TW202126453A - 擠出物料的製粒裝置 - Google Patents

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羅蘭 胡貝爾
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Abstract

本發明涉及一種用於塑化或至少部分軟化或至少部分熔融的物料特別是聚合物物料的製粒裝置，包括：殼體(1)；供氣管(2)，通入到殼體中，供氣管(2)具有矩形橫截面；排氣管(3)，位於殼體(1)下游，排氣管(3)具有矩形橫截面；製粒單元，至少部分地設置在殼體(1)中，其中製粒單元具有孔板(4)，該孔板(4)具有饋入及/或通入到殼體(1)中的進料或塑化單元(40)，進料或塑化單元(40)較佳為擠出機(40)；及刮除器(6)，將經由孔板(4)的凹口(5)排出的物料碎化或分離，其中，在平行於孔板(4)的平面及/或殼體(1)的前壁(17)延伸的平面或截面(E-E)中，垂直於平面的排氣管(3)的兩個側壁(7)相互形成角度α2，而垂直於平面的供氣管(2)的兩個側壁(8)形成角度α1，該兩個角度α1、α2面向殼體(1)張開，其中，角度α1大於角度α2，以及在殼體(1)與排氣管(3)之間設置或安裝過渡殼體(100)。

Description

擠出物料的製粒裝置
本發明涉及一種根據請求項1之前言部分，用於塑化或至少部分軟化或至少部分熔融的物料特別是聚合物物料的製粒裝置。
與本發明相關之習知裝置，例如歐洲專利第EP2052825A2號，就此類裝置而言，從擠出機分離和排放微小料粒(以下稱為「顆粒」)並非最佳處理方式，同時輸送途中也可能會產生顆粒沉積。
本發明的目的在於，利用構造簡單的裝置來改善塑化的物料的製粒，也就是軟化、部分軟化、部分熔融乃至熔融的熱塑性或至少部分熱塑性的顆粒，較佳為聚合物的顆粒。
本發明的主要目的，在於儘快將分離的顆粒進行固化，並且在這種情況下既可防止顆粒相互碰撞，又能防止顆粒與殼體碰撞，或防止顆粒與其它將顆粒排放的管路內壁碰撞。
本發明藉由請求項1的特徵部分可達成該目的。根據本發明，在平行於孔板的平面及/或殼體的前壁而延伸的平面或截面(E-E)中，垂直於該平面的排氣管的兩個側壁相互形成角度α2，並且垂直於該平面的供氣管的兩個側壁形成角度α1，該兩個角度α1、α2面向該殼體張開，其中，角度α1大於角度α2，並且在殼體與排氣管之間設置或安裝過渡殼體。
如果保持本發明的製粒裝置的特殊造型之形狀和尺寸，就能達成所希望的效果。由此確保能夠可靠地將顆粒帶走，而不會與氣流相互作用。尤其是通過設置於殼體與排氣管之間的過渡殼體，最佳化地將顆粒從殼體中輸出，特別是有助於顆粒的分離。
根據本發明的裝置，其設置有進料或塑化單元，以處理及提供待製粒的材料。該進料或塑化單元可以依需要而設計。物料條束由進料或塑化單元形成且從孔板排出，在實施例中利用刮除器例如刮刀、刮板等將物料條束截斷成顆粒。例如可以採用具有一個以上的旋轉刮刀裝置作為刮除器，這些刮刀裝置固定在刮刀架上，且根據本發明，刮刀裝置設於殼體外部的驅動部，例如馬達驅動部。孔板和被馬達驅動的刮除器是製粒單元的主要組成部分。
在分離時，將物料條束或分離顆粒擠壓到特殊形狀的殼體中，其中，將氣流從一側(較佳為下側)引入到該殼體中。藉由鼓風機產生該氣流，通過該殼體的氣流可以由空氣構成，較佳由乾燥及/或冷卻及/或調溫空氣構成，也可以由惰性氣體或反應性氣體或任何種類的氣體混合物構成。
過渡殼體連接在殼體上，特別是連接在與供氣管相對的一側。過渡殼體上連接著排氣管。如同排氣管，過渡殼體在顆粒的輸送路徑上作為獨立的構件。無論過渡殼體還是與過渡殼體連接的排氣管都經過特殊成型，以便立即迅速地將所形成的顆粒完全輸送，又使得所形成的顆粒保持分散且相互不接觸。在此，利用供氣管從通入到殼體中的孔板的一側輸入氣流，並且氣體或者顆粒從殼體的相對區域中經由過渡殼體被輸送進入排氣管。此外，在很大程度上抑制或減少顆粒與殼體壁或殼體內壁接觸，以防止顆粒的阻滯及/或沉積。也避免所形成的顆粒黏結在內壁上。尤其重要的是，根據本發明，在很大程度上可以防止顆粒相互黏結。
利用經過本發明的製粒裝置的介質特別是氣體來輸送擠出的物料。這種氣體可以是任一種氣體或氣體混合物，特別是空氣。所採用的氣體從殼體中流出以輸送顆粒，其中，這些物料顆粒或小節段等藉由氣流，例如藉由熱效應、冷卻或者通過由氣體引起或引發的反應，進行冷卻及/或固化及/或化學的反應。
用於製粒的物料例如聚合物，可用纖維予以強化及/或也可部分地交聯。它們可以是聚酯、聚烯烴、或是聚醯胺。原則上可行的是，較佳可擠出的全部物料至少部分是塑化物料，只要它們可相應地軟化或熔化且可轉變為顆粒或是可固化，就能採用本發明的製粒裝置由排放處輸送，且在輸送期間進行物理或化學的處理或反應，或是進行固化。本發明的製粒裝置可應用於所有能 使物料條束形成顆粒的物料，其中包括麵團、陶瓷物質、橡膠、熱塑性聚氨酯、矽樹脂等。
原則上，固化物料要藉由所採用的氣體，特別是空氣來進行。也可以藉由蒸發性介質，例如水。如果水或此類介質蒸發，就能讓擠出且待形成為顆粒的物料進行固化。在介質蒸發的情況下，特別是當無明顯冷凝情況發生且液體不佔主導地位時，也可以充分地利用在這種情況下出現的冷卻效果。
術語「過渡殼體」在本案中是指限定的構件。該過渡殼體也作為另一構件被安裝在殼體與排氣管之間。該過渡殼體被製成獨立的構件或者製成模組，並且配置在殼體與排氣管之間。該裝置的其它基本單元，即殼體、供氣管和排氣管也模組化地製造，然後組裝。該過渡殼體相應地是殼體與排氣管之間的模組化連接管。如同排氣管，過渡殼體也是顆粒輸送路徑上的獨立構件。因此，氣體或顆粒並非由殼體直接進入到排氣管的模組中，而是必須先經過過渡殼體並且完全穿過，然後才進入到排氣管中。對過渡殼體的所述理解也反應在請求項27中。
附屬請求項的特徵是對該裝置進行較佳的改良，且附帶特殊的技術效果。
在本發明的一較佳實施例中，可以顯著地改良製粒，在平行於孔板的平面或截面中，殼體的下游區域中垂直於該平面的相鄰兩側壁之間的距離以及過渡殼體的亦垂直於該截面的兩鄰接側壁之間的距離為b，該b值為10*d≧b≧4*d，最佳為8*d≧b≧5*d，其中，該d值是通過決定孔板具有之複數個凹口的共同的面積重心來計算，對於每一個凹口，決定該等凹口本身的重心與該共同的面積重心之間的距離，並且將針對凹口求得的距離予以算術平均，並將該算術平均值的兩倍決定為d值。
該b值等於該殼體的側壁之間的最大距離，以及該過渡殼體的上游端部區域處分別與該殼體的側壁連接的側壁之間的最大距離。因此在製造簡單的情況下實現從殼體到過渡殼體的無渦流過渡狀態，從而提供最佳顆粒輸送的前提條件。
較佳地利於流動且抑制顆粒沉積的實施例中，排氣管垂直於該截面或垂直於該孔板的平面的兩個側壁之間形成角度β2，供氣管同樣垂直於該截面 E-E或垂直於該孔板的平面而延伸的兩個側壁之間形成角度β1，其中，兩個角度β1、β2在離開殼體的方向上張開，其中，角度β1大於角度β2。
此外，較佳為擠出機的進料或塑化單元的中心軸線，及/或該等凹口的共同的面積重心，或者該孔板的穿過該共同的面積重心而延伸的中心軸線，位於相對於該殼體的該側壁的中心，及/或位於該供氣管及/或該排氣管及/或該過渡殼體及/或該殼體之垂直於該孔板的平面且包含有該殼體的中心軸線之對稱的平面中。該孔板相對於殼體或過渡殼體的位置對於所形成的顆粒的分離和裝置的輸送特性產生重要的作用。
孔板具有凹口，待製粒的物料通過孔板的凹口或通過孔板的凹口的重心，孔板的垂直中心軸線可以位於殼體中心或沿殼體中心延伸。殼體中心位於殼體的各側壁之間的中心，或位於沿氣流方向經過殼體延伸並垂直於孔板的平面的對稱平面上，殼體的中心軸線位於對稱平面。但孔板的中心也可以由殼體的前壁和後壁的對應面的對角線交點來決定。
特別針對黏性物料的各種應用狀況中，較佳為擠出機的進料或塑化單元的中心軸線，及/或該等凹口的共同的面積重心，或者該孔板之穿過該共同的面積重心而延伸的中心軸線，相對於該殼體的中心軸線及/或相對於該供氣管及/或該排氣管及/或該過渡殼體的垂直於該孔板的平面且包含該殼體的中心軸線的對稱的平面及/或相對於該殼體的各側面之間的中心，位於側向地錯開一偏移c且c
Figure 109135033-A0202-12-0004-8
2.5*d的區域，在該區域中該刮除器的旋轉方向和氣流的方向沿相同的方向運行。孔板或其中心點因而相對於殼體的中心點或殼體的中心軸線偏移。偏移的原因如下：從殼體一端朝向孔板的物料出口觀察，在下方的區域中產生了較大的壁間距，在該區域中，刮除器的旋轉工具或刮刀的移動方向與主要氣流動方向相反。排放的顆粒會受到與輸送方向相反的衝力，導致顆粒流速變慢。如此可以降低顆粒碰撞殼體壁面的風險。
特別針對黏性的物料說明如下：就這種物料而言，在分離出顆粒之後，在氣流中的冷卻時間(如在實施例中所使用的)不足以顯著減小這些顆粒的黏結趨勢，因此顆粒碰撞後相互黏結或積聚在殼體內壁上的風險會明顯增加。在這種情況下，孔板並非配置在殼體的中心，而是相對於殼體的縱向中心軸或縱向中心對稱軸偏移，藉此在刮除器的旋轉刮刀逆著氣流的方向移動的區域中形成較大的壁間距。
此外，尤其對於黏性物料有利的是，較佳為擠出機的進料或塑化單元的中心軸線，及/或該等凹口的共同的面積重心，或者該孔板的穿過該面積重心而延伸的該中心軸線，相對於該殼體的位置或橫截面區域，以距離a配置在上游位置，沿流動方向觀察，變寬的該殼體的側壁之間具有相對的距離b，其中，a
Figure 109135033-A0202-12-0005-9
1.1*d。在本實施例中，殼體是固定的，進料或塑化單元的中心軸線相對於殼體移動。孔板沿氣流方向相對於殼體偏移。
已表明有利的是，在從殼體到過渡殼體的過渡區域或過渡位置或過渡面中，殼體和過渡殼體具有相同的矩形截面，其中，矩形的長邊長度為b。由此產生從殼體到過渡殼體的無渦流過渡狀態。較佳地，殼體的截面積在通至過渡殼體的過渡區域中的橫截面比排氣管遠離殼體的端部區域中的截面積大5至20%，較佳為10至15%。
此外，較佳地，殼體之在孔板的高度的截面積比供氣管的上游端或接至鼓風機的接頭中的截面積大25至35%。由此沿著整個裝置產生在很大程度上無渦流的輸送，且在殼體中具有霧化效果。此外，有利的是，從孔板的高度到通至該過渡殼體的過渡區域或者通至橫截面，該殼體的截面積增加10至20%，以便形成一擴散器。
對於連接殼體的過渡殼體，有利的是，該過渡殼體在氣流方向上的長度為殼體長度的35~100%，較佳為50~90%。
有利地，從該殼體的端部區域直到位於排氣管下游的端部區域或者排氣管的起始區域，該過渡殼體的橫截面減小20~45%。
為了減少各個顆粒的相互接觸，較佳地，在平行於孔板的該截面E-E中，殼體之彼此相對的側壁至少沿其縱向延伸段的部分範圍具有從供氣管朝向過渡殼體發散、從殼體的內部觀察呈凸起地彎曲特別是連續的路徑。各個區段之間的過渡部分建構成圓弧弓形件的形式，但也可以採用分段建構方式。在分段時，即使各段過渡部分的夾角角度偏小，也會出現灰塵和物料沉積在角落和邊緣的問題。此外，在此類配置中空氣導流的品質降低，因為在那裡會出現並非所願的渦流。
較佳地，殼體的前壁和後壁及/或過渡殼體的前壁和後壁相互平行地對齊，及/或平行於孔板的平面。殼體中的氣體流過平行的壁區段，這些壁區段在排氣或霧化的方向上改善了分離顆粒的輸送。
若刮除器具有驅動軸，該驅動軸在殼體中從殼體的後壁延伸至孔板，該孔板位於殼體的前壁中，並且形成較佳為擠出機的進料或塑化單元的端部區域，從而產生根據本發明之應用的簡單構造。若在排氣管上連接著一過渡部分，該過渡部分將排氣管的矩形截面轉變為圓形或彎曲的截面，則與用於顆粒的後續加工或處理的單元產生有益於流動的連接。其中，該過渡部分具有往下游逐漸變細的壁區段，該等壁區段特別是以相同的角度α2或相同的角度β2傾斜地與該排氣管的側壁連接，特別是延伸形成三角形。
若角度α1、α2及/或β1、β2的頂點位於穿過供氣管及/或殼體及/或過渡殼體及/或排氣管的中心軸線，或者特別是延伸平行於孔板的中心軸線或者進料或塑化單元的中心軸線或者縱向對稱的平面上，則本發明的製粒裝置的結構有利於輸送顆粒及防止顆粒相互黏結。
已表明對於顆粒輸送有益的是，角度α2為角度α1的0.3倍~0.9倍，較佳為0.5倍~0.8倍。如果角度α1<90°且較佳在10°~80°的範圍內，特別是15°~45°的銳角，及/或如果角度α2<90°，特別是較佳在3°~35°尤其6°~30°範圍內的銳角，則可以減少顆粒彼此黏結的狀況。
此外，對於顆粒輸送有益的是，角度β2為角度β1的0.1倍~0.45倍，較佳為0.15倍~0.35倍。
為了進一步減少顆粒彼此黏結的狀況，較佳地，角度β1<90°，較佳為10°~60°，尤其是15°~50°範圍內的銳角，及/或角度β2<90°，較佳為2°~30°，尤其是4°~15°範圍內的銳角。
為了進一步減少顆粒的黏結，有利的是，角度β1<90°，較佳為10°~60°，尤其是15°~50°範圍內的銳角，及/或角度β2<90°，較佳為2°~30°，尤其是4°~15°範圍內的銳角。
供氣管、殼體、過渡殼體和排氣管垂直地上下配置或組裝對於節省空間及工業應用是有利的。原則上也可以水平地或傾斜地佈置供氣管及/或殼體、過渡殼體和排氣管。
有利的是，從內部觀察，過渡殼體的垂直於孔板的截面E-E的側壁至少部分凸起地彎曲，且朝向排氣管的下游聚合地延伸，其中，必要時使得過渡殼體的側壁垂直於孔板的截面E-E延伸。
如果過渡殼體的端面或終端邊界以及排氣管的起始面或起始邊界相對於孔板的縱向線或中心軸線或截面E-E具有相同的斜度，並且過渡殼體的端面以角度γ=40-90°，較佳為50-80°相對於孔板的中心軸線或平面傾斜地延伸，對於簡化構造且易於維護是有利的，其中，角度γ朝向該進料或塑化單元張開。
根據本發明：供氣管、殼體和過渡殼體被設計或者組裝成一個單元，並且進料或塑化單元以及由支架支撐的排氣管共同被設計成另一個單元，其中，這兩個單元中的至少一個相對於另一個單元可樞轉地配置。通過這種方式，可以盡可能容易地進入殼體和過渡殼體的內部。
為了可靠、快速且盡可能無碰撞和無沉積地輸送顆粒，供氣管和排氣管的相應壁面之間的角度α1、α2是重要的，在有利的設計中，角度β1、β2也是重要的，並且殼體和過渡殼體的造型也是重要的。b值和d值以及在孔板下游的殼體的擴展或展寬也對無沉積的顆粒黏結有影響。
1:殼體
2:供氣管
3:排氣管
4:孔板
5:凹口
6:刮除器
7,8,9,10,11:側壁
12,13:中心軸線
14:氣流方向
15:過渡區域
16:橫截面
17:前壁
18:後壁
19:輸送方向
20:過渡部分
21,22:壁區段
23,24:支撐部
25:樞軸
27:端部部件
28:馬達
29:終端邊界(開口橫截面)
30:鼓風機
31:開口
32:旋轉方向
33:鼓風機馬達
38:支架
39:起始邊界(橫截面區域)
40:進料或塑化單元
41:固定凹口
60:軌跡
70:側壁
100:過渡殼體
101:前壁
102:後壁
A:距離
a:距離
ap:頂點
b:距離
c:偏移
B-B:平面
E-E:截面
F:圓周橫截面
FS:共同的面積重心
L1,L2:長度
S:重心
α1,α2,β1,β2:角度
γ,δ:角度
以下通過較佳示例性實施方式中的實施例列舉說明本發明，所述實施方式不應理解為限制性的，其中：
圖1係本發明的製粒裝置的立體圖，其中，右側顯示該裝置與擠出機之進料或塑化單元的連接部分，在該部分上可擺動地支撐該裝置在左側顯示的殼體；
圖2係該裝置沿圖3所示之E-E截面視圖，其中，觀察方向延伸朝向與該裝置連接的擠出機；
圖3係該裝置沿圖2所示之B-B截面視圖；
圖4和圖5分別係該裝置相對於擠出機軸線或擠出機孔板的位置的不同實施例的截面圖；
圖6係本發明之顆粒軌跡示意圖；以及
圖7為用於決定b值的概略圖。
本發明的製粒裝置設於任意的進料或塑化單元40(較佳為擠出機)的下游、或者與其連接，其中，在圖3中顯示進料或塑化單元40具有被孔板封閉的端部區域或端部部件27。如圖1和圖2所示，端部部件27被殼體1之箱形的支撐部23接收或者與其連接。用於材料輸出的孔板4通入到殼體1中。圖3中使用 箭頭19示意性地標示進料或塑化單元40的輸送方向。該進料或塑化單元40也可以由輸送塑化及/或熔融物料的壓力管路構成，該壓力管路的端側被孔板4封閉。
如圖1所示，殼體1和過渡殼體100位於供氣管2與排氣管3之間；殼體1的前壁17和後壁18相互平行地延伸。在支撐部23、24的相互鄰接或樞轉的位置中，孔板4經由前壁17上的開口31進入殼體1中。此外，刮除器6的驅動軸伸入到殼體1中。刮除器6的驅動軸延伸穿過後壁18，並且被馬達28驅動。
如圖1所示，在支撐部23上藉由任意設計的樞軸25可擺動地支撐著支撐部24，該支撐部24本身承載著馬達28和刮除器6，刮除器6透過驅動軸被馬達28驅動。在支撐部24擺動到支撐部23上時，刮除器6貼靠在孔板4上，以便在那裡將經由孔板4排放的物料刮除。因而在殼體1中形成顆粒，同時利用氣流輸送。
樞軸25設置於支撐部23、24，以能夠簡單地在殼體1內部進行維護工作或者接近刮除器6與孔板4。原則上，另一支撐部24也可以固定，並且將支撐部23支撐於其上。
在支撐部23的上部區域中通過支架38承載著形態為錐形的管路或通道排氣管3，該排氣管3具有四個沿氣流方向延伸的邊或者具有矩形的橫截面，在該排氣管3上連接著具有壁區段21、22的過渡部分20，該過渡部分的端部為圓形的橫截面。壁區段21和22分別具有與排氣管3的側壁7或10相同的斜角。
殼體1在與供氣管2相對的端部區域中，在殼體1與排氣管3之間安裝或插入過渡殼體100，該過渡殼體100形成從殼體1到排氣管3的過渡部分。當支撐部24樞轉時，過渡殼體100的上面或遠離殼體的終端邊界29(或端面、或其上面的開口橫截面29)貼靠在與該終端邊界或該開口橫截面29匹配的排氣管3的起始邊界39(或起始面、或橫截面邊界、或橫截面區域39上)。因此，可以利用鼓風機30經由供氣管2將從下面流入到殼體1中的氣體經由殼體1和過渡殼體100導入排氣管3中，其中，氣體流經孔板4和刮除器6。孔板4穿過設在殼體1的前壁17上的開口31通入殼體1中。原則上，如圖所示，孔板4可以與前壁17一起封閉殼體，或者伸入到殼體1中。通過這種方式，從孔板4輸出的材料條束可以被刮除器6截斷，並且直接被氣流帶走。
鼓風機30連接著延伸至殼體1的供氣管2。如由圖2可見，供氣管2的側壁8以角度α1彼此相向地傾斜，該些側壁垂直於孔板4的平面或截面E-E，或 者垂直於殼體1的前壁17和後壁18而延伸，其中，該角度α1的頂點ap位於該兩個側壁8之間的中線上，或者位於殼體1的中心軸線13或殼體1的縱向對稱軸線上。在所示實施方式中，角度α1=27°，並且其頂點ap位於轉子的軸線以下。
殼體1的側壁9鄰接供氣管2的兩個側壁8，所述兩個側壁8朝向下游發散，並且從內部觀看，在向下游延伸的部分區域略微凸起地彎曲。在殼體1的位於下游的端部區域中，殼體1在側壁9之間具有一淨寬度或距離b。在殼體1的該端部區域上安裝了模組形式的過渡殼體100。
排氣管3的側壁7之間相互形成角度α2，該角度的頂點位於殼體1或排氣管3的下游，其中，角度α1大於角度α2。在所示情況下，角度α2為19°。
原則上，過渡殼體100為形成在殼體1與排氣管3之間的模組化構造的連接管路。從橫截面來看，過渡殼體100的氣體輸入面對應於殼體1的氣體輸出面。過渡殼體100的位於下游的端部區域的橫截面對應於所連接的排氣管3的橫截面F。原則上，過渡殼體100的壁面可以平面地或者至少部分彎曲地延伸。原則上也可行的是，過渡殼體100的彼此相對的或全部的壁面至少局部地分別與排氣管3連接的壁面具有相同的斜角，或者過渡殼體100和排氣管3的壁面的對應邊緣之間形成相同的角度。有利地的是，過渡殼體100的壁面彎曲地從殼體1延伸至排氣管3，或者形成有多個壁區段，以形成彎曲的管路。
過渡殼體100是製成獨立的構件或模組，並且配置在殼體1與排氣管3之間。本裝置的其它單元，諸如殼體1、供氣管2和排氣管3也模組化地製造後再組裝。過渡殼體100因而形成了在殼體1與排氣管3之間的模組化連接管路。因此，如同排氣管3，過渡殼體100在顆粒的輸送路徑上是獨立的構件。
如圖1所示，殼體1和過渡殼體100位於供氣管2與排氣管3之間。當支撐部24樞轉進入供氣管2與排氣管3之間時，過渡殼體100以其上面的終端邊界29貼靠在與該開口橫截面匹配的排氣管3的起始邊界39上。因此，氣體或顆粒並非直接從殼體1直接進入排氣管3的模組中，而是必須先經過並且完全穿過過渡殼體100，然後才進入到排氣管3中。
由圖3可以看到在供氣管2延伸至鼓風機30時，垂直於一平面的兩個側壁11形成角度β1，所述平面是垂直於截面E-E或者垂直於孔板4的平面而延伸。角度β1大於同樣是由排氣管3的兩個垂直於該截面E-E的側壁10所形成的角度 β2。角度β1的頂點在殼體1中位於供氣管2的下游；角度β2的頂點在供氣管2中位於排氣管3的上游以及殼體1的上游。在所示情況下，角度β2為7.5°，角度β1為27°。
在運轉中，鼓風機30被鼓風機馬達33驅動，並且將氣流經由供氣管2輸送到殼體1中，該氣流將利用刮除器6在孔板4上分離的顆粒從殼體1中排出，並且經由過渡殼體100帶入到排氣管3中。這些粒料、小節段或不規則形體形式的顆粒可以在氣流中或者借助於氣流固化。這種固化可以通過熱影響，例如氣流的冷卻或乾燥作用來進行，或者由氣流本身引起的化學反應來進行。
根據圖1，殼體1的下游端部區域中的橫截面或橫截面積顯示出側邊緣或在側壁9之間的距離b，該距離b與設置於孔板4的d值成比例。參考圖7所示，該d值由凹口5的位置、形狀和數量來決定。該等凹口5決定了要製粒的材料的橫截面，因為在實施中用於不同材料的孔板4具有不規則分佈及/或不同大小及/或不同形狀及/或不同數量的凹口5。為了決定d值，求取所有凹口5的共同的面積重心FS。此外，針對每個凹口5都求取相應的凹口5的面積重心S相距該共同的面積重心FS的距離A。針對所有凹口5求取的距離A的值求取算術平均，求得的算術平均值的兩倍等於該d值。
如圖7中所示，在孔板4上，分別在虛擬的矩形的頂點處設置了四個凹口5。由於該些凹口5設置為圓形，因此這些凹口5中的每一個都具有中心以作為面積重心S。
四個凹口5的共同的面積重心位於這四個凹口5的中心，並且以FS標出。該共同的面積重心FS與各個凹口5之間的距離以A標示。距離A對於四個凹口5來說都一樣大，因而算術平均值的總和為4*A。在求得具有A值的算術平均值之後，因而得到與孔板4相關的d=2*A。這種求取方式也可直截了當地用於具有橢圓形橫截面的凹口5或者配置成圓形的凹口5。在凹口5設置為不規則或不同形狀的情況下，每個凹口都要求取其本身的面積重心S，然後可以由各個面積重心S的總和求出共同的面積重心FS。
圖4和圖5中顯示孔板4，該些孔板的凹口5佈置在方形的頂角處，其中，另外的凹口5位於該方形的對角線交點處。因此，該方形的斜對角線的長度為d值，圓形凹口5的中心或面積重心位於該方形的頂點處。在圖7中的下面更清楚地顯示凹口5的這種佈置。對d值的所述求取也適用於根據圖1所示的孔板4，該孔板具有五個凹口5且設置有兩個固定凹口41。
對於圖1和圖2中所示的實施方式，進料或塑化單元40的端部部件的中心軸線以及孔板4的延伸經過共同的面積重心FS且垂直於孔板4的平面的中心軸線12與殼體1的沿縱向方向延伸的中心軸線13相交。但對於黏性材料而言，如果孔板4或其中心軸線12相對於中心軸線13或者在該中心軸線13旁側偏心地偏移，則可以證明是有利的。特別是在高黏性材料的情況下，存在分離的顆粒彼此碰撞或與殼體1的內壁表面接觸並彼此黏結或堆積在殼體1上並阻塞通道的風險。
因而有利的是，如圖4和圖5所示，孔板4的中心軸線12或者進料或塑化單元40的軸線或者孔板4的共同的面積重心FS，相對於殼體1的中心軸線13側向地偏移c值。該偏移在平行於孔板4的平面上水平地產生或者橫向於流動方向上產生。然而，根據材料的不同，除了垂直於流動方向上產生偏移之外，該偏移還可選擇性地豎直地沿流動方向或逆著流動方向產生。
最大的側向偏移c取決於d值，因此，如果c
Figure 109135033-A0202-12-0011-10
2.5*d，則在實施中證明是非常有利的。c值是根據材料和顆粒的大小來選擇，並且是可調節的。在所示情況下，c=0.9*d。
在上游或下游或者垂直向下或向上地，能以a
Figure 109135033-A0202-12-0011-11
2.2*d進行偏移。在當前情況下，是在下游以a=1.2*d進行偏移。
根據圖4和圖5所示的側向偏移在如下方向上進行：在該方向上，刮除器6的旋轉方向32和流經殼體1的氣流方向沿同一個方向延伸。
如果橫向於流動方向或者在流動方向上進行偏移，則產生相對於縱向中心軸線13以角度γ傾斜的偏移向量，如圖5所示。該偏移向量是根據材料來選擇。
在所示實施例中，進料或塑化單元40的中心軸線和孔板4的中心軸線12重疊。共同的面積重心FS位於該軸線或者孔板4的中心軸線12上。
殼體1的中心軸線13與供氣管2及/或過渡殼體100及/或排氣管的中心軸線重疊。
圖6顯示經由孔板4排出且被刮除器6在殼體1和排氣管3中分離的顆粒的軌跡60。可以看到，這些顆粒若不是立即朝向下游輸送，就是在經過由刮除器6引起的相當短暫運動之後，逆著氣流方向被該氣流帶走。還可以看到，大多數顆粒軌跡未中斷地延伸，也就是說，未與殼體內壁或氣體管路內壁碰撞。 特別是在如下區域中很少能看到顆粒碰撞：該區域直接連接至排出顆粒的孔板4的出口，並且其對於顆粒的乾燥很重要。各個分離的顆粒遵循其獨立的飛行軌跡，並且幾乎不與其它顆粒發生碰撞。
過渡殼體100被製成獨立的構件或模組，並且安裝在殼體1與排氣管3之間。其它單元諸如殼體1、供氣管2和排氣管3也可以模組化地製造和組裝。
特別如圖1、圖2和圖3所示可見，過渡殼體100的終端邊界29或端面和排氣管3的起始邊界39或起始面，相對於孔板4的縱向線或中心軸線或截面E-E具有相同的斜率。過渡殼體100的終端邊界29或端面以及排氣管3的圓周橫截面F，相對於孔板4的中心軸線或平面以角度δ=70°傾斜，其中，該角度δ朝向進料或塑化單元40或者朝向支撐部23張開。在支撐部23、24樞轉進入時，確保產生氣流的連續性和設備的密封性。
在圖3所示的實施方式中，過渡殼體100的長度L1為殼體1的長度L2的75%。過渡殼體100的長度是在中心軸線13上測得，具體而言，是在垂直於孔板4的截面E-E的平面B-B上測得。
1:殼體
2:供氣管
3:排氣管
4:孔板
5:凹口
6:刮除器
7,8,9,10,11:側壁
15:過渡區域
16:橫截面
17:前壁
18:後壁
20:過渡部分
23,24:支撐部
29:終端邊界(開口橫截面)
31:開口
38:支架
39:起始邊界(橫截面區域)
41:固定凹口
70:側壁
100:過渡殼體
101:前壁
102:後壁
b:距離
F:圓周橫截面
α1,α2,β1,β2:角度

Claims (27)

  1. 一種用於塑化或至少部分軟化或至少部分熔融的物料特別是聚合物物料的製粒裝置，包括：
    一殼體(1)；
    一供氣管(2)，通入到該殼體中，該供氣管(2)具有矩形橫截面；
    一排氣管(3)，位於該殼體(1)下游，該排氣管(3)具有矩形橫截面；
    一製粒單元，至少部分地設置於該殼體(1)中，其中該製粒單元具有一孔板(4)，該孔板(4)具有饋入及/或通入到該殼體(1)中的進料或塑化單元(40)，該進料或塑化單元(40)較佳為擠出機(40)；以及
    一刮除器(6)，該刮除器(6)將經由該孔板(4)的凹口(5)排出的物料碎化或分離，
    其中，在平行於該孔板(4)的平面及/或該殼體(1)的前壁(17)而延伸的平面或截面(E-E)中，垂直於該平面的該排氣管(3)的兩個側壁(7)相互形成一角度α2，並且垂直於該平面的該供氣管(2)的兩個側壁(8)形成一角度α1，該兩個角度α1、α2面向該殼體(1)張開，其中，該角度α1大於該角度α2，以及
    在該殼體(1)與該排氣管(3)之間設置或安裝一過渡殼體(100)。
  2. 如請求項1所述之製粒裝置，其中，在該截面(E-E)中或在與該孔板(4)的平面平行的平面中，該殼體(1)的下游區域中垂直於該平面的兩側壁(9)之間的距離以及該過渡殼體(100)之同樣垂直於該截面(E-E)並且連接該等側壁(9)的兩側壁(70)之間的距離均為b，該b值為10*d≧b≧4*d，較佳為8*d≧b≧5*d，其中，該d值是通過決定該孔板(4)具有的全部凹口(5)的共同的面積重心(FS)來計算，對於每一個凹口(5)，該等凹口(5)的面積重心(S)的距離由該共同的面積重心(FS)決定，該等凹口(5)所決定的距離A是算術平均，其中d為A的兩倍。
  3. 如請求項1或2所述之製粒裝置，其中，該b值等於該殼體(1)的下游區域的該等側壁(9)之間、以及該過渡殼體(100)的上游區域鄰接該等側壁(9)的該等側壁(70)之間的最大距離。
  4. 如請求項1至3項中任一項所述之製粒裝置，其中，該排氣管(3)的兩個側壁(10)之間形成一角度β2，該等側壁(10)垂直於與該截面(E-E)垂直的一平面(B-B)或垂直於與該孔板(4)的平面垂直的該平面(B-B)，該供氣管(2)的兩個側壁(11)之間形成一角度β1，該等側壁(11)同樣垂直於該截面(E-E)或垂直於與該孔板(4)的平面垂直的該平面(B-B)而延伸，其中，該等角度β1、β2在離開該殼體(1)的方向上張開，其中，該角度β1大於該角度β2。
  5. 如請求項1至4項中任一項所述之製粒裝置，其中，該進料或塑化單元(40)較佳為擠出機，其中心軸線及/或該等凹口(5)之共同的面積重心(FS)或者該孔板(4)之穿過該共同的面積重心(FS)而延伸的一中心軸線(12)位於相對於該殼體(1)的該側壁(9)的中心，及/或位於該供氣管(2)及/或該排氣管(3)及/或該殼體(1)及/或該過渡殼體(100)之垂直於該孔板(4)的平面且包含有該殼體(1)的一中心軸線(13)的對稱的平面中。
  6. 如請求項1至4項中任一項所述之製粒裝置，其中，該進料或塑化單元(40)較佳為擠出機，其中心軸線及/或該等凹口(5)的共同的面積重心(FS)或者該孔板(4)之穿過該共同的面積重心(FS)而延伸的一中心軸線(12)，相對於該殼體(1)的一中心軸線(13)及/或相對於該供氣管(2)及/或該排氣管(3)及/或該過渡殼體(100)之垂直於該孔板(4)的平面且包含該中心軸線(13)之對稱的平面及/或相對於該殼體(1)的該等側面(9)之間的中心，位於側向地錯開一偏移c且c
    Figure 109135033-A0202-13-0002-14
    2.5*d的區域，在該區域中，該刮除器(6)的旋轉方向(32)和氣流方向(14)沿相同的方向運行。
  7. 如請求項1至6項中任一項所述之製粒裝置，其中，該進料或塑化單元(40)較佳為擠出機，其中心軸線及/或該等凹口(5)的共同的面積重心(FS)或者該孔板(4)的穿過該面積重心而延伸的該中心軸線(12)，相對於該殼體(1)的位置或橫截面區域以一距離a佈置在上游位置，沿流動方向觀察，變寬的該殼體的側壁(9)具有相對的一距離b，其中，a
    Figure 109135033-A0202-13-0002-13
    1.1*d。
  8. 如請求項1至7項中任一項所述之製粒裝置，其中，在從該殼體(1)到該過渡殼體(100)的一過渡區域(15)中，該殼體(1)和該過渡殼體 (100)具有相同的矩形的橫截面(16)，其中，該矩形的長邊的長度具有該b值。
  9. 如請求項1至8項中任一項所述之製粒裝置，其中，該殼體(1)的截面積在通至該過渡殼體(100)的該過渡區域(15)中比該排氣管(3)遠離該殼體的端部區域中的截面積大5至20%，較佳為10至15%；及/或
    該殼體(1)在該孔板(4)的高度的截面積比該供氣管(2)的上游端或接至一鼓風機(30)之接頭中的截面積大25至35%；及/或
    從該孔板(4)的高度到通至該過渡殼體(100)的該過渡區域(15)或通至該橫截面(16)，該殼體(1)的截面積增加10至20%，以形成一擴散器。
  10. 如請求項1至9項中任一項所述之製粒裝置，其中，在平行於該孔板(4)的該截面(E-E)中，該殼體(1)之彼此相對的該等側壁(9)至少沿其縱向延伸段的部分範圍具有從該供氣管(2)朝向該過渡殼體(100)發散、並從該殼體(1)的內部觀察呈凸起地彎曲特別是連續的路徑。
  11. 如請求項1至8項中任一項所述之製粒裝置，其中，該殼體(1)的前壁(17)和後壁(18)及/或該過渡殼體(100)的前壁(101)和後壁(102)相互平行地對齊，及/或平行於該孔板(4)的平面。
  12. 如請求項1至11項中任一項所述之製粒裝置，其中，該刮除器(6)具有一驅動軸，該驅動軸在該殼體(1)中從該殼體(1)的後壁(18)延伸至該孔板(4)，該孔板位於該殼體(1)的前壁(17)中，並且形成該進料或塑化單元(40)的端部區域。
  13. 如請求項1至12項中任一項所述之製粒裝置，其中，在該排氣管(3)上連接著一過渡部分(20)，該過渡部分(20)將該排氣管(3)的矩形截面轉變為圓形或彎曲的截面，其中，該過渡部分(20)具有往下游逐漸變細的壁區段(21、22)，該等壁區段特別是以相同的角度α2或相同的角度β2傾斜地與該排氣管(3)的側壁(7)或側壁(10)連接，特別是延伸形成三角形。
  14. 如請求項1至13項中任一項所述之製粒裝置，其中，該角度α1、α2及/或β1、β2的頂點(ap)位於穿過該供氣管(2)及/或該殼體(1)及/或該過渡殼體(100)及/或該排氣管(3)的中心軸線(13)，或者特別是平行於該孔 板(4)的中心軸線(12)上，或者是延伸或包含該縱向對稱平面的該進料或塑化單元(40)的中心軸線上。
  15. 如請求項1至14項中任一項所述之製粒裝置，其中，該角度α2為該角度α1的0.3倍至0.9倍，較佳為0.5倍至0.8倍。
  16. 如請求項1至15項中任一項所述之製粒裝置，其中，
    該角度α1<90°且較佳在10°~80°的範圍內，特別是15°~45°的銳角；及/或
    該角度α2<90°，較佳在3°~35°，特別是6°~30°的範圍內的銳角。
  17. 如請求項1至16項中任一項所述之製粒裝置，其中，該角度β2為該角度β1的0.1倍至0.45倍，較佳為0.15倍至0.35倍。
  18. 如請求項1至17項中任一項所述之製粒裝置，其中，
    該角度β1<90°，較佳在10°~60°，特別是15°~50°範圍內的銳角；及/或，
    該角度β2<90°，較佳在2°~30°，特別是4°~15°範圍內的銳角。
  19. 如請求項1至18項中任一項所述之製粒裝置，其中，該供氣管(2)、該殼體(1)、該過渡殼體(100)和該排氣管(3)彼此相對垂直地配置。
  20. 如請求項1至19項中任一項所述之製粒裝置，其中，該孔板(4)的中心軸線(12)與該進料或塑化單元(40)的中心軸線重疊。
  21. 如請求項1至20項中任一項所述之製粒裝置，其中，該過渡殼體(100)在氣流方向上的長度(L1)為該殼體(1)的長度(L2)的35~100%，較佳為50~90%。
  22. 如請求項1至21項中任一項所述之製粒裝置，其中，該過渡殼體(100)的橫截面從其殼體側的端部區域至其下游的端部區域減小20~45%。
  23. 如請求項1至22項中任一項所述之製粒裝置，其中，
    該過渡殼體(100)的該等側壁(70)向下彼此傾斜及/或彎曲地朝向該排氣管(3)會合；及/或
    該過渡殼體(100)的該等側壁(70)垂直於與該孔板(4)的平面平行的該平面(E-E)。
  24. 如請求項1至23中任一項所述之製粒裝置，其中，該過渡殼體(100)的端面或端部邊界(29)和該排氣管(3)的起始面或起始邊界(39)相對於該孔板(4)的縱向線或該中心軸線(12)或平面具有相同的斜度，並且該過渡殼體(100)的該端面或端部邊界(29)和該起始面或起始邊界(39)以特別是相同的角度δ相對於該孔板(4)的該中心軸線(12)或平面傾斜地延伸，該角度δ=40-90°，較佳為50-80°，其中，該角度δ朝向該進料或塑化單元(40)張開。
  25. 如請求項1至24中任一項所述之製粒裝置，其中，該過渡殼體(100)連接或安裝至相對於該供氣管(2)的該殼體(1)的壁上。
  26. 如請求項1至25中任一項所述之製粒裝置，其中，
    該供氣管(2)、該殼體(1)和該過渡殼體(100)組裝成一個單元；以及
    該進料或塑化單元(40)和該排氣管(3)組裝成另一單元，其中，該二個單元中的至少一個相對於另一個單元可以樞轉，特別是在該另一個單元上可以樞轉。
  27. 如請求項1至26中任一項所述之製粒裝置，其中，該過渡殼體(100)被製成獨立的構件或模組，並且額外地作為另一構件配置或安裝在該殼體(1)與該排氣管(3)之間。
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