TWI412448B - 用於水下造粒程序之熔體冷卻器及閥系統 - Google Patents

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Description

用於水下造粒程序之熔體冷卻器及閥系統 相關申請案之交叉參考
本申請案係主張於2006年4月20日申請在先之美國專利臨時申請案第60/793,222號的優先權。
發明領域
本發明一般係有關於水下造粒設備以及一種用以處理與造粒聚合樹脂及類似材料之方法。更具體而言，本發明係有關於水下造粒設備以及一種用以處理與造粒聚合樹脂及其他可擠壓之材料的方法，其中能夠使用熔體冷卻器與相關的閥系統，以便對於進行處理與造粒之不同類型的聚合樹脂產生最大效益。
 發明背景
一種為人所知的生產程序多年來已經普遍使用於廣泛系列之熱熔體以及壓力敏感性黏著產品，該產品係由此等聚合樹脂所製成，該聚合樹脂以諸如乙烯－醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、熱塑性彈性體(TPE)、熱塑性氨基甲酸乙酯(TPU)、聚酯以及聚醯胺作為其基本成分，並且與許多其他材料進行混合，諸如蠟、膠粘劑、顏料、無機充填劑、抗氧化劑等等。如此為人所知之程序亦已經成功應用於其他非黏著性產品，諸如橡膠系產品(gum bases)、各種口香糖、以及瀝青。
上述程序能夠適用於幾乎任何的聚合物應用，其中該產品係通常以相當高的溫度加以製造、混合、攙合或化合，且接著必須將其進行顯著冷卻，以便使產品在通過一印模板且隨即加以切割成為顆粒之前具有一更為適當的狀態。對於此等上述聚合樹脂之包裝、運送以及後續的處理、混合、熔化、模製與整體使用而言，顆粒係最為普遍與需要的形式。
上述已知生產程序一般係由以下加工組件所組成，如所附圖式之第1圖中所示：反應器、混合容器或是擠出器1；熔體泵2；過濾器3；帶有熱傳流體系統之熔體冷卻器4；聚合物分流閥5；印模以及造粒機6(帶有選配之旁通管路)；調合水系統7(帶有選配之水質過濾設備)；水份分離器/烘乾機8(帶有選配之顆粒篩選設備)；以及輸送且/或包裝設備9。
熔體冷卻器4基本上係為一種熱交換器，熱交換器之種類繁多，諸如板與框架、殼與管件、刮合壁等等。熔體冷卻器4使得通過冷卻器之聚合物或是擠製產品的熔體溫度下降。然而，某些種類之熔體冷卻器係較其他類型更有效率，其主要係著重在最有效率地移除熱能。但是對於整個裝置與方法而言，此組件之許多其他的功能性考量係相當重要。例如，某些有關熔體冷卻器之考量包括：使熔體之壓力降減到最低；有關於升高處理溫度與壓力之程序考量；有關於升高處理溫度與壓力之構造材料的考量；容易進行清潔；使冷卻器以及管路所佔用的地板空間減到最小；以及依照特定的處理服務，對於一產品提供進行冷卻或加熱之彈性。
上述最為普遍使用之先前技術程序具有一熔體冷卻器，其設計係為一單通道殼與管結合靜態混合器元件，如第2圖中所示。當與一特定產品或是各種不同產品搭配時，第2圖中所示之熔體冷卻器10達到良好的效果。然而，許多聚合物生產廠商擁有廣泛系列之聚合物產品，包括某些不能在進行造粒之前實行冷卻之產品。因此，將這些特殊產品泵送通過熔體冷卻器之步驟不僅沒有必要，而且也可能根本不希望實行此步驟或甚至成為產生問題的步驟。有此觀念之後，當處理某等級之聚合材料時，則對於具有使該材料旁通繞過熔體冷卻器，並且使熔體冷卻器用於其他種類之材料的彈性則變得有所需要。
一種能夠達成上述旁通操作模式之方法係為自生產線移除熔體冷卻器。然而，移除熔體冷卻器需要大量的勞力以及時間進行改裝移出且/或重新安裝。移除熔體冷卻器亦需要特殊的接裝板，其用以連接管路以及短形式互連(亦即用於正常操作模式)與長形式互連(亦即用於旁通操作模式)之管線以及管路。移除熔體冷卻器亦需要在地板上配置特殊的軌道或是滑道系統，以便導引設備離開或回到定位。能夠視需要將一「線管」插入以取代熔體冷卻器，亦即使冷卻器之上游管路與冷卻器之下游管路相連接。一線管係為一筆直之大鑽孔管，其具有或不具有任何的冷卻媒介連接，以致於不需要經常改變轉接器、管線或是管路。
另一種先前技藝之冷卻方法係顯示於第3圖中。一分流閥20係包括於熔體冷卻器上游之生產線內，並使熔體依路線進入一與熔體冷卻器22平行行進之旁通線24。另一個閥26係安裝於熔體冷卻器22之下游，以便使產品回到生產線。此方式之一缺點係在於其需要較長的整體生產線。另外亦需要兩個額外的高壓閥20與26，且需要一用於旁通線24之長中空管管件。該旁通管線24亦必須為高壓等級，且必須進行加熱，以便保持熔體之溫度。旁通管線24之內部亦需要靜態攪拌器，且管線24會包含產品備品，其係用以作為清潔或是轉換操作模式之考量。
 發明概要
為了克服先前技藝熔體冷卻器以及相關操作方法之上述缺點，本發明提供一種熔體冷卻器設計，該設計節省空間，並使產品備品減到最少，因而能夠使其較容易進行清理且/或更換。熔體冷卻器及相關閥組件係較為容易且快速地進行重新規劃，以便配合需要進行冷卻以及不需進行冷卻之產品的操作。實際上，本發明對於上述已知之先前技藝生產程序以及對於許多其他以此類設備進行加工的材料或產品提供一種更為多功能且更有效率之熔體冷卻器。
本發明亦包括一分流閥，其與本發明之熔體冷卻器結合使用。該分流閥之安裝所需空間係相當小巧，且因此包含最少的產品備品。分流閥具有流線外形，並且在其旁通模式中導引，從而提供熔體之快速產量。此外，分流閥具有排放能力，使其能夠更快更容易地清潔生產線，因而提供更快的更改時間以及較少的產品損失。
本發明之另一嶄新特徵係在於使用兩段通過式熱交換器，較佳為靜態攪拌器、殼或管之設計，將其與微小型分流閥相結合，該兩段通過式熱交換器對於直線程序提供整體的袖珍性。入口與出口皆位於同端或同側之兩段通過式熱交換器能夠非常緊密地耦合到分流閥，從而容許使其對於地板之所佔空間儘可能縮小。當有需要時，熱交換器生產線之排放能夠採用上述的分流閥排放口。
在本發明之一較佳實施例中，該兩段通過式熔體冷卻器係以一垂直方向安裝於分流閥之頂部上，並使冷卻器之入口與出口位於該冷卻器之底部上。然而，熔體冷卻器能夠以各種不同的方向或角度相對於生產線之中心流動軸線加以安裝，而不會脫離本發明之範疇。例如，根據本發明之另一實施例，熔體冷卻器係將其入口與出口安裝於冷卻器之頂部，亦即使該冷卻器係以一垂直方向安裝於分流閥下方。在此底部安裝構造中，分流閥接口係重新轉向調整，且操作之排放模式並未加以使用。然而，其達成了熔體冷卻以及生產旁通之主要功能。熔體冷卻器之排放/清潔係藉由具有一個或更多位於熔體冷卻器之底部尾端上的排放口加以達成。
根據本發明之另一實施例，熔體冷卻器係為水平方向，亦即與熔體入口以及出口管路之方向平行。因此，熟諳此技藝之人士將會體會到的是，熔體冷卻器之方向可為各種不同的垂直或水平位置。由於高度限制或是鄰近設備的干擾，或者是現有結構佈置，熔體冷卻器能夠以垂直與水平位置之間的任何不同的角度加以安置/安裝。
因此，本發明之一目的係在於提供一種熔體冷卻器以及閥系統，其能夠節省空間，並使生產備品減到最少，從而使其較容易進行清理且/或更換。
此外，由於聚合材料之加工需要對於具有各種不同加工需求之聚合物進行操作。本發明之另一目的係在於提供一種熔體冷卻器閥系統，其所具有之組件係容易且快速地重新裝配，以便配合對於那些必須在進行造粒之前加以冷卻的產品以及那些不需要在進行造粒之前實行冷卻的產品之操作。
本發明之另一觀點係在於提供一小巧型分流閥，其係構造成在一冷卻操作期間將熔體輸送到與送出冷卻器，在一旁通操作模式期間繞著冷卻器輸送熔體，以及在一排放操作模式期間自冷卻器與分流閥排放出熔體。
另外，由於某些聚合材料可能需要在實行進一步的加工之前進行加熱，而本發明之另一目的係在於提供一種熱交換器閥系統，其所具有之組件係容易且快速地重新裝配，以便配合冷卻以及加熱兩種操作。
在文中特別列舉出的本發明之另一目的係在於，依照先前目的提供一種水下造粒機之熔體冷卻器以及閥系統，其能夠符合習用的製造形式，構造相對簡單，並且容易使用，以便提供一裝置，該裝置能夠符合經濟上之可行性、長久耐用、性能可靠、相對免除了操作方面之問題，並且對於先前技藝提供普遍的改進。
本發明之這些以及其他目的與優點將由以下更為完整之說明與申請要求，並且參考形成本文之部分的所附圖式而變得顯而易見，圖式其中相同的參考數字係表示相同的部件。所附圖式係預計用以說明本發明，而未必按比例加以繪出。
圖式簡單說明
第1圖係為一概略圖，該圖顯示一使用一習用之熔體冷卻器與聚合物分流閥的已知先前技藝生產程序；第2圖係為一概略圖，該圖顯示一使用於第1圖之先前技藝裝置及程序中的單次通過殼與管設計之習用的熔體冷卻器；第3圖係為一概略圖，該圖顯示使用於第1圖之已知先前技藝裝置及程序中的一習用熔體冷卻器及旁通管線；第4圖係為一概略圖，該圖依照本發明之一實施例，顯示一安置於一分流閥上方的垂直安置之兩段通過式熔體冷卻器；第5圖係為一概略圖，該圖依照本發明，顯示用於與如第4圖中所示之熔體冷卻器相結合的分流閥之操作模式；第6圖俘為一概略圖，該圖依照本發明之另一實施例，顯示一個位於分流閥下方之垂直佈置的熔體冷卻器；第7圖係為一概略圖，該圖顯示依照本發明之另一實施例的一個相對於分流閥水平安置之熔體冷卻器，其中該熔體冷卻器入口管線進入冷卻器之一頂部部分；第8圖係為一概略圖，該圖顯示依照本發明之另一實施例的相對於分流閥水平安置之熔體冷卻器，其中該熔體冷卻器入口管線進入冷卻器之一底部部分；第9圖係為一概略圖，該圖顯示依照本發明之另一實施例的相對於分流閥水平安置之熔體冷卻器，其中該熔體冷卻器入口管線以及熔體冷卻器出口管線方向係採用同側並排構造；第10圖係為一概略圖，該圖顯示第4圖中所示之熔體冷卻器，其具有一頂部安置排通口；第11圖係為一概略圖，該圖顯示第6圖中所示之熔體冷卻器，其具有一底部安置排通與排放口；第12圖係為一概略圖，該圖顯示第4圖中所示之熔體冷卻器，其具有一藉由一熱傳導流體進行加熱/冷卻的頂頭部；第13圖係為概略圖，該圖顯示第4圖中所示之熔體冷卻器的一部份，其具有以電子方式加以控制之頂頭部；第14圖係為一立體圖，該圖顯示依照本發明之分流閥系統處於一冷卻操作模式；第15圖係為一立體圖，該圖顯示第14圖中所示之分流閥處於一旁通操作模式；第16圖係為立體圖，該圖顯示第14圖中所示之分流閥處於一排放操作模式；第17A、17B與17C圖係為概略圖，該等圖式顯示依照本發明之另一實施例的一熔體冷卻器以及分流閥。
 較佳實施例之詳細說明
儘管詳細說明本發明之較佳實施例，能夠理解到的是，其他實施例亦為可行。因此，並非預計將本發明之範疇限定於構造的細節、及以下說明所提出或者是圖式中所顯示的組件佈置。本發明可為其他實施例，並能夠以各種方式加以實行或實現。另外，為求清晰起見，在說明之較佳實施例中將借助特殊的專有名詞。能夠理解到的是，各個特殊名詞包括所有技術上相等的元件，其以一類似方式運作，以便達成一類似目的。若情況允許，圖式之相似組件係藉由相同的參考數字加以表示。
現在特別參考圖式中之第4圖，該圖顯示一兩段通過式熱交換器做為用於諸如第1圖中所示之一造粒生產線的熔體冷卻器，其一般係藉由參考數字30加以表示。熔體冷卻器30在熔體冷卻器之底部36包括彼此鄰接之一入口32以及一出口34。因此，進入入口32之聚合物由冷卻器30之左側向上行進，在冷卻器之頂部38轉換到右側，於該處通過向下，並且透過出口34離開。
在第4圖中，依照本發明之分流閥一般係藉由參考數字40加以表示。如圖中所示，進入分流閥40之熾熱熔體係藉由閥組件42自泵(諸如用於第1圖中所示之生產線的泵2以及過濾器3)朝向熔體冷卻器入口32導引。同樣地，經過出口34離開熔體冷卻器之冷卻聚合物與分流閥40的閥組件44相連接，於該處朝向造粒機(諸如第1圖中所示的印模以及造粒機6)導引離開。
現在參考第5圖，該圖顯示與如第4圖中所示之熔體冷卻器30相結合的分流閥40之四種操作模式。分流閥40之閥線中的符號「x」表示該閥線係關閉。自左側開始，第5圖中之第一圖(表示為「熔體冷卻程序模式A」)顯示出分流閥40以如同針對第4圖說明的方式進行運作。更具體而言，位於閥組件42與44之間的分流閥旁通管線46係關閉，且閥排放(亦即熔體排放)管線48與50同樣關閉。就其本身而論，透過閥進入(亦即熱熔體入口)管線45進入閥40之聚合物或擠出物係藉由閥組件42導引到熔體冷卻器30。離開冷卻器30之經過冷卻的材料係藉由閥組件44，經由閥出口(亦即冷卻熔體)管線47朝向造粒機導引離開分流閥40。第14圖提供佈置於冷卻操作模式中之分流閥40的細節。
在稱之為「熔體冷卻程序模式B」的第二模式中，分流閥40係處於旁通模式。就其本身而論，分流閥旁通管線46係開啟，閥排放管線48與50仍然關閉，且連接到熔體冷卻器30之入口32的閥冷卻器入口(亦即熱熔體出口)管線52以及連接到熔體冷卻器30之出口34的閥冷卻器出口(亦即冷卻熔體入口)管線54二者亦為關閉。就其本身而論，聚合物或其他擠出物透過分流閥40直接從閥進口管線45流動到閥出口管線47，從而繞過熔體冷卻器30。第15圖提供一佈置於旁通操作模式之分流閥40的細節。
現在參考第5圖中所示之第三模式，該模式稱之為「排放模式C1」，圖式中顯示一第一排放模式。在此排放模式中，分流閥旁通管線46係關閉，閥排放管線48及50係開啟，此外閥冷卻器入口管線52與閥冷卻器出口管線54亦開啟，以致於能夠將位於熔體冷卻器中的聚合物排出。同樣地，閥入口管線45以及閥出口管線47係為開啟，以致於使位於分流閥上游或下游之聚合物或是其他擠出物能夠分別透過閥排放口48與50自分流閥排出。
在第5圖中之第四圖式(亦即最右邊的圖式)中所顯示的一另擇排放模式中(該模式稱之為「排放模式C2」)，分流閥旁通管線46係關閉。來自於熔體冷卻器30之左側(亦即上游側)的聚合物以如同先前對於排放模式C1加以說明的方式透過分流閥40排出，此外位於分流閥40上游的聚合物則透過閥入口管線45排出。位於熔體冷卻器30之右側的聚合物透過閥冷卻器出口管線54離開通過閥組件44，離開閥出口管線47，且接著透過一單獨的外部聚合物分流閥56(其亦作為一「啟動」閥，諸如第1圖中所示之分流閥5)加以排出。第16圖提供佈置於排放模式C2操作中之分流閥的細節。
第6圖顯示依照本發明之熔體冷卻器以及分流閥的一另擇佈置。在此實施例中，一熔體冷卻器60係垂直佈置於分流閥下方，該分流閥一般係藉由參考數字62加以表示，且進入熔體冷卻器之入口64以及離開熔體冷卻器的出口66二者皆安置於熔體冷卻器之頂部，如圖所示。在第6圖之左側圖式中，熱熔體聚合物透過閥入口管線68進入閥62。藉著將分流閥旁通管線70關閉，並將閥冷卻器入口管線72開啟，閥組件74將熱熔體導引進入冷卻器60。在穩態處理狀態期間，於出口66處離開熔體冷卻器之經過冷卻的聚合物透過閥冷卻器出口管線76進入分流閥62，且藉著閥組件78導引透過閥出口管線80離開。
在旁通模式中，如第6圖之右側圖式中所示，閥冷卻器入口管線72以及閥冷卻器出口管線76係關閉，而分流閥旁通管線70係開啟。因此，透過閥入口管線68進入閥62之熱熔體聚合物藉著流動通過分流閥旁通管線70繞過冷卻器60而直接到達閥出口管線80。
第7圖顯示依照本發明之熔體冷卻器相對於分流閥的一第三種可行方向。更具體而言，熔體冷卻器90係顯示成以水平方式相對於分流閥加以佈置，該分流閥一般係由參考數字92加以表示。如圖所示，入口94與出口96二者皆佈置於熔體冷卻器90緊鄰分流閥92之尾端。入口94係佈置於熔體冷卻器90之一頂部部分91，且出口96則佈置於熔體冷卻器90的一底部部分93。正常操作模式係顯示於第7圖之左側圖式中，其標示為「A」，熱熔體聚合物於該模式係藉由分流閥92導引通過熔體冷卻器90，旁通模式係顯示於第7圖之中央圖式中，其標示為「B」，且排放模式則顯示於右側圖式中，其標示為「C」。在各個操作模式中，分流閥92以如同先前對於分流閥40與62加以說明的方式運作，故因此操作之說明此處不再加以重複。
第8圖顯示本發明之另一實施例，其中熔體冷卻器相對於分流閥之方向係與第7圖中所示者相同。更具體而言，熔體冷卻器90係顯示成以水平方式對於分流閥加以佈置，該分流閥一般係藉由參考數字92加以表示。如顯示，入口94與出口96二者皆佈置於熔體冷卻器90鄰接分流閥92之尾端。在此實施例中，入口94係佈置於熔體冷卻器90之底部部分93中，且出口96則係佈置於熔體冷卻器90的頂部部分91中。正常操作模式係顯示於第8圖之左側圖式中，其標示為「A」，熱熔體聚合物於該模式係藉由分流閥92導引通過熔體冷卻器90，旁通模式係顯示於第8圖之中央圖式中，其標示為「B」，且排放模式則顯示於右側圖式中，其標示為「C」。在各個操作模式中，分流閥92以如同先前對於分流閥40與62加以說明的方式運作，故因此操作之說明此處不再加以重複。
第9圖顯示本發明之另一實施例，其中熔體冷卻器相對於分流閥之方向係與第7圖中所示者相同。更具體而言，熔體冷卻器90係顯示成以水平方式對於分流閥加以佈置，該分流閥一般係藉由參考數字92加以表示。如顯示，入口94與出口96二者皆佈置於熔體冷卻器90鄰接分流閥92之尾端。在此實施例中，入口94與出口96係以並排構造之方式位於熔體冷卻器的相反部分97及98。正常操作模式係顯示於第9圖之左側圖式中，其標示為「A」，熱熔體聚合物於該模式係藉由分流閥92導引通過熔體冷卻器90，旁通模式係顯示於第9圖之中央圖式中，其標示為「B」，且排放模式則顯示於右側圖式中，其標示為「C」。在各個操作模式中，分流閥92以如同先前對於分流閥40與62加以說明的方式運作，故因此操作之說明此處不再加以重複。
如第10與11圖中分別所示，熔體冷卻器30與熔體冷卻器60能夠加以構造成排通可壓縮流體，並且排放聚合物熔體及其他流體。第10圖顯示一位於熔體冷卻器30之頂部38的排通口95。第11圖顯示一位於熔體冷卻器60之底部100上的排通與排放口101。
欲在熔體冷卻器30之頂部38中提供所需的熔體流動方式，能夠將頂部38進行加熱。例如，如第12圖中所示，頂部38能夠藉由一通過流動通道39之熱傳導流體進行加熱或冷卻。在如第13圖中所示之另一可行的加熱構造中，頂部38能夠諸如藉由一電子加熱器41以電子方式進行加熱。控制頂部38之溫度，使其能夠確保熔體在隨著從熔體冷卻器之一第一處理側迴轉通過頂部38到達該熔體冷卻器的一第二處理側不會冷卻到使熔體溫度低於一預定溫度。
如以上所述，第14、15與16圖分別提供分流閥40在冷卻操作模式、旁通操作模式、以及排放操作模式的細節。分流閥40具有一本體外罩，其能夠使用蒸汽或其他熱傳遞流體藉由封套或是藉著電子加熱器卡匣進行加熱。在一較佳實施例中，第一可動式閥組件42係為一其中具有三組流動通道之液壓可引動螺栓，且第二可動式閥組件44係為一其中具有兩組流動通道之液壓可引動螺栓。在分流閥40之其他可行實施例中，該等螺栓能夠包括兩組或三組流動通道，其可為一筆直流動通道或者是一90度轉彎流動通道，或是一個T形三通流動通道，配合螺栓長度特別加以配置。基於藉由執行程序之操作者所要求的所需位置，這些流動通道之各個通道係藉由一流體控制汽缸移動進入所需的位置，並且與對應之分流閥的所需入口且/或出口相對齊，如同熟諳此技藝之人士將會理解者。流體驅動汽缸之定位，以及從而導致螺栓之位置能夠藉由手動操作一流體流動閥或是藉著自動控制(諸如藉由一可程式邏輯控制器PLC)，或者是同時藉由二種方式加以控制。
根據本發明之另一實施例，熔體冷卻器30之方向係垂直於通過一分流閥140的熔體流動路徑。如第17A、17B與17C圖中所示，分流閥140具有一單獨可動式閥組件145。可動式閥組件145係為一種其中具有三組流動通道之液壓可引動螺栓，其包括一冷卻流動通道141、一旁通流動通道142，以及一排放流動通道143(其排通至排通口144)。分流閥之單獨螺栓實施例提供了一相對短的熔體流動路徑以及一符合經濟效益的閥構造。
本發明之另一實施例係旨在一種冷卻用於一水下造粒機之聚合物熔體的方法。參看例如第5圖用於與該方法相關之分流閥的各種構造之顯示。該方法係採用一具有兩個熔體排放管線之分流閥40。該方法包括在一冷卻操作模式期間將熔體輸送到一分流閥40，其將熔體輸送到一熔體冷卻器30或是送離熔體冷卻器、在一旁通操作模式期間輸送熔體繞過該冷卻器30，並且在一排放操作模式期間排放來自於冷卻器30以及分流閥40之熔體。分流閥40具有一熱熔體入口管線45、一第一可動式閥組件42、一連到熔體冷卻器30之熱熔體出口管線52、一熱熔體旁通管線46(即前述之分流閥旁通管線46)、一來自於熔體冷卻器30之冷卻熔體入口 管線54、一第二可動式閥組件44、一冷卻熔體出口管線47，以及第一熔體排放管線48與第二熔體排放管線50。
分流閥40係藉著佈置第一可動式閥組件42構造成用於冷卻模式(參看第5圖之熔體冷卻程序模式A)，以便關閉熱熔體旁通管線46(即前述之分流閥旁通管線46)，並關閉第一熔體排放管線48；並且佈置該第二可動式閥組件44，以便開啟來自於熔體冷卻器30之冷卻熔體入口管線54，並關閉第二熔體排放管線50，藉以將熔體輸送通過熔體冷卻器30，並透過冷卻熔體出口管線47使其離開分流閥40。
分流閥40係藉著佈置第一可動式閥組件42構造成用於旁通模式(參看第5圖之熔體冷卻程序模式B)，以便關閉通往熔體冷卻器30之熱熔體出口管線52，並關閉第一熔體排放管線48；並且佈置第二可動式閥組件44，以便關閉來自於熔體冷卻器30之冷卻熔體入口管線54，並關閉第二熔體排放管線50，藉以將熔體輸送繞過熔體冷卻器30，並透過冷卻熔體出口管線47使其離開分流閥40。
分流閥40係藉著佈置第一可動式閥組件42構造成用於排放模式(參看第5圖之熔體冷卻器排放模式C1)，以便開啟通往熔體冷卻器30之熱熔體出口管線52，關閉熱熔體旁通管線46(即前述之分流閥旁通管線46)，並開啟第一熔體排放管線48；並且佈置第二可動式閥組件44，以便開啟來自於熔體冷卻器30之冷卻熔體入口管線54，並開啟第二熔體排放管線50。如此會將來自於熱熔體入口管線45以及熔體冷卻器30之一第一處理側的熔體透過第一熔體排放管線48輸送離開分流閥40，並 且將來自於熔體冷卻器30之一第二處理側以及冷卻熔體出口管線47的熔體透過第二熔體排放管線50輸送離開分流閥40。
本發明之另一實施例係旨在一種冷卻用於一水下造粒機之聚合物熔體的方法，其中該分流閥40具有一單獨熔體排放管線48(參看第5圖之熔體冷卻排放模式C2)。該方法包括將熔體輸送到一分流閥40，其在一冷卻操作模式期間將熔體輸送到一熔體冷卻器30或是送離熔體冷卻器、在一旁通操作模式期間將熔體輸送繞過該冷卻器30，以及在一排放操作模式期間排放來自於冷卻器30與分流閥40之熔體。
分流閥40具有一熱熔體入口管線45、一第一可動式閥組件42、一通往熔體冷卻器30之熱熔體出口管線52、一熱熔體旁通管線46(即前述之分流閥旁通管線46)、一來自於熔體冷卻器30之冷卻熔體入口管線54、一第二可動式閥組件44、一冷卻熔體出口管線47，以及一熔體排放管線48。
分流閥40係藉著佈置第一可動式閥組件42構造成用於冷卻模式，以便關閉熱熔體旁通管線46(即前述之分流閥旁通管線46)，並關閉熔體排放管線48；並且佈置第二可動式閥組件44，以便開啟來自於熔體冷卻器30之冷卻熔體入口管線54，藉以將熔體輸送通過熔體冷卻器，並透過冷卻熔體出口管線47送離分流閥40。
分流閥40係藉著佈置第一可動式閥組件42構造成用於旁通模式，以便關閉通往熔體冷卻器30之熱熔體出口管線52以及熔體排放管線48；並且佈置第二可動式閥組件44，以便關閉來自熔體冷卻器30之冷卻熔體入口管線54，藉以 將熔體輸送繞過熔體冷卻器30，並透過冷卻熔體出口管線47送離分流閥40。
分流閥40係藉著佈置第一可動式閥組件42構造成用於排放模式(參看第5圖之熔體冷卻排放模式C2)，以便開啟通往熔體冷卻器30之熱熔體出口管線52，並關閉熱熔體旁通管線46(即前述之分流閥旁通管線46)；並且佈置第二可動式閥組件44，以便開啟來自於熔體冷卻器30之冷卻熔體入口管線54。如此將來自於熱熔體入口管線45以及熔體冷卻器30之第一處理側的熔體透過熔體排放管線48送離分流閥40，並且透過冷卻熔體出口管線47將來自於熔體冷卻器30之第二處理側的熔體送離分流閥40。
本發明並非預計限定於文中所述之特定裝置以及方法，以上所述係認為僅作為說明本發明之原理。例如，文中所揭露之觀念係適用於一種用於諸如專利合作條約PCT/US2006/045375號中所述之控制造粒程序的系統與方法，該專利合作條約之所有權人係為本發明之受讓人，其揭露內容係以如同完全提出之方式併入本文之中做為參考資料。
此外，儘管本發明之許多實施例係主要針對冷卻一聚合物熔體進行說明，在另一可行實施例中，文中所述之系統能夠用以加熱一流體。另外，儘管本發明之系統係針對一水下造粒程序加以說明，該系統係同樣適用於其他程序，其中需要對於一處理流體進行各種不同的熱交換規劃。
另外，對於熟諳此技藝之人士而言，將可立即理解到許多修正與改變。本說明並非意在將本發明限定成完全符合所顯示與說明之構造以及操作，且因此能夠使用屬於本發明之範疇的所有適當之修正與相等物
1‧‧‧反應器、混合容器或是擠出器
2‧‧‧泵
3‧‧‧過濾器
4‧‧‧熔體冷卻器
5,20,40,62,92,140‧‧‧分流閥
6‧‧‧造粒機
7‧‧‧調合水系統
8‧‧‧水份分離器/烘乾機
9‧‧‧輸送且/或包裝設備
10‧‧‧熔體冷卻器
22‧‧‧熔體冷卻器
24‧‧‧旁通線
26‧‧‧高壓閥
30‧‧‧熔體冷卻器
32,64,94‧‧‧入口
34,66,96‧‧‧出口
36‧‧‧底部
38‧‧‧頂部
39‧‧‧流動通道
41‧‧‧電子加熱器
42,44,74,78‧‧‧閥組件
45‧‧‧閥進入管線
46‧‧‧分流閥旁通管線/熱熔體旁通管線
47,80‧‧‧閥出口管線
48,50‧‧‧閥排放管線
52‧‧‧閥冷卻器入口管線
54‧‧‧閥冷卻器出口管線
56‧‧‧外部聚合物分流閥
60‧‧‧熔體冷卻器
68‧‧‧閥入口管線
70‧‧‧分流閥旁通管線
72‧‧‧閥冷卻器入口管線
76‧‧‧閥冷卻器出口管線
90‧‧‧熔體冷卻器
91‧‧‧頂部部分
93‧‧‧底部部分
95‧‧‧排通口
97‧‧‧相反部分
98‧‧‧相反部分
100‧‧‧底部
101‧‧‧排通與排放口
141‧‧‧冷卻流動通道
142‧‧‧旁通流動通道
143‧‧‧排放流動通道
144‧‧‧排放口
145‧‧‧可動式閥組件
第1圖係為一概略圖，該圖顯示一使用一習用之熔體冷卻器與聚合物分流閥的已知先前技藝生產程序；第2圖係為一概略圖，該圖顯示一使用於第1圖之先前技藝裝置及程序中的單次通過殼與管設計之習用的熔體冷卻器；第3圖係為一概略圖，該圖顯示使用於第1圖之已知先前技藝裝置及程序中的一習用熔體冷卻器及旁通管線；第4圖係為一概略圖，該圖依照本發明之一實施例，顯示一安置於一分流閥上方的垂直安置之兩段通過式熔體冷卻器；第5圖係為一概略圖，該圖依照本發明，顥示用於與如第4圖中所示之熔體冷卻器相結合的分流閥之操作模式；第6圖俘為一概略圖，該圖依照本發明之另一實施例，顯示一個位於分流閥下方之垂直佈置的熔體冷卻器；第7圖係為一概略圖，該圖顯示依照本發明之另一實施例的一個相對於分流閥水平安置之熔體冷卻器，其中該熔體冷卻器入口管線進入冷卻器之一頂部部分；第8圖係為一概略圖，該圖顯示依照本發明之另一實施例的相對於分流閥水平安置之熔體冷卻器，其中該熔體冷卻器入口管線進入冷卻器之一底部部分；第9圖係為一概略圖，該圖顯示依照本發明之另一實施例的相對於分流閥水平安置之熔體冷卻器，其中該熔體冷卻器入口管線以及熔體冷卻器出口管線方向係採用同側並排構造；第10圖係為一概略圖，該圖顯示第4圖中所示之熔體冷卻器，其具有一頂部安置排通口；第11圖係為一概略圖，該圖顯示第6圖中所示之熔體冷卻器，其具有一底部安置排通與排放口；第12圖係為一概略圖，該圖顯示第4圖中所示之熔體冷卻器，其具有一藉由一熱傳導流體進行加熱/冷卻的頂頭部；第13圖係為概略圖，該圖顯示第4圖中所示之熔體冷卻器的一部份，其具有以電子方式加以控制之頂頭部；第14圖係為一立體圖，該圖顯示依照本發明之分流閥系統處於一冷卻操作模式；第15圖係為一立體圖，該圖顯示第14圖中所示之分流閥處於一旁通操作模式；第16圖係為立體圖，該圖顯示第14圖中所示之分流閥處於一排放操作模式；第17A、17B與17C圖係為概略圖，該等圖式顯示依照本發明之另一實施例的一熔體冷卻器以及分流閥。
30‧‧‧熔體冷卻器
32‧‧‧入口
34‧‧‧出口
36‧‧‧底部
38‧‧‧頂部
40‧‧‧分流閥
42‧‧‧閥組件
44‧‧‧閥組件

Claims (27)

  1. 一種用於水下造粒機之熔體冷卻器以及閥系統，其包含：一熔體冷卻器，其冷卻一聚合物熔體，該熔體冷卻器包括一熔體冷卻器入口管線，其將該熔體輸送到該冷卻器、以及一熔體冷卻器出口管線，其輸送來自於該冷卻器之該冷卻熔體；及一分流閥，其係構造成在一冷卻操作模式期間將該熔體輸送到該冷卻器以及送離該冷卻器、在一旁通操作模式期間輸送該熔體繞過該冷卻器、並在一排放操作模式期間排放來自於該冷卻器與該分流閥之該熔體。
  2. 如申請專利範圍第1項之熔體冷卻器與閥系統，其中該分流閥包括一熱熔體入口管線、一第一可動式閥組件、一通往該熔體冷卻器之熱熔體出口管線、一熱熔體旁通管線、一來自於該熔體冷卻器之冷卻熔體入口管線、一第二可動式閥組件、一冷卻熔體出口管線、以及一熔體排放管線。
  3. 如申請專利範圍第2項之熔體冷卻器與閥系統，其中為將該分流閥構造成用於該冷卻模式，佈置該第一可動式閥組件，以便開啟通往該熔體冷卻器之該熱熔體出口管線、關閉該熱熔體旁通管線、並關閉該熔體排放管線；並且佈置該第二可動式閥組件，以便開啟來自於該熔體冷卻器之該冷卻熔體入口管線；藉以提供一通過該熔體冷卻器之熔體流動路徑，並透過該冷卻熔體出口管線離 開該分流閥。
  4. 如申請專利範圍第2項之熔體冷卻器與閥系統，其中為將該分流閥構造成用於該旁通模式，佈置該第一可動式閥組件，以便關閉通往該熔體冷卻器之該熱熔體出口管線，並關閉該熔體排放管線；並且佈置該第二可動式閥組件，以便關閉來自於該熔體冷卻器之該冷卻熔體入口管線；藉以提供一繞過該熔體冷卻器之熔體流動路徑，並透過該冷卻熔體出口管線離開該分流閥。
  5. 如申請專利範圍第2項之熔體冷卻器與閥系統，其中為將該分流閥構造成用於該排放模式，佈置該第一可動式閥組件，以便開啟通往該熔體冷卻器之該熱熔體出口管線、關閉該熱熔體旁通管線、並開啟該熔體排放管線；並且佈置該第二可動式閥組件，以便開啟來自於該熔體冷卻器之該冷卻熔體入口管線；藉以提供一來自於該熱熔體入口管線以及該熔體冷卻器的一第一處理側之熔體流動路徑，且透過該熔體排放管線離開該分流閥、並提供一來自於該熔體冷卻器的一第二處理側之該熔體流動路徑，且透過該冷卻熔體出口管線離開該分流閥。
  6. 如申請專利範圍第1項之熔體冷卻器與閥系統，其中該熔體冷卻器在一垂直方向係位於該分流閥之上方。
  7. 如申請專利範圍第1項之熔體冷卻器與閥系統，其中該熔體冷卻器係為一兩段通過式殼與管熱交換器。
  8. 如申請專利範圍第7項之熔體冷卻器與閥系統，其中該熱交換器之一處理側包括穩態流體混合元件於其中。
  9. 如申請專利範圍第7項之熔體冷卻器與閥系統，其中該熱交換器具有一包覆外罩之頂部頭件，其係藉由一熱傳遞流體或藉由一電子加熱器卡匣進行加熱。
  10. 如申請專利範圍第2項之熔體冷卻器與閥系統，其中該熔體冷卻器之一頂部部分具有一加熱通氣口，其構造成可緩和該處之一可壓縮流體且/或有助於自該冷卻器之一底部部分排放熔體。
  11. 如申請專利範圍第1項之熔體冷卻器與閥系統，其中該熔體冷卻器在一垂直方向係位於該分流閥之下方，並包括一熔體排放管線以及一通氣口，該通氣口係構造成可緩和位於其底部部分中的一可壓縮流體；且該分流閥包括一熱熔體入口管線、一第一可動式閥組件、一通往該熔體冷卻器之熱熔體出口管線、一熱熔體旁通管線、一來自於該熔體冷卻器之冷卻熔體入口管線、一第二可動式閥組件，以及一冷卻熔體出口管線。
  12. 如申請專利範圍第11項之熔體冷卻器與閥系統，其中為將該分流閥構造成用於該冷卻模式，佈置該第一可動式閥組件，以便開啟通往該熔體冷卻器之該熱熔體出口管線，並關閉該熱熔體旁通管線；並且佈置該第二可動式閥組件，以便開啟來自於該熔體冷卻器之該冷卻熔體入口管線；藉以提供一通過該熔體冷卻器之熔體流動路徑，並透過該冷卻熔體出口管線離開該分流閥。
  13. 如申請專利範圍第11項之熔體冷卻器與閥系統，其中為將該分流閥構造成用於該旁通模式，佈置該第一可動式 閥組件，以便關閉通往該熔體冷卻器之該熱熔體出口管線，並開啟該熱熔體旁通管線；並且佈置該第二可動式閥組件，以便關閉來自於該熔體冷卻器之該冷卻熔體入口管線；藉以提供一繞過該熔體冷卻器之熔體流動路徑，並透過該冷卻熔體出口管線離開該分流閥。
  14. 如申請專利範圍第1項之熔體冷卻器與閥系統，其中該熔體冷卻器在一垂直方向係位於該分流閥上方。
  15. 如申請專利範圍第14項之熔體冷卻器與閥系統，其中該熔體冷卻入口管線係位於該熔體冷卻器之一頂部部分中，且該熔體冷卻器出口管線係位於該熔體冷卻器的一底部部分中。
  16. 如申請專利範圍第14項之熔體冷卻器與閥系統，其中該熔體冷卻器入口管線以及該熔體冷卻器出口管線係採用並排構造而位於該熔體冷卻器的相反部分中。
  17. 如申請專利範圍第14項之熔體冷卻器與閥系統，其中該熔體冷卻器入口管線係位於該熔體冷卻器的一底部部分中，且該熔體冷卻器出口管線係位於該熔體冷卻器的一頂部部分中。
  18. 如申請專利範圍第14項之熔體冷卻器與閥系統，其中該分流閥包括一熱熔體入口管線、一第一可動式閥組件、一通往該熔體冷卻器之熱熔體出口管線、一熱熔體旁通管線、一來自於該熔體冷卻器之冷卻熔體入口管線、一第二可動式閥組件、一冷卻熔體出口管線，以及第一與第二熔體排放管線。
  19. 如申請專利範圍第18項之熔體冷卻器與閥系統，其中為將該分流閥構造成用於該排放模式，佈置該第一可動式閥組件，以便開啟通往該熔體冷卻器之該熱熔體出口管線、關閉該熱熔體旁通管線、並開該啟第一熔體排放管線；並且佈置該第二可動式閥組件，以便開啟來自於該熔體冷卻器之該冷卻熔體入口管線，並開啟該第二熔體排放管線；藉以提供一來自於該熱熔體入口管線以及該熔體冷卻器的一第一處理側之熔體流動路徑，並透過該第一熔體排放管線離開該分流閥、並提供一來自於該熔體冷卻器的一第二處理側以及該冷卻熔體出口管線之熔體流動路徑，且透過該第二熔體出口管線離開該分流閥。
  20. 如申請專利範圍第2項之熔體冷卻器與閥系統，其中該熔體冷卻器係定向為垂直於一通過該分流閥之熔體流動路徑，且該分流閥包括一熱熔體入口管線、一可動式閥組件、一通往該熔體冷卻器之熱熔體出口管線、一熱熔體旁通管線、一來自於該熔體冷卻器之冷卻熔體入口管線、一冷卻熔體出口管線，以及一熔體排放管線；該可動式閥組件係為其中具有三組流動通道之一液壓可引動螺栓。
  21. 一種用於水下造粒機之熔體冷卻器閥系統，其包含一分流閥，該分流閥係構造成在一冷卻操作模式期間將聚合物熔體輸送到一熔體冷卻器與送離該熔體冷卻器、在一旁通操作模式期間將熔體輸送繞過該冷卻器、並且在一 排放操作期間排放來自於該冷卻器以及該分流閥之熔體；該具有一外罩之分流閥帶有一熱熔體入口管線、一第一可動式閥組件、一通往該熔體冷卻器之熱熔體出口管線、一熱熔體旁通管線、一來自於該熔體冷卻器之冷卻熔體入口管線、一第二可動式閥組件、一冷卻熔體出口管線，以及一熔體排放管線。
  22. 如申請專利範圍第21項之閥系統，其中該第一可動式閥組件係為其中具有三組流動通道之一液壓可引動螺栓，且該第二可動式閥組件係為其中具有兩組流動通道之一液壓可引動螺栓。
  23. 一種冷卻用於水下造粒機之聚合物熔體的方法，該方法包含：將該熔體輸送到一分流閥，該分流閥在一冷卻操作模式期間將該熔體送到與送離一熔體冷卻器、在一旁通操作模式期間輸送該熔體繞過該冷卻器、並且在一排放操作模式期間排放來自於該冷卻器以及該分流閥之該熔體；該分流閥具有一熱熔體入口管線、一第一可動式閥組件、一通往該熔體冷卻器之熱熔體出口管線、一熱熔體旁通管線、一來自於該熔體冷卻器之冷卻熔體入口管線、一第二可動式閥組件、一冷卻熔體出口管線，以及第一與第二熔體排放管線；為將該分流閥構造成用於該冷卻模式，佈置該第一可動式閥組件，以便關閉該熱熔體旁通管線，並關閉該第一熔體排放管線；並且佈置該第二可動式閥組件，以 便開啟來自於該熔體冷卻器之該冷卻熔體入口管線，並關閉該第二熔體排放管線；藉以將該熔體輸送通過該熔體冷卻器，並透過該冷卻熔體出口管線離開該分流閥；為將該分流閥構造成用於該旁通模式，佈置該第一可動式閥組件，以便關閉通往該熔體冷卻器之該熱熔體出口管線，並關閉該第一排放管線；並且佈置該第二可動式閥組件，以便關閉來自於該熔體冷卻器之該冷卻熔體入口管線，並關閉該第二熔體排放管線；藉以將該熔體輸送繞過該熔體冷卻器，並且透過該冷卻熔體出口管線離開該分流閥；及為將該分流閥構造成用於該排放模式，佈置該第一可動式閥組件，以便開啟通往該熔體冷卻器之該熱熔體出口管線、關閉該熱熔體旁通管線、並開啟該第一熔體排放管線；並且佈置第二可動式閥組件，以便開啟來自於該熔體冷卻器之該冷卻熔體入口管線，並開啟該第二熔體排放管線；藉以輸送來自於該熱熔體入口管線以及該熔體冷卻器之一第一處理側的熔體，並透過該第一熔體排放管線離開該分流閥、並且輸送來自於該熔體冷卻器之一第二處理側以及該冷卻熔體出口管線之熔體，透過該第二熔體排放管線離開該分流閥。
  24. 一種冷卻用於水下造粒機之聚合物熔體的方法，該方法包含：將該熔體輸送到一分流閥，該分流閥在一冷卻操作模式期間將該熔體送到與送離一熔體冷卻器、在一旁通 操作模式期間輸送該熔體繞過該冷卻器、並且在一排放操作模式期間排放來自於該冷卻器以及該分流閥之該熔體；該分流閥具有一熱熔體入口管線、一第一可動式閥組件、一通往該熔體冷卻器之熱熔體出口管線、一熱熔體旁通管線、一來自於該熔體冷卻器之冷卻熔體入口管線、一第二可動式閥組件、一冷卻熔體出口管線，以及一熔體排放管線；為將該分流閥構造成用於該冷卻模式，佈置該第一可動式閥組件，以便關閉該熱熔體旁通管線，並關閉該熔體排放管線；並且佈置該第二可動式閥組件，以便開啟來自於該熔體冷卻器之該冷卻熔體入口管線；藉以將該熔體輸送通過該熔體冷卻器，並透過該冷卻熔體出口管線離開該分流閥；為將該分流閥構造成用於該旁通模式，佈置該第一可動式閥組件，以便關閉通往該熔體冷卻器之該熱熔體出口管線以及該熔體排放管線；並且佈置該第二可動式閥組件，以便關閉來自於該熔體冷卻器之該冷卻熔體入口管線；藉以將該熔體輸送繞過該熔體冷卻器，並且透過該冷卻熔體出口管線離開該分流閥；及為將該分流閥構造成用於該排放模式，佈置該第一可動式閥組件，以便開啟通往該熔體冷卻器之該熱熔體出口管線，並關閉該熱熔體旁通管線；並且佈置該第二可動式閥組件，以便開啟來自於該熔體冷卻器之該冷卻熔體入口管線；藉以輸送來自於該熱熔體入口管線以及 該熔體冷卻器之一第一處理側的該熔體，並透過該熔體排放管線離開該分流閥、並且輸送來自於該熔體冷卻器之一第二處理側之該熔體，透過該冷卻熔體出口管線離開該分流閥。
  25. 一種用於水下造粒機之熱交換器與閥系統，其包含：一熱交換器，其與一聚合物流體交換熱量，該熱交換器包括一交換器入口管線，其將該流體輸送到該交換器、以及一交換器出口管線，其送出來自於該交換器之該流體；及一分流閥，該分流閥係構造成在一熱交換操作模式期間將該流體送到與送離該交換器、在一旁通操作模式期間輸送該流體繞過該交換器、並且在一排放操作模式期間排放來自於該交換器以及該分流閥之該流體。
  26. 如申請專利範圍第25項之熱交換器與閥系統，其中該分流閥包括一熔體入口管線、一第一可動式閥組件、一通往該熱交換器之熔體出口管線、一熔體旁通管線、一來自於熱交換器之熱交換熔體入口管線、一第二可動式閥組件、一熱交換熔體出口管線、以及一熔體排放管線。
  27. 如申請專利範圍第25項之熱交換器與閥系統，其中該熱交換器係構造成可冷卻或加熱該熔體。
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