TWI396616B - 用於水中造粒機的中央加熱式模板 - Google Patents

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Description

用於水中造粒機的中央加熱式模板 發明領域
本發明大致和用於水中造粒機的加熱式模板有關，更明確地說，係和用於水中造粒機的中央加熱式模板有關。
發明背景
水中造粒機已眾所周知且包括一模板，其具有複數個從該模板之一上游側面延伸到一下游側面的擠出孔(extrusion orifices)，用以擠出熔融聚合物或其他可擠出的材料之股線。該等擠出孔被配列成一個或更多個環狀圖樣，其等與該模板的中央同中心且成徑向分隔關係，而且互相亦成分隔關係。聚合物或其他材料的擠出股線藉在一水箱中轉動刀片而被予以切粒。該等刀片將該等股線切粒，其等在該水箱中已被水冷卻並固化。球粒和水的漿料會從該水箱中流出，以供接著移除該等球粒之外表面的濕氣。
使該模板和該等孔維持在一升溫狀態是比較理想的，以使該熔融聚合物經由該等擠出孔達到最佳擠出。已經做出各種努力來加熱該模板，包括在該模板內使用通道，一加熱流體透過該等通道可以被循環使用。同樣，徑向凹槽已形成於模板的周邊內，電筒式加熱器(electric cartridge heaters)從該模板的外周邊插入到該等凹槽內。這種習知結構典型地係在本申請案之受讓人所擁有的下述美國專利：第4,123,207號；第4,621,996號；第4,728,276號；第5,403,176 號；以及第5,624,688號中加以揭示，且包括該等加熱式模板的揭露內容。
如該等上述專利中所揭示，具有呈同心環狀圖樣的擠出孔之加熱式模板一般習知為具有供加熱流體用的通道和供容置筒式加熱器用的空腔或凹槽。這種模板需要擠出孔通常延伸過其的該等模板之該等部分由供加熱流體用的通道或者供筒式加熱器用的凹槽所佔據。因為傳送該加熱流體的該等通道或者容置該等筒式加熱器的該等空腔或凹槽需要省略掉該模板之一部分區域的擠出孔，所以該等通道或凹槽會減少可以組裝在該模板內的擠出孔之數量。同樣，該等加熱流體的通道和熱筒式凹槽趨向於在靠近該等通道或凹槽的區域內聚集熱輻射。
發明概要
本發明之該等中央加熱式模板係以一傳統方式安裝在一水中造粒機的擠壓機與水箱之間。該模板的上游側面從該擠壓機接收熔融聚合物，該熔融聚合物係經由從該模板之上游側面延伸到該下游側面的複數個孔口而被擠出，以形成擠出的聚合物股線。該等擠出的聚合物股線被經過該水箱的水冷卻，並被以水中粒化技藝中的一習知方式配屬在該模板之下游側面的旋轉式刀片切粒。
在本發明中維持該模板的該環狀孔圖樣，而且該模板之中央部設有一電阻加熱元件。在本發明的一個實施例中，該模板之鄰近該鼻錐部(nose cone)的上游面之中央部被移 除或切除，以提供一空心或從該鼻錐部向內凹進的圓形中央區域。一圓形加熱板被放置在從該鼻錐部向內凹進的該中央區域內且位於該鼻錐部與該模板間，以供加熱該模板的該中央區域。該圓形加熱板之平坦底面被放置成與該凹進去的中央區域之底部相齊平以提供全表面接觸，以使來自該加熱板的熱量直接流到該模板。
該模板係以一傳統方式藉連接該擠壓機，該模板以及該水箱的緊固零件而保持在適當的位置。該鼻錐部係藉通常所裝設的鼻錐部固定螺栓而保持在適當的位置，該固定螺栓延伸過該圓形加熱板之中央部的一圓形開口。加熱器導線或加熱器配線延伸經過該模板內之一單一徑向孔以附加到一加熱器導線連接器，其係配屬於該圓形加熱板以將電力提供給該板。該加熱器配線可以被固定到該加熱器導線連接器或者與其成可拆卸式。本發明之此實施例可以用在單件式模板以及可拆裝式中央模板上。
在本發明之一第二實施例中，該模板的整個內徑部被切除以在該模板內形成一中央局部為圓柱形的空心區域。一圓柱形捲繞式電阻加熱元件被置放在該空心內部區域中。該圓柱形捲繞式電阻加熱元件是可彎曲的，而且設計成使其外表面與該模板之空心內部區域的內表面相接觸，以使來自該加熱元件的熱量直接流到該模板。該鼻錐部係由一傳統的固定螺栓來固定，以封閉該空心內部區域的上游側面；而另一端則被美國專利第6,824,371號中所揭露類型的一圓形絕緣塞或者相似的絕緣板所封閉，從而在該模板 之空心的下端形成一閉合件(closure)，其中該專利的揭示內容如在此所充分闡述而特別地併入本文供參考(下文中為’371專利)。
此第二實施例亦使用延伸經過該模板之一單一徑向孔之對該捲繞式電阻加熱元件供以電力的加熱器導線或加熱器配線。該加熱器配線與該加熱元件形成一整體為佳。本發明之此實施例也可以用在單件式模板以及可拆裝式中央模板上。
將該等加熱元件放置成在該模板之中央直接接觸可以提供從該模板之中央向外的更有效且更均勻的熱輻射，以更有效地提高該模板和擠出孔的溫度，且更均勻地加熱配列成繞著該模板之中央部的同心環狀圖樣的該等所有擠出孔。將該圓形或圓柱形加熱元件放置在該模板之該中央部內的該配置亦可以避免除去該模板之特定區域內的擠出孔，否則當使用加熱流體通道或者裝設供徑向延伸的筒式加熱器之用的凹槽時需要除去該等擠出孔。當利用其中有擠出的股線和微小球粒之具有很小直徑的擠出孔來粒化的微小球粒典型地具有一大約為50微米或更小的最大外部尺寸時，該中央加熱式模板尤其有用。
因此，本發明之一個目的係提供一用於一具有一電阻加熱元件的水中造粒機之模板，該電阻加熱元件係配屬在該上游側面與該下游側面之間而與該模板之一中央部形成直接的熱交換接觸，以提供從該模板之該中央部向外輻射並均勻地到達該等擠出孔的熱量，該等擠出孔被定向成繞 著該模板之該中央部的同心環狀圖樣，以便使該整個擠出孔圖樣維持在接近於用於擠出該熔融聚合物或其他擠出物的一最佳溫度下。
本發明之另一目的係提供一中央加熱式模板，其中該加熱元件的形式為放置在該模板之該中央部內的一鄰近該模板之上游側面上的該鼻錐部之凹面的一圓形電阻板式加熱器。
本發明之一進一步的目的係提供一中央加熱式模板，其中該電阻加熱元件的形式為介於該上游側面與該下游側面間而放置在一空心模板內且與其合為一整體的一圓柱形線圈，且該模板之該空心內部在該上游側面被一鼻錐部所封閉，而其在該下游側面被一絕緣塞或板所封閉，且該絕緣塞和該鼻錐部係藉一固定螺栓而固持在適當的位置。
本發明之又一目的係提供一用於水中造粒機的中央加熱式模板，其中該加熱元件的中央位置對該等擠出孔和該模板的有關區域提供有效且均勻的加熱，以使該等所有擠出孔和通過其等的熔融聚合物維持在一固定且均勻的溫度下，以產生具有一更均勻尺寸之更高品質的球粒。
而本發明之一進一步的目的係提供一中央加熱式模板，其中連接到該中央加熱元件的加熱器導線或加熱配線延伸經過該模板內之一單一徑向孔，以供連接到該模板外部的一電源。
這些連同接著將會清楚呈現的其他目的和優點會存在於下文中更充分地說明和主張的構造和操作之細節中，必 須參考構成其等之一部分的附圖，其中相同的參考符號在通篇之中表示相同部分。
圖式簡單說明
第1圖為本發明之該中央加熱式模板的一個實施例之示意性的垂直截面圖，其中一圓形加熱板被配置在該模板之上游側面的一凹槽內。
第2圖為第1圖的結構之分解的群組透視圖，其揭示該圓形加熱板與該模板和該等造粒機構件的關係。
第3圖為呈一線圈類型的中央加熱式模板形式之本發明的一第二實施例之分解的群組透視圖，且揭示該等構件在裝配前的關聯性。
第4圖為部分區段的透視圖，其揭示本發明之該中央加熱式模板的該第二實施例之該等構件的關聯性。
第5圖為本發明的該第二實施例之部分分解的群組透視圖，其與第3圖相似，但所示為與該圓柱形線圈電阻加熱元件形成一整體的加熱器配線。
較佳實施例之詳細說明
雖然僅詳細地解釋本發明之較佳實施例，但是要理解地是本發明並不會被限制在以下說明中所闡明以及該等圖式中所揭示之構造的細節以及構件配置之範圍內。本發明可以採用其他實施例，而且能夠以各種方式來加以實施和執行。同樣，在說明該等較佳實施例時為了清楚將會採取特定的術語。要理解地是各特定術語包括所有以相似方式 來實現一相似目的的技術等效物。
參看該等附圖，第1圖和第2圖所示為本發明之該中央加熱式模板的一個實施例，其一般以參考符號10來標示且配屬一水中造粒機的數個構件。該水中造粒機包括一起自一熔融聚合物擠壓機(圖中未示)的進口殼套(inlet housing)12。進口殼套12包括一供熔融聚合物或其他擠出物(下文中集合性地稱為聚合物)用的通道14，以及一將該聚合物導至模板10之上游側面18的鼻錐部16。模板10包括擠出孔20的一個或更多個同心環，其等係從模板10的上游面18延伸至模板10的下游面21。複數個安裝在該水中造粒機的一水箱(圖中未示)內之一可旋轉驅動的切刀轂(cutter hub)23上的刀片組件22將所擠出之已冷卻且固化的擠出聚合物股線切粒，其等因經過該水箱而帶有冷卻水，而且作為一具有該等球粒的水和球粒漿料流出並接著在一乾燥機中藉移除濕氣而被乾燥。
如第1圖和第2圖中所示，模板10的上游面或上游側面18被切除，以提供一從擠出孔20向內的環形凹槽或空腔24。凹槽24為圓形配置並容置一圓形加熱板26，其係藉旋入內螺紋孔30的緊固零件28而被固定在凹槽24的底部中，從而將加熱板26緊固在凹槽或空腔24的內部中。加熱板26包括一連接到電導線34的側向連接構件32，該等電導線係向外延伸經過一徑向孔或通道36以連接到一電能來源。圓形加熱板26被設計成透過板26的底部27之抵靠在凹槽24之底部25上的平接配合而正確地裝備在凹槽24內，以在表面27 與25之間提供全表面接觸。這個全表面接觸可以確保熱量從圓形加熱板26直接流動到模板表面25，並接著進入模板10內。
當加熱板26已經被緊固在恰當的位置並連接到電導線34時，鼻錐部16會被放置在加熱板26之上。電導線34可以被固定附加到連接器32或者可拆卸地連接至其。一位於鼻錐部16之基座內的淺槽38係裝備在模面18之開口24內，以抵靠模面18而密封鼻錐部16。
一鼻錐部固定螺栓40延伸過一置於模板10之下游側面上的一凹槽44內之圓形絕緣塞42，例如美國專利第6,824,371號中所揭露者。固定螺栓40延伸過該模板內的一中心孔46以及加熱板26內的一中心孔39，並被旋轉螺入鼻錐部16之該基座中的一螺紋孔內。第1圖所示為中央加熱式模板10之該等構件的裝配條件。圓形絕緣塞42和固定螺栓40形成中心孔46的一閉合件。藉由在上模面18與下模面21中間的數個點處從凹槽或空腔24向外輻射熱量可使加熱板26維持在該模板的一升溫狀態，透過其可以使熔融聚合物接著經由擠出孔20而擠出。絕緣塞42形成該模板之該下游側面的一閉合件，鼻錐部16形成該模板之上游側面的一閉合件，使得加熱板26所產生的熱量從該模板之該上游與該下游面或側面之間傳導至該模板。
本發明之加熱板26為一傳統的板式加熱器為佳，例如商業上可從Missouri,St.Louis的Watlow Electric Manufacturing Company購得之型號為HT的箔材加熱器 (Foil Heater)。
第3圖、第4圖以及第5圖所示為本發明之一第二實施例，其中一般標示為參考符號60的模板包括一從一上游側面或表面64延伸到一下游側面或表面66的圓柱形空心內部62。模板60包括擠出孔68，其等係從上游側面64延伸到下游側面66並配列成一具有一個或更多個圓的環狀圖樣。一呈一圓柱形線圈形式的加熱裝置70被放置在模板60的圓柱形內部62內，而且包括一鄰近鼻錐部74的連接器72。鼻錐部74透過其從擠出孔68之該環狀圖樣向內的基座而固定在恰當的位置處。連接器72被連接到電導線76，其等向外延伸經過一徑向孔或通道78以連接到一電能來源。
加熱線圈70被配置在圓柱形內部62的內部，以與圓柱形內部62的表面63形成直接的熱交換接觸。加熱線圈70是可彎曲的，從而使其可以發生扭轉而具有減小的外直徑，以便裝備在圓柱形內部62內。該直徑在釋放線圈時會擴大，使得線圈70的外表面71安置成與圓柱形內部62的表面63形成直接接觸。因此，來自加熱線圈70的熱量會經由表面63而直接進入模板60。線圈70的下端75係抵靠在圓柱形內部62之內端中的一肩部80上。一絕緣塞或擋板82被插入該模板的下游側面66中，且包括一與該模板上的肩部80上之表面86相接合的密封邊。一鼻錐部固定螺栓88延伸過板82、加熱線圈70，並旋入鼻錐部74內以維持呈第4圖中所示之裝配關係的結構。
在第5圖中所示之該第二實施例的形式中，向外延伸經 過徑向孔或通道78'的電導線或加熱器配線76'係與圓柱形線圈加熱裝置70'的上端形成一整體。這個整體化結構可以減少成本並改善該圓柱形線圈加熱器組件的品質。
本發明之加熱線圈70和70'為一傳統的線圈加熱器為佳，例如商業上可從德國Waldbroel的Gebhard & Castiglia GmbH & Co.購得之型號為GC的線圈，其包括整體化的電導線76'。
前述內容應該理解為僅說明本發明之原理。因為許多修改和變更將會清楚呈現給熟悉本技藝的人士，所以不希望將本發明限制在所顯示和記載的明確構造和操作內。因此，可能會採取落入本發明之範圍內的所有適當的修改及其等效物。
10‧‧‧中央加熱式模板
12‧‧‧進口殼套
14‧‧‧通道
16,74,88‧‧‧鼻錐部
18‧‧‧上游面或上游側面
20,68‧‧‧擠出孔
21‧‧‧下游面/下模面
22‧‧‧刀片組件
23‧‧‧切刀轂
24,44‧‧‧凹槽
25‧‧‧凹槽24之底部
26‧‧‧加熱板
27‧‧‧加熱板26之底部
28‧‧‧緊固零件
30‧‧‧內螺紋孔
32‧‧‧側向連接構件
34,76‧‧‧電導線
36,78,78'‧‧‧徑向孔或通道
38‧‧‧淺槽
39,46‧‧‧中心孔
40‧‧‧固定螺栓
42‧‧‧絕緣塞
62‧‧‧圓柱形內部
63‧‧‧圓柱形內部62之表面
64‧‧‧上游側面
66‧‧‧下游側面
70,70'‧‧‧加熱線圈
72‧‧‧連接器
75‧‧‧加熱線圈70之下端
76'‧‧‧電導線或加熱器配線
80‧‧‧肩部
82‧‧‧絕緣塞或擋板
86‧‧‧肩部80上之表面
第1圖為本發明之該中央加熱式模板的一個實施例之示意性的垂直截面圖，其中一圓形加熱板被配置在該模板之上游側面的一凹槽內。
第2圖為第1圖的結構之分解的群組透視圖，其揭示該圓形加熱板與該模板和該等造粒機構件的關係。
第3圖為呈一線圈類型的中央加熱式模板形式之本發明的一第二實施例之分解的群組透視圖，且揭示該等構件在裝配前的關聯性。
第4圖為部分區段的透視圖，其揭示本發明之該中央加熱式模板的該第二實施例之該等構件的關聯性。
第5圖為本發明的該第二實施例之部分分解的群組透 視圖，其與第3圖相似，但所示為與該圓柱形線圈電阻加熱元件形成一整體的加熱器配線。
10‧‧‧中央加熱式模板
12‧‧‧進口殼套
14‧‧‧通道
16‧‧‧鼻錐部
18‧‧‧上游面或上游側面
20‧‧‧擠出孔
21‧‧‧下游面/下模面
22‧‧‧刀片組件
23‧‧‧切刀轂
24,44‧‧‧凹槽
25‧‧‧凹槽24之底部
26‧‧‧加熱板
27‧‧‧加熱板26之底部
28‧‧‧緊固零件
30‧‧‧內螺紋孔
32‧‧‧側向連接構件
34‧‧‧電導線
36‧‧‧徑向孔或通道
38‧‧‧淺槽
39,46‧‧‧中心孔
40‧‧‧固定螺栓
42‧‧‧絕緣塞

Claims (21)

  1. 一種供造粒機用之模板及加熱組件，包含一擠出模板，該擠出模板具有一界定一經由該模板自一上游面一路延伸至一下游面之空心圓柱形中央部之內壁，該模板包括複數個環繞且與該空心中央部分離之孔口，熔融聚合物可經由該等孔口自該上游面流動至該下游面且在該下游面擠出成一股線離開並由一活動切粒組件予以切粒，該模板及加熱組件包含一大致呈圓柱形的線圈加熱元件，其係位於該模板之該空心中央部且與該模板內壁形成熱交換關係，以便該內壁及相鄰設置且位於該內壁外部之該等擠出孔口保持在一昇溫狀態，並使通過該等孔口的該聚合物在其通過該等孔口時維持於一熔融狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項之模板及加熱組件，其中該模板之該空心中央部係於一端部以一鼻錐部封閉，且於另一端部以一絕緣塞封閉，藉以保持該模板之該中央部之用以向外朝向該等孔口輻射之熱量。
  3. 如申請專利範圍第1項之模板及加熱組件，其中該加熱元件係連接於加熱導線，該等加熱導線係經由一單一徑向通道延伸於該模板而用於供應電力予該加熱元件。
  4. 如申請專利範圍第1項之模板及加熱組件，其中該加熱元件之一部分係與該模板內壁形成全表面接觸，使得來自該加熱元件的熱量直接地流動到該模板。
  5. 如申請專利範圍第1項之模板及加熱組件，其中該加熱元件係一電阻加熱元件。
  6. 如申請專利範圍第1項之模板及加熱組件，其中該大致為圓柱形之線圈加熱元件係於彈簧拉力下與該模板內壁直接相接且環繞之該空心區域之一保持為空心的剩餘部分。
  7. 如申請專利範圍第1項之模板及加熱組件，其中該空心中央部包括一區域，該區域包括該模板之一最中央區域。
  8. 如申請專利範圍第1項之模板及加熱組件，其中該線圈加熱元件係可彎曲的，以藉由扭轉而減小其間之一外直徑，以供該元件插入該空心中央部之用，當釋放該線圈加熱元件時，該外直徑會擴大，使得當裝配時，該線圈加熱元件之一外表面與該模板內壁形成直接接觸。
  9. 一種用於在水中造粒機擠出聚合物股線之模板，包含複數個定向為環繞該模板之一周邊之一環狀圖樣，且自該模板之一上游面延伸至該模板之一下游面的擠出孔口，該模板具有一內壁，該內壁界定一亦自該上游面延伸至該下游面以一路通過該模板之空心圓柱形區域，該空心區域係實質地設置於該模板之中央並藉由該內壁與該等孔口分離，該空心圓柱形區域係組構為可容納一大致為圓柱形之線圈加熱元件，該圓柱形之線圈加熱元件係定位為與該模板之該內壁形成熱交換關係，且係向內地設置於該等擠出孔口之該環狀圖樣，以經由該內壁向外地輻射熱量至該等擠出孔口，以將該聚合物於通過該等孔口期間維持於一熔融狀態。
  10. 如申請專利範圍第9項之模板，其中該加熱元件係一電阻加熱元件，具有藉由連接於該加熱元件且經由該模板之一單一通道延伸至該模板外之一電源的加熱導線供應電力。
  11. 如申請專利範圍第9項之模板，更包含一鼻錐部，該鼻錐部於該模板之該上游面形成一供該空心圓柱形區域用之閉合件，及一擋板，該擋板於該模板之該下游面形成一供該空心圓柱形區域用之閉合件。
  12. 如申請專利範圍第10項之模板，其中該等加熱導線係與該圓柱形線圈之一端部整合地形成。
  13. 一種用於在水中造粒機擠出聚合物股線之模板及加熱器組件，包含一擠出模板，該擠出模板具有複數個定向為一環繞該模板之一周邊之環狀圖樣，且自該模板之一上游面延伸至該模板之一下游面的擠出孔口，該模板具有於該等擠出孔口徑向地向內設置及與該等擠出孔口分離且亦經由該模板自該上游面一路延伸至該下游面之一空心圓柱形區域，及位於該模板之該空心圓柱形區域內之一圓柱形線圈加熱器。
  14. 如申請專利範圍第13項之模板及加熱器組件，其中該線圈加熱器係藉由一於該上游面形成一閉合件之鼻錐件及一於該下游面形成一閉合件之絕緣塞而保持於該空心圓柱形區域內。
  15. 如申請專利範圍第14項之模板及加熱器組件，其中該鼻錐部及該絕緣塞係藉一鼻錐部固定螺栓而被固持在適 當的位置，該鼻錐部固定螺栓穿過該絕緣塞內的一中心孔以及該線圈加熱器而旋入該鼻錐部。
  16. 如申請專利範圍第13項之模板及加熱器組件，更包含連接於該線圈加熱器且經過該模板之一單一通道延伸之用於提供電力予該線圈加熱器之加熱導線，該等加熱導線對該線圈加熱器提供電力之惟一來源。
  17. 如申請專利範圍第13項之模板及加熱器組件，更包含連接於該線圈加熱器且經過該模板之一單一通道延伸之用於提供電力予該線圈加熱器之加熱導線，該等加熱導線係與該圓柱形線圈加熱器之一端部整合形成。
  18. 如申請專利範圍第13項之模板及加熱器組件，更包含連接於該線圈加熱器且經過該模板之一單一通道延伸之用於提供電力予該線圈加熱器之加熱導線，該單一通道係於該模板內徑向地延伸。
  19. 如申請專利範圍第13項之模板及加熱器組件，其中該圓柱形線圈加熱器的一外表面係與該模板之一內壁接觸，該模板之該內壁界定該空心圓柱形區域，使得來自該線圈加熱器之熱量直接地流動至該模板內壁。
  20. 如申請專利範圍第19項之模板及加熱器組件，其中該線圈加熱器係具有一外直徑之一可彎曲元件，該外直徑係藉由扭轉而減小以供該元件插入該空心區域之用，當該元件釋放時，該外直徑會擴大，使得當裝配時，該加熱器元件之一外表面係與該模板內壁形成直接接觸。
  21. 如申請專利範圍第13項之模板及加熱器組件，其中該大 致為圓柱形之線圈加熱元件係於彈簧拉力下與界定該空心圓柱形區域之一周緣之該模板之一內壁直接相接，當該線圈加熱元件係位於適當位置時，該空心圓柱形區域之一剩餘區域保持為空心。
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