuzkomponente.
23a ist eine schematische Ansicht eines Teils eines Stromlinien-Messerkreuzes.
23b ist eine schematische Ansicht des in der Ansicht in Relation zu 23a gedrehten Stromlinien-Messerkreuzes.
23c ist eine Querschnittsansicht des Stromlinien-Messerkreuzes in 23a.
24 ist eine schematische Darstellung eines steil abgewinkelten Messerkreuzes.
25a ist eine schematische Darstellung eines Vergleichsmesserkreuzes mit im normalen Winkel angebrachter Klinge.
25b ist eine schematische Darstellung eines steil abgewinkelten Messerkreuzes mit angebrachter Klinge.
25c ist eine schematische Darstellung eines senkrechten Vergleichsmesserkreuzes mit angebrachter nicht spitz zulaufender oder gerader abgestumpfter Klingenspitze.
25d ist eine schematische Darstellung eines Messerkreuzes mit angebrachter dickereduzierter Klinge im normalen Winkel.
26 ist eine schematische Darstellung einer Vergleichswasserbehälter-Umführung.
27 ist eine schematische Darstellung einer mehrschleifigen druckbeaufschlagten Transportfluidbehälter- oder Wasserbehälter-Umführung.
28 ist eine schematische Darstellung einer Inline-Druckerzeugungseinheit, bestehend aus einer Umführungsschleife, einem Agglomeratfiltrationskorb und drei bikonischen Vorrichtungen in einer Serie von Flußrestriktionsschläuchen von abnehmendem Durchmesser.
29 ist eine schematische Darstellung des Aufschlämmungsleitungsfiltrationskorbs von 28.
30 ist eine schematische Darstellung von einer bikonischen Vorrichtung von 28.
31a ist eine schematische Darstellung einer druckbeaufschlagten Entwässerungsvorrichtung.
31b ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer druckbeaufschlagten Entwässerungsvorrichtung.
32 ist eine schematische Darstellung eines selbstreinigenden Vergleichstrockners.
33 ist eine schematische Darstellung des Entwässerungsteils des selbstreinigenden Trockners in 32.
34 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Vergleichstrockners mit angeschlossenem Entwässerungsabschnitt.
35 ist eine schematische Darstellung eines Reservoirs.
36 ist eine schematische Darstellung eines Trockners, die die Entwässerungssieb- und Zentrifugentrocknungsiebpositionierung zeigt.
37 erläutert ein Trocknersieb mit Umlenkstangen.
38 ist eine Querschnittsdarstellung des Siebs mit Umlenkstangen in 37.
39 erläutert ein Trocknersieb einer Konfiguration, die keine Umlenkstangen erfordert.
40 ist eine Querschnittsdarstellung des Trocknersiebs von 39 ohne Umlenkstangen.
41 stellt eine vergrößerte Hochkantansicht eines Dreischichtensiebs dar.
42 stellt eine vergrößerte Hochkantansicht eines Zweischichtensiebs dar.
43 stellt eine vergrößerte Außenansicht eines Mehrschichtensiebs in Anlehnung an 42 dar.
44 ist eine schematische Zeichnung, die einen bezüglich des Umlenkventils horizontal montierten Schmelzkühler gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Schmelzkühler-Einlassleitung in einen Bodenteil des Kühlers einmündet, darstellt.
45 ist eine schematische Zeichnung, die den Schmelzkühler bezüglich des Umlenkventils horizontal montiert gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei die Schmelzkühler-Einlassleitung und hintereinanderliegenden Konfiguration orientiert sind.
46 ist eine schematische Zeichnung, die den in 4 gezeigten Schmelzkühler mit einer obenauf montierten Belüftung darstellt.
47 ist eine schematische Zeichnung, die den in 6 gezeigten Schmelzkühler mit einer am Boden montierten Belüftung und einem Ablauf darstellt.
48 ist eine schematische Zeichnung, die den in 4 gezeigten Schmelzkühler obenauf erwärmt/gekühlt durch ein Wärmeübertragungsfluid darstellt.
49 ist eine schematische Zeichnung, die einen Teil des in 4 gezeigten Schmelzkühlers mit einer elektrisch kontrollierten Kopftemperatur erläutert.
50 ist eine perspektivische Zeichungsansicht, die das Umlenkventil gemäß der vorliegenden Erfindung im kühlenden Betriebsmodus darstellt.
51 ist eine perspektivische Zeichnungsansicht, die das in 14 gezeigte Umlenkventil im umgehenden Betriebsmodus darstellt.
52 ist eine perspektivische Zeichnungsansicht, die das in 14 gezeigte Umlenkventil in einem auslaufenden Betriebsmodus darstellt.
Die 53A, 53B, und 53C sind schematische Zeichnungen, die einen Schmelzkühler und ein Umlenkventil gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Einzelnen erläutert werden, versteht es sich, dass andere Ausführungsformen möglich sind. Demnach ist es nicht die Absicht, dass die Erfindung in ihrem Umfang auf die Einzelheiten von Konstruktion und Anordnung der in der folgenden Beschreibung ausgeführten oder in den Zeichnungen erläuterten Komponenten beschränkt ist. Die Erfindung ist zu anderen Ausführungsformen und zur Praktizierung oder Durchführung auf verschiedenen Wegen in der Lage. Auch wird beim Beschreiben der bevorzugten Ausführungsformen um der Klarheit Willen auf Fachterminologie zurückgegriffen.
Speziell unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert 1 ein vergleichendes Misch, Pelletisier- und Trocknungsverfahren, wobei eine fakultative Zuleitung 10 oder eine Vielzahl von Zuleitungen an den Kesseleinlass 12 angeschlossen sind, um Material in den Mischkessel 16 zu befördern. Rühren wird durch Rotation von Motor 20 und Welle 18 bewerkstelligt, an die die Klingen 22 unbeweglich angebracht sind. Das Gemisch wird erwärmt, sofern erforderlich, um eine möglichst gleichmäßige Homogenität zu erzielen, wonach Ventil 24 geöffnet wird, um zu ermöglichen, dass die Charge durch das Verbindungsrohr 26 fließt. Zusätzlich wird gegebenenfalls Druckbeaufschlagung, sofern erforderlich, durch Getriebepumpe 28 und Siebwechsler oder Filter 35 mit zusätzlichem durch den statischen Mischer 33 bereitgestelltem Mischen oder Kühlen, sofern notwendig, bereitgestellt. Das gleichmäßig dispergierte geschmolzene Gemisch passiert das Polymer-Umlenkventil 37 durch eine Düse für die Granulation durch den Unterwasser-Pelletisierer 36, der eine Vielzahl von Schneidklingen (nicht gezeigt) enthält. Das Granulat oder die Pellets, die so erzeugt wurden, werden in den Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 48 entladen und durch eine Fluss von Wasser oder einem anderen Fluid zu und durch den Agglomeratfänger und Entwässerer 42 in und durch den Zentrifugentrocker 44 zum Entladen in einen Sammelkessel oder zu einem zusätzlichen nachgeschalteten Bearbeiten, das insgesamt in 99 gezeigt ist, transportiert. Das Verfahren wird durch Pumpe 43 und Wärmeaustauscher 39 in Kombination mit Transportfluidbehälter- oder Wasserbehälter-Umführung 34, die einen alternativen Fließweg bereitstellt, der das Aufrechterhalten der Pelletisierungskomponente des Verfahrens erlaubt, ergänzt. Das Gebläse 46 erleichtert Luftzumischen und Trocknung in dem Zentrifugentrocker 44.
Die Steuerkonsole 38 stellt bei dem Verfahren die Verteilung von Energie an die Betriebskomponenten bereit.
2 folgt gleichermaßen für ein Extrusionsvergleichsverfahren, wobei identische Ziffern repräsentativ für gleiche Einrichtungen sowohl in den Vergleichsverfahren als auch in den anschließenden Figuren, mit denen die Erfindung erläutert wird, verwendet werden. Der Extruder 50 stellt das Mischen und Schmelzen des Materials oder der Materialien bereit, und die Getriebepumpe 52 stellt zusätzlichen Druck, falls erforderlich, bereit, um das Pelletisierverfahren, wie hierin ausgeführt, zu erleichtern.
3 erläutert die bevorzugte Hauptausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Gerät umfasst einen Einspeise- oder Befüllungsabschnitt 1, der Material in einen Mix-, Schmelz- und/oder Mischabschnitt oder -abschnitte 2, die an einen Pelletisierabschnitt 3 angepasst sind, der bevorzugterweise einen druckbeaufschlagten oder anderweitig forcierten Fluidtransport der Pellets zu einer Entwässerungs- und Trocknungsvorrichtung 4 verwendet, wonach das Material zum Verpacken, Lagern und/oder zu Nachbearbeitungsmanipulationen 5 befördert wird.
In Einspeiseabschnitt 1 werden Material oder Materialkomponenten in den Mischabschnitt 2 manuell als ein Feststoff oder eine Flüssigkeit eingespeist, oder vorzugsweise können Flüssigkeiten in das Mischgerät, nicht gezeigt, gepumpt oder dosiert werden, und Feststoffe können über eine Dosierspindel 10, wie in den 3, 3a, und/oder 3b angegeben, oder über eine andere entsprechende Vorrichtung zugesetzt werden. Das Zuführen kann gravimetrisch oder volumetrisch bewerkstelligt werden, und wird vorzugsweise durch mechanische und/oder elektronische Rückkopplungsmechanismen, wie sie der Fachwelt unschwer bekannt sind, kontrolliert. Ein oder mehrere ähnliche oder unterschiedliche Zufuhrmechanismen können durch das Verfahren erforderlich sein, und können an den gleichen oder an verschiedenen Eingangspunkten in den Mischabschnitt 2, wie durch Mischeinlass 14a, 14b, 14c, oder 14d angegeben, angeordnet sein. Die Zufuhrkomponenten können bei Umgebgungstemperatur, erwärmt oder gekühlt vorliegen, und können bei atmosphärischen Bedingungen oder druckbeaufschlagt, gespült mit Luft oder einem inerten Medium, wie, bevorzugterweise Argon oder Stickstoff, jedoch nicht darauf beschränkt, vorhanden sein oder können einem Vakuum oder Teilvakuum unterzogen werden, um den Zustrom in den Mischabschnitt 2 bevorzugterweise in der Nähe der Austrittsöffnung der Zufuhrvorrichtung, wofür der Förderschneckenauslass 12 beispielhaft ist, voranzutreiben.
Der Mischabschnitt 2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst dynamische 2a, Extrusions- 2b, und/oder statische 2c Mischkomponenten, die einzeln oder als eine Vielzahl von einer, zwei, oder mehreren von diesen Komponententypen, untereinander vernetzt in Serie, in Reihe, und/oder parallel angebracht, verwendet werden können.
Der Förderschneckenauslass 12 von Einspeiseabschnitt 1, 3a, ist an dem dynamischen Mischabschnitt 2a an einem oder mehreren durch Einlass 14a für den wärmekontrollierten Mischkessel 16 beispielhaft erläuterten Einlässen angebracht. Die Kesselkammer kann atmosphärisch oder gespült mit Luft oder Inertgas, Argon oder vorzugsweise Stickstoff vorliegen. Die Komponenten können kontinuierlich oder portionsweise unter Erwärmen auf Temperatur, wie von dem Verfahren gefordert, zugesetzt werden. Das Mischen wird durch Rotation des durch Motor 20 kontrollierten Rotors 18 bewerkstelligt. Angebracht an Rotor 18 sind die Mischklingen 22, wofür die Art eines Propellers oder Boots, einer Pflugschar, die Delta- oder Sigma-Art, in Doppel- oder Mehrfachkonfigurationen, und Helix- oder Helix-Dispersionsklingen beispielhaft sein können. Alternativ kann der Mischer ein Kneter, Buss-Kneter, oder ein interner Farrell-Mischer sein, oder er kann ein Bandmischer, Banbury-Mischer, Horizontalmischer, Vertikalmischer, Planetenmischer oder eine gleichwertige der Fachwelt bekannte Vorrichtung sein.
Beim Erreichen des entsprechenden Pour Points wird das Ventil 24 geöffnet, und das Fluid oder das geschmolzene Material ergießt sich in und durch Rohr 26 und wird in die Boosterpumpe 30 hineingezogen. Die Boosterpumpe 30 kann eine Zentrifugenpumpe oder eine positive Reziprokverdränger- oder Drehpumpe sein. Vorzugsweise ist die Boosterpumpe 30 rotatorisch und kann ein Peristaltik-, Flügel-, Schnecken-, Lappen-, Exzenterschnecken-, oder stärker bevorzugt, eine Getriebepumpe sein. Die Getriebepumpe kann hochpräzise sein oder ist vorzugsweise mit offenem Spiel und erzeugt einen mittleren Druck, typischerweise bis zu 500 psi und vorzugsweise weniger als 150 psi. Der Pumpendruck ist ausreichend, um die Schmelze durch Grobfilter 35 zu pressen, welcher ein Kanalfilter, Korbfilter, oder Siebwechsler sein kann, und ist stärker bevorzugt ein Korbfilter von 20 Mesh oder gröber. Der Grobfilter 35 entfernt größere Partikel, Agglomerate, oder granuläres Material aus der Schmelze, wenn sie zu und durch Rohr 32 strömt. Die gestrichelte Linie 40a gibt den Anschluss zur Schmelzpumpe 80 an.
Alternativ ist der Einspeiseabschnitt 1 in 3 über Förderschneckenauslass 12 mit dem Mischabschnitt 2, und spezieller mit Extrusionsmischabschnitt 2b, an einem oder mehreren Einlässen zusammenhängend verbunden, wie durch Einlass 14b an einem Extruder 50 beispielhaft erläutert, der gegebenenfalls eine Einzelschnecke, Doppelschnecke, Mehrfachschnecke oder ein Ringextruder, oder ein RAM-Extruder sein kann und der vorzugsweise ein Einschnecken- und stärker bevorzugt ein Doppelschneckenextruder ist, der jedoch nicht darauf beschränkt ist. Die Abschnitte oder Zonen der Schnecke müssen das Material zuführen, mischen und befördern, wobei gleichzeitig genug thermische und mechanische Energie bereitgestellt wird, um das Material oder die Materialien zu schmelzen, zu mischen, und für das nachzufolgende Pelletisieren gleichmäßig zu dispergieren und zu verteilen. Der Extruder 50, vorzugsweise der Doppelschneckenextruder, kann gegebenenfalls mit Luft oder einem Inertgas gespült werden, wovon Stickstoff oder Argon bevorzugt, aber nicht einschränkend sind, und können zusätzlich eine oder mehrere Belüftungsöffnungen aufweisen, wovon einige oder alle an einen oder an mehrere Vakuumanschlüsse oder einen anderen Abluftmechanismus oder -mechanismen passen können, wie es von der Fachwelt verstanden wird. Belüftungsöffnungen oder entsprechende Abluftmechanismen erleichtern die Entfernung von Gasen, unerwünschten flüchtigen organischen Stoffen, wie Monomerrückstand oder Nebenprodukte, und/oder Verunreinigungen. Die Belüftung muss mit Vorsicht verwendet und positionsmäßig so angeordnet werden, dass flüchtige organische Stoffe und flüchtige organische Stoffe erzeugende Komponenten nicht verloren gehen oder nach Einbringen in das Mischverfahren beeinträchtigt werden. Die Konfiguration der Schnecke muss zufriedenstellend sein, um ein entsprechendes Niveau von Zufuhr, Vermischen, dispersiv und/oder distributiv, Schmelzen, Mischen und von einer durch die Formulierungs- und Bearbeitungsanforderungen bestimmten Durchsatzrate zu bewerkstelligen. Der Extruder 50 ist mit der Schmelzpumpe 80, wie in 3 gezeigt, an der Stelle, die gleichermaßen durch die gestrichelte Linie 40a für den in 3a erläuterten dynamischen Mischabschnitt 2a gekennzeichnet ist, fest verbunden.
Analog kann der Einspeiseabschnitt 1 über Förderschneckenauslass 12 mit Einlass 14c in dem statischen Mischabschnitt 2c in 3 und/oder mit Einlass 14d in dem statischen Mischabschnitt 2d in 3b verbunden sein. Die Verfahrensvorgänge können die Verwendung einer Boosterpumpepe 30 und/oder einer Schmelzpumpe 80 erfordern, um die Übertragung und Druckbeaufschlagung des Materialstroms in den statischen Mischer 60 zu erleichtern. Einzelheiten des statischen Mischers 60 und/oder des statischen Umführungsmischers 100 sind in den Diskussionen der aktuellen Erfindung, die folgen, offenbart. Der statische Mischer 60 ist mit der Schmelzpumpe 80 positionsmäßig verbunden, wie durch die gestrichelte Linie 40b angegeben.
Die Mischabschnitte können allein oder in Kombination verwendet werden, wobei dynamisches Mischen, Extrusionsmischen, und/oder statisches Mischen, wie hierin beschrieben, in Serie und/oder parallel gekoppelt sind. Beispielhaft für diese ist der dynamische Mischabschnitt 2a, der direkt an den statischen Mischabschnitt 2d am Einlass 14d angeschlossen ist, oder der Extrusionsmischabschnitt 2b, der direkt an dem statischen Mischabschnitt 2d am Einlass 14d oder alternativ am statischen Mischabschnitt 2c am Einlass 14c angeschlossen ist, der statische Umführungsmischer 100, wie nachstehend ausgeführt.
Extrusionsmischabschnitt 2b kann alternativ an einen anderen Extrusionsmischabschnitt in Serie und/oder parallel von vergleichbarem oder unterschiedlichen Aufbautyp oder Konfiguration angeschlossen sein. Temperaturen und Verfahrensparameters können in den diversen Mischabschnitten gleich oder verschieden sein, und die Mischeinheiten können in Kombinationen von größer als zwei seriell oder anderweitig angeschlossen sein.
Flüchtige Bestandteile oder einen flüchtigen Stoff erzeugende Bestandteile, flüssig oder fest, können unter Verwendung des Einspeiseabschnitts (oder der Abschnitte) 1, hierin beschrieben, der an eine oder mehrere Stellen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Einlässe 14a, 14b, 14c, oder 14d, angeschlossen ist, zugesetzt werden. Zum dynamischen Mischen werden flüchtige organische Stoffe am Einlass 14a oder vorzugsweise an der Einlassposition 75 proximal zu Einlass 14c zugesetzt. Wo sich dynamisches Mischen seriell an statisches Mischen (nicht in 3 gezeigt) anschließt, wird die Zugabe der flüchtigen organischen Stoffe vorzugsweise am Einlass des statischen Mischers durchgeführt, wie es durch eine Modifikation von Einlass 14d für den statisch Mischer 60 (3b) beispielhaft erläutert ist, wie es ein Fachmann versteht. Für das Extrusionsmischen werden die flüchtigen organischen Stoffe am Einlass 14b, vorzugsweise an einem Einlass positionsmäßig in der Nähe des Endes des Extruders 50, wie es durch Einlassposition 70 angegeben ist, oder alternativ an der Einlassposition 75 proximal zu Einlass 14c zugesetzt. Für das Extrusionsmischen, das sich seriell an das statische Mischen vor der Getriebepumpe 80 (nicht in 3 gezeigt) anschließt, kann die Zugabe von flüchtigen organischen Stoffen am Einlass des statischen Mischers, wie es durch eine Modifikation von Einlass 14d für den statischen Mischer 60 beispielhaft erläutert ist (3b), wie zuvor für das serielle dynamische und statische Mischen beschrieben, bewerkstelligt werden. Für statisches Mischen kann das Einbringen von flüchtigen organischen Stoffen am Einlass 14d in 3b oder an Einlassposition 75 proximal zu Einlass 14c in 3 vorgenommen werden.
Verschiedene Misch- und Scherniveaus werden durch die unterschiedlichen Arten von Mischverfahren erreicht. Das statische Mischen hat typischerweise das wenigste Scheren und beruht stärker auf Wärmenergie. Das dynamische Mischen hängt sehr stark vom Klingen- und Mischeraufbau ab. Das Extrusionsmischen variiert mit dem Typ von Schnecke, der Anzahl von Schnecken, und dem Schneckenprofil und ist recht gut dazu in der Lage, Scherenergie signifikant zu erzeugen. Darum wird Energie sowohl im Hinblick auf Scherenergie oder mechanische Energie als auch auf Wärmeenergie in das Mischverfahren eingebracht. Das Erwärmen und/oder Kühlen der Einheiten kann elektrisch, durch Dampf, oder durch Zirkulation von thermisch kontrollierten Flüssigkeiten, wie Öl oder Wasser, bewerkstelligt werden. Das Mischen wird fortgesetzt, bis eine Formulierung eine entsprechende Temperatur oder ein anderes Kriterium für Konsistenz oder Viskosität erreicht ist, wie es für das Verfahren durch die entsprechenden Fachleute bestimmt wird oder wie es ihnen speziell bekannt ist.
Am Ausgang aus der Mischstufe 2a, 2b, 2c, oder 2d, oder einer Kombination davon läuft das geschmolzene oder fluidisierte Material gegebenenfalls zu und durch eine Schmelzpumpe 80, die auf die Schmelze zusätzlichen Druck, vorzugsweise mindestens 10 bar und stärker bevorzugt 30 bis 250 bar oder mehr, erzeugt. Drücke, die erforderlich sind, hängen von dem Material, das verarbeitet wird, ab und werden durch das auf das Mischen folgende Pelletisierverfahren 3 in signifikanter Weise beeinflusst, sowie von der Durchsatzgeschwindigkeit oder Fließgeschwindigkeit des Verfahrens ab. Die Schmelzpumpe 80 kann eine Zentrifugenpumpe oder eine positive Verdränger- oder Drehpumpe sein, und ist vorzugsweise eine Drehpumpe, die eine peristaltische Pumpe, Flügel-, Schnecken-, Lappen-, Exzenterschnecken-, oder Getriebepumpe sein kann, und ist stärker bevorzugt eine Getriebepumpe. Dichtungen müssen mit dem Material, das verarbeitet wird, chemisch und mechanisch kompatibel sein, wovon die Einzelheiten der Fachwelt wohlbekannt sind.
Die druckbeaufschlagte Schmelze durchläuft einen Filter 90, der vorzugsweise ein Korbfilter oder Siebwechsler, und stärker bevorzugt ein Siebwechsler von 200 mesh oder gröber, und noch stärker bevorzugt ein Mehrschichtensiebwechsler von zwei oder mehreren Sieben von unterschiedlichem Mesh, an stärksten bevorzugt eine Serie von Filtern, wofür 20 mesh, 40 mesh, und 80 mesh beispielhaft sind, ist. Der Siebwechsler kann manuell, eine Platte, Schiebplatte, Drehplatte, ein einfacher oder doppelter Bolzen, und kann kontinuierlich oder diskontinuierlich sein.
Die Verwendung von Schmelzpumpe 80 und/oder Filter 90 sind hierin mitumfasst und ihre Verwendung ist gegebenenfalls stark vom Gehalt der flüchtige organische Stoffe oder der flüchtigen organische Stoffe erzeugenden Bestandteile in der Formulierung abhängig. Die Drücke aus dem Extrusionsmischen 2b können ausreichen, um auf die Verwendung von Schmelzpumpe 80 zu verzichten, wohingegen die Verwendung von statischem und/oder dynamischem Mischen, 2a oder 2d, eine Erleichterung der Druckbeaufschlagung erfordern kann, um den Vorschub der Formulierung durch und aus dem Gerät heraus zu gewährleisten. Der Filter 90 stellt einen Sicherheitsmechanismus bereit, um, wo er eingesetzt wird, sicherzustellen, dass übergroße Partikel, Klumpen, amorphe Massen, oder Agglomerates nicht bis zum statischen Umführungsmischer 100 oder Pelletisierverfahren 3 vorgeschoben werden. Alternativ kann das Einbringen von flüchtigen organischen Stoffen und verwandten flüchtige Stoffe erzeugenden Komponenten an der Einlassposition 75 proximal zu Einlass 14c in 3, wie zuvor geschildert, durchgeführt werden. Wo zusätzliche Druckbeaufschlagung und/oder Sieben ein erforderlicher Prozessbestandteil ist, ist die Einführung über Einlassposition 75 proximal zu Einlass 14c der bevorzugte Ansatz.
Der statische Mischer 60 in 3b kann verwendet werden, um das Gemisch, das gebildet wird, zu erwärmen, um eine gleichmäßige geschmolzenen Masse zu erzeugen, oder kann wirksam als ein Schmelzkühler verwendet werden, um die Temperatur der geschmolzenen Masse zu reduzieren. Wenn statische Mischer in Serie verwendet werden, kann jede Einheit verwendet werden, um die Formulierung zu erwärmen und weiterhin zu mischen, wobei die Temperaturen, der Aufbau, die Geometrien und Konfigurationen, die physikalische Größe, und Verfahrensbedingungen gleich oder verschieden sein können. Ein statischer Mischer in der Serie kann das Gemisch erwärmen, um ein besseres dispersives und distributives Mischen zu bewerkstelligen, wohingegen ein zweiter statischer Mischer tatsächlich das Gemisch kühlen kann, um die Weiterverarbeitung zu erleichtern. Ein statischer Mischer 60 oder Schmelzkühler ist ein Wärmeaustauscher des Spiraltyps, ein Kratzkühler-, Schalen-und-Rohrkühleraufbau, oder mit einem Aufbau in der Art eines U-Rohrs oder in jeder anderen vergleichbaren Art und ist vorzugsweise ein Aufbau mit Schale und Rohr, der statische Mischklingen einer entsprechenden Konfiguration innerhalb der einzelnen Rohre einschließt, um das Material weiterhin zu mischen und mehr Material in innigen Kontakt mit der Wand des Rohrs zu bringen, außerhalb von dem eine Fluss von vorzugsweise 61 oder Wasser vorhanden, jedoch nicht darauf begrenzt ist, um Erwärmen oder Kühlen, wie erforderlich, bereitzustellen. Die Temperatur und Fließgeschwindigkeit des zirkulierenden Mediums wird über eine nicht gezeigte Kontrolleinheit sorgsam reguliert. Das wichtige Kriterium für die Wahl von Bedingungen beim statischen Mischen oder Schmelzkühlen besteht darin, den maximalen Aufwand darauf zu verwenden, das Mischen mit ein minimalen Druckabfall zu bewirken, während der für das angemessene Mischen erforderliche Druck aufrechterhalten wird. Drücke, die durch den Extruder 50 und/oder die Schmelzpumpe 80, wo vorhanden, erzeugt werden, müssen ausreichen, um den Fluss der geschmolzenen oder fluiden Masse durch den Filter 90, wo anwendbar, in und durch den statischen Umführungsmischer 100, und in und durch den Pelletisierabschnitt 3 aufrechtzuerhalten. Alternativ kann eine fakultative Schmelzpumpe 80 positionsmäßig am Auslass 130 und Einlass 205 angebracht werden, um den Druck in und durch den Pelletisierabschnitt 3 aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen.
Der fakultative statische Umführungsmischer 100 in 3 hat einen entscheidenden Vorteil gegenüber der bisherigen Technik, wo ein statischer Mischer 60 physikalisch aus dem Weg des Schmelzflusses zur Wartung oder Reinigung entfernt werden müsste, und ist bei einem bestimmten Verfahren nicht immer notwendig. Um diese Anforderung zu vereinfachen, wurde ein ”Schieber” oder ein gerades Rohr mit großem Loch, das einen Kühlmittelanschluss haben kann oder nicht, in den Weg eingeführt, um zu ermöglichen, dass der Fluss den unnötigen statischen Mischer wirksam umgeht. Alternativ wurde eine Umführungsleitung 102 in den Fließweg, wie in 4 gezeigt, mit einem Umlenkventil 104 verwendet, um den Fluss von dem statischen Mischer 60 in die Umführungsleitung 102 umzuschalten. Gleichermaßen war ein zweites Umlenkventil 106 erforderlich, um den Umführungsfluss am oder nahe am Auslass des statischen Mischers 60 wieder mit dem Hauptstrom zu verbinden.
Der Auslass des fakultativen Filters 90 ist mit dem statischen Umführungsmischer 100 in 3 über den Einlass 110 des in 5 ausgeführten umführenden Umlenkventils 120 fest verbunden. Der Einlass 110 leitet den Schmelzfluss durch den statischen Mischer-Einlass 152 in die statische Mischkomponente 150 des neuen statischen Umführungsmischers 100. Der Schmelzfluss durchläuft die statische Mischkomponente 150 und tritt durch den statischen Mischerauslass 154 in den Auslass 130 des umführenden Umlenkventils 120 aus. Ein Zwei- oder Doppelpass-Wärmeaustauscher ist in 5 erläutert, wobei die Basis 156 der statischen Mischkomponente 150, wie beschrieben, durch Einlass 152 und Auslass 154 fest mit dem umführenden Umlenkventil 120 verbunden ist. Der Deckel 158 der statischen Mischkomponente 150 befindet sich distal zu dem umführenden Umlenkventil 120.
6 erläutert vier Betriebsweisen des umführenden Umlenkventils 120 in Verbindung mit der statischen Mischkomponente 150, wie gemäß 5 ausgeführt. Ein ”X” in einer Ventilleitung des umführenden Umlenkventils 120 gibt an, dass die Ventilleitung geschlossen ist. 6a erläutert den Betrieb des umführenden Umlenkventils in Verbindung mit der statischen Mischkomponente 150 in vertikaler Orientierung, wie vorstehend ausgeführt. Spezieller ist die Umführungs-Ventilleitung 166 zwischen den Ventilkomponenten 162 und 164 ebenso wie die Ventil-Ablassleitungen 168 und 170 geschlossen. Als solches wird flüssiges oder geschmolzenes Material oder Extrudat, das durch die Ventil-Eintrittsleitung 165 in das umführende Umlenkventil 120 eintritt, durch die Ventilkomponente 162 über das Ventil der Einrittsleitung 172 des statischen Mischers zu der statischen Mischkomponente 150 geleitet. Wärmemodifiziertes Material, das aus der statischen Mischkomponente 150 über die Austrittsleitung 174 des statischen Mischers austritt, wird durch die Ventilkomponente 164 aus dem umführenden Umlenkventil 120 heraus durch die Ventil-Auslassleitung 167 hin zu Pelletisierabschnitt 3 geleitet.
6b erläutert den Umführungsmodus für das umführende Umlenkventil 120. Die Umführungsventilleitung 166 ist als solche offen, die Ventil-Ablassleitungen 168 und 170 bleiben geschlossen, und die Ventil-Einrittsleitung des statischen Mischers 172, die an den Einlass 152 der statischen Mischkomponente 150 anschließt, und die Austrittsleitung 174 des statischen Mischers sind ebenfalls beide geschlossen. Flüssiges oder geschmolzenes Material oder Extrudat fließt als solches direkt aus der Ventil-Einrittsleitung 165 durch das umführende Umlenkventil 120 und umgeht somit die statische Mischkomponente 150.
6c erläutert einen ersten Entleerungsmodus, wobei die Umführungsventilleitung 166 geschlossen ist, die Ventil-Ablassleitungen 168 und 170 ebenso wie die Ventil-Einrittsleitung 172 des statischen Mischers und die Austrittsleitung 174 des statischen Mischers offen sind, so dass die geschmolzene oder flüssige Formulierung in der statischen Mischkomponente 150 ablaufen kann. Gleichermaßen sind die Ventil-Einrittsleitung 165 und die Ventil-Auslassleitung 167 offen, so dass die flüssige oder geschmolzene Formulierung oder das Extrudat jeweils vorgeschaltet und/oder nachgeschaltet zu dem umführenden Umlenkventil 120 auch durch die Ventil-Ablassleitungen 168 bzw. 170 ablaufen kann.
In einem alternativen in 6d gezeigten Entleerungsmodus ist die Umführungsventilleitung 166 geschlossen. Flüssiges oder geschmolzenes Material in der statischen Mischkomponente 150 proximal zu Ventil-Ablassleitung 168 sowie dem umführenden Umlenkventil 120 vorgeschaltetes Material laufen ebenfalls durch die Ventil-Einrittsleitung 165 ab und treten über die Ventil-Ablassleitung 168 aus. Material, geschmolzen oder flüssig, in der statischen Mischkomponente 150 proximal zu der Austrittsleitung 174 des statischen Mischers läuft durch diese Leitung über die Ventilkomponente 164 hinaus, aus Ventil-Auslassleitung 167, und durchläuft dann das multipositionale und multidirektionale Umlenkventil 200 (von 3).
7 erläutert eine alternative Anordnung der statischen Mischkomponente 150 und des umführenden Umlenkventils 120 gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist die statische Mischkomponente 150 vertikal unterhalb des umführenden Umlenkventils 120 aufgehängt und der Einlass 152 zu und der Ausgang 154 aus der statischen Mischkomponente 150 sind beide am Deckel der statischen Mischkomponente 150 und der Basis des umführenden Umlenkventils 120 befestigt. In 7a tritt das flüssige oder geschmolzene oder extrudierte Material durch Ventil-Einlassleitung 165 in das Ventil 180 ein. Mit geschlossener Umführungsleitung 166 und geöffneter Ventil-Einlassleitung 172 des statischen Mischers leitet Ventil 180 den Fluss in die statische Mischkomponente 150. Während steady state Verfahrensbedingungen tritt Material, das die statische Mischkomponente 150 am Auslass 154 verlässt, in das umführende Umlenkventil 120 durch die Auslassleitung 174 des statischen Mischers ein, und der Fluss wird von dem Ventil 182 durch die Ventil Auslassleitung 167 heraus nach außen geleitet.
In dem in 7b erläuterten Umführungsmodus sind die Ventil-Einlassleitung 172 des statischen Mischers und die Auslassleitung 174 des statischen Mischers beide geschlossen, während die Umführungsleitung 166 geöffnet ist, was es erlaubt, das das Material die statische Mischkomponente 150 direkt zu Ventil-Auslassleitung 167 umgeht.
8 erläutert eine dritte Orientierung der statischen Mischkomponente 150 bezüglich des umführenden Umlenkventils 120 gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Spezieller ist die statische Mischkomponente 150 relativ zu dem umführenden Umlenkventil 120 horizontal positioniert. Wie gezeigt, sind sowohl der Einlass 152 als auch der Auslass 154 am Ende der statischen Mischkomponente 150 gegenüber dem umführenden Umlenkventil 120 positioniert. Der normale Betriebsmodus, wobei die Schmelze, die Flüssigkeit oder das Extrudat von dem umführenden Umlenkventil 120 geleitet wird, ist in 8a erläutert. Der Umführungsmodus ist so wie in 8b erläutert, und der Entleerungsmodus ist in 8c gezeigt. Bei jedem Betrieb arbeitet das umführende Umlenkventil 120 auf die gleiche Weise wie zuvor für die Ventilkomponenten 162 und 164 beschrieben und wird darum hier nicht wiederholt. Die Orientierung des statischen Mischers 100 und umführenden Umlenkventils 120, wie hierin beschrieben, kann horizontal oder vertikal hängend sein oder kann in der Position in jedem Winkel zwischen den zuvor genannten Positionen geneigt inklusive angeordnet sein.
Der bevorzugte Aufbau des umführenden Umlenkventils 120 gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Einschalengehäuse, das in der Lage ist, durch eine Ummantelung unter Verwendung von Dampf oder einem anderen Wärmeübertragungsfluid oder durch elektrische Heizpatronen erwärmt zu werden. Es besitzt eine Vielzahl von Einlass- und Auslasslöchern und Anschlüssen, wie in den 5, 6, 7, und 8 gezeigt. Die Ventilkomponenten 162 und 164 sowie die Ventilkomponenten 180 und 182 sind vorzugsweise in der Form von beweglichen Bolzen vorhanden, wobei die Ventilkomponenten 162 und 180 der statischen Mischkomponente 150 vorgeschaltet und die Ventilkomponenten 164 und 182 gleichermaßen nachgeschaltet sind. Die Bolzen enthalten 2 Bohrungen, sind aber nicht darauf beschränkt, wofür die Ventilkomponenten 164, 180 und 182 beispielhaft sind, oder 3 Bohrungen, wofür Ventilkomponente 162 ein Beispiel ist, oder mehrere Bohrungen. Die jeweiligen Bohrungen können gerade durchgehend sein, eine 90°-Krümmung bilden, oder die Gestalt eines ”t oder T” aufweisen, und sind speziell entlang der Länge des Bolzens angeordnet. Jede dieser Bohrungen ist positionsmäßig mittels eines Fluid-kontrollierten Zylinders oder einer gleichwertigen Vorrichtung angeordnet, und hält nachjustierbar eine gute Ausrichtung mit den richtigen Einlässen und/oder Auslässen des umführenden Umlenkventils 120, auf der Grundlage der gewünschten Position ein, die vom Betreiber des Verfahrens gefordert wird, wie es die Fachwelt versteht. Das Positionieren der fluidbetriebenen Zylinder, und somit der Bolzen-Position, kann durch manuelles Betreiben eines Fluid-Überströmventils oder durch automatische Kontrolle, wie durch PLC, oder durch beides kontrolliert werden.
44 erläutert eine andere Ausführungsform des Schmelzkühlers, wobei die Orientierung des Schmelzkühlers bezüglich des Umlenkventils die gleiche ist wie sie in 8 gezeigt ist. Spezieller ist der Schmelzkühler 2090 bezüglich des Umlenkventils, das allgemein mit Bezugsziffer 2092 bezeichnet ist, horizontal positioniert gezeigt. Wie gezeigt, sind sowohl der Einlass 2094 als auch der Auslass 2096 am Ende des Schmelzkühlers 2090 gegenüber von Umlenkventil 2092 positioniert. In dieser Ausführungsform ist der Einlass 2094 im unteren Teil 2093 von Schmelzkühler 2090 positioniert und der Auslass 2096 ist im oberen Teil 2091 von Schmelzkühler 2090 positioniert. Der normale Betriebsmodus, wodurch das heiße geschmolzene Polymer durch das Umlenkventil 2092 durch den Schmelzkühler 2090 geleitet wird, ist in der linkseitigen Darstellung von 44, mit der Bezeichnung ”Ein” gezeigt.
Der Umführungsmodus ist in der mittigen Darstellung von 44, mit der Bezeichnung ”B” gezeigt und der Entleerungsmodus ist in der rechtseitigen Darstellung mit der Bezeichnung ”C” gezeigt. In jedem Betriebsmodus arbeitet das Umlenkventil 2092 auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben, und darum wird die Beschreibung des Betriebs hier nicht wiederholt.
44 erläutert eine andere Ausführungsform der Erfindung, wobei die Orientierung des Schmelzkühlers bezüglich des Umlenkventils die gleiche ist wie in 8 gezeigt. Spezieller ist der Schmelzkühler 2090 bezüglich des allgemein durch die Bezugsziffer 2092 bezeichneten Umlenkventils horizontal positioniert gezeigt. Wie gezeigt, sind sowohl der Einlass 2094 als auch der Auslass 2096 am Ende des Schmelzkühlers 2090 gegenüber von Umlenkventil 2092 positioniert. In dieser Ausführungsform sind der Einlass 2094 und der Auslass 2096 in gegenüberliegenden Teilen 2097 und 2098 des Schmelzkühlers in einer hintereinanderliegenden Konfiguration gezeigt. Der normale Betriebsmodus, wobei das heiße geschmolzene Polymer durch das Umlenkventil 2092 durch den Schmelzkühler 90 geleitet wird, ist in der linksseitigen Darstellung von 45 mit der Bezeichnung ”Ein” gezeigt. Der Umführungsmodus ist in der mittleren Darstellung von 45 mit der Bezeichnung ”B” gezeigt, und der Entleerungsmodus ist in der linksseitigen Darstellung mit der Bezeichnung ”C” gezeigt. In jedem Betriebsmodus arbeitet das Umlenkventil 2092 auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben, und darum wird hier die Beschreibung des Betriebs nicht wiederholt.
Wie in den 46 bzw. 47 gezeigt, können Schmelzkühler 2030 und Schmelzkühler 2060 konfiguriert sein, um komprimierbare Fluide zu belüften und die Polymerschmelze und andere Fluide zu entleeren. 46 stellt eine auf dem Deckel 2038 von Schmelzkühler 2030 angeordnete Belüftung 2095 dar. 47 stellt eine auf dem Boden 2100 von Schmelzkühler 2060 angeordnete Belüftung und Entleerung 2101 dar.
Um in Deckel 2038 von Schmelzkühler 2030 die gewünschten Schmelzfluss-Vorgaben bereitzustellen, kann der Deckel 2038 erwärmt werden. Beispielsweise kann der Deckel 2038, wie in 48 erläutert, erwärmt oder durch ein Wärmeaustauschfluid gekühlt werden, das den Fließkanal 2039 passiert. In einer anderen möglichen Aufheizkonfiguration, wie in 49 erläutert, kann der Deckel 2038 elektrisch erwärmt werden, wie beispielsweise durch eine elektrische Heizung 2041. Die Kontrolle der Temperatur des Deckels 2038 gewährleistet, dass sich die Schmelze nicht unter eine vorbestimmte Temperatur abkühlt, wenn sie sich durch den Deckel 2038 von einer ersten Verfahrensseite des Schmelzkühlers zu einer zweiten Verfahrensseite des Schmelzkühlers dreht.
Wie vorstehend angegeben, stellen die 50, 51, und 52 ausführliche Ansichten des Umlenkventils 2040 im bzw. den Kühlmodus, Umführungsmodus und den Entleerungsbetriebsmodus bereit. Das Umlenkventil 2040 hat ein Körpergehäuse, das in der Lage ist, durch eine Ummantelung unter Verwendung von Dampf oder einem anderen Wärmeaustauschfluid oder durch elektrische Heizpatronen erwärmt zu werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste bewegliche Ventilkomponente 2042 ein hydraulisch auslösbarer Bolzen mit drei Reihen von Fließkanälen darin, und die zweite bewegliche Ventilkomponente 2044 ist ein hydraulisch auslösbarer Bolzen mit zwei Reihen von Fließkanälen darin. In anderen möglichen Ausführungsformen des Umlenkventils 2040 können die Bolzen zwei oder drei Reihen von Fließkanälen, entweder wie ein gerade durchlaufender Fließkanal oder wie ein 90° gekrümmter Fließkanal oder wie ein T-Fließkanal, der speziell entlang der Bolzenlänge angeordnet ist, einschließen. Jeder von diesen Fließkanälen wird durch einen Fluid-kontrollierten Zylinder in die erforderliche Position bewegt, und ist, auf der Grundlage der vom Betreiber des Verfahrens geforderten gewünschten Position, wie es die Fachwelt in der Ventiltechnik versteht, mit den entsprechenden erforderlichen Einlässen und/oder Auslässen des Umlenkventils ausgerichtet. Die Positionierung der fluidbetriebenen Zylinder und somit die Bolzenposition kann durch den manuellen Betrieb eines Fluid-Überströmventils oder durch automatische Kontrolle, wie durch eine SPS-Steuerung, oder durch beides kontrolliert werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Schmelzkühler 2030 durch ein Umlenkventil 2140 senkrecht zu dem Schmelzfließweg orientiert. Wie in den 53A, 53B, und 53C erläutert, hat das Umlenkventil 2140 eine einzige bewegliche Ventilkomponente 2145. Die bewegliche Ventilkomponente 2145 ist ein hydraulisch auslösbarer Bolzen mit drei Reihen von Fließkanälen darin, einschließlich von einem kühlenden Fließkanal 2141, einem Umführungskanal 2142, und einem Entleerungskanal 2143. Die Einzelbolzen-Ausführungsform des Umlenkventils stellt einen relativ kurzen Schmelzfließweg und eine wirtschaftliche Ventilkonstruktion bereit.
Wo eingesetzt, stellt der statische Umführungsmischer 100 wie beispielsweise in 5 gezeigt, ein zuvor unerreichbares Niveau der Kontrolle der flüchtigen Bestandteile gegenüber Stand-der-Technik-Vorrichtungen bereit. Die Verwendung des statischen Umführungsmischers 100 als Ersatz für den statischen Mischer 60 liegt im Umfang der Erfindung. Die zu realisierenden ziele bestehen in der stark erleichterten Spülkapazität des umführenden Umlenkventils. Die Orientierung von Ventil 162 gestattet es, dass der vorgeschaltete Fluss vor dem Eintritt in die statische Mischkomponente 150 umgeleitet wird, wie in 6e, wobei Einlassleitung 165 und Ablassleitung 168 die einzigen offenen Wege sind, sowie in den Umführungsvariationen, wie hierin beschrieben, erläutert. Sollte die zusätzliche Modifikation der Prozess-Flüssigkeit, -Schmelze, oder -Extrudats für eine bestimmte Anwendung nicht notwendig sein, ist der umführende Weg von möglichst geringem Abstand, bei dem Temperatur und Druckbeaufschlagung aufrechterhalten werden können. Die Spülverfahren oder Spülmaterialien können mit einer ausreichenden Leichtigkeit durch die Komponenten hindurchgeleitet werden, ohne die Gefahr von unerwünschter Expansion, Verlust von flüchtigen organischen Stoffen, und/oder mit verminderter Wahrscheinlichkeit von Problemen einer Entflammbarkeitsgefahr, und ohne nennenswerte Hemmung des Prozessflusses. Die Minimierung der Stillstandszeit wird unschwer durch das Unterbinden der Komponentenentfernung zur routinemäßigen Wartung oder Reparatur erreicht.
Die Komponente oder Komponenten des Mischabschnitts 2 sind mit dem multidirektionalen Umlenkventil 200 fest verbunden, wie in 3 angegeben, wobei der Auslass 130 des statischen Umführungsmischers 100 an Einlass 205 angebracht ist. 9a stellt Einlass 205 und Auslass 206 dar, die an dem Gehäuse 202 von einer Ausführungsform des multipositionalen und multidirektionalen Umlenkventils 200 angebracht sind.
Zwei oder mehrere Fließweisen stehen durch das multipositionale und multidirektionale Umlenkventil 200 zur Verfügung, wie in den 9b und 9c erläutert, wobei die Blockierposition in 9d erläutert ist. In der in 9b gezeigten funktionstüchtigen Fließweise schiebt sich der Fluss durch Einlass 205 in das Einlassrohr 210 vor, das durch die beweglichen Umlenkbolzen 220 mit Fließweg 218 in offener Kommunikation ist. Der Fluss durchläuft den Fließweg 218, der sich mit dem Austrittsrohr 212 in offener Kommunikation befindet. Einer oder mehrere modale Wege können in der positionsmäßig unterschiedlichen Anordnung so aufgebaut sein, dass ein oder mehr als ein Fließweg, der nicht erläutert ist, verfügbar ist.
Gleichermaßen läuft der Fluss in dem in 9c erläuterten Umlenkfliessmodus durch Einlass 205 in das Einlassrohr 210, das sich mit dem Fließumlenkweg 214 durch den beweglichen Umlenkbolzen 220 in offener Kommunikation befindet. Der Fluss läuft durch den Fließumlenkweg 214 weiter, der sich mit dem Umlenkauslass 207 und Drosselfinger 219 in offener Kommunikation befindet. Geschmolzenes, flüssiges, oder extrudiertes Material kann über diesen Weg aus dem Verfahren umgeleitet oder entfernt werden.
Um den Verlust von flüchtigen organischen Stoffen, unerwünschte oder vorzeitige Expansion, oder übergebührliche Exposition gegenüber der Umgebung zu vermeiden, erläutert 9d eine Fließblockierposition, die durch Verbau des Fließweges zwischen Einlassrohr 210 und Auslassrohr 212 erhalten wird. Der bewegliche Umlenkbolzen 220 ist im Vergleich zu Konstruktionen vom Stand der Technik in der Länge ausgedehnt, um das Hinzufügen eines einen festen Fluss blockierenden Teils 216 aufzunehmen. Der bewegliche Umlenkbolzen 220 kann elektromechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder in einer Kombination davon ausgelöst werden.
Die Fließblockierposition 216 in Betrieb allein oder in Koordination mit zuvor genannten Spülmechanismen durch das umführende Umlenkventil 120 ermöglicht das Anfahren mit oder ohne flüchtige organische Stoffe dadurch, dass an einem oder mehreren Punkten während des Verfahrens Fließumlenkung ermöglicht wird. Die Fließblockierposition 216 erlaubt ein leichteres Auswechseln der nachgeschalteten Einrichtung durch vollständiges Blockieren des Flusses zu dieser Einrichtung, wodurch der unerwünschte Verlust von potentiell entflammbaren flüchtigen organischen Stoffen, vorzeitige oder unerwünschte Expansion von geschmolzenem oder flüssigem Material in atmosphärisch exponierte Fließbereiche, während der Auswechselverfahren, die allgemein zu einem verzögerten Durchsatz führen, unterbunden werden. Das Spülen beim Anfahren oder während des Betriebs kann gegebenenfalls an einem oder beiden Ventilen in dem umführenden Umlenkventil 120 und/oder in dem vorstehend beschriebenen Umlenk-Fließmodus erfolgen. Druck kann auf dem flüchtige Stoffe enthaltenden Material durch Implementierung der hierin beschriebenen Fließblockierposition aufrechterhalten werden, was die Verlustminimierung dieser flüchtigen organischen Stoffe erleichtert und die unerwünschte oder vorzeitige Expansion reduziert oder unterbindet.
10 erläutert eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das multidirektionale Umlenkventil 200 aufgebaut ist, um seitliches Ablassen des umgeleiteten Flusses zu erlauben. 10a erläutert eine 90°-Rotation des multidirektionalen Umlenkventils 200 von 9a, um den Anschluss der Umlenkrinne 250 an das Gehäuse 202 zu zeigen. Alternativ, kann der umgeleitete Fluss durch das Umlenkrohr 290 hindurchlaufen, das gleichermaßen an Gehäuse 202 angebracht ist. Wie in 9 stehen drei oder mehrere Fließmoden durch das multidirektionale Umlenkventil 200 zur Verfügung, wie in den 10b, 10c, und 10d erläutert. In dem in 10b gezeigten betrieblichen Fließmodus durchläuft der Fluss den Einlass 205 in das Einlassrohr 210, das sich mit Fließweg 278 durch den beweglichen Umlenkbolzen 280 in offener Kommunikation befindet. Der Fluss fließt weiter durch Fließweg 278, der sich mit dem Austrittsrohr 212 in offener Kommunikation befindet. Ein oder mehrere modale Wege können so in einer positionsmäßig unterschiedlichen Anordnung konstruiert werden, dass es möglich ist, dass ein oder mehr als ein Fließweg, nicht erläutert, im Einklang stehend mit der Dokumentation aus dem Stand-der-Technik verfügbar ist.
Gleichermaßen läuft der Fluss in dem in 10c erläuterten Umlenkfließmodus durch Einlass 205 in Einlassrohr 210, das sich durch den beweglichen Umlenkbolzen 280 mit dem Fließumlenkweg 274 in offener Kommunikation befindet. Der Fluss fließt weiter durch Fließumlenkweg 274, der sich mit dem Umlenkauslassrohr 260 und Drosselfinger 279 in offener Kommunikation befindet. Über diesen Weg kann aus dem Verfahren geschmolzenes, flüssiges, oder extrudiertes Material umgeleitet oder entfernt werden. Der umgeleitete Fluss läuft durch das Umlenkauslassrohr 260 zu und durch Auslass 267, an welchen die Umlenkrinne 250 oder das Umlenkrohr 290 ansteckbar angeschlossen sind, wie weiterhin in den 10a bzw. 10e erläutert.
Um den Verlust von flüchtigen organischen Stoffen, unerwünschter oder vorzeitiger Expansion, oder übergebührlicher Exposition gegenüber der Umgebung zu vermeiden, erläutert 10d die durch Sperrung des Fließweges zwischen Einlassrohr 210 und Auslassrohr 212 erhaltene Fließblockierposition. Der bewegliche Umlenkbolzen 280 ist in der Länge im Vergleich zu Stand-der-Technik-Konstruktionen ausgedehnt, um das hinzugefügte einen festen Fluss blockierende Teil 276 aufzunehmen. Der bewegliche Umlenkbolzen 280 kann elektromechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder durch eine Kombination davon betätigt werden.
Wiederum unter Bezugnahme auf 3 ist ein multipositionales und multidirektionales Umlenkventil 200 am Auslass 206 zu dem Pelletisierabschnitt 3 am Einlass 301 der beschirmten Düse 300, wovon die Einzelheiten in den 11, 12, 13, und 14 erläutert sind, angebracht. Die beschirmte Düse 300 ist eine Ausführungsform der aktuellen Erfindung, die eine Schutzbarriere bereitstellt, um zu verhindern, dass die Heizelemente als eine Entzündungsquelle für flüchtige organische Stoffe oder Verschüttetes dienen, und erlaubt beispielsweise eine größere Einsatzfähigkeit der Heizelementaufbauten, die typischerweise nicht für gefährliche oder potentiell gefährliche Umgebungen verfügbar sind.
Aus 11 ist ersichtlich, dass die Abschirmung 302 aus einer Basisplatte 304 besteht, die entweder an dem Körper des multipositionalen und multidirektionalen Umlenkventils 200 oder an der Düse 320 selbst und an Seiten 306 von ausreichender Breite, um die Düse 320 einzuschließen, angebracht und/oder angesiegelt ist. Die nachstehend beschriebene Geometrie der Basisplatte 304 und der Frontplatte 390 kann rechteckig, quadratisch, rund, oder von einem vergleichbaren Aufbau sein, wobei rechteckig oder quadratisch bevorzugt sind, um leichtes Anbringen und Ansiegeln der Seiten 306, die die Geometrie für das notwendige Ansiegeln umreißen müssen, zu erleichtern. Mit den Seiten 306 sind Kontaktpunkte 310 in ausreichender Anzahl und Geometrie verbunden, um jedes und alle Heizelemente 330 in der Düse 320 durch Verbindungskabel 312 anzuschließen. Die Verbindungskabel 312 müssen passend bemessen sein, um für die Heizelemente den entsprechenden Strom bereitzustellen. The Frontplatte 390 der Abschirmung 302 ist an der Düse 320 selbst oder an dem Körper des Transportfluidbehälters oder Wasserbehälters 400, wie es nachstehend ausgeführt ist, angebracht und/oder fest damit verbunden. Beim endgültigen Zusammenbauen der Abschirmung 302 oder beim Verschließen des Transportfluidbehälters oder Wasserbehälters über der Pelletisierer-Frontfläche werden die Klammern 392 der Abschirmung festsitzend über die Seite oder die Seiten 306 geschoben und überlappen sowohl die Basisplatte 304 als auch die Frontplatte 390, um die Abschirmung 302 ausreichend anzusiegeln. Dichtungsmaterial oder andere entsprechende Verfahren des Ansiegelns der Abschirmung 302 sind der Fachwelt wohlbekannt. Die Abschirmung 302 wird mit Inertgas, vorzugsweise Luft oder Stickstoff, durch die Öffnung 395 gespült, die an den Wänden oder Seiten der Abschirmung positioniert sein kann und nicht auf einen Ort beschränkt ist. Eine fakultative Auslassöffnung, die nicht gezeigt ist, liegt im Umfang der aktuellen Erfindung und kann, wie es als notwendig befunden wird, durch einen Fachmann dort eingeführt werden, wo sie, je nach Notwendigkeit, auf Grund der Dichtungseigenschaften des eingeführten Abschirmungsaufbaus erforderlich ist.
Die Düse 320 in 11 ist von der Art eines Einzelkörpers, bestehend aus einem Nasenkegel 322, der an dem Düsenkörper 324 angebracht ist, in den die Heizelemente 330 eingepasst sind, durch die mehrere Düsenlöcher 340 gebohrt sind, die in der Anzahl und im Orientierungsmuster variieren und die 3,5 mm im Durchmesser oder kleiner sein können und die vorzugsweise 1,5 mm oder kleiner sind. Die Düsenlöcher 340 können im Aufbau beliebig kombiniert werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, sich zunehmend oder abnehmend verjüngend oder zylindrisch oder jede Kombination davon und Abschnitte können in der Länge, wie es durch das Verfahren und die Materialien erforderlich ist, variieren. Vorzugsweise sind die Düsenlöcher einzeln oder kollektiv in Gruppen oder Aggregaten in einem oder mehreren konzentrischen Ringen angeordnet, wie durch den Durchmesser des Auslasses 206 des multidirektionalen Umlenkventils 200, an das er angepasst ist, bestimmt.
Die Heizelemente 330 können eine Patrone oder stärker bevorzugt ein Element vom Spiral-Typ sein und können im Inneren des Düsenkörpers 324 von ausreichender Länge sein, um außerhalb des Umfang der Düsenlöcher zu verbleiben, wie in 11 erläutert und in den 12a und 12b als Konfiguration 1 ausgeführt, oder können sich in der Länge in das und in die Nähe des Zentrums des Düsenkörpers erstrecken, ohne das Zentrum zu durchlaufen, Konfiguration 2 in den 12a und 12b, oder können sich in der Länge über das Zentrum hinaus erstrecken, aber sind nicht von ausreichender Länge sein, um den Ring der Düsenlöcher diametral entgegengesetzt zu kontaktieren, Konfiguration 3. Das Positionieren der Düsenlöcher variiert offenbar, wie es von einem Fachmann unschwer zu erkennen ist, um die entsprechende Konfiguration der Heizelemente 330 aufzunehmen, und eine oder mehrere Längen oder Aufbauten von Heizelementen sind gegebenenfalls im Umfang der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen.
Ein bevorzugter Aufbau von Düse 320 ist in 13 erläutert, wobei der Düsenkörper ein entfernbares Zentrum oder eine Einsatz-Konfiguration aufweist. Die Heizelemente 330 weisen eine Patronen- oder, stärker bevorzugt, eine Spiral-Konfiguration auf und werden in die äußere Düsenkörper-Komponente 352 eingesetzt, wodurch sie in der Länge beschränkt sind, um sich in zweckmäßiger Weise in den begrenzten Raum der äußeren Düsenkörper-Komponente 352 einzupassen. Die Düsenlöcher 340 sind in dem entfernbaren Einsatz 350 enthalten und sind in Aufbau, in der Dimension, und in der Anordnung variabel, wie in der vorangegangenen Diskussion ausgeführt. Der entfernbare Einsatz 350 ist durch übliche Mechanismen fest an der äußeren Düsenkörper-Komponente 352 angebracht.
14 zeigt einen weiteren bevorzugten Aufbau von Düse 320, wobei der Düsenkörper ein entfernbares Zentrum oder eine Einsatz-Konfiguration mit mehreren Heizzonen für einen verbesserten Heizwirkungsgrad und eine leichtere Wärmeübertragung an die geschmolzenen oder flüssigen Materialien, wenn sie die Düsenlöcher 340 durchlaufen, aufweist. Die äußere nicht gezeigte Düsenkörper-Komponente ist mit derjenigen vergleichbar, die für 13 beschrieben ist. Der erwärmte entfernbare Einsatz 360 mit dem stärker bevorzugten Aufbau hat ein offenes Zentrum, in das ein Heizelement 365, vorzugsweise ein Spiral-Heizelement, eingepasst ist, das zusammen mit anderen Heizelementen in der äußeren Düsenkörper-Komponente wärmekontrolliert werden kann oder das, stärker bevorzugt, autonom wärmereguliert wird und somit in der Düse 320 ein Mehrzonenerwärmungsvermögen ermöglicht.
Die Düse 320 kann in allen Konfigurationen (11, 12, 13, und 14) eine entsprechende Aufpanzerung 370 enthalten, die für eine Schneidfläche, wie in 14 erläutert, fest angebracht ist, die vorzugsweise ein abriebfestes, verschleißfestes, und wo erforderlich, ein korrosionsfestes Material ist und durch die die Düsenlöcher 340 zur Extrusion des geschmolzenen, flüssigen Extrudats hindurchgehen. Wolframcarbid, Titancarbid, Keramik oder Gemische davon sind im Allgemeinen Materialien für Aufpanzerungsanwendungen, wie es von der Fachwelt verstanden wird und wie sie an Hand von Beispielen allein oder in Kombination aufgeführt sind, ohne dass die Absicht besteht, einschränkend oder anderweitig restriktiv im Umfang der vorliegenden Erfindung zu sein.
Oberflächenbehandlungen, Oberflächenfinishing, Polieren, oder Aufpanzern von Düse 320 sind ebenfalls im Umfang der vorliegenden Erfindung, um an dem Düsenkörper zusätzlichen Schutz bereitzustellen, wofür Nickelphosphid, Chromplattieren, Nitridieren, oder eine vergleichbare Behandlung, physikalisch oder chemisch, beispielhaft sind, ohne die Absicht von Einschränkung oder Restriktion auf den Bestand der Erfindung.
Der Verriegelungsmechanismus für den Nasenkegel 322 ist in 14 an Hand von einem Beispiel nicht einschränkend erläutert. Eine Deckplatte 372 ist positionsmäßig durch Bolzen 374 an der Frontfläche des Düsenkörpers 320 oder des entfernbaren Einsatzes 350 oder des erwärmten entfernbaren Einsatzes 360 angebracht, 11, 13, bzw. 14, die weniger als oder mindestens gleich der Höhendimension der Aufpanzerung 370 sein kann. Alternativ können Dichtungsmaterial oder andere Materialien zum Ansiegeln der Deckplatte 372 verwendet werden, sofern erforderlich.
Wiederum unter Bezugnahme auf 3 ist die beschirmte Düse 300 fest an dem Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 angebracht, wie in den 15, 16, 17, und 18a, b, c ausgeführt. 15 erläutert eine Konfiguration eines einteiligen Transportfluidbehälters oder Wasserbehälters 400, der ein Gehäuse 402 umfasst, an dem das Einlassrohr 404 und Auslassrohr 406 von ähnlichem Durchmesser und ähnlicher Geometrie und positionsmäßig diametral entgegengesetzt und an einer rechteckigen, quadratischen, oder vorzugsweise zylindrischen oder einer anderen geometrisch offenen umgebenden Schneidkammer 408 von ausreichendem Durchmesser, um die Düsenfläche 410 (in der Darstellung entsprechend den Oberflächen von Aufpanzerung 370 den in 11, 13, und 14) vollständig zu umschließen, verzahnt angebracht sind. Gehäuse 402 hat Montageflansche 412, durch die eine Vielzahl von Befestigungsbolzen 414 hindurchgehen, um den Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 und die beschirmte Düse 300 mit dem multidirektionalen Umlenkventil 200 dicht anzuschließen. Flansch 416 an Gehäuse 402 erlaubt das Anbringen an dem Pelletisierer 900 (siehe 3), wie es nachstehend ausgeführt ist. Komponenten, die in der Schneidkammer 408 rotationsberechtigt sind, werden später in dieser Offenbarung beschrieben.
15 stellt auch die Basisplatte 304 und die Seiten 306 der beschirmten Düse 300, wie vorstehend beschrieben, dar. Die Basisplatte 304 kann an dem multidirektionalen Umlenkventil 200 oder stärker bevorzugt an der Düse 320 angebracht und/oder angesiegelt sein, wie es bereits ausgeführt wurde. Die Frontplatte 390 kann unter Verwendung von Befestigungsbolzen 414 an dem Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 angebracht sein, wie durch die Position 390b angegeben, oder ist stärker bevorzugt fest an die Düse 320 angesiegelt, wie es durch Position 390a angegeben ist. Die Seiten 306 müssen entsprechend der eingenommenen Position bemessen sein, um einen richtigen Sitz und eine richtige Dichtung zu ermöglichen.
Gleichermaßen erläutert 16 eine zweiteilige Konfiguration von Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400, umfassend einen Hauptkörper 450 mit Gehäuse 452, an dem das Einlassrohr 454 und Auslassrohr 456 von ähnlichem Durchmesser und ähnlicher Geometrie und positionsmäßig diametral entgegengesetzt und an einer rechteckigen, quadratischen, oder vorzugsweise zylindrischen oder einer anderen geometrisch offenen umgebenden Schneidkammer 458 von ausreichendem Durchmesser, um die Düsenfläche 410 (in der Darstellung entsprechend den Oberflächen von Aufpanzerung 370 den in 11, 13, und 14) vollständig zu umschließen, verzahnt angebracht sind, wie vorstehend vergleichbar beschrieben und so vollständig zusammengefügt wie hierin beschrieben. Gehäuse 452 weist den Montageflansch 462 auf, durch den eine Vielzahl von Befestigungsbolzen 464 hindurchgeht. Montageflansch 462 schließt fest abschließend an den Adapterring 470 von vergleichbarem Durchmesser, sowohl in der Innen- als auch die Außendimensionen, an, durch den eine Vielzahl von Senkbolzen 472 hindurchgehen. Die Befestigungsbolzen 464 und die Senkbolzen 472 sind vorzugsweise in der Position alternierend und verbinden die Komponenten von, und somit den kompletten Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 und die beschirmte Düse 300, mit dem multidirektionalen Umlenkventil 200 fest miteinander. Der Flansch 466 an Gehäuse 452 des Hauptkörpers 450 erlaubt das Anschließen an den Pelletisierer 900 (siehe 3) wie es nachstehend ausgeführt ist. Komponenten, die in der Schneidkammer 408 in 15 und/oder Schneidkammer 458 in 16 rotationsberechtigt sind, werden in dieser Offenbarung später beschrieben. Das getrennte Anbringen des Adapterrings 470 an und durch die Düse 320 erlaubt es, dass der Hauptkörper 450 zur Reinigung oder Wartung entfernt wird, während der Düsenkörper 320 und darum die beschirmte Düse 300 fest an dem multidirektionalen Umlenkventil 200 angebracht verbleiben.
16 stellt weiterhin die Basisplatte 304 und die Seiten 306 der beschirmte Düse 300, wie vorstehend beschrieben, dar. Die Basisplatte 304 kann, wie bereits ausgeführt, an dem multidirektionalen Umlenkventil 200 oder stärker bevorzugt an der Düse 320 angebracht und/oder angesiegelt sein. Die Frontplatte 390 kann an dem Hauptkörper 450 von Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 unter Verwendung von Befestigungsbolzen 464 wie durch Position 390d angegeben befestigt sein, oder ist vorzugsweise fest an dem Adapterring angebracht, wie durch Position 390c angegeben, und stärker bevorzugt ist sie fest an der Düse 320 angebracht, wie es durch Position 390a angegeben ist. Die Seiten 306 müssen der Position angepasst entsprechend bemessen sein, um den richtigen Sitz und die richtige Dichtung wie zuvor zu ermöglichen. Das Anbringen der Basisplatte 304 und Frontplatte 390 kann durch Verriegeln durch Flansche an den jeweiligen Platten mit der Außenfläche der Komponenten erfolgen, sofern sie nicht durch Befestigungsbolzen 414 (15) oder 464 (16) in Position verriegelt sind, wie vorstehend beschrieben. Das Positionieren von Basisplatte 304 und Frontplatte 390 fest und angesiegelt an die Düse 320 angebracht stellt den bevorzugten Schutz vor möglicher Entzündung oder möglichem Kontakt der bereits ausgeführten Heizelemente mit flüchtigen organischen Stoffen oder möglicher außenseitiger Verunreinigung bereit. Alle Positionen (390a, b, c, und d) bieten einen distinkten Vorteil gegenüber der bisherigen Technik ohne den Nutzen der Abschirmung und sind in den Ausführungsformen der aktuellen Offenbarung mit eingeschlossen. Eine Explosionsansicht der zweiteiligen Konfiguration von Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 ist in 17 erläutert, wobei ein kompletter Zusammenbau in 18 erläutert ist. Alle Ziffern sind einheitlich gehalten, wobei in den 16, 17, und 18a gleiche Teile gleiche Ziffern haben.
Die 18b und 18c erläutern einen alternativen Aufbau für den Transportfluidbehälter- oder Wasserbehälter-Einlass und -Auslass, wobei Einlass 480 an einem rechteckigen oder quadratischen Einlassrohr 482 fest angebracht ist, das sich verjüngend entlang seiner Länge zunimmt, wenn es sich dem Gehäuse 481 annähert, mit dem es fest verbunden ist und innerhalb von dem sich die Schneidkammer 484 befindet. Gleichermaßen angebracht an Gehäuse 481 und diametral gegenüber von Einlassrohr 482 befindet sich das rechteckige oder quadratische Auslassrohr 486, das sich verjüngend entlang seiner Länge bis zum Auslass 488, mit dem es fest verbunden ist, abnimmt. Flansch 483 und Flansch 485 in 18b und 18c sind in Aufbau und Zweck mit den Flanschen 462 und 466 in 18a, die zuvor beschrieben wurden, vergleichbar.
18a, b, und c erläutern die bevorzugten diametral gegenüberliegenden Einlässe und Auslässe. Alternativ können die Einlässen 454 und 480 und die Auslässe 456 und 488 in einem beliebigen Winkel von 20° bis zu den bevorzugten 180° relativ zu und definiert durch die Position von Auslass zu Einlass angeordnet sein und können beispielsweise gegenüberliegend oder versetzt an Gehäuse 481 angebracht sein. Die Dimensionen des Einlasses und des Auslasses können gleich oder verschieden sein, und der Einlass und der Auslass können im Aufbau gleich oder verschieden sein. Vorzugsweise sind der so definierte Einlass und Auslass von vergleichbarer Dimension und vergleichbarem Aufbau, und liegen sich diametral gegenüber.
Wiederum unter Betrachtung der Hauptoffenbarungserläuterung in 3, ist der Pelletisierer 900 in der nicht betriebsbereiten offenen Position gezeigt. Angeschlossen an den Pelletisierer sind die Fließführung 800 und das Messerkreuz 600 mit den Schneidklingen 700. Beim Betrieb der Einrichtung wird der Pelletisierer 900 in eine solche Position bewegt, dass er an den Flansch 416 der einteiligen Konfiguration von Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 oder an den Flansch 466 an Hauptkörper 450 der zweiteiligen Konfiguration von Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400, wie in 15 bzw. 16 ausgeführt, fest angebracht werden kann. Das Anbringen erfolgt am stärksten bevorzugt, aber nicht darauf beschränkt, zum schnellen Abkoppeln, kann aber auch durch einen anderen Mechanismus durchgeführt werden. In der Betriebskonfiguration drehen sich das Messerkreuz 600 und die Schneidklingen 700 frei in der Schneidkammer 408 (15) oder 458 (16). Einzelheiten von allen erläuterten Komponenten sind in den folgenden Diskussionen enthalten.
Der Pelletisierer 900 der vorliegenden Erfindung ist diagrammartig in 19 gezeigt und kann in der Position in Bezug auf Messerkreuz 600 relativ zu Düsenfläche 410 einstellbar sein. 19 stellt den Pelletisierer 900 in der Betriebsposition dar, wobei er über Pelletisiererflansch 902 fest und dicht an Transportfluidbehälter- oder Wasserbehälterflansch 466, der beispielsweise durch entfernbare schnell lösende Klammern 904 festgehalten wird, angebracht ist. Die Positionseinstellung des Pelletisierers kann manuell, federgespannt, hydraulisch, pneumatisch, oder elektromechanisch oder durch jede Kombination von diesen Mechanismen bewerkstelligt werden, die insgesamt in einer Richtung oder entgegengesetzt in Gegenrichtung von Kräften wirken, die angelegt werden, um die Positionsentsprechung sicherzustellen, wie es notwendig ist, um gleichmäßigen Verschleiß, erhöhte Lebensdauer, Vermeidung von übergebührlicher Extrusion, die dazu führt, dass sich die Schmelze um das Messerkreuz oder die Düsenfläche 410 herumwickelt, und Reproduzierbarkeit des pelletisierten Produkts sicherzustellen. Ein bevorzugter Aufbau ist der des hydraulisch-pneumatischen Mechanismus, der in 19 ausgeführt ist, umfassend einen Motor 905, ein Gehäuse 910, und enthaltend einen hydraulischen Zylinder 920, der an Kupplung 922 eingerastet angebracht ist. Eine Rotorwelle 930 verbindet die Kupplung 922 mit dem Messerkreuz 600 an der Düsenfläche 410 und durchläuft einen Drucklager- 940 und Dichtungsmechanismus und vorzugsweise einen mechanischen Dichtungsmechanismus 950 in fluidem Kontakt mit der Schneidkammer 458 von Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400. Einlassrohr 454 und Auslassrohr 456 geben die Fließrichtung von Fluiden, vorzugsweise Wasser, in die Schneidkammer 458, das Mischen von Fluide und Pellets in der Schneidkammer 458, und anschließend, den Fluss der gebildeten Pelletaufschlämmung von dem Messerkreuz 600 wie auch von der Düsenfläche 410 hinweg und aus der der Schneidkammer 458 heraus, an.
Um die Fluidgeschwindigkeit durch die Schneidkammer 458 zu erhöhen, die Pelletqualität zu verbessern, das Abfrieren zu vermindern, das Herumwickeln von Schmelze um Düsenfläche 410 zu vermeiden, Kopfdruck zu erzeugen oder zu erhöhen, und die Pelletgeometrie zu verbessern, erläutert 20 eine bevorzugte Konfiguration, wobei die Fließführung 800 in der Schneidkammer 458 positioniert ist, wodurch das Fluidvolumen von dieser Region wirksam reduziert wird. Die beschirmte Düse 300, der Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400, und der nur teilweise gezeigte Pelletisierer 900, sind in der Position gleich wie in 19. Der Hohlwellenrotor ist vorzugsweise an dem Messerkreuz 600 in der Schneidkammer 458 mit entsprechendem Einlassrohr 454 und Auslassrohr 456, wie zuvor beschrieben, angebracht. Der Pelletisierer 900 ist durch Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 durch die Verwendung von Schnelllöseklemme 904 an dem Pelletisiererflansch 902 und Transportfluidbehälter- oder Wasserbehälterflansch 466 wie zuvor fest und dicht und entfernbar angebracht. Die 21a und b zeigen zwei mögliche verschiedene Konfigurationen für die Fließführung 800, wobei Abschnitte von gleicher oder verschiedener Segmentlänge mit einheitlichem Außendurchmesser sein können, der geringer ist als der Durchmesser von Schneidkammer 458 und gemäß der erforderlichen Verminderung des Volumens, das in dieser Schneidkammer 458 gewünscht wird, variiert werden. Die Abstandshalterabschnitte 803 der Fließführung können zirkumferentiell und diametral wie einzeln durch 803a, oder mehrfach in 803b und 803c angegeben gleichmäßig sein, können aber in der Segmentlänge variieren und sind in der Mehrzahl nicht auf zwei, wie gezeigt, begrenzt. Um den Fluss zu lenken und/oder einzudämmen, werden die Fließlenkabschnitte 801 einzeln in 801a oder beispielsweise unbegrenzt mehrfach in 801b, 801c, und 801d durch sich längs erstreckende Rillen modifiziert, die in der Querkonfiguration gekrümmt sind, wobei der tiefste Rillenabschnitt proximal zu dem Messerkreuz 600 positioniert ist. Die bevorzugte Konfiguration einer Serie von Abschnitten soll nicht im Hinblick auf die Anzahl von Abschnitten begrenzt sein, und eine einzelne Fließführungskomponente von vergleichbarer Geometrie und Funktionalität liegt sehr wohl im Umfang der vorliegenden Erfindung.
Unter Fortsetzung mit 19, wird das Messerkreuz 600 durch Aufschrauben auf das Gewindeende der Rotorwelle 930 von Pelletisierer 900 angebracht. Das Messerkreuz 600 kann starr an der Rotorwelle 930 montiert sein und kann jede Anzahl von Schneidarmen 610 in ausgewogenen Anteilen zirkumferentiell angeordnet um das Messerkreuz 600, wie in 22 erläutert, enthalten. Alternativ und vorzugsweise ist das Messerkreuz 600 an der Rotorwelle 930 unter Verwendung eines Adapters 620 flexibel angebracht, wobei der Adapter 620 an der Rotorwelle 930 fest und mit Gewinde verbunden ist. Der Adapter 620 weist eine partiell kugelige äußere Oberflächen 622 auf, die auf eine ähnliche partielle kugelige innere Oberflächenbohrung 602 in dem Messerkreuz 600 passt. Diametral gegenüberliegend und ausgespart in der partiellen kugeligen inneren Oberflächenbohrung 602 sind die Längsaussparungen 605, die sich bis zum Rand des Messerkreuzes 600 erstrecken und in die die Kugel 640 passt. Gleichermaßen sind die Queraussparungen 626 für die Kugel 640 auf dem Adapter 620 angeordnet, der positionsmäßig so orientiert ist, dass die Längsaussparung 605 und die Queraussparung 626 ausgerichtet sind, um die Kugeln 640 ineinandergreifend zu befestigen, sobald der Adapter senkrecht in Position eingeführt und bis zu einer Position parallel zu Messerkreuz 600 gedreht ist. Dies erlaubt die freie Schwingung des Messerkreuzes 600 um die quer positionierten Kugeln 640 auf dem fest an der Rotorwelle 930 angebrachten Adapter 620, die die drehende Selbstausrichtung des Messerkreuzes 600 gestattet.
Die Schneidarme 610 und der Körper von Messerkreuz 612 können quadratisch oder vorzugsweise rechteckig im Querschnitt sein, wie in 22 gezeigt, oder können eher stromlinienförmig sein, um eine verlängerten hexagonalen Querschnitt zu ergeben, wie in 23c erläutert. Die 23a und 23b zeigen Ausschnitte aus dem Stromlinienmesserkreuz 650. Die Schneidmesser (nicht gezeigt) sind durch einen Schraub- oder ähnlichen Mechanismus an der abgeflachten gewinkelten Rille 614, 22, oder an der abgeflachten gewinkelten Nut 652, 23a und b, fest angebracht.
Alternativ erläutert 24 das bevorzugte Steilwinkel-Messerkreuz 600, wobei die Schneidarme 610, wie in 22 gezeigt, gegebenenfalls durch den Schneidklingenträger 702 ersetzt sind, an dem die Schneidklinge 750 vorzugsweise durch Schraube 748 angebracht ist, obgleich andere Mechanismen der Fachwelt bekannt und nicht wie hierin beschrieben begrenzt sind. Adapter 720 erlaubt eine selbstausrichtende Flexibilität mit einer Gewindekopplung an die Rotorwelle 930, 19, wie zuvor ausgeführt. Andere Messerkreuz-Aufbauten, die funktionell gleichwertig sind, liegen im Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie der Fachwelt bekannt sind.
25 erläutert verschiedene winklig geneigte Positionen und Gestalten der Schneidklingen 750, die ohne weiteres in der bisherigen Technik offenbart sind. Der Klingenwinkel 755 kann von 0° bis 110° oder größer, 25a, b, und c, relativ zu der Düsen-Aufpanzerung 370, 11, variieren, wobei ein Klingenwinkel 755 von 60° bis 79° bevorzugt ist, 25b, und ein Klingenwinkel von 75° stärker bevorzugt ist. Die Klingenschneidkante 760 kann quadratisch, abgeschrägt, oder gewinkelt sein, wie es bereits in Stand der Technik gezeigt wurde, und liegt vorzugsweise bei einem Klingenschneidwinkel 765 von 20° bis 50° und stärker bevorzugt bei 45°. Alternativ, und am stärksten bevorzugt, ist eine halbdicke Klinge 770, wie in 25d erläutert, die gleichermaßen angebracht, gleichermaßen gewinkelt, und mit vergleichbaren Klingenschneidwinkeln und Präferenzen, wie vorstehend beschrieben, sein kann. Zusätzliche Klingenaufbauten, dimensionell und kompositionell, können sich in Abhängigkeit von anderen Verfahrensparametern als geeignet erweisen.
Die Schneidklinge 750 umfasst kompositionell, aber ist nicht begrenzt auf, Werkzeugstahl, Edelstahl, Nickel, und Nickellegierungen, Metall-Keramik-Composites, Keramiken, Metall- oder Metallcarbid-Composites, Carbide, Vanadium-Hartstahl, zweckmäßig gehärteter Kunststoff, oder anderes vergleichbar haltbares Material und kann getempert, gehärtet, und/oder Oberflächen-behandelt sein, wie es in der Fachwelt ist wohlbekannt ist. Verschleissfestigkeit, Korrosionsfestigkeit, Haltbarkeit, Verschleißlebensdauer, chemische Beständigkeit, und Abriebfestigkeit sind einige der wichtigen Konzepte, die die Brauchbarkeit einer bestimmten Klinge relativ zu der Formulierung, die pelletisiert wird, beeinflussen. Klingendimensionen von Länge, Breite, und Dicke sowie Anzahl von verwendeten Klingen in Relation zum Messerkreuz-Aufbau sind im Umfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzt.
Eine wichtige bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Aufrechterhaltung des Drucks auf die gebildeten Pellets, bis so viel Zeit verstrichen ist, dass es möglich ist, das geschmolzene Extrudat, zumindest oberflächlich gekühlt, erfolgreich zu pelletisieren und zu Entwässerungs- und/oder Trocknungsstadien ohne Verlust oder mit nur minimalem Verlust von flüchtigen organischen Stoffen und ohne unerwünschte oder vorzeitige Expansion dadurch, dass diese flüchtigen organischen Stoffe freigesetzt oder durch Bestandteile, die dazu ausgelegt, sie freizusetzen, erzeugt werden, zu transportieren. 3 erläutert die relative Position der druckbeaufschlagten Umführung 1000, die eine wichtige Komponente ist, um die Aufrechterhaltung und/oder Verbesserung des Druckbeaufschlagungsverfahrens zu erleichtern.
Wasser oder vergleichbares Fluid zur Verwendung in der Umführungsschleife und beim Pellet-Transportieren werden aus Reservoir 1600 oder anderen Quellen erhalten und in Richtung des Transportfluidbehälters oder Wasserbehälters 400 durch Pumpe 500 transportiert, die von einem beliebigen Aufbau und/oder von beliebiger Konfiguration sein kann, um einen ausreichenden Fluid-Fluss in und durch den fakultativen Wärmeaustauscher 520 und das Transportrohr 530 zu und in die druckbeaufschlagte Umführung 1000 bereitzustellen. Der Wärmeaustauscher 520 kann gleichermaßen von einem beliebigen Aufbau von geeigneter Kapazität sein, um die Temperatur des Wassers oder eines anderen Transportfluids bei einer Temperatur, die geeignet ist, um die Temperatur der Pellets aufrechtzuerhalten, die gebildet werden, aufrechtzuerhalten, derart, dass Pellet-Geometrie, Durchsatz und Pelletqualität zufriedenstellend, ohne Tailing, sind und wo Herumwickeln von geschmolzenem Kunststoff um die Schneidfläche, Agglomeration von Pellets, Kavitation, und/oder Akkumulation von Pellets in dem Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter vermieden werden. Die Temperaturen und Fließgeschwindigkeiten sowie die Zusammensetzung des Transportfluids variieren mit dem Material oder der Formulierung, die verarbeitet wird. Die Transportfluidtemperaturen werden mindestens 20°C unterhalb der Schmelztemperatur des Polymers und vorzugsweise bei einer Temperatur von 30°C bis 100°C unterhalb der Schmelztemperatur gehalten. Die Haltung der Transportfluidtemperatur wird stärker bevorzugt von 0°C bis 100°C, noch stärker bevorzugt von 10°C bis 70°C, und am stärksten bevorzugt von 15°C bis 60°C gehalten.
Zusätzliche Bearbeitungshilfen, Fließmodifikatoren, Oberflächenmodifikatoren, Beschichtungen, Oberflächenbehandlungen, einschließlich Antistatika und verschiedene Additive, die der Fachwelt bekannt sind, können in das Transportfluid aufgenommen werden. Rohrsysteme, Ventilsysteme und Umführungskomponenten müssen von geeigneter Konstruktion sein, um der Temperatur, der chemischen Zusammensetzung, Abrasivität, Korrosivität, und/oder dem Druck standzuhalten, der für den ordnungsgemäßen Transport des Pellet-Transportfluid-Gemisches erforderlich ist. Der von dem System geforderte Druck wird durch die Transportentfernung, das, vertikale und horizontale, Druckniveau, das zur Unterdrückung unerwünschter Verdunstung von Komponenten, oder vorzeitiger Expansion benötigt wird, den Pellet-Transportfluid-Aufschlämmungsfluss durch die Ventilsysteme, die Grobsiebung, und die Hilfsverfahren und/oder die Überwachungseinrichtung bestimmt. Die Pellet-zu-Transportfluid-Verhältnisse müssen gleichermaßen von variierenden Anteilen sein, um in zufriedenstellender Weise beim Beseitigen oder Lindern der vorstehend erwähnten komplikationsbehafteten Umstände, wofür Pellet-Akkumulation, Fließblockade, oder -sperrung, und Agglomeration Beispiele sind, wirksam zu sein. Rohrdurchmesser und Abstände, die erforderlich sind, werden durch den Material-Durchsatz, und somit durch die Fließgeschwindigkeit und das Pellet-Transportfluid-Verhältnis, und die Zeit bestimmt, die erforderlich ist, um ein entsprechendes Niveau von Kühlen und/oder Verfestigung der Pellets zu bewerkstelligen, um unerwünschte Verdunstung und/oder vorzeitige Expansion zu vermeiden. Ventilsysteme, Messgeräte oder andere Bearbeitungs- und Überwachungseinrichtungen müssen von ausreichender Durchfluss- und Druckkapazität sowie von ausreichendem Durchsatzdurchmesser sein, um übergebührliche Blockade, Sperrung oder anderweitige Verfahrensänderungen zu vermeiden, die zu zusätzlicher und unerwünschter Druckerzeugung oder Verfahrenssperrung führen. Transportfluid- und Additiv-Zusammensetzung müssen mit den Komponenten der Pelletformulierung kompatibel sein und dürfen nicht leicht in oder an eine der Komponenten in dieser Formulierung absorbiert oder adsorbiert werden. Jeder Überschuss an Transportfluid und/oder -additiven muss unschwer aus den Pellets durch solche Verfahren, wie Spülen, Absaugen, Verdunsten, Entwässern, Lösungsmittelentfernung, Filtration, oder jede vergleichbare Technik, die von der Fachwelt verstanden wird, entfernbar sein.
Die Umführung 550 des Standard-Transportfluid- und Wasserbehälters, wie in 26 erläutert, ermöglicht es, dass das Transportfluid, vorzugsweise Wasser, von Einlassrohr 530 in das Dreiwegeventil 555 eintritt und wieder zurück in den Umführungsfluss oder in Richtung des Transportfluidbehälters oder Wasserbehälters 400 geleitet wird. Zum Umführen des Transportfluidbehälters oder Wasserbehälters 400 wird das Transportfluid durch das Dreiwegeventil 555 in und durch Umführungsrohr 565 in das Auslassrohr 570 geleitet. Um dies zu bewerkstelligen, ist das Blockierventil 575 geschlossen. Alternativ wird, um zu ermöglichen, dass Wasser zu und durch den Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 fließt, das Dreiwegeventil 555 gesteuert, um zu ermöglichen, dass der Fluss in und durch Rohr 560 und in das Rohr 580 möglich ist, wobei das Blockierventil 575 geöffnet und das Entleerungsventil 590 geschlossen ist. Wasser läuft weiter in und durch Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 und transportiert Pellets in und durch das Sichtglas 585 durch Blockierventil 575 und in 570 zur nachgeschalteten Bearbeitung, wie nachstehend beschrieben. Um das System zu entleeren und um die Reinigung oder Wartung des Transportfluidbehälters oder Wasserbehälters 400 oder der Düsenaufpanzerung 370 zu ermöglichen oder um jede der beschirmten Düsen 300-Komponenten zu ersetzen, leitet Dreiwegeventil 555 den Fluss in und durch Rohr 565 und in Rohr 570. Mit nun geschlossenem Blockierventil 575 und geöffnetem Entleerungsventil 590, läuft das Wasser, das unterhalb von 575, in den Komponenten 585, 400, 560, und 580 eingeschlossen verbleibt, aus der Rinne 595 zum Recycling oder zur Entsorgung ab.
Eine Alternative zu dem Verfahren wie vorstehend beschrieben und um Druck aufrechtzuerhalten, der zur Vermeidung von Verlust von flüchtigen organischen Stoffen oder vorzeitiger Expansion unerlässlich ist, ist die druckbeaufschlagte Umführung 1000, wie in 3 erläutert und in 27 ausgeführt, eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Transportfluide, vorzugsweise Wasser, werden aus Rohr 530 in das Dreiwege-Einlassventil 1005 zugeführt. Der Fluss kann zur Druckbeaufschlagung durch Rohr 1010 oder alternativ zu Rohr 1015 geleitet werden.
Die Druckbeaufschlagung auf den Fluss durch Rohr 1010 wird durch Leiten von Fluid in und durch die Druckpumpe 1020 zu Rohr 1025 und durch Auslassventil 1030 mit durch das umführende Dreiwegeventil 1065 blockiertem Fluss bewerkstelligt. Das druckbeaufschlagte Fluid durchläuft das Rohr 1035 in den und durch den Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 und transportiert Pellets durch ein entsprechend druckgeprüftes Sichtglas 1040 und nacheinander in das und durch das Druckmessgerät 1045 und das Vakuumbrecherventil 1050 mit geöffnetem Blockierventil 1055, was es ermöglicht, dass die Pellet/Fluid-Aufschlämmung zur weiteren Bearbeitung durch Auslass 1060 hindurchläuft, wie nachstehend beschrieben. Um dies zu bewerkstelligen, ist das Entleerungsventil 1075 geschlossen.
Alternativ, wird ein Standard-Fluss analog zu dem vorstehend ausgeführten Vergleichsverfahren bewerkstelligt, wobei das Dreiwege-Einlassventil 1005 den Fluss durch Rohr 1015 in das umführende Dreiwegeventil 1065 leitet, welches den Standard-Fluss durch Rohr 1070 in und durch Rohr 1035 in Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 leitet und Pellets durch ein entsprechend druckgeprüftes Sichtglas 1040 und schrittweise in und durch Druckmessgerät 1045 und Vakuumbrecherventil 1050 mit geöffnetem Blockierventil 1055 transportiert, was es ermöglicht, dass die Pellet/Fluid-Aufschlämmung durch Auslass 1060 zur weiteren Bearbeitung, wie nachstehend beschrieben, hindurchläuft. Um dies zu bewerkstelligen, ist das Entleerungsventil 1075 geschlossen und die Druckpumpe 1020 wird wirksam umgangen.
Das Entleeren des Systems erfolgt, wenn das Dreiwege-Einlassventil 1005 den Fluss in das Rohr 1015 leitet und das Dreiwege-Umführungsventil den Fluss in das Rohr 1080 mit geschlossenem Blockierventil 1055 und geöffnetem Entleerungsventil 1075 leitet. Der Fluss in das System wird durch Auslass 1085 zum Recycling oder zur Entsorgung wirksam abgelassen.
Die Druckbeaufschlagungsschleife und der Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 werden durch Schließen des Blockierventils 1055 und Lenken des Flusses durch das Dreiwege-Einlassventil 1005 in und durch Rohr 1015 und in Dreiwege-Umführungsventil 1065, das den Fluss wieder durch Rohr 1080 und durch Auslass 1060 leitet, wirksam umgangen. Die Steuerung von Schaltmechanismen und die Energieregelung und Verteilung sind durch ein oder mehrere entsprechend schnittstellenfähige elektrische Konsolen 1090, 3, wie es von der Fachwelt wohlverstanden wird, bereitgestellt. Die Luftdüse 1095 erlaubt es, dass Luft stoßartig während der Reinigungszyklen eingebracht wird, wie nachstehend beschrieben, was Pellets, die in Rohr 1080 während des Betriebs steckenbleiben können, wirksam entfernt, wobei der Fluss durch den Transportfluidbehälter oder Wasserbehälter 400 weiterfließt und die erzeugte Pellet/Fluid-Aufschlämmung durch das entsprechende Gerät zu Auslass 1060, wie in der vorangegangenen Diskussion ausgeführt, weitergleitet wird.
Der mit Druck, größer als Atmosphärendruck, vorzugsweise fünf bar oder größer, und am stärksten bevorzugt 10 bar, beaufschlagte Fluss läuft durch Auslass 1060 in das Rohr 1097, das in der Lage sein muss, den erforderlichen Druck aufrechtzuerhalten und von einer Länge und einem Durchmesser sein muss, die angemessen sind, um das Pellet/Fluid-Aufschlämmungsgemisch bei den für das Verfahren notwendigen Durchsatzraten, Temperatur, und Volumina zu transportieren. Die Rohrlänge und Zusammensetzung müssen so sein, dass die Aufrechterhaltung von Temperatur oder Kühlen, wie erforderlich, durch das Verfahren bewerkstelligt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist das Rohr 1097 von ausreichender Länge, so dass es eine oder mehrere Druckergänzungsvorrichtungen 1100, wie in 3 in der Position gezeigt, erforderlich macht. Das Rohr 1097 ist mit dem fakultativen Dreiwege-Einlassventil 1102, wie in 28 erläutert, verbunden, das die Pellet/Fluid-Aufschlämmung durch die Umführungsleitung 1104 in das Dreiwege-Auslassventil 1106 und in Rohr 1198 leitet, das wirksam als eine Umführung zu den Druckergänzungsvorrichtungskomponenten dient. Alternativ wird die Pellet/Fluid-Aufschlämmung durch Dreiwege-Einlassventil 1102 in und durch Korbfilter 1110 (siehe 29) in eine oder mehrere konische Vorrichtungen 1150 (in 30 erläutert und nachstehend ausgeführt), vorzugsweise zwei oder mehrere in Serie, wobei der Fließkanal abwechselnd diametral reduziert und vergrößerte ist, um das gewünschte Niveau von mit Druck beaufschlagtem Fluss durch das System zu beschleunigen, ein Phänomen, das durch den der Fachwelt wohlbekannten Bernoulli-Effekt beschrieben wird, geleitet. Der Auslauf der konischen Vorrichtungen läuft zu und durch das Dreiwege-Auslassventil 1106 und zu Rohr 1198.
Wird nun auf 29 Bezug genommen, so weist der Korbfilter 1110 das Fluid-Einlassrohr 1112 auf, das dem Fluid-Auslassrohr 1114 diametral entgegengesetzt ist, das an dem zylindrischen Gehäuse 1116 angebracht ist, welches von einer Höhe und einem Durchmesser ist, die geeignet sind, um die Durchsatzrate und das Volumen, die durch das Verfahren gefordert werden, aufzunehmen. Das Gehäuse 1116 hat einen Deckel und eine Bodenabschlusskappe 1118 von vergleichbarem Durchmesser, die fest und dicht verschließend durch Klammern 1120 angebracht und durch Bolzen 1122 oder einen gleichwertigen Mechanismus sicher befestigt sind. Die Dichtungen und/oder andere Dichtungsmaterialien können verwendet werden, um Fluidverlust oder Druckverminderung zu verhindern, wie es von der Fachwelt verstanden wird.
Die Abschlusskappe 1118 besteht aus einem zylindrischen Rohrabschnitt 1124 von einem zu dem Gehäuse 1116 äquivalenten Durchmesser, der weit genug ist, um durch die Klemme 1120 angebracht zu werden. Fest angebracht an dem zylindrischen Rohr 1124 sind die Deckplatte 1126, von äquivalenten Außendurchmesser, und der Griff 1128. An der gegenüberliegenden Fläche von Deckplatte 126 sind die Flansche 1130 fest angebracht, die in einen Abstand beabstandet sind, der ausreicht, um zu ermöglichen, dass das Korbsieb 1132 eingesetzt und fest am Platz gehalten wird und 1129 entleert.
Das Korbsieb 1132 entspricht in der Länge dem Abstand zwischen der oberen und unteren Deckplatte 1126 und ist von einer zu dem inneren Durchmesser des zylindrischen Gehäuses 1116 äquivalenter Breite. Die Dicke muss ausreichend sein, um der Fließgeschwindigkeit und dem Druck des Verfahrens standzuhalten und beträgt vorzugsweise 18 Gauge oder 0,0468''. Das Sieb kann ein gewebtes, gestanztes, perforiertes, oder gelochtes Sieb sein und ist vorzugsweise eine perforierte Platte, die Stahl, Edelstahl, Nickel oder Nickellegierung, Kunststoff, oder ein anderes entsprechendes haltbares Material sein kann und ist am stärksten bevorzugt eine perforierte Edelstahlplatte, wobei die maximale Perforation von zu dem kleinsten Durchmesser der konischen Vorrichtung oder Vorrichtungen 1150 vergleichbarem Durchmesser ist, wie nachstehend beschrieben. Fest angebracht an das zylindrische Gehäuse 1116 sind zwei, und vorzugsweise vier Rollen 1134, die so angeordnet sind, dass das Korbsieb 1132 in festem Sitz zwischen sie passt und zur Reinigung entfernbar ist. Die Rollen 1134 sind von ausreichender Länge, um den Durchmesser des zylindrischen Gehäuses 1116 an den Kopplungspunkten zu queren und sind in einem Abstand von der Deckplatte 1126 positioniert, der größer ist, als die Länge des zylindrischen Rohrs 1124. Die Rollen sind vorzugsweise in einem von sowohl dem Deckel- als auch den Bodenplatten 1126 äquivalenten Abstand vergleichbar positioniert.
Die konische, bikonische, oder hyperbolische Vorrichtung oder Vorrichtungen, und vorzugsweise die konische Vorrichtung oder Vorrichtungen 1150 bestehen aus einem Zylinder mit Einlass 1152 diametral entgegengesetzt zu der üblichen Dimension wie Fluid-Auslassrohr 1114, wie in 30 gezeigt. Der Kegel 1180 kann am Einlass 1152 beginnen oder kann alternativ bei einem Abstand beginnen, der geeignet ist, um einen entsprechenden Druck zu ermöglichen, und nimmt entgegengesetzt zu demjenigen der zylindrischen Verengung 1170 ab. Diese zylindrische Verengung 1170 ist von einem Durchmesser und einer Länge, die ausreichen, um einen entsprechenden Druck für das Verfahren zu erzeugen, und sie schließt an Kegel 1182 an, der für eine entsprechend Länge diametral entgegengesetzt bis zu Auslass 1154 zunimmt, der im Durchmesser gleich oder verschieden wie Einlass 1152 sein kann. Wo nur eine konische Vorrichtung 1150 verwendet wird, ist Auslass 1154 an das Auslassrohr 1192 angebracht, das im Durchmesser dem Auslass 1154 entspricht.
Vorzugsweise werden zwei oder mehrere konische Vorrichtungen verwendet, und am stärksten bevorzugt werden drei in Serie verwendet, wie in 28 erläutert, wobei die Durchmesser der zylindrischen Verengungen 1170, 1172, und 1174 von gleichem oder verschiedenem Durchmesser und/oder von gleicher oder verschiedener Länge, wie durch die Verfahrensbedingungen erforderlich, sein können. Die Länge der zylindrischen Verengungen 1170, 1172, und 1174 kann von null in., im Wesentlichen ein Punkt, bis zu jeder Länge, die geringer ist als die gesamte Länge der konischen Vorrichtung 1150 reichen. Die Längen von jeder konischen Vorrichtung 1150 können gleich oder verschieden sein und sind in 30 zur Klarheit der Erläuterung als 1150a, 1150b, und 1150c getrennt benannt. Gleichermaßen können die Einlässen 1152, 1156, und 1160 gleiche oder verschiedene Durchmesser und Längen ebenso wie die Auslässe 1154, 1158, und 1162 aufweisen. Die Kegel 1180, 1184, und 1188 können in der Länge und im Verjüngungsgrad gleich oder verschieden sein wie die zylindrischen Verengungen 1170, 1172 bzw. 1174. Die Kegel 1182, 1186, und 1190 nehmen im Durchmesser von den zylindrisch Verengungen 1170, 1172, bzw. 1174, zu und nehmen zu demjenigen von Auslass 1154, 1158 bzw. 1162, mit Längen und einem Verjüngungsgrad diametral entgegengesetzt zu, um den Verfahrensanforderungen zu genügen.
Vorzugsweise sind die konischen Vorrichtungen 1150a, 1150b, und 1150c in der Gesamtlänge identisch, wobei die zylindrische Verengung 1170 diametral entgegengesetzt größer ist als die zylindrische Verengung 1172, die größer ist als die zylindrische Verengung 1174, deren Längen variieren können, wie es zur Optimierung von Druckbeaufschlagung und Fluss erforderlich ist. Der Einlass 1152 muss zu Auslassrohr 1114 diametral entgegengesetzt vergleichbar sein. Gleichermaßen sind Auslass 1154 und Einlass 1156 diametral entgegengesetzt gleichwertig, ebenso wie Auslass 1158 und Einlass 1160, Auslass 1162 und Auslassrohr 1192. Alle konischen Vorrichtungen 1150 sind am Platz festgeklammert und sind vorzugsweise durch Schnelllöser geklammert, wie in 28 für die Klammern 1165, 1166, 1167, und 1168 erläutert, die in der Größe den Durchmessern entsprechend für die jeweilige konische Vorrichtung 1150 oder die konischen Vorrichtungen 1150a, 1150b, und 1150c bemessen sind, die ungleich sein können oder die vorzugsweise sich diametral entgegengesetzt entsprechend sein können.
Das Auslassrohr 1192 schließt sich an Dreiwege-Auslassventil 1106 an, wobei die zuvor genannte Umführung verwendet wird, oder direkt an Rohr 1198 zur nachgeschalteten Bearbeitung in ihrer Abwesenheit an. Das Rohr 1198 muss von geeigneter Länge und geeignetem Durchmesser sein, um die Volumen-Fließgeschwindigkeit und den Durchsatz für das Verfahren aufzunehmen und um das Kühlen der Pellets zu ermöglichen, um ein ausreichendes Niveau von äußerer Schalenbildung zu bewerkstelligen, um die Verfestigung abzuschließen, um nachgeschaltetes Entwässern, Trocknen und Nachbearbeiten mit minimalem oder keinem Verlust von flüchtigen organischen Stoffen und/oder ohne unerwünschte oder vorzeitige Expansion zu ermöglichen.
Sobald das Pellet zur Bearbeitung ausreichend verfestigt ist, wird es über das Rohr 1198 gegebenenfalls zu und durch einen druckbeaufschlagten Entwässerer 1200 oder direkt zu und durch eine Agglomeratfänger/Entwässerungseinheit 1300 und in die Trocknungseinheit 1400, wie in 3 erläutert, transportiert. Der druckbeaufschlagte Entwässerer 1200 ist am Einlass 1202 mit Rohr 1198 ansteckbar verbunden, wie in 31 gezeigt. Einlass 1202 ist an Gehäuse 1210 angesteckt, die beide vorzugsweise durch Schnelllöseklammern 1204 bzw. 1206 in Position festgeklemmt werden. Das Gehäuse 1210 ist am Auslass 1212 mit dem Reduktionsrohr 1250 verbunden, das relativ zu Einlass 1202 longitudinal und distal positioniert und wie zuvor, vorzugsweise mit Schnelllöseklammer 1252 festgeklemmt ist. Entwässerungsauslass 1260 ist relative zu Einlass 1202 orthogonal positioniert und ist mit Entwässerungsrohr 1262 durch Klemme 1264, vorzugsweise Schnelllöser wie vorstehend, fest verbunden.
Innerhalb des Gehäuses 1210, das vorzugsweise im Durchmesser größer ist als Rohr 1198, ist das zylindrische Siebelement 1220 vorhanden, das von mindestens vergleichbarem innerem Durchmesser ist, wie es Einlass 1202 und/oder Auslass 1212 sind und ist vorzugsweise diametral entgegengesetzt etwas größer als es der Einlass 1202 und/oder Auslass 1212 ist. Der Entwässerungsauslass kann im Durchmesser gleich oder verschieden sein, wie in Vergleich mit Einlass 1202 und/oder Auslass 1212 und ist vorzugsweise größer im Durchmesser. Einlass 1202 und Auslass 1212 können im inneren Durchmesser gleich oder verschieden sein, und sind vorzugsweise gleich, was es ermöglicht, dass das Siebelement 1220 über seine Länge, die dem Abstand über den druckbeaufschlagten Entwässerer 1200 zwischen Einlass 1202 und Auslass 1212 entspricht, zylindrisch bleibt. Am Einlass 1202 und Auslass 1212 ist das Siebelement 1220 angesteckt, wie es in 31a erläutert ist.
Alternativ, wie diagrammartig in 31b gezeigt, kann Einlass 1202 und/oder Auslass 1212 im Durchmesser größer sein als Rohr 1198 und kann im Durchmesser spitz zulaufend oder winklig reduziert sein, was ausreichend ist, um mit dem Durchmesser des Sieb äquivalent zu sein, derart, dass eine Lippe 1280 gebildet wird, an der das Siebelement 1220 fest und passgenau positioniert ist. Die Lippe 1280 ist, wie in 31b gezeigt, vorzugsweise am Auslass 1212 vorhanden und erlaubt es dem Sieb durch den Fluiddruck gegen sie am Platz gehalten zu werden. Dieser bevorzugte Aufbau ermöglicht es, dass das Siebelement periodisch, wie notwendig, umgebaut wird.
Das zylindrische Siebelement 1220 kann perforiert, gewebt, gelocht oder gestanzt sein und kann in einer oder mehreren Schichten fest angebracht sein, wobei die Sieböffnungen klein genug sind, um Verlust von Pellets in dem Entwässerungsverfahren zu verhindern.
Aufeinanderfolgende Schichten können strukturell und kompositionell gleich oder verschieden sein und können hinsichtlich der Sieböffnungsgröße gleich oder verschieden sein. Das Sieb kann Stahl, Edelstahl, Nickel oder Nickellegierung, Kunststoff, oder jede haltbare Zusammensetzung sein, wie es einem Fachmann bekannt ist. Gleichermaßen muss die Dicke oder Breite des Metalls ausreichen, um der Fließgeschwindigkeit, Vibration, und dem Durchsatz zu widerstehen, und muss flexibel genug sein, um zu einem zylindrischen Umriss ohne ein Austreten von Pellets unter der Druckvorgabe der Bearbeitung geformt zu werden.
Angebracht an Auslass 1212 ist das Reduktionsrohr 1250, das im Durchmesser gleich oder verschieden von Einlass 1202 sein kann. Spezieller muss der Reduktionseinlass 1252 an Auslass 1212 angesteckt und von vergleichbarem Durchmesser zum Festklemmen sein, wie vorstehend beschrieben. Der Reduktionsauslass 1254 muss im inneren Durchmesser zu demjenigen von Einlass 1202 vergleichbar sein und ist vorzugsweise im Durchmesser kleiner, um den Druck innerhalb des druckbeaufschlagten Entwässerers 1200 aufrechtzuerhalten. Alternativ kann Auslass 1212 oder Reduktionsauslass 1254 an eine vergleichbare konische Vorrichtung oder an eine Serie von konischen Vorrichtungen 1150, zuvor beschrieben, die nicht in 3 oder in den 31a und/oder 31b gezeigt sind, angeschlossen sein. Das Rohr 1270 ist an den Reduktionsauslass 1254 oder an den Auslass der konischen Vorrichtung oder der Vorrichtungen 1150 angeschlossen.
Der druckbeaufschlagte Entwässerer 1200 ist aufgebaut, um den druckbeaufschlagten Fluss der Pellet/Fluid-Aufschlämmung, der ausreichend gekühlt wurde, um Verlust von flüchtigen organischen Stoffen und unerwünschte oder vorzeitige Expansion zu vermeiden, in und durch ihm aufzunehmen. Der Fluss ist durch den Reduktionsauslass 1254 mindestens unter vergleichbarem Druck und/oder unter vergleichbarem oder größerem Druck gegebenenfalls durch Hinzufügen von einer oder mehreren konischen Vorrichtungen 1150 aufrechtzuerhalten. Der Druck forciert nennenswert die Reduktion von Fluid, oder das ”Entwässern”, das ursprünglich wie hierin beschrieben verwendet wurde, um die Pellet/Fluid-Aufschlämmung zur weiteren nachgeschalteten Bearbeitung zu konzentrieren.
Entwässern führt zur Entfernung von Transportfluid durch Entwässerungsauslass 1260 in Rohr 1262, wobei die Entwässerungsgeschwindigkeit durch Ventil 1280 kontrolliert wird (3). Das entfernte Fluid kann zu Reservoir 1600 oder anderswohin zur Reinigung oder Modifikation recycled werden, oder es kann aus dem Verfahren entfernt oder verworfen werden, wie es zweckmäßig ist. Die konzentrierte Pellet/Fluid-Aufschlämmung wird durch Rohr 1270 transportiert, um zusätzliches Entwässern, Trocknen und nachgeschaltete Bearbeitung, wie erforderlich, zu durchlaufen. 3 erläutert diagrammartig die Agglomeratfänger/Entwässerungsvorrichtung 1300, den Trockner 1400, und die nachgeschalteten Verfahren 2000.
Der Trockner 1400 kann jedes Gerät zum Bewerkstelligen eines kontrollierten Niveaus von Feuchtigkeit für Materialien sein, die flockig, globulär, kugelig, zylindrisch sein können, oder jede geometrische Gestalt haben können. Es kann durch Filtration, Zentrifugentrocknung, erzwungene oder erwärmte Umluft oder ein Wirbelbett, aber ist nicht darauf begrenzt, erreicht werden, und es ist bevorzugt, dass es ein Zentrifugentrocker und am stärksten bevorzugt ein selbstreinigender Zentrifugentrocker 1400 ist.
Wir nun 32 betrachtet, so gibt das Rohr 1270 die Pellets und die Fluidaufschlämmung oder konzentrierte Aufschlämmung in einen Agglomeratfänger 1300 ab, der Pelletagglomerate auffängt, entfernt und durch eine Entladerinne 1305 entlädt. Der Agglomeratfänger 1300 umfasst ein gewinkeltes Rundstabgitter, eine perforierte Platte oder Sieb 1310, das das Hindurchfließen von Fluid und Pellets erlaubt, aber anhaftende, verklumpte oder anderweitig agglomerierte Pellets sammelt und sie zur Entladerinne 1305 leitet. Die Pellets und die Fluidaufschlämmung fließen dann gegebenenfalls in einen Entwässerer 1320, 32 mit zusätzlicher Einzelheit in 33, der mindestens ein vertikales oder horizontales punktiertes entwässerndes Membransieb 1325, enthaltend ein oder mehrere Prallbleche 1330, und/oder ein geneigtes punktiertes Membransieb 1335, das es ermöglicht, dass Fluid nach unten in ein feines Entfernungssieb 1605 und hierdurch zu dem Wasserreservoir 1600 (3 und 35) fließt, umfasst. Die Pellets, die immer noch Feuchtigkeit an ihren Oberflächen zurückhalten, werden vom Entwässerer 1320 in das untere Ende des selbstreinigenden Zentrifugentrockers 1400 an einen Aufschlämmungseinlass 1405, 32, abgegeben.
Wie in 32 erläutert, umfasst der selbstreinigende Zentrifugen-Pellettrockner 1400 ein allgemein zylindrisches Gehäuse 1410 mit einem vertikal orientierten allgemein zylindrischen Sieb 1500, das auf einem zylindrischen Siebträger 1415 an der Basis des Siebs montiert ist, und einen zylindrischen Siebträger 1420 am Deckel des Siebs, ist aber nicht darauf beschränkt. Das Sieb 1500 ist somit konzentrisch innerhalb des Gehäuses 1410 in radial beabstandeter Beziehung zu der Innenseitenwand des Gehäuses positioniert.
Ein vertikaler Rotor 1425 ist zur Rotation in dem Sieb 1500 montiert und wird durch einen Motor 1430 drehbar angetrieben, der an der Basis des Trockners (34) oder am Deckel des Trockners montiert und/oder angeschlossen sein kann und vorzugsweise auf das obere Ende des Trockners aufmontiert ist, 32. Der Motor 1430 ist an den Rotor 1425 durch eine Antriebsverbindung 1435 und durch ein mit dem oberen Ende des Gehäuses verbundenes Lager 1440 verbunden. Die Verbindung 1445 und das Lager 1440 stützen den Rotor 1425 und führen die Rotationsbewegung des oberen Endes des Rotors. Der Aufschlämmungseinlass 1405 ist durch den unteren Siebträgerabschnitt 1450 an der Verbindung 1448 in Kommunikation mit dem unteren Ende des Siebs 1500 und des Rotors 1425, und das obere Ende des Gehäuses und des Rotors steht mit einer getrockneten Pellet-Abgaberinne 1460 durch eine nicht gezeigte Verbindung in dem oberen Siebträgerabschnitt 1455 am oberen Ende des Gehäuses in Kommunikation. Eine Umlenkplatte 1465 in Auslass 1467 kann getrocknete Pellets aus dem Ausgang 1470 oder Ausgang 1475 heraus umlenken.
Das Gehäuse 1410 weist eine sektionale Konstruktion auf, die an einem angeflanschten nicht gezeigten Verbindungsteil an einem unteren Endteil des Trockners und an einem angeflanschten nicht dargestellten Verbindungteil am oberen Endteil des Trockners verbunden ist. Das oberste angeflanschte Verbindungsteil ist mit einer Deckplatte 1480 verbunden, die die Lagerstruktur 1440 und die Antriebsverbindung 1435 stützt, die von einem Gehäuse oder Schutz 1437 eingeschlossen ist. Ein Verbindungsteil 1432 oben auf dem Gehäuse 1437 trägt den Motor 1430 und hält alle Komponenten in einer zususammengebauten Relation.
Das untere Ende des Gehäuses 1410 ist mit einer Bodenplatte 1412 auf einem Wassertank oder -reservoir 1600 durch eine Flanschverbindung 1610, wie in 35 erläutert, verbunden. Die Öffnungen 1612 stellen die Kommunikation des unteren Endes des Trocknergehäuses mit dem Reservoir 1600 zum Entladen von Fluid aus dem Gehäuse 1410 in das Reservoir 1600 her, wenn die Oberflächenfeuchtigkeit von den Pellets entfernt wird. Diese Entfernung wird durch den Betrieb des Rotors bewerkstelligt, der die Pellets anhebt und den Pellets Fliehkräfte verleiht, so dass der Aufprall auf das Innere des Siebs 1500 Feuchtigkeit von den Pellets entfernt, wobei eine solche Feuchtigkeit durch das Sieb und schließlich auf eine aus der Technik wohl bekannt Weise in das Reservoir 1600 abläuft.
Die selbstreinigende Struktur des offenbarten Trockners umfasst eine Vielzahl von Sprühdüsen oder die Sprühkopfanordnung 1700, die zwischen dem Inneren des Gehäuses 1410 und dem Äußeren des Siebs 1500, wie in 32 erläutert, getragen wird. Die Sprühdüsenanordnung 1700 wird am Ende von Sprührohr 1702 getragen, das sich durch die Deckplatte 1480 am oberen Ende des Gehäuses nach oben erstreckt, wobei das obere Ende 1704 des Sprührohrs 1702 exponiert ist. Schläuche oder Leitungen 1706 führen den Sprühdüsen 1700 Hochdruckfluid, vorzugsweise Wasser, bei einer Fließgeschwindigkeit von mindestens 40 gpm, und vorzugsweise etwa 60 gpm bis etwa 80 gpm, und stärker bevorzugt bei 80 gpm oder höher zu. Die Schläuche 1706 können gegebenenfalls von einem einzigen auf dem Trockner 1400 montierten Mehrwegehahn (nicht gezeigt) gespeist werden.
Vorzugsweise sind mindestens drei Sprühdüsenanordnungen 1700 und damit zusammenhängende Sprührohre 1702 und -leitungen 1706 vorhanden. Die Sprühdüsenanordnung 1700 und die -rohre 1702 sind in zirkumferentiell beabstandeter Beziehung peripher von Sieb 1500 und in vertikal versetzter Beziehung orientiert, so dass druckbeaufschlagtes Fluid, das von den Sprühdüsen 1700 abgegeben wird, das Sieb 1500, innen und außen, sowie das Innere des Gehäuses 1410 kontaktiert und reinigt. Somit werden alle gesammelten Pellets, die sich in Einhänge-Punkten oder -Bereichen zwischen der außenseitigen Oberfläche des Siebs 1500 und der innenseitigen Wand des Gehäuse 1410 angesammelt oder eingenistet haben können, durch Öffnungen 1612 in das Reservoir 1600 herausgespült, 35. Gleichermaßen werden übriggebliebene Pellets im Inneren des Siebs 1500 und außerhalb des Rotors 1425 aus dem Trockner herausgespült und verunreinigen die Pellets nicht, die durch den Trockner während eines anschließenden Trocknungszyklus hindurchlaufen, in dem ein unterschiedlicher Pellettyp getrocknet wird, oder werden damit vermischt.
Der Bereich zwischen dem Siebträgerabschnitt 1450 am unteren Ende des Trockners und der Innenwand des Gehäuses 1410 umfasst flache Bereiche an den Anschlussöffnungen und Nähten, die die Komponenten des Trocknergehäuses miteinander verbinden. Das Hochdruckwasser der Sprühdüsenanordnung 1700 spült diesen Bereich ebenfalls wirksam. Der Siebträger-Basisabschnitt 1450 ist an der Bodenplatte 1412 des Gehäuses 1410 und Reservoirs 1600 durch Schrauben oder andere Befestigungsvorrichtungen angebracht, um das Gehäuse und Sieb an dem Reservoir 1600 stationär zu befestigen. Der Siebträger-Basisabschnitt 1450 ist in der Form einer Wanne oder Beckens vorhanden, wie in 32 gezeigt. Alternativ kann in anderen Trocknern der Siebträger-Basisabschnitt 1450 in der Form von einer umgekehrten Wanne oder umgekehrten Basis (nicht gezeigt) vorliegen.
Der Rotor 1425 umfasst ein im Wesentlichen rohrförmiges Element 1427, das mit geneigten Rotorklingen 1485 darauf zum An- und Aufheben der Pellets bereitgestellt ist und das sie anschließend gegen das Sieb 1500 schleudert. In anderen Trocknern kann der Rotor 1410 quadratisch, rund, sechseckig, achteckig sein oder eine andere Form im Querschnitt aufweisen. Ein Hohlschaft 1432 erstreckt sich durch den Rotor 1425 in konzentrisch beabstandeter Beziehung zu dem rohrförmigen Element 1427, das den Rotor bildet. Der Hohlschaft führt das untere Ende des Rotors, wenn es sich durch eine Öffnung 1482 erstreckt, in eine Führungshülse 1488 am unteren Ende des Rotors 1425, sowie durch ausgerichtete Öffnungen in der Bodenplatte 1412 bzw. der Deckwand des Reservoirs 1600. Ein Drehverbindungsteil 1490 ist mit dem Hohlschaft 1432 und einer Quelle von Fluiddruck, vorzugsweise Luft (nicht gezeigt), durch Schlauch oder Leitung 1492 zur Zufuhr von Druckbeaufschlagung für das Innere des Hohlschafts 1432 verbunden.
Der Hohlschaft 1432 umfasst Öffnungen zur Kommunikation mit dem Inneren des hohlen Rotorelements 1427. Diese Löcher leiten das druckbeaufschlagte Fluid, vorzugsweise Luft, in das Innere des Rotors 1425 ein. Der Rotor 1425 wiederum hat Öffnungen in der Bodenwand, die das untere Ende des Rotors 1425 mit dem Inneren des Basis- oder Wannen-Abschnitts 1450 kommunizierend verbinden, um zu ermöglichen, dass das untere Ende des Rotors 1425 und der Wannenabschnitt 1450 gereinigt werden. Sämtliche aus dem Rotor und Siebinneren 1500 herausgespülten Pellets werden vorzugsweise durch die Auslassrinne für getrocknete Pellets 1460 abgegeben.
Der obere Innenabschnitt 1455 des Rotor-Oberteils 1410 ist ebenfalls ein Einhängepunkt und dem Hochdruckfluid, vorzugsweise Luft, ausgesetzt, um angesammelte Pellets zu verdrängen. Wie in 32 gezeigt, leitet einen Düse 1710 die Hochdruckluft über den Deckel des Rotors 1425, um sämtliche angesammelten Pellets aus dem Deckelabschnitt heraus und vorzugsweise in die Pelletauslassrinne 1460 zu bewegen. Die Düse 1710 wird durch einen nicht gezeigten Luftschlauch oder -leitung gespeist, die sich durch die Deckplatte 1480 erstreckt und mit einer Hochdruck-Luftquelle verbunden ist.
Zusätzlich zu Einhängepunkten oder -bereichen, die in der Trocknerstruktur auftreten, kann der Agglomeratfänger 1300 auch durch ein separates Rohr oder einen Schlauch 1720 gereinigt werden, der durch ein Solenoidventil kontrolliert wird, das Hochdruckfluid auf die Pellet-Kontaktseite der gewinkelten Agglomeratgitter- oder Fangplatte und Stangensiebs 1310 leitet, um sämtliche Agglomerate zu entfernen, die dann durch das Abgaberohr oder die -rinne 1305 abgegeben werden.
Eine Schlauch und eine Düse führen einer Abgaberinne oder -rohr 1460 in einer Richtung Luftstöße zu, derart, dass es den Deckel des Rotors 1425 und den Pellet-Entladeauslass 1460 reinigt. Die Luftentladung bläst alle Pellets über sämtliche Rohrverbindungen und die Umlenkplatte 1465 in Auslass 1467 zum Entladen von getrockneten Pellets aus dem Trockner.
Der Rotor 1425 dreht sich vorzugsweise kontinuierlich während des vollen Reinigungszyklus. Solenoidventile sind vorgesehen, um Luft vorzugsweise bei etwa 60 psi bis 80 psi, oder mehr zuzuführen, um zusätzliche nicht gezeigte Einhängepunkte, die die Wasserbehälter-Umführungsluftöffnung, Rotorluftöffnungen, die Deckelabschnitt-Luftöffnung, die Pelletauslass-Luftöffnung und die Umlenkventil-Luftöffnung umfassen. Die Solenoidventile umfassen Zeitmesser, um kurze Luftstöße, vorzugsweise etwa drei Sekunde, bereitzustellen, die gut reinigen und nicht viel Zeit erfordern. Ein Reinigungszyklusknopf (nicht gezeigt) aktiviert den Reinigungszyklus, wobei die Wasserbehälter-Umführungsluftöffnung als erstes eingeschaltet wird, um zu ermöglichen, dass Luft die Umführung mit einer Vielzahl von Luftstößen, vorzugsweise fünf oder mehr, durchspült. Die Deckelabschnitt-Luftöffnung wird dann aktiviert. Hierauf folgt nach und nach die Aktivierung der Umlenkplatte 1465. Dieses Ventil schließt sich vor der Aktivierung der Sprühdüsenanordnung 1700, die das Sieb eine bis zehn Sekunden, vorzugsweise etwa sechs Sekunden lang wäscht. Während der Wassersprühzyklen muss das Gebläse 1760 deaktiviert sein, und wird dann reaktiviert, wenn die Sprühdüsenpumpe abgeschaltet ist, womit ein Reinigungzyklus abgeschlossen ist. Der Zyklus, wie hierin beschrieben, ist im Umfang nicht begrenzt, und jede Komponente des Zyklus kann in der Häufigkeit und/oder Dauer variiert werden, wie es erforderlich ist, um die entsprechende Entfernung der restlichen Pellets zu bewerkstelligen.
Die Siebe für das Verfahren umfassen keine, ein, oder mehrere horizontale oder vertikale Entwässerungssiebe 1325, das geneigte Entwässerungssieb 1335, die Öffnungssiebe 1595, und/oder ein oder mehrere zylindrisch aufsetzbare Siebe 1500, wie in 36 erläutert. Die Größe, Zusammensetzung, und Dimensionen der Siebe muss die Pellets, die erzeugt werden, aufnehmen und kann perforiert, gestanzt, gelocht, gewebt, oder jede andere der Fachwelt bekannte Konfiguration sein und kann in der Konstruktion, Zusammensetzung, und in der Art gleich oder verschieden sein. Mit im Durchmesser abnehmender Pelletgröße, bestehen die Siebe vorzugsweise aus zwei oder mehreren Schichten, die von gleicher oder verschiedener Zusammensetzung, Aufbau, und Größe sein können. Die Siebe sind durch Laschen, Klammern, Bolzen, oder jeden Mechanismus, der von der Fachwelt entsprechend verstanden wird, fest angebracht.
Die Siebe 1500 sind vorzugsweise von geeigneter flexibler Konstruktion, da sie zirkumferentiell um den Trockner 1400 und Rotor 1425 angeordnet werden und können Umlenkstangen 1550, wie in den 37, Vorderansicht, und 38, Randansicht, erläutert, enthalten, die vor Ort verbolzt sind, wobei die Siebfläche wirksam in ungefähr gleiche Bereiche unterteilt wird. Alternativ können die Siebe frei von Umlenkstangen sein, wie in der Vorderansicht in 39 gesehen, mit einer in 40 erläuterten Randansicht. Vorzugsweise sind die Siebe 1500 kompositionell zwei oder mehrere Schichten, die funktionell aus einem äußeren Trägersieb und einem inneren Sieb bestehen, das die wirksame Trocknung der Pellets und der kleineren Mikropellets bewerkstelligt. Zusätzlich können eine oder mehrere Siebschichten zwischen dem äußeren Trägersieb und dem inneren Sieb angeordnet sein, je nach der bestimmten Anwendung. 41 erläutert eine Randansicht einer Dreischichten-Zusammensetzung, und 42 erläutert eine vergleichbare Randansicht einer Zweischichten-Zusammensetzung. 43 erläutert eine Oberflächenansicht einer Zweischichten-Siebzusammensetzung, wobei die Ansicht von der Seite der Trägerschicht aus betrachtet ist, durch die die feinere Mesh-Siebschicht betrachtet wird.
Das äußere Trägersieb 1510 kann aus pressgeformtem Kunststoff oder drahtverstärktem Kunststoff bestehen und kann kompositionell Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyamid oder Nylon, Polyvinylchlorid, Polyurethan, oder ein ähnlich inertes Material sein, das in der Lage ist, seine Strukturintegrität unter chemischen und physikalischen Bedingungen aufrechtzuerhalten, die beim Betrieb der Zentrifugenpellettrockner vermutet werden. Vorzugsweise ist das äußere Trägersieb 1510 eine Metallplatte von geeigneter Dicke, um die Strukturintegrität des gesamten Sieb-Zusammenbaus aufrechtzuerhalten, und ist flexibel genug, um konturiert zu sein, zum Beispiel zylindrisch, um positionsmäßig eng anliegend in den entsprechenden Zentrifugenpellettrockner hineinzupassen. Die Metallplatte ist vorzugsweise 18 Gauge to 24 Gauge und am stärksten bevorzugt 20 bis 24 Gauge dick. Das Metall kann kompositionell Aluminium, Kupfer, Stahl, Edelstahl, Nickel-Stahl-Legierung, oder ein gleichermaßen nicht-reaktives Material sein, das gegenüber den Komponenten des Trocknungsverfahrens inert ist. Vorzugsweise ist das Metall Edelstahl und am stärksten bevorzugt ist es Grade 304 oder Grade 316 Edelstahl, wie er umgebungsbedingt durch die chemischen Verfahren, die den Trocknungsbetrieb durchlaufen, notwendig ist.
Die Metallplatte kann gelocht, gestanzt, perforiert, oder geschlitzt sein, um Öffnungen zu bilden, die rund, oval, quadratisch, rechteckig, dreieckig, vieleckig, oder eine andere dimensionell gleichwertige Struktur sein können, um offene Bereiche zur Trennung und anschließenden Trocknung bereitzustellen. Vorzugsweise sind die Öffnungen runde Perforationen und geometrisch versetzt, um die größtmögliche offene Fläche bereitzustellen, während die Strukturintegrität des äußeren Trägersiebs beibehalten wird. Die runden Perforationen sind vorzugsweise mindestens 0,075 in. im Durchmesser und sind positionsmäßig versetzt, um einen offenen Bereich von mindestens 30% bereitzustellen. Stärker bevorzugt ist eine Offenbereichsgeometrie-Orientierung, derart, dass der effektive offene Bereich 40% oder mehr beträgt. Am stärksten bevorzugt sind runde Perforationen mit einem Durchmesser von mindestens 0,1875 in., die positionsmäßig versetzt sind, um einen offenen Bereich von 50% oder mehr zu erzielen.
Alternativ kann das äußere Trägersieb eine zusammengebaute Struktur oder ein Sieb bestehend aus Drähten, Stäben, oder Stangen, schräg oder orthogonal gestapelt, oder verwoben, und geschweißt, gelötet, widerstandsgeschweißt oder anderweitig dauerhaft in Position geheftet. Die Drähte, Stäbe, oder Stangen können Kunststoff oder drahtverstärkter Kunststoff sein, der kompositionell dem vorstehend beschriebenen pressgeformten Kunststoff entspricht, oder kann Metall sein, das gleichermaßen und kompositionell vorstehend ausgeführt ist, und kann geometrisch rund, oval, quadratisch, rechteckig, dreieckig oder keilförmig, vieleckig, oder strukturell ähnlich sein. Die Drähte, Stangen oder Stäbe quer über Schuss oder Kette des Siebs können dimensionell gleich oder verschieden sein wie die Drähte, Stangen oder Stäbe, die longitudinal enthalten sind, wie der Schuss, Schussfaden oder wie es der Fachwelt anderweitig bekannt ist.
Vorzugsweise weisen die Drähte, Stangen oder Stäbe ein Minimum von 0,020 in. in der engsten Dimension, stärker bevorzugt mindestens 0,030 in. in der engsten Dimension, und am stärksten bevorzugt etwa 0,047 in. in der engsten Dimension auf. Offene Bereiche sind dimensionell von der proximalen Platzierung von danebenliegenden Strukturelementen abhängig und sind positionsmäßig so angeordnet, dass ein Prozentsatz an offenem Bereich von mindestens etwa 30% stärker bevorzugt von über etwa 40%, und am stärksten bevorzugt etwa 50% oder größer aufrechterhalten wird.
Das fakultative mittlere Sieb 1520 oder die Siebe und das innere Sieb 1530 sind strukturell ähnlich zu dem hierin für das äußere Trägersieb beschriebenen. Dimensionell und kompositionell können die Siebe in den jeweiligen Schichten ähnlich oder verschieden sein. Der Prozentsatz an offenem Bereich der jeweiligen Siebe kann ähnlich oder verschieden sein, wobei ein geringer Prozentsatz an offenem Bereich den wirksamen offenen Bereich des Siebs reduziert und der geringste Prozentsatz an offenem Bereich besonders restriktiv ist und darum der begrenzende Prozentsatz an offenem Bereich für den Siebaufbau ist. Die Orientierung von jedem Sieb relativ zu anderen Schichten des Aufbaus sowie die Dimension und strukturelle Zusammensetzung der Siebe kann ähnlich oder verschieden sein.
Das innere Sieb 1530 ist vorzugsweise ein gewebtes Drahtsieb, das ein quadratisches, rechteckiges, Leinen-, Tressengewebe oder ähnliches Gewebe sein kann, wobei die Kett- und Schussdrahtdurchmesser dimensionell oder kompositionell gleich oder verschieden sein können. Stärker bevorzugt ist das innere Sieb ein quadratisches oder rechteckiges Leinengewebe-Drahtsieb, wobei die Kett- und Schussdrähte kompositionell und dimensionell ähnlich sind und der offene Bereich 30 Prozent oder größer ist. Noch stärker bevorzugt ist das Innenschichtsieb einfacher quadratischer oder rechteckiger Edelstahl 304 oder 316 von 30 mesh oder mehr mesh, wobei die Kett- und Schussdrähte von einer Größe sind, um mindestens 30 Prozent offenen Bereich zu ermöglichen, und am stärksten bevorzugt sind 50 Prozent offener Bereich. Noch stärker bevorzugt ist ein inneres Sieb mit einem einfachen quadratischen oder rechteckigen Gewebe von 50 mesh oder mehr mesh, mit einem Prozentanteil an offenem Bereich von 50 Prozent oder größer. Sofern eingebaut, wäre das mittlere Sieb 1520 von einer Meshgröße zwischen dem Trägersieb 1510 und dem inneren Sieb 1530 und kann strukturell, geometrisch, kompositionell, und in der Orientierung ähnlich oder verschieden sein. Das Zweischichtensieb ist eine bevorzugte Zusammensetzung wie in der Offenbarung ausgeführt.
Pellets, die aus der Pellet-Abgaberinne 1460 abgegeben werden, können geschlichtet, gesiebt, gepackt, zusätzlich getrocknet oder weiterer Bearbeitung unterzogen werden, wie Fluidisierung, oder zur Aufbewahrung oder zur sofortigen Handhabung gemäß den Verfahrensanforderungen transportiert werden.
Der Trockner 1400 und die Siebe 1500 können zur Optimierung von Leistung, Reduktion von statischer Aufladung, Verbesserung von Verschleißfestigkeit, Verbesserung von Korrosionsfestigkeit, bessere Abriebfestigkeit, Erleichterung der Trocknung oder für eine ähnliche Verfahrensverbesserung behandelt oder beschichtet werden.
Flüchtige organische Stoffe, wie beschrieben, umfassen, sind aber nicht begrenzt auf, Materialien, Gas oder Flüssigkeit, die dazu neigen zu verdunsten, oder die unter Erwärmen unter normalen Bearbeitungsbedingungen entwickelt werden, oder die bei Reaktion mit anderen Materialien Gas oder Flüssigkeiten entwickeln oder die thermisch dissoziieren oder zerfallen, um Gas oder Flüssigkeiten zu entwickeln, oder die als eine Folge von weiterer Polymerisation Nebenprodukte entwickeln. Mitumfasst hierin sind Verarbeitungsverbindungen, Gleitmittel, Fließmodifikatoren, Duftstoffe, Aromastoffe, Rheologiemodifikatoren, Plastifizierer, Flammverzögerer, Kompatibilisierer, antistatische Mittel, UV-Absorber, Radikalfänger, Monomere, Vernetzungsmittel, Expansionsmittels, flüssige Farbstoffkomponenten, Klebrigmacher, Solubilisierungsmittel, Dispergiermittel oder dergleichen. Ebenfalls mit umfasst sind Kondensations-Nebenprodukte, wie Wasser, Alkohol oder ähnlich Nebenprodukte, die durch mögliche Polymerisationsreaktionen oder Depolymerisationsreaktionen entwickelt werden.
Ohne dass die Bindung an eine Theorie beabsichtigt ist, erlaubt die Anwendung und Aufrechterhaltung von Druck nach dem Pelletisieren, dass die so gebildeten Pellets kontrolliert gekühlt werden, derart, dass zuerst die äußere Schale oder Schicht des Pellets schnell versiegelt wird, und um die Dissipation der internen Wärme des Pellets sowie der Wärme, die durch eine Kristallisation oder Reaktion des Materials, das verarbeitet wird, entwickelt wird, langsam und kontrolliert zu erlauben. Diese minimale Versiegelungszeit beträgt 1 Sekunde oder mehrere Sekunden und vorzugsweise von 2 Sekunden to 45 Sekunden. Eine solche Kontrolle erlaubt es, dass eine flüchtige Komponente gleichmäßig dispergiert oder gelöst in der Materialmatrix verbleibt, ohne potentiell vorzeitig auszugasen. Ein solcher Verlust an flüchtigen organischen Stoffen, Ausgasen oder Verdunsten von Komponenten führt zu schlechter Oberflächenqualität, mangelnder Kontrolle von Zellgröße bei der Präexpansion von Materialien, und unerwünschter oder sogar vorzeitiger Expansion und Schäumen. Die Bildung von Poren, Nadellöchern, Trübung, Pockennarben, und anderen internen und oberflächlichen Defekten ist ein übliches Auftreten ohne die Kontrolle, die durch die Druckbeaufschlagung der zu der Düsenfläche nachgeschalteten Pellets/Fluid-Aufschlämmung, wie hierin beschrieben, zulässig ist.
Beim Vermindern der Teilchengrößen von Füllstoffen und Pigmenten auf Mikron-, Submikron, und Nanometer-Dimensionen, steigen die spezifischen Oberflächen oft astronomisch an, ebenso das Absorptions- und Adsorptionsvermögen dieser Materialien. Die extrem reduzierte Teilchengröße relative zu den Matrixmaterialien, insbesondere Polymeren, beeinflusst nennenswert die Fähigkeit des Matrixmaterials, die Teilchen zufriedenstellend zu benetzen, und führt somit zu potentiellem Einschluss von Feuchtigkeit, Lösungsmitteln, Gasen, wie Luft oder Kohlendioxid, und dergleichen. Unter erwärmten Verfahrensbedingungen können solche Materialien dazu neigen, zu verdunsten oder auszugasen, was insbesondere zu Poren und Mikroporen führt, die oft unschwer zu sehen sind. Weiterhin können solche Einschlussmaterialien zu lokaler Modifikation oder zum Abbau des Matrixmaterials führen, was zu einer zusätzlichen Erzeugung von flüchtigen organischen Stoffen führt.
Beispiele für Materialien und für die üblichen Flüchtigkeitsprobleme, die durch das hierin offenbarte Gerät behandelt werden, umfassen ohne die Ansicht der Einschränkung, Verlust von Gleitmitteln, wie es für Polyolefine üblich ist, wie Polyethylen und Polypropylen; Verlust von Expansionsmitteln von Polyolefinen, Polystyrolen und anderen Aryl-substituierten Alkenyl-Polymeren, substituierten Vinylpolymeren, Polyestern, Polyamiden, Fluorolefinen und Halogenolefinen, Asphalten, Klebstoffen, Polyurethanen, biologisch abbaubaren Polymeren, Copolymeren und Polymerblends; vorzeitigen Abbau und korrosives Ausgasen von oder Verlust von Flammverzögerern; Porenbildung von Kondensationspolymeren, wie Polyamide, Polyester, und Polycarbonate; Verlust von Vernetzungsmitteln; Ausgasen von Luft oder Feuchtigkeit von Kohlenstoffverbindungen mit hoher spezifischer Oberfläche, Pigmenten, Nanomaterialien, einschließlich Nanocomposites und Nanofüllstoffe, und mikronisiertem Pulver und Füllstoffen; Verdunstung von Feuchtigkeit von hygroskopischen oder zerfließenden Materialien, wie Cellulosen, Stärken, Polysaccharide, Biofasern, Polyhydroxy-UV-Farbstoffe, Farbstoffe, Füllstoffe, polare Pigmente, Polyurethane, Polyether, Polyester, Polyamide, Polysulfone, Polythioether; Verlust von niedermolekularen oder oligomeren Prepolymeren; Verlust von reaktiven Komponenten oder Monomeren von reaktiven Extrusionsverfahren; Verlust von Duftstoffen oder Aromastoffen und von Volatilitätsstabilisatoren von Masterbatch-Formulierungen; Verlust von koaleszierenden Materialien von Formulierungen; Verdunstung von eingeschlossenem Gas, Feuchtigkeit, und Nebenprodukten von statischen, dynamischen, und Extrusionsverfahren; oder vorzeitige Reaktion von Expansionsmittel-erzeugenden Verbindungen, die Gas freisetzen, wie Stickstoff oder Kohlendioxid.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Introduction to Expandable Polystyrol”: Huntsman Technical Bulletin 1-1.0 (July 2001), Verweis vorstehend [0005]

Claims

Gerät zur Herstellung von Polymerpellets enthaltend einen flüchtigen organischen Stoff und/oder ein einen flüchtigen organischen Stoff erzeugendes Mittel, insbesondere gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gerät eine Polymerschmelze-Quelle (2) zum Bereitstellen der Polymerschmelze, die den flüchtigen organischen Stoff und/oder das einen flüchtigen organischen Stoff erzeugendes Mittel enthält, einen Unterwasser-Granulierer (900) zum Granulieren der Polymerschmelze zu Pellets, einen Fluidströmungs-Generator zum Erzeugen eines Fluid-Flusses durch ein mit dem Unterwasser-Granulierer (900) verbundenes Rohrsystem (1000) zum Wegbefördern der Pellets von dem Unterwasser-Granulierer, und eine Entwässerungs- und/oder Trocknungsvorrichtung (1300, 1400) zum Abtrennen der Pellets von dem Fluid umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrsystem (1000) so aufgebaut ist, dass die Pellets in dem Fluid-Fluss für mindestens einen minimalen Versiegelungszeitraum gehalten werden, bis eine äußere Schale der Pellets versiegelt ist und der flüchtige organische Stoff und/oder das den flüchtigen organischen Stoff erzeugende Mittel in den Pellets eingeschlossen ist, wobei der Fluidströmungs-Generator und/oder das Rohrsystem (1000) Fluid-Fluss-Druckbeaufschlagungsmittel (1035, 1070, 1050, 1010, 1015; 1150) zum kontinuierlichen Halten des Fluid-Flusses bei einem Druck oberhalb von einem Verdunstungsdruck über mindestens die minimale Versiegelungszeit hinweg umfasst, wobei der Verdunstungsdruck dem minimalen Druck entspricht, oberhalb von dem der flüchtige organische Stoff und/oder das einen flüchtigen organischen Stoff erzeugende Mittel in dem Polymer gehalten wird.
Gerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Fluid-Fluss-Druckbeaufschlagungsmittel eine Druckbeaufschlagungsschleife (1035, 1070, 1080, 1010, 1015) umfasst.
Gerät nach dem vorhergehenden Anspruch, weiterhin umfassend eine druckbeaufschlagte Mehrfachumführungsschleife, die einfließendes Transportfluid mit einem Auslass verbindet, der den Pelletisierabschnitt des Unterwasser-Granulierers (900) umgeht, oder die das einfließende Transportfluid zu der Druckbeaufschlagungsschleife (1035, 1070, 1080, 1010, 1015), die eine Druckpumpe oder eine Reihe von Pumpen enthält, zu und nacheinander durch einen Granulierer-Transportfluidbehälter (400), ein druckgeprüftes Sichtglas, Druckmeßgerät, Vakuumbrecherventil, und ein Blockierventil zu dem Auslass leitet, oder die Druckbeaufschlagungsschleife direkt zu dem Transportfluidbehälter (400) durch die jeweiligen Komponenten und zu dem Auslass umgeht.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluid-Fluss-Druckbeaufschlagungsmittel mit dem Rohrsystem verbundene Flußrestriktionsmittel (1150) vom Bernoulli-Typ zur Bereitstellung des gewünschten Niveaus von druckbeaufschlagter Strömung durch das Rohrsystem (1000) gemäß dem Bernoulli-Effekt umfasst.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluid-Fluss-Druckbeaufschlagungsmittel mindestens ein, vorzugsweise eine Reihe von mit dem Rohrsystem verbundenen konischen, doppelkonischen und/oder hyperbolischen Flußrestriktionsmitteln (1150) umfasst.
Gerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine doppelkonische Druckvorrichtung (1150) und/oder eine Reihe von doppelkonischen Druckvorrichtungen (1150) bereitgestellt ist, die den Durchmesser des Fließrohrs durch einen konischen Abschnitt auf eine kleinere, restriktive Durchmesseröffnung oder eine Bohrung reduziert, um Druckbeaufschlagung auf den einfließenden Pellet/Fluid-Aufschlämmungsfluss zu bewerkstelligen und aufrechtzuerhalten, der dann durch einen zweiten kegelförmigen Abschnitt mit zunehmendem Durchmesser zu einem zusätzlich Rohr oder zu einer Reihe von einer oder mehreren zusätzlichen doppelkonischen Druckvorrichtungen weiterfließt, die Restriktionsöffnungen oder -bohrungen mit schrittweise kleinerem Durchmesser enthalten.
Gerät nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Filterkorb vor der doppelkonischen Druckvorrichtung (1150) eine druckbeaufschlagte Strömung der Pellet/Fluid-Aufschlämmung von dem Granulierer (900) durch mindestens ein Sieb mit Öffnungen einer Geometrie erlaubt, derart, dass Agglomerate, die größer sind als die kleinste Verengung der doppelkonischen Druckvorrichtung entfernt werden, so dass Verstopfen vermieden wird.
Gerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das mindestens eine Sieb perforiert, geschlitzt, gelocht, gewebt, geformt und/oder gestanztes Metall und/oder haltbarer Kunststoff ist, wobei vorzugsweise das mindestens eine Sieb zwei oder mehrere anhaftende geschweißte und/oder gesinterte Schichten von ähnlicher oder verschiedener Zusammensetzung, Struktur, und ähnlichem Aufbau umfasst, die in Serie von schrittweise kleineren Öffnungsgrößen vorhanden sind.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Unterwasser-Granulierer (900) eine explosionssichere Düse mit mehreren Öffnungen umfasst.
Gerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die explosionssichere Düse mit mehreren Öffnungen eine Einkörperkonstruktion aufweist, enthaltend Heizelemente von Spiral- und/oder Patronen-Aufbau, die in der Länge variieren, um außerhalb der zirkumferentiell angeordneten Düsenlöcher zu verbleiben und/oder um durch die Düsenlöcher proximal zum Heizelement-Einsatz hindurchzugehen und/oder um den Düsenkörper bis zu den Düsenlöchern diametral gegenüber von dem Heizelement-Einsatz zu durchdringen.
Gerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die als Einzelkörper aufgebaute explosionssichere Düse mit mehreren Öffnungen Mittel zum thermischen Beheizen enthält, die durch Zirkulation von Dampf und/oder Wärmeaustauschfluid reguliert werden.
Gerät nach den zwei vorhergehenden Ansprüchen, wobei die explosionssichere Düse mit mehreren Öffnungen einen Mehrkomponentenaufbau aufweist, enthaltend Heizelemente vom Patronen- oder Spiral-Aufbau, die in einer äußeren Komponente oder einem entfernbaren Zentralformteil oder sowohl in der äußeren Komponente als auch der entfernbaren zentralen Komponente vorgesehen sind.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 12, wobei die explosionssichere Düse mit mehreren Öffnungen eine Vielzahl von Düsenlöchern, spitz zulaufend und/oder zylindrisch, 0,2 mm bis 3,5 mm im Durchmesser, enthält.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13, wobei die explosionssichere Düse mit mehreren Öffnungen einen Vielzahl von umfangsseitig und versetzt angeordneten Düsenlöchern enthält.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 14, wobei die explosionssichere Düse mit mehreren Öffnungen aus einem Aufpanzerungsmaterial, Keramikmaterial, und/oder einer Kombination davon besteht, und/oder wobei der Körper der Düse für eine verbesserte Korrosion, Abrasion und Verschleißfestigkeit gehärtet und/oder behandelt ist.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15, wobei die explosionssichere Düse mit mehreren Öffnungen die Heizelemente der Düse mit einer solchen Geometrie umfasst, dass die Heizelemente wirksam vor Exposition gegenüber potential entflammbaren Dämpfen und/oder flüchtigen organischen Stoffen abgeschirmt und Stromanschlüsse geerdet an die Heizelemente angeschlossen sind.
Gerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der explosionssichere Schutz fest und dicht als eine Ein- oder Mehrkomponenteneinheit an den Düsenkörper selbst oder an vorgeschaltete oder nachgeschaltete Komponenten proximal zu der Düse angebracht ist, derart, dass die erhaltene Abschirmung potentielle Entzündung von Dämpfen oder flüchtigen organischen Stoffen verhindert.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend ein Umlenkventil (200) mit kontrollierbarer Fließblockierposition, das dem Unterwasser-Granulierer (900) vorgeschaltet ist.
Gerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Umlenkventil (200) enthält (a) eine oder mehrere unterschiedlich positionierte Durchgangsbohrungen für den Fluss von geschmolzenem Material aus einem oder mehreren Mischverfahren zu einem oder zu mehreren Granulierverfahren; und (b) eine unterschiedlich gerichtete Spülbohrung; und eine unterschiedlich positionierte Blockierposition, die keine Durchbohrung aufweist und die somit den geschmolzenen Materialfluss hemmt.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Unterwasser-Granulierer (900) mit einem Transportfluidbehälter (400) versehen ist, der eine ein- oder multisektionale Fließführung enthält, um den Fluss durch den Transportfluidbehälter (400) zu leiten, wodurch das Volumen des Transportfluidbehälters (400) vermindert, die Transportfluidgeschwindigkeit hindurch erhöht und zusätzlicher Kopfdruck auf die erzeugte Pellet/Fluid-Aufschlämmung bereitgestellt wird.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Schmelzekühl- und Ventilsystem bereitgestellt ist, wobei das System umfasst: einen Schmelzekühler (100; 150; 2030; 2060; 2090), der die Polymerschmelze abkühlt, einschließlich einer Schmelzekühler-Einlassleitung, die die Schmelze zu dem Kühler befördert, und einer Schmelzekühler-Auslassleitung, die die gekühlte Schmelze aus dem Kühler befördert; und ein zur Beförderung der Schmelze zu und aus dem Kühler während eines Kühlbetriebsmodus konfiguriertes Umlenkventil (120; 2040; 2094), um die Schmelze während eines umführenden Betriebsmodus um den Kühler herum zu befördern, und um die Schmelze aus dem Kühler aus dem Umlenkventil während eines Ablaufbetriebsmodus abzulassen.
Gerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Umlenkventil (120; 2040; 2094) eine Einlassleitung für heiße Schmelze, eine erste bewegliche Ventilkomponente, eine Auslassleitung für heiße Schmelze zu dem Schmelzekühler, eine Umführungsleitung für heiße Schmelze, eine Einlassleitung für gekühlte Schmelze aus dem Schmelzekühler, eine zweite bewegliche Ventilkomponente, eine Auslassleitung für gekühlte Schmelze, und eine Ablassleitung für Schmelze umfasst.
Gerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zur Konfiguration des Umlenkventils (120; 2040; 2094) für den Kühlmodus die erste bewegliche Ventilkomponente so positioniert ist, dass die Auslassleitung für die heiße Schmelze zu dem Schmelzekühler geöffnet ist, die Umführungsleitung für die heiße Schmelze geschlossen ist, und die zweite bewegliche Ventilkomponente so positioniert ist, dass die Einlassleitung für die gekühlte Schmelze aus dem Schmelzekühler geöffnet ist, und dadurch Bereitstellen eines Schmelz-Fließwegs durch den Schmelzekühler und aus dem Umlenkventil durch die Auslassleitung für die gekühlte Schmelze, und/oder wobei zur Konfigurierung des Umlenkventils (120; 2040; 2094) für den Umführungsmodus die erste bewegliche Ventilkomponente so positioniert ist, dass die Auslassleitung für die heiße Schmelze zu dem Schmelzekühler geschlossen ist, die Ablassleitung für die Schmelze geschlossen ist, und die zweite bewegliche Ventilkomponente so positioniert ist, dass die Einlassleitung für die gekühlte Schmelze zu dem Schmelzekühler geschlossen ist, und dadurch Bereitstellen eines Schmelz-Fließweges um den Schmelzekühler herum und aus dem Umlenkventil durch die Auslassleitung für die gekühlte Schmelze, und/oder wobei zur Konfigurierung des Umlenkventils (120; 2040; 2060; 2094) für den Entleerungsmodus die erste bewegliche Ventilkomponente so positioniert ist, dass die Auslassleitung für die heiße Schmelze zu dem Schmelzekühler geöffnet ist, die Umführungsleitung für die heiße Schmelze geschlossen ist, und die Ablassleitung für die Schmelze geöffnet ist, und die zweite bewegliche Ventilkomponente so positioniert ist, dass die Einlassleitung für die gekühlte Schmelze zu dem Schmelzekühler geöffnet ist, und dadurch Bereitstellen eines Schmelz-Fließwegs aus der Einlassleitung für die heiße Schmelze und von einer ersten Verfahrensseite des Schmelzekühlers aus dem Umlenkventil durch die Ablassleitung für die Schmelze, und Bereitstellen eines Schmelze-Fließweges von einer zweiten Verfahrensseite des Schmelzekühlers aus dem Umlenkventil durch die Auslassleitung für die gekühlte Schmelze.
Gerät nach einem von Ansprüchen 21 bis 23, wobei der Schmelzekühler (100; 2030) in vertikaler Ausrichtung oberhalb des Umlenkventils (120; 2040) angeordnet ist.
Gerät nach einem von Ansprüchen 21 bis 24, wobei der Schmelzekühler (100; 2030; 2090) ein Doppelpass-, Schalen-und-Rohr-Wärmeaustauscher ist, wobei vorzugsweise eine Verfahrensseite des Wärmeaustauschers darin statische Fluid-Mischelemente umfasst, und/oder wobei der Wärmeaustauscher einen ummantelten oberen Deckel aufweist, der durch ein thermisches Wärmeübertragungsfluid oder durch eine elektrische Heizpatrone erwärmt wird.
Gerät nach einem von Ansprüchen 21 bis 25, wobei ein Deckelteil des Schmelzekühlers (2030) eine beheizte Belüftung aufweist, die konfiguriert ist, um ein komprimierbares Fluid daraus freizusetzen und/oder um das Ablassen der Schmelze von einem Bodenteil des Kühlers zu erleichtern.
Gerät nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei der Schmelzekühler (2060) unterhalb des Umlenkventils (2062) in einer vertikalen Orientierung angeordnet ist und eine Ablassleitung für die Schmelze und eine Belüftung, die zur Freisetzung eines komprimierbaren Fluids in einem Bodenteil davon konfiguriert ist, umfasst.
Gerät nach einem von Ansprüchen 21 bis 23, wobei der Schmelzekühler (150; 2090) in einer horizontalen Orientierung oberhalb des Umlenkventils (120; 2094) angeordnet ist, wobei vorzugsweise eines von (a) bis (c) gegeben ist: (a) die Schmelzekühler-Einlassleitung ist in einem Deckelteil des Schmelzekühler angeordnet, und die Schmelzekühler-Auslassleitung ist in einem Bodenteil des Schmelzekühlers angeordnet, (b) die Schmelzekühler-Einlassleitung und die Schmelzekühler-Auslassleitung sind in entgegengesetzten Teilen des Schmelzekühlers in einer hintereinanderliegenden Konfiguration angeordnet, (c) die Schmelzekühler-Einlassleitung ist in einem Bodenteil des Schmelzekühlers angeordnet, und die Schmelzekühler-Auslassleitung ist in einem Deckelteil des Schmelzekühlers angeordnet.