JP2006522693A - 造粒装置のための駆動ユニット - Google Patents

Abstract

造粒装置の切断ブレード（２０，２２）と結合されているか、結合可能であるロータ（１３）と、運転の際に切断ブレード（２０）を切断プレート（１８）に押し付けるために軸力を加えるための装置（３８，４０）とを有し、ロータ（１３）を駆動するための電動モータ（３４）とロータ（１３）を軸受けするためのラジアル軸受（３０，３２）とがハウジング（３６）内に設けられている、造粒装置のための、特に水中造粒装置のための駆動ユニットにおいて、できるだけ摩耗のない簡単な方法で軸力を加えるために、軸力を加えるための装置が、少なくとも１つの磁気スラスト軸受（３８，４０）を有し、その際、駆動ユニットのハウジング（３６）内に不動に配設された第１のスラス軸受部分（３７，４３）が、ロータ（１３）内に配設された可動のスラスト軸受部分（３９，４１）と協働する。

Description

本発明は、請求項１の上位概念による造粒装置のための駆動ユニットと請求項１４の上位概念による造粒装置に関する。

造粒装置の場合、押出し成形機内で溶融された合成物質の出力材料は、通常は、例えばリング状に配設されたノズル孔を有する切断プレートに供給される。この切断プレートに沿って、押出し成形機と向かい合っている側でブレードヘッドが回転し、このブレードヘッドは、流出する合成物質ストランドを寸断する。水中造粒装置の場合、プロセス空間は、冷却水によって貫流され、加えて、この冷却水によって、製造される粒体が排出される。冷却水は、チューブ配管を経て水中造粒装置における切断室に供給される。

一般的な従来技術として、特許文献１、特許文献２及び特許文献３を参照されたい。

造粒装置の運転中は、切断ブレードを切断プレートに押し付ける一定の軸力を切断ブレードに加えることが必要である。この軸力が一定の値を下回った場合、合成物質ストランドは、もはや所望の方法では切断されず、切断プレートと切断ブレード間を潜り抜けることができない。軸力が非常に大きく選択された場合には、過度のブレード摩耗を受け入れなければならず、これは、機会の停止時間を長くし、コストを著しく高くする。

これまでの造粒装置の場合には、例えば固定された運転状態に達した後ブレード摩耗を低減するために、造粒装置の運転中にブレードの軸方向の押付け力を変更することも知られている。また、ブレードは、軸力の増大が達成されることによって一定の時間間隔で再研磨されてもよい。

全体として、造粒装置の場合、機械停止時間を低減し、ブレード摩耗を軽減し、ブレードの耐用年数を延長することが試みられた。

調整可能な軸力のための解決策として、空気圧及び油圧による調整システムが公知であり、これら調整システムは、ブレード軸に作用し、このブレード軸に、例えば中空軸モータによって切断プレートの方向に予緊張を与える。このため、構成に応じて、軸方向に柔軟に駆動機構に連結しなければならない可動の軸受けユニットが必要である。しかしながらこれら公知の解決策は、圧縮空気又は油圧発生ユニットのような付加的な機械ユニットが必要であるという欠点を有する。バネ力が調整可能である機械的な解決策は、大抵は、相当高度な複雑さを備える。その上、摩耗の過程にわたって、ブレードの押付け力は、それぞれのバネ特性曲線に応じて変化する。
独国特許出願公開第１０１ ５１ ４３４号明細書 独国特許出願公開第１９９ １４ １１６号明細書 独国特許出願公開第４２ １４ ４８１号明細書

従って、本発明の課題は、上記の欠点を解決する駆動ユニット及び造粒装置を提供することにある。

この課題の解決は、請求項１の特徴による駆動ユニットもしくは請求項１４の特徴による駆動ユニットが相応に取り付けられた造粒装置によって得られる。

これによれば、本発明の本質的な思想は、切断ブレードを切断プレートに押し付けるための所望の軸力が磁気スラスト軸受によって得られる点に見ることができる。このスラスト軸受は、駆動ユニットのハウジング内に不動に配設されている第１のスラスト軸受部分と、ロータ内に配設されている可動のスラスト軸受部分とを有する。当然、２つ又はそれより多くのスラスト軸受が設けられていてもよい。磁気スラスト軸受の利点は、無接触の、従って無摩耗の作動方式と、機械的な解決策に比べ比較的簡単な構造方式とである。

駆動ユニットの特に好ましい実施形は、ロータのラジアル軸受も、無接触の磁気軸受として形成されていることを特徴とする。この場合、ロータは、絶対的に接触のない状態で、従って摩耗の少ない状態で回転する。これは、機能の信頼性を向上させ、摩耗の出現を減少させる。

磁気ラジアル軸受の使用は、回転ポンプ又は磁気軸受けされたキャンドポンプにおける使用領域から知られている。磁気軸受けされたキャンドポンプと同様の方法で、ロータは、いわゆるキャン内に収容され、このキャンによってハウジングに対してシールされ得る。キャンの場合、ロータとキャン自身の間には、−運転に際して−ロータを取り囲む一定の円周方向の間隙がある。この場合、駆動ユニットが遮断され、相応の磁石装置が無効になった場合、ロータは、キャン内に保持される。その上、キャン内には、安定化、バッファ及び補償用媒体として作用する液体を配設することができる。

駆動ユニットの特に好ましい別の実施形によれば、制御装置が設けられており、軸力を所望の方法で調整可能又は制御可能であるように形成されている。特に、制御装置は、軸力を−少なくとも一定の期間にわたって−定められた値に一定に保つために形成されていてもよい。加えて、制御装置は、軸力を運転中に変化させるために、即ち、例えば所定のインターバルで増加させ、これによりブレードの再研磨を行なうために形成されていてもよい。

調整のために、例えば、ブレードの軸力又は位置を検出し相応の信号に変換する１つ又は複数のセンサを設けることが可能である。

切断ブレードの摩耗が可能であることによって、ロータ装置のある程度の軸方向の運動の自由も付与されていなければならない。この軸方向の変位は、１〜８ｍｍの、特に３〜６ｍｍの範囲内であればよい。当然、切断ブレードは、造粒装置の運転の前又は後にいくらかリセットされ得る。この場合には、軸方向の変位をそれどころか更に大きな範囲で提供することが必要となる。

本発明の具体的な実施形を、以下で唯一の図面に関連した実施例を基にして詳細に説明する。図１は、著しく概略化して、水中造粒装置を相応の駆動ユニットと共に示す。

概略的な断面図に、水中造粒システムに一部が図示されており、その際、押出し成形機は、その全体が図示されているのではなく、その出口側の端部（符号１６）しか図示されていない。押出し成形機には、切断プレート１８が接続し、この切断プレート内では、通路が、公知の方法で切断プレートから出るように押出し成形機のシリンダ内部空間を貫通する。切断プレートには、少なくとも１つの切断ブレードのブレードヘッド２０が当接し、このブレードヘッドは、回転に際して切断プレートの通路から流出する合成物質ストランドを連続的に切断する。その際、これら合成物質ストランドは、切断空間２４内で、概略的に図示した粒体２６を構成する。

水中造粒装置の場合、搬送手段としても使用される冷却水は、切断空間２４内に導入される。このために必要な配管は、ここでは詳細には図示されていない。この冷却水によって、粒体並びに切断装置は冷却され、それから切断空間２４から排出される。ブレードヘッド２０は、ブレード軸２２に配設されており、このブレード軸は、ロータ１３に達する。ロータは、ハウジング３６内に収容されている駆動ユニット１２の中央の構成部品である。

ハウジング３６は、サポートフレーム１４に配設されており、このサポートフレームによって保持されている。サポートフレームは、この実施形（詳細には図示されてない）では、部分的に取り外すために旋回させることができ、これにより、駆動ユニット１２は、切断ブレードと共に切断プレート１８から離間するように移動させることが、特に、開けることができる。

駆動ユニット１２は、ハウジングに不動に配設されたステータとロータに統合された電動モータロータとを有する電動モータ３４を有する。この実施例の場合、電動モータ３４は、本質的に駆動ユニットの中央に設けられている。ロータ１３の軸方向で電動モータの両側に、無接触の磁気軸受部として構成された２つのラジアル軸受３０及び３２が配設されている。各ラジアル軸受は、ハウジング内に不動に配設された電磁的に有効なリング状のラジアル軸受部分と、ロータ１３に統合されたハウジング側のラジアル軸受部分と協働するロータ−ラジアル軸受部分とを有する。無接触の磁気軸受部の技術は、既にキャンドポンプにおいて使用されており、この技術に関しては、キャンドポンプを参照されたい。

電動モータ３４及び磁気ラジアル軸受として構成された両軸受３０及び３２に加えて、無接触で作動する２つのスラスト軸受４０及び３８が設けられている。スラスト軸受４０は、電磁的に作用するリング状の第１の軸受部分を有し、この軸受部分は、軸力を切断プレート１８の方向にロータ１３に加えることができるように、軸方向に間隔を置いた、ロータ１３に統合された軸受要素と協働する。

同じ方式でスラスト軸受３８は作用する。ここで、電磁的に有効なディスク状の第１の軸受部分３７は、ハウジング内に不動に収容されており、この第１の軸受部分は、ロータ１３内に収容された第２の軸受部分３９と協働し、同様に軸力を切断プレート１８の方向にロータ１３に加えるために使用される。両軸受要素４３及び３７に相応の電気の作用を与えることによって、軸方向の力は異なるように調整することができる。

ロータ１３は、この実施例の場合、キャン４２内に配設されており、このキャンは、本質的にロータと同じ形を備えており、このロータを取り囲み、同様にサポートフレーム１４に固定されている。

ロータ１３とキャン４２に本質的に同じ形を与えることに基づいて、駆動機構を運転した場合に、ロータ１３とキャン４２間に本質的に一定の間隙が形成され、この間隙は、図面でも認めることができる。この空間に、回転のばらつきを緩和するための液体が設けられていてもよい。

装置全体は、ここでは、ブレード軸２２とブレードヘッド２０を伴ったロータ１３の軸方向の変位が約４〜６ｍｍだけ可能であるように構成されている。

加えて、本発明の場合、（図面に図示されていない）制御ユニットが設けられており、この制御ユニットは、電動モータ及びスラスト軸受４０及び３８と接続されており、これらの運転を制御もしくは調整する。制御装置は、同様に図示されてないセンサによって、例えば切断プレート１８へのブレードヘッド２０の押付け力又はロータの軸方向の位置に関する情報を受け取り、これらの情報によって調整を行なうことができる。

この実施形の作用方式を以下で詳細に説明する。

この水中造粒装置を運転する前に駆動ユニット１２が開いていることもある。運転のため、駆動ユニットは、切断ブレード２２と共に閉じられロックされる。この場合、切断ブレードヘッド２０は、切断プレート１８に対してゆるく当接する。

水中造粒装置をスタートさせた場合、一方で、詳細には図示されてない押出し成形機が運転される。押出し成形機内で、合成物質は、溶融させられ、切断プレート１８に配設された通路を経て押し出される。

並行して、駆動ユニット１２が運転され、この場合、ラジアル軸受３０及び３２が起動され、電動モータ３４がスタートさせられる。先ずキャン１２内でこのキャンに一箇所で当接するロータの回転によって、ロータは、回転運動をさせられ、この回転運動中にラジアル軸受３０及び３２によって本質的に調心され、接触なく保持及び支承される。同時に、スラスト軸受３８及び４０が起動され、これにより、ロータ１３は、軸方向に図１において下に向かって作用を受けるので、切断ブレードのブレードヘッド２０は、切断プレート１８に力を加える。切断ブレードが回転することによって、切断プレートの通路から流出する合成物質ストランドは流体の形に切断される。

駆動ユニットをスタートさせる場合、流出する最初の合成物質ストランド領域の規則的な切断を得るために、先ず高い軸力が選択される。次に、運転の過程で、軸力は、合成物質ストランドの規則的な切断のために十分である押付け力の小さい標準的な調整運転に戻される。

ブレードヘッド２０のブレードの場合によっては生じる摩耗に依存しないで、軸力は、スラスト軸受３８及び４０に相応に作用を与えることによって一定に保つことができる。ブレードヘッド２０のブレードを再び研ぐために、一定の時間インターバルで、軸力は所定の値に増大させられる。この場合、軸力は、少なくとも、切断面に０〜１Ｎ／ｍｍ^２の面圧を発生させる範囲で調整可能であるべきである。より高い最大荷重も、しばしば望ましい。ロータにわたって２点で磁気軸受を介して半径方向に軸受けされているブレード軸の遊びは、本質的に普通の転がり軸受け部の遊びに一致する。

全体として、駆動ユニット並びに造粒装置のこの実施形によって、−切断ブレード装置に至るまで−摩耗なく作動する装置が達成されている。加えて、軸力は、複雑化された機械的な装置を必要としないで、それぞれ所望の方法で変化及び調整することができる。

概略的に水中造粒装置を相応の駆動ユニットと共に示す。

符号の説明

１０ 水中造粒装置
１２ 駆動ユニット
１３ ロータ
１４ サポートフレーム
１６ 押出し成形機の出口
１８ 切断プレート
２０ ブレードヘッド
２２ ブレード軸
２４ 切断空間
２６ 粒体
３０ 前方の磁気ラジアル軸受
３２ 後方の磁気ラジアル軸受
３４ 電動モータ
３６ 駆動ユニットのためのハウジング
３７ 固定のスラスト軸受部分
３８ 後方の磁気スラスト軸受
３９ マグネットディスク
４０ 前方の磁気スラスト軸受
４１ マグネットリング
４２ キャン
４３ 固定のスラスト軸受部分
４４ 間隙

Claims (14)

1. 造粒装置の切断ブレード（２０，２２）と結合されているか、結合可能であるロータ（１３）と、運転の際に切断ブレード（２０）を切断プレート（１８）に押し付けるために軸力を加えるための装置（３８，４０）とを有し、ロータ（１３）を駆動するための電動モータ（３４）とロータ（１３）を軸受けするためのラジアル軸受（３０，３２）とがハウジング（３６）内に設けられている、造粒装置のための、特に水中造粒装置のための駆動ユニットにおいて、
   軸力を加えるための装置が、少なくとも１つの磁気スラスト軸受（３８，４０）を有し、その際、駆動ユニットのハウジング（３６）内に不動に配設された第１のスラス軸受部分（３７，４３）が、ロータ（１３）内に配設された可動のスラスト軸受部分（３９，４１）と協働することを特徴とする駆動ユニット。
2. 軸方向に互いにオフセットされてロータ（１３）の領域内に配設されている少なくとも２つの磁気スラスト軸受（３８，４０）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の駆動ユニット。
3. ラジアル軸受が、ハウジング（３６）内に不動に配設された第１のラジアル軸受部分と、ロータ（１３）内に配設された可動のラジアル軸受部分とを有する無接触の磁気軸受（３０，３２）として形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動ユニット。
4. 電動モータ（３４）が、軸方向に見て、２つの磁気ラジアル軸受（３０，３２）間に配設されており、これら２つの磁気ラジアル軸受が、２つの磁気スラスト軸受（３８，４０）間に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
5. ロータ（１３）が、キャン（４２）内に収容され、このキャンによってハウジング（３６）に対してシールされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
6. キャン（４２）とロータ（１３）間の空間（４４）が、液体で満たされていることを特徴とする請求項５に記載の駆動ユニット。
7. 電気制御装置又は電気調整装置が設けられており、軸力が所望の方法で調整可能又は制御可能であるように形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
8. 制御装置が、軸力を少なくとも一定の期間にわたって一定の値に保つように形成されていることを特徴とする請求項７に記載の駆動ユニット。
9. 制御装置が、駆動ユニットの運転中に変化を受けるように形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の駆動ユニット。
10. 予め選択された時間間隔内で軸力の増大を生じさせるインターバル制御装置が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の駆動ユニット。
11. ブレード軸の力又は位置を検出し、相応の信号に変換する少なくとも１つのセンサが設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
12. 電動モータ（３４）、ラジアル軸受（３０，３２）及びスラスト軸受（３８，４０）が、一定の長さ範囲内の切断ブレード（２０）の軸方向の変位を許容するように形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
13. 軸方向の変位が、１〜８ｍｍの、特に３〜６ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１２に記載の駆動ユニット。
14. 押出し成形機と、切断プレート（１８）と、切断ブレード（２０）と、この切断ブレードと結合された駆動ユニット（１２）とを有する造粒装置において、
    駆動ユニットが、請求項１〜１３のいずれか１つに応じて形成されていることを特徴とする造粒装置。

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