устройство для гранулирования горячих кусочков

Формула изобретения

1. Устройство для гранулирования горячих кусочков, в частности термопластического синтетического материала, при котором расплавленные в экструдере прутки материала в камере (1) для гранулирования разрезаются на гранулы вращающимися ножами (11), которые расположены на валу (9) с приводом от двигателя (13), причем гранулы захватываются проходящим по камере (1) для гранулирования потоком охлаждающей среды, охлаждаются и выносятся из камеры (1) для гранулирования, отличающееся тем, что между валом (9) и той областью камеры (1) для гранулирования, в которой вал (9) проходит через камеру (1) для гранулирования, образовано отверстие (17) для прохождения потока, создающее непрерывное сообщение текучей среды между внутренней частью камеры (1) для гранулирования и окружающей средой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вал (9) для отрезания гранул ножом (11) выполнен с возможностью перестановки с оптимальным усилием резания или перемещения в направлении его продольной оси (8).

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что вал (9) полностью и со всех сторон окружен отверстием для прохождения потока в форме кольцевого зазора или в форме боковой поверхности цилиндра или вокруг вала (9) оставлено имеющее форму кольцевого зазора свободное пространство, причем вал (9) проходит камеру (1) для гранулирования без контакта.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что вал (9) и/или двигатель (13) установлены вне камеры (1) для гранулирования.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в области прохода вала (9) в камеру (1) для гранулирования внутри камеры (1) для гранулирования расположен окружающий вал (9) фланцевый элемент (19), причем отверстие (17) для прохождения потока образовано во фланцевом элементе (19) и окружает вал (9) в форме кольцевого зазора или в форме боковой поверхности цилиндра.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстие (17) для прохождения потока постоянно открыто или обеспечивает постоянное поступление газа и/или свободно от средств уплотнения, в частности свободно от одного или нескольких уплотнительных колец и/или пленки смазочного средства.

7. Устройство по п.1 или 5, отличающееся тем, что в отверстии (17) для прохождения потока расположена транспортирующая внутрь окружающая вал (9) возвратная резьба (30), преимущественно расположенная во фланцевом элементе (19).

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено в виде устройства для гранулирования горячих кусочков, в котором в камере (1) для гранулирования предусмотрено вращающееся кольцо или оболочка из охлаждающей среды, в частности охлаждающей жидкости, причем скорость потока охлаждающей среды может регулироваться таким образом, что через отверстие (17) для прохождения потока может быть создан сильный воздушный поток для предотвращения выхода или прохода охлаждающей среды через отверстие (17) для прохождения потока и/или предусмотрен дополнительный вакуумный насос, обеспечивающий разрежение в камере (1) для гранулирования.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камера (1) для гранулирования постоянно находится под разрежением и рассчитана таким образом или негерметичность камеры (1) для гранулирования так мала, что всегда через отверстие (17) для прохождения потока внутрь камеры (1) для гранулирования засасывается достаточно воздуха и через отверстие (17) для прохождения потока может быть создан сильный поток воздуха для предотвращения выхода или прохода охлаждающей среды через отверстие (17) для прохождения потока, в частности, камера (1) для гранулирования при работе за исключением отверстия (17) для прохождения потока и подводящих и отводящих трубопроводов (21, 25) образована герметичной для охлаждающей среды.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству для гранулирования горячих кусочков согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Уровень техники

Устройства для гранулирования горячих кусочков, в которых отрезанные кусочки захватываются, охлаждаются и выводятся быстро текущей пленкой жидкости или кольцом жидкости, например воды, известны в различных формах осуществления. В этих устройствах критической областью является герметизация ножевого вала в отношении воды, вращающейся в камере для гранулирования. Должен предотвращаться выход воды в области между валом и камерой для гранулирования, так как вода в противном случае весьма нежелательным образом могла бы попасть в область мотора. Для этой цели из уровня техники известны различные уплотнения, которые по возможности хорошо уплотняют вращающийся вокруг своей оси вал.

Еще более сложной ситуация становится, если вал не только вращается вокруг своей собственной оси, но дополнительно также должен иметь возможность осевого перемещения, чтобы регулировать расстояние до перфорированной плиты и оптимально подбирать усилие резания ножа. Подобного рода устройства для гранулирования, в которых несущий нож вал может переставляться в осевом направлении, также известны во многих вариантах осуществления. В этих случаях уплотнение должно не только предотвращать протекание воды и выдерживать вращение вала в опоре, но и к тому же длительное время обеспечивать возможность осевой перестановки.

При этом часто в уровне техники вал ножевой головки установлен в передвигаемом по оси пиноле. Благодаря этому может постоянно устанавливаться желаемое давление прижима ножа к перфорированной плите. Крутящий момент передается ножевому валу через, по меньшей мере, зубчатую муфту. Если в качестве охлаждающей среды для отрезанных гранул применяется вода, что чаще всего имеет место, когда ножевой вал должен уплотняться по отношению к камере, чтобы предотвращать выход воды через опору. При этом возникают сложности, связанные с трением. Осевое перемещение ножевого вала обуславливает также перемещение поверхности качения уплотнительного кольца, которое способствует уплотнению в отношении воды, так что условия трения непрерывно изменяются. Подобным образом изменяются также коэффициенты трения зубчатой муфты при перемещении ножевого вала. Далее следует заметить, что пиноль, образующий опору, движется в подшипнике скольжения, который должен смазываться. Также и здесь приходится иметь дело с различными во времени коэффициентами трения, так как смазка (чаще всего масло) после некоторого времени более или менее затвердевает, так что возникает относительно высокий момент трогания, который противостоит требованию, что, как правило, желательно только очень низкое осевое трение. Кроме того, опора в пиноле обуславливает определенные затраты. Скользящее опирание вала в камере с помощью двух уплотнительных колец с находящейся между ними масляной пленкой также имеет недостаток, что срок службы уплотнения когда-либо исчерпывается и уплотнения становятся пористыми или неплотными, масляная пленка вытекает и тогда вал заедает и осевая подвижность вала больше не обеспечивается.

Для решения этой проблемы из уровня техники известны различные варианты исполнения, например замена установки вала в пиноле на подвеску двигателя. Кроме того, были разработаны различные подвески двигателя, например, в DE 10302645 или WO 2006/122340, чтобы обеспечить осевую подвижность ножевого вала на длительный срок.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание устройства описанного выше типа, в котором конструктивно простым и благоприятным в плане стоимости способом обеспечена герметичность в области вала.

Эта задача решается с помощью отличительных признаков пункта 1 формулы изобретения. При этом предусматривается, что между валом и той областью камеры для гранулирования, в которой вал проходит камеру для гранулирования, образовано отверстие для прохождения потока, устанавливающее непрерывное сообщение среды между внутренней частью камеры для гранулирования и внешней средой.

В основе этого решения лежит техническое решение, в котором благодаря отводу текущей охлаждающей среды из камеры гранулирования или благодаря относительно быстрому водяному потоку по аналогии с водоструйным насосом в камере для гранулирования создается определенное разрежение по сравнению с внешней окружающей средой. Благодаря этому разрежению окружающий воздух извне засасывается внутрь камеры для гранулирования. Благодаря этому направленному внутрь потоку воздуха охлаждающая среда больше не может выходить этим путем, а именно рядом или вдоль вала против движущегося в противоположном направлении потока воздуха. Оказалось, что это удовлетворительно работает уже при очень низком разрежении в камере для гранулирования или при очень небольшой разности давлений.

На этом основании в местах протечек, или в неплотных местах, или в свободном отверстии в позиции, в которой до сих пор всегда требовалась самая высокая герметизация при чаще всего одновременной осевой подвижности, теперь больше не нужно уплотнение вала с помощью уплотнительных колец или смазки для предотвращения выхода воды между валом и камерой и можно вернуться к не таким плотным, твердым, но при этом более долговечным уплотнениям, или уплотнение может даже полностью отпасть. Несмотря на это, герметичность между валом и камерой гранулирования обеспечена и никакая вода из нее не может выйти.

Таким конструктивно очень простым способом может быть создано устройство для гранулирования, которое с одной стороны герметично в отношении выхода охлаждающей среды в критической области вала, и к тому же можно отказаться от применения дорогих и чувствительных к воздействиям уплотнений.

Другие предпочтительные варианты осуществления определяются признаками зависимых пунктов формулы изобретения.

Согласно предпочтительной форме осуществления вал может переставляться или перемещаться в направлении его продольной оси, так что нож отрезает гранулы с оптимальным усилием резания. Также при этой форме осуществления устройства для гранулирования горячих кусочков, при которой вал вращается не только вокруг собственной оси, но дополнительно может также переставляться по оси, предложенное согласно изобретению устройство имеет существенные преимущества. С одной стороны у подобного рода переставляемого по оси вала остается обеспеченной герметичность. К тому же, как замечено во введении, в уровне техники уплотнение переставляемого по оси вала было решено не совсем удовлетворительным образом, в частности в отношении малого срока службы уплотнений или в отношении ограниченной подвижности. Именно факт, что согласно изобретению больше не нужны какие-либо чувствительные к износу уплотнения, дает дополнительное преимущество в том, что с помощью осевой подвижности вала на длительное время обеспечена юстировка ножевой головки.

Согласно предпочтительной форме осуществления вал в отверстии для прохождения потока полностью или со всех сторон окружен в форме кольцевого зазора или цилиндрического кольца или в форме боковой поверхности цилиндра и вал проходит камеру для гранулирования без контакта или оставлено место для свободного пространства в форме кольцевого зазора. Благодаря этому уменьшается трение теперь свободно вращающегося и больше нескользящего вала, что опять же дает экономию материалов и энергии.

Далее предпочтительно, когда вал и/или двигатель расположены вне камеры для гранулирования. Благодаря этому при сохранении герметичности и долговечности минимизируется трение вала и повышается эффективность воздушного потока. В качестве альтернативы вал 9, при необходимости, мог бы быть установлен с помощью расположенной внутри камеры 1 для гранулирования опоры.

В другом варианте исполнения изобретения может быть предпочтительным, когда в области прохода вала в камере для гранулирования внутри камеры для гранулирования расположен окружающий вал фланцевый элемент, причем отверстие для прохождения потока образовано во фланцевом элементе и вал окружен в форме цилиндрической боковой поверхности или в форме кольцевого зазора. Благодаря фланцевому элементу дополнительно осложняется вход охлаждающей среде. Кроме того, фланцевый элемент может служить в качестве направляющей для вала.

Согласно предпочтительной форме осуществления отверстие для прохождения потока постоянно открыто или обеспечивает постоянное поступление газа или проход газа, вследствие чего может предотвращаться возможная закупорка отверстия водой или гранулами.

Далее предпочтительно, если отверстие для прохождения потока свободно от средств уплотнения, в частности свободно от одного или нескольких уплотнительных колец и/или пленки смазочного материала. Благодаря полному отказу от подобного рода дополнительных средств уплотнения устройство при одновременном сохранении герметичности при уменьшении трения и улучшении осевой подвижности менее чувствительно к повреждениям, более дешево, а также проще в конструкции.

Согласно другой предпочтительной форме осуществления в отверстии для прохождения может быть расположена установленная или образованная во фланцевом элементе подающая внутрь окружающая вал возвратная резьба, вследствие чего создается определенная защита от отказов в отношении возможного выхода воды при засорении отверстия для прохождения потока или т.п., и поступающая в зазор вода может снова возвращаться в камеру для гранулирования даже при отсутствии воздушного потока.

Предпочтительная форма осуществления устройства может быть реализована, если устройство образовано в качестве известного само по себе устройства для гранулирования горячих кусочков, в котором в камере для гранулирования образуется вращающееся кольцо из жидкости или оболочка из жидкости, например из воды, воды-гликоля и т.д., причем скорость водяного потока может регулироваться так, что обеспечивается достаточно сильный поток воздуха через отверстие для прохождения потока, чтобы предотвратить выход или проход воды через отверстие для прохождения потока. Благодаря повышенной скорости потока охлаждающей среды или при выходе охлаждающей среды из камеры создается более высокий вакуум или более высокое разрежение и герметичность системы повышается.

В качестве альтернативы или дополнительно может быть предусмотрен или присоединен к камере для гранулирования вакуумный насос, который, по меньшей мере, частично создает разрежение в камере для регулирования. Таким способом герметичность могла бы сохраняться даже при отключенном или слишком малом водяном потоке.

В этой связи предпочтительно, если камера для гранулирования стабильно находится под разрежением и так рассчитана или что неплотности камеры для гранулирования так малы, что внутрь камеры для гранулирования через отверстие для прохождения потока всегда засасывается достаточно воздуха и через отверстие для прохождения воздуха имеет место достаточно сильный воздушный поток, чтобы препятствовать выходу или проходу воды через отверстие для прохождения потока. В частности, предпочтительно, если камера для гранулирования при работе образована герметичной за исключением отверстия для прохождения потока и подводящего и отводящего трубопроводов для охлаждающей среды. Благодаря этому до максимума доводится эффект прохождения потока через отверстие.

Краткое описание чертежей

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения вытекают из описания предпочтительных примеров осуществления, которые схематически изображены на чертежах.

Фиг.1 показывает предложенное согласно изобретению устройство.

Фиг.2 показывает альтернативную форму устройства.

Осуществление изобретения

Предпочтительная форма осуществления устройства согласно фиг.1 имеет цилиндрическую камеру 1 для гранулирования, которая на своей обращенной, в частности, к экструдеру торцовой стороне ограничена перфорированной плитой 2 и на своей противоположной торцовой стороне ограничена концевой стенкой 14. В перфорированной плите 2 предусмотрен подводящий канал 3 для подлежащего гранулированию пластифицированного материала или расплав, в частности, термопластического синтетического материала, который в направлении стрелки 4 из подводящего канала 3 направляется в несколько распределительных каналов 5, которые на торцовой поверхности перфорированной плиты 6 заканчиваются насадками 7, которые расположены по кругу на равномерном расстоянии вокруг центральной продольной оси 8 камеры 1 для гранулирования.

Эта продольная ось одновременно образует ось вращения вала 9, который на его конце, обращенном к перфорированной плите, 2 несет ножевую головку 10, которая снабжена несколькими ножами, которые при вращении вала 9 вокруг его оси проходят в направлении стрелки 12 за устьями насадок 7 и благодаря этому разрезают на гранулы выдавливаемую имеющую форму прутков массу синтетического материала. Вращение вала 9 обеспечивается двигателем 13, который расположен вне камеры 1 для гранулирования за концевой стенкой 14.

Для обеспечения постоянного желаемого усилия прижима ножей 11 или оптимального усилия резания проходящих за устьями насадок 7 ножей в настоящей форме осуществления вал 9, в частности, вместе с приводящим его в движение мотором 13 может передвигаться или перемещаться в осевом направлении продольной оси 8 относительно камеры 1 для гранулирования. В данном случае для этого служит устройство для перестановки 27, которое может быть образовано исполнительным элементом любого вида, например резьбой, магнитом, с помощью серводвигателя и т.д. В радиальном направлении вал не может двигаться совсем или может двигаться незначительно. Устройство для перестановки в форме осуществления на фиг.1 закреплено на камере 1 для гранулирования и воздействует на корпус мотора 13, при этом обеспечивается перемещение вала 9, но может осуществляться и по-другому.

При работе внутрь камеры 1 для гранулирования направляется охлаждающая среда, в частности охлаждающая вода или смесь из воды и гликоля. Эта охлаждающая вода по трубопроводу 21 подводится тангенциально в направлении стрелки 22 и попадает в кольцевое пространство 23, окружающее перфорированную плиту 2, из которого через, по меньшей мере, одно отверстие 24 поступает внутрь камеры 1 для гранулирования, в форме водяной пленки или водяного кольца проходит вдоль по внутренней стороне стенки 16 и при этом захватывает и охлаждает отрезанные ножами 11 гранулы сразу же после их образования, так что предотвращается спекание этих гранул. Охлажденные гранулы вместе с охлаждающей водой через выпускной трубопровод 25 в направлении стрелки 25 отводятся из камеры 1 для гранулирования.

В случае устройства согласно фиг.1 речь идет в основном об известном устройстве для гранулирования горячих кусочков, в котором выгрузка гранул осуществляется вращающейся водяной пленкой.

Вал 9 проходит через камеру 1 для гранулирования в центральную среднюю область концевой стенки 14. Вал 9 не установлен в концевой стенке 14 камеры 1 для гранулирования, а в первую очередь установлен в двигателе 13. Вал 9 проходит через камеру 1 для гранулирования без контакта и, таким образом, свободно от трения или на расстоянии от камеры 1 для гранулирования.

Область между валом 9 и камерой 1 для гранулирования свободна от шлифующего уплотнения, т.е. в этой области нет какого-либо уплотнения, а именно ни уплотнительных колец, ни пленки смазочного материала или т.п. Таким образом, между внутренней частью камеры 1 для гранулирования и наружным окружением образовано постоянно открытое отверстие 17 для прохождения потока, через которое воздух в виде потока может поступать согласно стрелке 31 извне во внутреннюю часть камеры 1 для гранулирования. Отверстие 17 для прохождения потока прилегает непосредственно к валу 9 или идет вдоль вала 9 или вал 9 полностью или со всех сторон в форме боковой поверхности цилиндра окружен отверстием 17 для прохождения потока. Отверстие 17 для прохождения потока имеет форму цилиндрического кольца или кольцевого зазора или оставляет свободным подобного рода кольцевое пространство.

Благодаря отводу потока охлаждающей среды из камеры 1 для гранулирования (стрелка 26) или благодаря относительно быстрому водяному потоку, в частности, у выпуска 25 в камере 1 для гранулирования по аналогии с водоструйным насосом создается определенное разрежение по отношению к внешнему окружению. Разрежение находится под влиянием исполнения выпуска 25, дальнейшего движения охлаждающей среды в герметичной системе, например рукаве.

В качестве альтернативы или дополнительно разрежение, по меньшей мере, частично могло бы поддерживаться или также создаваться с помощью подключаемого вакуумного насоса. Таким образом, камера 1 для регулирования должна иметь определенную стойкость в отношении разрежения от легкого до среднего.

Благодаря этому разрежению окружающий воздух по стрелке 31 засасывается через отверстие 17 для прохождения потока вдоль вала 9 внутрь камеры 1 для гранулирования. С помощью этого направленного внутрь потока 31 воздуха охлаждающая среда не может выходить наружу через отверстие 17 для прохождения потока против потока 31 воздуха. Оказалось замечательным, что этот принцип удовлетворительно работает уже при очень низком разрежении в камере 1 для гранулирования. Область, через которую вал 9 проходит камеру 1 для гранулирования, таким образом является герметичной в отношении выхода охлаждающей среды, вследствие чего в этой области можно отказаться от применения дорогих и чувствительных к вредным воздействиям уплотнений.

На фиг.2 изображено другое предпочтительное альтернативное исполнение устройства. Оно перекликается в значительной мере с устройством на фиг.1. Однако на концевой стенке 14 внутри камеры 1 для гранулирования в области прохода вала 9 в камеру 1 для гранулирования расположен фланцевый элемент 19, в форме кольца окружающий вал 9, причем отверстие 17 для прохождения потока образовано в этом фланцевом элементе 19 и вал 9 окружен со всех сторон в форме боковой поверхности цилиндра или в форме цилиндрического кольца. Вал 9 не касается ни камеры 1 для гранулирования, ни фланцевого элемента 19 и проходит без контакта и, таким образом, без трения и без износа и отстоит на расстоянии от камеры 1 для гранулирования и/или от фланцевого элемента 19.

В отверстии 17 для прохождения потока, а именно в окружении из фланцевого элемента 19 расположена окружающая вал 9 в форме боковой поверхности цилиндра или в форме цилиндрического кольца возвратная резьба 30. Эта возвратная резьба не имеет контакта или отстоит на расстоянии от вала или в лучшем случае прилегает, слегка шлифуя вал 9, и транспортирует внутрь в направлении камеры 1 для регулирования. Таким образом может удаляться возможная остаточная вода или создается вид защиты при отказе, если вакуум в камере 1 для гранулирования становится слишком низким или периодически исчезает. Прохождению воздуха через возвратную резьбу 30 не создается существенных помех или не смотря на нее обеспечивается постоянно открытое отверстие 17 для прохождения воздуха.

Камера 1 для гранулирования рассчитана так, что возможная негерметичность камеры 1 для гранулирования так мала, что при работе через отверстие 17 для прохождения потока в камеру 1 для гранулирования засасывается всегда достаточно воздуха и через отверстие 17 для прохождения потока существует достаточно сильный воздушный поток, чтобы предотвратить выход или проход воды через отверстие 17 для прохождения потока. Предпочтительно, если камера 1 для гранулирования при работе за исключением отверстия для прохождения потока и подводящих и отводящих трубопроводов 21, 25 для охлаждающей среды образована достаточно герметичной.