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Gebiet der Erfindung
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1. Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Trocknungsvorrichtungen und betrifft insbesondere
eine Vakuumtrocknungsvorrichtung, die Kondensations- und Vakuumtechniken
einsetzt, um Oberflächen von körnigen oder pulvrigen
Materialien zu trocknen.
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2. Beschreibung des verwandten
Stands der Technik
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Für
eine Spritzgussvorrichtung wird es bevorzugt, dass darin verarbeitete
Kunststoffmaterialkörner ausreichend trocken sind, um Produkte
von zufriedenstellender Qualität herzustellen.
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Eine
herkömmliche Trocknungsvorrichtung umfasst einen Fülltrichter,
eine Heizvorrichtung und ein Gebläse. Wenn Materialkörner
in den Fülltrichter gefüllt werden, erhitzt die
Heizvorrichtung Umgebungsluft für das Gebläse,
damit dieses die erwärmte Luft in den Fülltrichter
einbläst, so dass Feuchtigkeit der Materialkörner
und in dem Fülltrichter aufgrund der von der erwärmten
Luft bereitgestellten großen Hitze verdampft.
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Eine
solche Anordnung aus Fülltrichter, Heizvorrichtung und
Gebläse ist jedoch voluminös. Andererseits werden
in der herkömmlichen Trocknungsvorrichtung die Vorgänge
Materialbefüllung, Trocknung durch Erwärmung und
Materialaustragung an einer identischen Position ausgeführt.
Anders ausgedrückt, solange eine Charge von Materialkörnern
nicht verarbeitet und ausgetragen wurde, kann eine nachfolgende
Charge von Materialkörnern nicht für einen nachfolgenden
Zyklus aus Materialbefüllung, Trocknung/Erwärmung
und Materialaustragung beschickt werden. Deshalb ist der Trocknungsvorgang
insgesamt zeitaufwendig und folglich die Effizienz der Spritzgussmaschine
schlechter.
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Weil
der Trocknungsprozess, bei dem die erwärmte Luft dazu verwendet
wird, um Feuchtigkeit auf den Oberflächen der Materialkörner
zu verdampfen, außerdem bewirkt, dass die Oberflächen
der Materialkörner erwärmt werden, um eine Kondensierung zu
vermeiden, die durch einen Temperaturabfall auf den Oberflächen
der Materialkörner hervorgerufen wird, wenn die erwärmten
Materialkörner in eine Formgebungsmaschine weitergeleitet
werden, muss die Taktung zum Weiterleiten der Materialkörner
genau gesteuert werden.
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Das
US-Patent Nr. 6,154,980 stellt
einen Trockner bereit, der eine Mehrzahl von Fülltrichtern umfasst.
Die mehreren Fülltrichter können verdreht werden,
um zwischen Positionen umzulaufen, um unterschiedlichen Trocknungsprozeduren
an unterschiedlichen Positionen unterzogen zu werden. Wenn beispielsweise
einer der Fülltrichter sich an einer Materialbefüllungs-
und -Erwärmungsposition befindet, wird ein Materialbefüllungs-
und -Erwärmungsvorgang ausgeführt, um Feuchtigkeit
in den Materialkörnern zu verdampfen. Wenn der Fülltrichter
zu einer Vakuumtrocknungsposition überführt wird,
wird an dem Fülltrichter eine Vakuumtrocknungsprozedur
ausgeführt, sodass an den Fülltrichter einen Unterdruck
angelegt und so Feuchtigkeit daraus herausgepumpt wird. Wenn sich
der Fülltrichter in einer Materialaustragungsposition befindet, werden
die Materialkörner in dem Fülltrichter ausgetragen.
Wenngleich die Vorrichtung gemäß dem Stand der
Technik einen umlaufenden Trocknungsprozess lehrt, ist der Erwärmungsvorgang
unter all den Prozessen außerordentlich zeitaufwendig.
Im Großen und Ganzen werden eine Erwärmungstemperatur
von bis zu 150°C und eine Erwärmungsdauer von
25 bis 30 Minuten benötigt. Nachdem der Fülltrichter
30 Minuten lang in der Materialbefüllungs- und -Erwärmungsposition
positioniert war, kann der Fülltrichter zu der Vakuumtrocknungsposition
bewegt werden und dann die Trocknungsprozedur in 3 bis 5 Minuten
erledigt werden. Weil der Erwärmungsvorgang jedoch zu diesem
Zeitpunkt für einen anderen Fülltrichter in der
Materialbefüllungs- und -Erwärmungsposition noch
nicht beendet ist, werden weitere 25 Minuten benötigt,
bis die Fülltrichter erneut bewegt werden können.
Somit braucht es etwa eine Stunde, damit jeder Fülltrichter
sämtlichen Vorgängen von der Materialbefüllung
bis zu der Materialaustragung unterzogen wurde, und die Materialaustragung
kann nur alle 30 Minuten ausgeführt werden. Folglich ist
der gesamte Prozess des Erwärmungs-/Trocknungsvorgangs
entweder zeitaufwendig oder hinsichtlich seines Trockungseffektss
nicht zufriedenstellend.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Im
Hinblick auf die Unzulänglichkeiten der Vorrichtung gemäß dem
Stand der Technik, die eine lange Trocknungszeit benötigt,
einen schlechten Wirkungsgrad aufweist und eine genaue Steuerung
der Temperatur und auch der Weiterleitungstaktung erfordert, stellt
die vorliegende Erfindung eine neuartige Trocknungsvorrichtung bereit.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer Umlauf-Vakuumtrocknungsvorrichtung mit Vorwärmung,
die einen verbesserten Trocknungseffekt erleichtert. Eine weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer Umlauf-Vakuumtrocknungsvorrichtung mit Vorwärmung,
die einen Trocknungseffekt verbessert.
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Um
die vorgenannten Ziele zu erreichen, umfasst die Umlauf-Vakuumtrocknungsvorrichtung
mit Vorwärmung einen Bearbeitungsbereich, der einen Materialbefüllungs-Vorwärmungs-Teilbereich,
einen Erwärmungs-Teilbereich, einen Trocknungs-Teilbereich
und einen Materialaustragungs-Teilbereich beinhaltet; ein drehbewegliches
Gehäuse, das drehbeweglich in den Bearbeitungsbereich eingebaut
ist und vier Aufnahmeräume aufweist, die jeweils den Teilbereichen
des Bearbeitungsbereichs entsprechen; vier Zylinder, die in den
Aufnahmeräumen des drehbeweglichen Gehäuses eingebaut
sind und den Teilbereichen des Bearbeitungsbereichs entsprechen,
wobei die Zylinder jeweils als Vorwärmungszylinder, Erwärmungszylinder, Vakuumtrocknungszylinder
bzw. Materialaustragungszylinder in Entsprechung zu den Teilbereichen
der Zylinder definiert sind; und eine Antriebseinheit, die mit dem
drehbeweglichen Gehäuse gekoppelt ist und dieses antreibt,
damit dieses sich dreht.
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Wenn
das drehbewegliche Gehäuse von der Antriebseinheit zur
Drehbewegung angetrieben wird, treibt dieser seinerseits jeden der
Zylinder an, damit diese sich von einem aktuell entsprechenden Teilbereich
zu einem benachbarten Teilbereich bewegen. Weil heiß Luft
in den Vorwärmungszylinder eingelassen wurde, um dessen
Temperatur im Innenraum anzuheben, nachdem der Zylinder in dem Erwärmungs-Teilbereich
positioniert wurde, um einem Erwärmungsvorgang unterzogen
zu werden, wird die erforderliche Zeitdauer des Erwärmungsvorgangs
signifikant reduziert und gleichzeitig ein zufriedenstellender Trocknungseffekt
erzielt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung sowie eine bevorzugte Ausführungsform, weitere
Ziele und deren Vorteile werden am besten anhand der nachfolgenden
ausführlichen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
beim Studium im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen
verstanden werden, worin:
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1 eine
schematische Darstellung ist, die den schematischen Aufbau einer
Vakuumtrocknungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 eine
schematische Darstellung ist, die eine Anordnung eines Vorwärmungszylinders,
eines Erwärmungszylinders und einer Heizeinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
schematische Darstellung ist, die einen dieser Zylinder zeigt, der
mit einer Abdeckung abgedichtet ist;
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4 eine
schematische Darstellung ist, die eine Antriebseinheit und eine
gezahnte Scheibe in einem montierten Zustand zeigt;
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5 eine
schematische Darstellung ist, die die ausgefahrene Antriebseinheit
zeigt; und
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6 eine
schematische Darstellung ist, die zeigt, wie die Zylinder zwischen
den Positionen umgeschaltet bzw. bewegt werden.
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Ausführliche Beschreibung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Es
sei bitte Bezug genommen auf die 1. Eine
Trocknungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst einen Bearbeitungsbereich 10, der einen Materialbefüllungs-Vorwärmungs-Teilbereich 12,
einen Erwärmungs-Teilbereich 14, einen Trocknungs-Teilbereich 16 und
einen Materialaustragungs-Teilbereich 18 beinhaltet. Die
Kunststoffmaterialkörner gelangen in dem Materialbefüllungs-Vorwärmungs-Teilbereich 12 in
die Trocknungsvorrichtung und dort wird die heiße Luft
für einen Zylinder bereitgestellt, um einen Vorwärmungsvorgang
auszuführen. In dem Erwärmungs-Teilbereich 14 werden eine
hohe Temperatur und eine große Menge von heißer
Luft für einen Zylinder bereitgestellt, um die Kunststoffmaterialkörner
in dem Zylinder zu erwärmen und Wasser von den Kunststoffmaterialkörnern zu
verdampfen. In dem Trocknungs-Teilbereich 16 wird für
eine Vakuum- bzw. Unterdruckbehandlung gesorgt, um innerhalb des
Zylinders eine Unterdruckumgebung auszubilden und Feuchtigkeit aus dem
Zylinder abzusaugen. In dem Materialaustragungs-Teilbereich 18 werden
die Kunststoffmaterialkörner ausgetragen.
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Ein
drehbewegliches Gehäuse 20 ist in den Bearbeitungsbereich 10 drehbeweglich
eingebaut. Genauer gesagt legt das drehbewegliche Gehäuse 20 vier
Aufnahmeräume 22, 24, 26 bzw. 28 fest,
welche den Teilbereichen 12, 14, 16 bzw. 18 des
Bearbeitungsbereichs entsprechen.
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In
jedem der Aufnahmeräume 22, 24, 26 und 28 ist
ein Zylinder vorgesehen, welcher einem entsprechenden der Teilbereiche 12, 14, 16 bzw. 18 des Bearbeitungsbereichs 10 entspricht.
In Entsprechung zu den entsprechenden Teilbereichen 12, 14, 16 und 18,
welchen die Zylinder entsprechen, können die Zylinder als
Vorwärmungszylinder 32, Erwärmungszylinder 34,
Vakuumtrocknungszylinder 36 und Materialaustragungszylinder 38 festgelegt
werden.
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Eine
Antriebseinheit 40 ist mit dem drehbeweglichen Gehäuse 20 gekoppelt
und treibt somit das drehbewegliche Gehäuse 20 zu
einer Drehbewegung an. Das drehbewegliche Gehäuse 20 dreht
und überführt somit die Zylinder 32, 34, 36 und 38 von
deren aktuell entsprechenden Teilbereichen 12, 14, 16 und 18 zu
benachbarten Teilbereichen 12, 14, 16 und 18.
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Gemäß der 2 dient
eine Erwärmungseinrichtung 70, die ein Gebläse 72 und
eine Heizeinrichtung 74 umfasst, dazu, um heiße
Luft bereitzustellen. Wenn das Gebläse 72 und
die Heizeinrichtung 74 betrieben werden, kann die heiße
Luft über ein erstes Rohr 76 bzw. ein zweites
Rohr 78 in den Vorwärmungszylinder 32 bzw.
den Erwärmungszylinder 34 eintreten, wobei die
Menge an heißer Luft, die in den Erwärmungszylinder 34 eintritt,
größer ist als die Menge an heißer Luft,
die in den Vorwärmungszylinder 32 eintritt.
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Nun
Bezug nehmend auf die 3 weist sowohl der Vorwärmungszylinder 32 als
auch der Erwärmungszylinder 34, der Vakuumtrocknungszylinder 36 und
der Materialaustragungszylinder 38 eine Dichtungsgruppe
auf, die einen oberen Deckel 52, der einem oberen Ende
des Zylinders entspricht, und einen unteren Deckel 56 umfasst,
der einem unteren Ende des Zylinders entspricht. Ein Ende des oberen Deckels 52 ist
mit einem ausziehbaren Element 54 verbunden, das den oberen
Deckel 52 steuert, so dass dieser sich dem Vorwärmungszylinder 32,
dem Erwärmungszylinder 34, dem Vakuumtrocknungszylinder 36 oder
dem Materialaustragungszylinder 38 annähert oder
diesen verlässt. In vergleichbarer Weise ist auch der untere
Deckel 56 mit einem ausziehbaren Element 58 versehen,
um gesteuert zu werden, so dass dieser sich dem Vorwärmungszylinder 32,
dem Erwärmungszylinder 34, dem Vakuumtrocknungszylinder 36 oder
dem Materialaustragungszylinder 38 annähert oder
diesen verlässt.
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Gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier der Dichtungsgruppen
in dem Materialbefüllungs-Vorwärmungs-Teilbereich 12,
dem Erwärmungs-Teilbereich 14, dem Trocknungs-Teilbereich 16 und
dem Materialaustragungs-Teilbereich 18 in Entsprechung
zu den Zylindern in den Teilbereichen vorgesehen. Um zu verhindern,
dass das Material in dem Vorerwärmungszylinder 32,
dem Erwärmungszylinder 34, dem Vakuumtrocknungszylinder 36 oder dem
Materialaustragungszylinder 38 ausläuft, wenn der
Zylinder zwischen den Teilbereichen bewegt wird, kann jeder der
Zylinder mit einem beweglichen Ventil versehen sein, so dass dann,
wenn der Zylinder zwischen den Teilbereichen bewegt wird, das bewegliche
Ventil den Zylinder verschließt.
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Wie
man in der 4 erkennen kann, ist eine gezahnte
Scheibe 62, die vorstehende Zähne 64 an
dessen Umfang aufweist, am oberen Ende des drehbeweglichen Gehäuses 20 vorgesehen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das die vorgenannten
vier Vorgänge umfasst, weist die gezahnte Scheibe 62 vier
dieser Zähne 64 auf. Die Antriebseinheit 40 umfasst
außerdem eine Ausfahreinrichtung 42. und eine
Antriebseinrichtung 44. Genauer gesagt, umfasst die Antriebeinrichtung
eine Schubplatte 46, die an ein Ende der Ausfahreinrichtung 42 angelenkt
ist, einen Schubflügel 48, der drehbeweglich mit
der Schubplatte 46 gekoppelt ist, und eine Führungsfeder 47,
die zwischen dem Schubflügel 48 und die Schubplatte 46 gekoppelt
ist. Der Schubflügel 48 weist außerdem
einen gezahnten Abschnitt 49 zum Eingriff in einen der
Zähne 64 der gezahnten Scheibe 62 auf.
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Bezug
genommen wird nun auf die 5 und 6.
Wenn die Ausfahreinrichtung 42 ausgefahren wird, um den
Schubflügel 48 vorzutreiben, kann der gezahnte
Abschnitt 49 des Schubflügels 48 auf
die Scheibe 62 eine Kraft ausüben, um so die Scheibe 62 und
das drehbewegliche Gehäuse 20 zu drehen und seinerseits
den Vorwärmungszylinder 32, den Erwärmungszylinder 34,
den Vakuumtrocknungszylinder 36 und den Materialaustragungszylinder 38 anzutreiben,
um diese zu benachbarten Teilbereichen zu bewegen. Wenn die Ausfahreinrichtung 42 zurückgefahren
wird, pendelt die Schubplatte 46 zurück zu einer
Stellung, wie diese in der 4 gezeigt
ist.
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Mit
Hilfe des vorstehend offenbarten strukturellen Aufbaus wird im Betrieb
der Trocknungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel, nachdem die Materialkörner
in den Vorwärmungszylinder 32 in dem Materialbefüllungs-Vorwärmungs-Teilbereich 12 eingefüllt
wurden, ein Teil der heißen Luft, die von der Heizeinrichtung 70 abgegeben
wird, in den Vorwärmungszylinder 32 eingelassen,
um so eine Umgebung mit vergleichsweise großer Hitze in
dem Vorwärmungszylinder 32 auszubilden.
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Dann
beginnt die Antriebseinheit 40 das drehbewegliche Gehäuse 20 zu
drehen und kehrt in ihre Ausgangsposition zurück, nachdem
sich das drehbewegliche Gehäuse 20 dreht, um den
Vorerwärmungszylinder 32 ausgehend von dem Materialbefüllungs-Vorwärmungs-Teilbereich 12 zu
dem Erwärmungs-Teilbereich 14 zu bewegen. Weil
der Vorwärmungszylinder 32 zu diesem Zeitpunkt
dem Vorerwärmungs-Teilbereich 14 entspricht, wird
dieser zu diesem Zeitpunkt als der Erwärmungszylinder 34 neu definiert.
Der Erwärmungszylinder 34, der sich nun in dem
Erwärmungs-Teilbereich 14 befindet, erhält
somit einen größeren Teil der heißen
Luft, die von der Heizeinrichtung 70 abgegeben wird. Weil
der Erwärmungszylinder 34 in der vorgenannten
Prozedur vorerwärmt worden ist, kann der Erwärmungszylinder 34 nun
rasch auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden,
die zum Verdampfen von Feuchtigkeitsinhalten in den Materialkörnern
in dem Erwärmungszylinder 34 geeignet ist.
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Anschließend
wird die Antriebseinheit 40 erneut gestartet, um den Erwärmungszylinder 34 zu dem
Trocknungs-Teilbereich 16 zu bewegen, und wird der Erwärmungszylinder 34 als
der Vakuumtrocknungszylinder 36 neu festgelegt. Dann wird
eine Luftablasseinrichtung dazu verwendet, um innerhalb des Vakuumtrocknungszylinders 36 eine
Umgebung mit einem Unterdruck auszubilden, um so die feuchte, erwärmte
Luft innerhalb des Zylinders rasch auszusaugen, um so die Materialkörner
zu trocknen.
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Wiederum
wird die Antriebseinheit 40 gestartet, um das drehbewegliche
Gehäuse zu drehen und so den Vakuumtrocknungszylinder 36,
der zuvor einer Vakuumtrocknungsprozedur unterzogen worden ist,
zu dem Materialaustragungs-Teilbereich 18 zu bewegen. Auf
diese Weise wird der Vakuumtrocknungszylinder 36 als Materialaustragungszylinder 38 neu
definiert, wo die getrockneten Materialkörner für nachfolgende
Bearbeitungsprozeduren ausgetragen werden können.
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Die
vorliegende Erfindung realisiert eine kontinuierliche, umlaufende,
chargenweise erfolgende Trocknungsmaßnahme zum Trocknen
von Materialkörnern. Weil der Vorerwärmungszylinder 32 vorerwärmt
worden ist und eine vergleichsweise hohe Innentemperatur erreicht,
bedarf es nur einer vergleichsweise kurzen Zeitdauer, um den vorerwärmten
Vorerwärmungszylinder 32 in dem Erwärmungs-Teilbereich 14 auf
die vorbestimmte Temperatur zu erwärmen, die für
die Erwärmungs-/Trocknungsprozedur benötigt wird.
Deshalb erleichtert die vorliegende Erfindung eine Reduzierung der
Gesamtzeitdauer für die Trocknungsprozedur erheblich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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