Патент на изобретение №2344928

(54) ПРОФИЛИРУЮЩИЙ УЗЕЛ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЭКСТРУДЕРА К ГРАНУЛЯЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ И СПОСОБ ЕГО ЗАПУСКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к профилирующему узлу для подключения экструдера к грануляционной установке. Узел содержит несколько подводящих каналов, гидравлически сообщенных с выходным отверстием экструдера. Подводящие каналы сообщены с шестеренчатыми насосами по возможности с постоянной производительностью, которыми во время запуска блокируется доступ потока расплава в каналы. От каждого шестеренчатого насоса проходит единственный канал до экструзионного сопла. Экструзионные сопла могут быть образованы отверстиями в перфорированной плите, связанной с ее головной частью. Несколько шестеренчатых насосов приводятся в действие общим валом. Способ запуска грануляционной установки, оборудованной таким профилирующим узлом, предусматривает, чтобы сначала приводился в действие экструдер до тех пор, пока на входе каждого шестеренчатого насоса не образуется достаточное давление. По достижении такого давления приводится в действие каждый шестеренчатый насос. В случае применения установки подводной грануляции грануляционные ножи приводятся в круговое движение не позднее этого момента. Результатом изобретения является усовершенствование конструкции грануляционной установки и обеспечение одинакового расхода материала через все сопла. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к профилирующему узлу для подключения экструдера к грануляционной установке преимущественно для термопластичного полимерного материала, содержащему, по меньшей мере, один канал для подвода расплава, гидравлически сообщаемому с экструдером и расположенному до шестеренчатого насоса, которым блокируется при запуске экструдера доступ потока расплава в канал, сообщенный с экструзионным соплом.

Также изобретение относится к способу запуска грануляционной установки, снабженной профилирующим узлом.

Грануляционные установки обеспечивают преимущество, заключающееся в гранулировании материалов с очень низкой вязкостью, в частности термопластичных полимерных материалов, предназначенных преимущественно для вторичного использования. В установке подводной грануляции поступающий из экструдера расплав подается непосредственно в омываемый водой корпус гранулятора. Также и режущие инструменты, движущиеся перед перфорированной плитой и режущие выходящие из отверстий плиты, служащих форсунками, прутки с образованием гранулированной крошки, располагаются в воде. В обычной же грануляционной установке поступающие из сопел прутки направляются в водяную ванну для отверждения расплава, после чего они снова извлекаются из ванны и подаются к грануляционным ножам.

Для запуска таких установок требуется резкая подача расплава к соплам для исключения замораживания отдельных сопел, так как, в частности, в установках подводной грануляции, в которых перфорированная плита контактирует с водой, расплав быстро охлаждается. В целях обеспечения упомянутой резкой подачи расплава в профилирующем узле описанной выше конструкции блокирующий элемент выполнен в виде клапана, открывающегося при достижении экструдером своей полной мощности. До этого подаваемый экструдером расплавленный материал выпускали через боковое выходное отверстие, большей частью на пол. Помимо указанной потери материала недостатком служило также и то, что происходил неравномерный расход материала через сопла или отверстия перфорированной плиты, что вызывало неравномерность свойств полученного гранулята.

Из US 5,723,082 известна грануляционная установка, в которой для прекращения доступа расплавленного потока в сопла используется шибер. Однако такой шибер может и не применяться, но в этом случае вместо него должен использоваться шестеренчатый насос. Также и в конструкции по ЕР 0894594 А2 остановкой шестеренчатого насоса блокируется доступ жидкого потока к соплам, это применяется и в конструкции согласно DE 10117913 А1. Однако всем этим известным конструкциям присущ общий недостаток, выражающийся в том, что недостаточно предупреждается неравномерность расхода материала через сопла или отверстия перфорированной плиты.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и усовершенствование конструкции описанного выше типа настолько, чтобы обеспечивался, по меньшей мере, приблизительно одинаковый расход материала через все сопла. Данная задача решается изобретением за счет того, что несколько шестеренчатых насосов с одинаковой производительностью приводятся в действие общим валом, причем каждый шестеренчатый насос сообщен каналом с экструзионным соплом. Поэтому каждый шестеренчатый насос связан с приданным ему экструзионным соплом единственным каналом. Таким образом каждый шестеренчатый насос обеспечивает объемное дозирование потока расплава для соответствующего сопла. Поскольку шестеренчатые насосы имеют одинаковую производительность и приводятся в действие общим валом, то в экструзионное сопло соответствующим шестеренчатым насосом подается одинаковое объемное количество расплава в единицу времени. Следовательно, создаются одинаковые условия для всех отверстий или экструзионных сопел, что обеспечивает равномерное качество производимого гранулята. В этом случае размеры гранул находятся в очень узком диапазоне допусков.

Кроме того, обеспечивается преимущество, состоящее в том, что каждый шестеренчатый насос дополнительно перемешивает поступающий к нему из экструдера расплав, в результате чего достигается дополнительная равномерность качества расплава.

Наконец еще одним преимуществом является то, что при остановленном шестеренчатом насосе на его входе с помощью экструдера может создаваться предварительное давление. Если после создания такого предварительного давления шестеренчатый насос приводится в действие, то в соответствующем, связанным с соплом канале немедленно образуется полный поток массы, чем предупреждается замораживание этих каналов.

Для обеспечения преимущества, при котором на выходах из сопел исключаются неодинаковые режимы, предпочтительно в варианте развития изобретения каждый шестеренчатый насос располагается рядом с соответствующим экструзионным соплом, в результате чего максимально сокращается протяженность каналов, сообщающих выходы шестеренчатых насосов с соплами. В противоположность этому в известных конструкциях каналы имеют в большинстве случаев большую протяженность от запорного клапана или шестеренчатого насоса до экструзионных сопел или отверстий перфорированной плиты, что создает указанные трудности. Такие короткие каналы согласно изобретению в конструктивном отношении могут быть легко получены в результате того, что экструзионные сопла располагают на несущем элементе, являющемся корпусом шестеренчатого насоса. В этом случае отпадает необходимость в выполнении экструзионного сопла из специальных деталей, несущим элементом для сопел здесь может служить головная часть перфорированной плиты, причем экструзионные сопла образованы отверстиями перфорированной плиты, закрепленной на этой головной части.

Кроме того, применение шестеренчатых насосов обеспечивает то преимущество, что возможно регулировать, при необходимости, объемный поток изменением параметров привода, при необходимости, задавая его разным для отдельных шестеренчатых насосов, в результате чего везде достигается равномерный выход расплава из отверстий.

Способ согласно изобретению для запуска грануляционной установки, оборудованной профилирующим узлом согласно изобретению и снабжаемой расплавом из экструдера, отличается тем, что сначала приводится в действие экструдер до тех пор, пока на входе каждого шестеренчатого насоса не образуется достаточное давление, и что после достижения этого давления приводится в действие каждый шестеренчатый насос, находившийся до этого в состоянии покоя, причем в случае применения установки подводной грануляции грануляционные ножи приводятся в круговое движение не позднее указанного момента. Данный способ позволяет избежать упомянутое замораживание расплава в каналах, ведущих к экструзионным соплам или отверстиям перфорированной плиты, и обеспечивает равномерное качество гранулята, нарезанного из разных прутков.

На чертежах схематически представлены примеры выполнения профилирующего узла согласно изобретению. На фигурах 1 и 2 показано применение изобретения в грануляционной установке, при этом на фиг.1 показано сечение по I-I изображения на фиг.2, на фиг.2 – сечение по II-II изображения на фиг.1. На фигурах 3-5 показано применение изобретения в установке подводной грануляции, причем на фиг.3 показано продольное сечение по установке, на фиг.4 – сечение по IV-IV изображения на фиг.3, на фиг.5 показано сечение по V-V изображения на фиг.3.

Изображенная на фигурах 1 и 2 грануляционная установка загружается гранулируемой массой из экструдера, в частности термопластичным полимерным материалом, подлежащим грануляции в целях вторичного использования. Экструдер содержит корпус с расположенным внутри шнеком, приводимым во вращательное движение вокруг своей оси. Экструдер подает пластифицированный материал в направлении стрелки 4 в выходное отверстие корпуса шнека, к которому плотно примыкает входное отверстие 6 несущего элемента 30. От входного отверстия 6 расплав поступает по нескольким подводящим каналам 8 в каналы 11, ведущим к экструзионным соплам 9, закрепленным на несущем элементе 30.

Для улучшения условий запуска и обеспечения равномерных свойств нарезанной гранулированной крошки каждый подводящий канал 8 сообщен с расположенным на несущем элементе 30 шестеренчатым насосом 21, который при определенном числе оборотов обеспечивает постоянную подачу поступающего в него материала. В изображенном примере выполнения предусмотрено четыре шестеренчатых насоса 21 и, следовательно, четыре подводящих канала 8 и четыре канала 11. Обе шестерни 22 каждого шестеренчатого насоса 21 приводятся во вращение в показанном стрелкой 23 направлении. Для этого шестерня 22 каждого шестеренчатого насоса 21 насажена на вал 24 (фиг.2) с вращательным замыканием, приводимый во вращение двигателем 25. Вторая шестерня 25 соответствующего шестеренчатого насоса 21 приводится во вращательное движение в результате зубчатого зацепления с приводной шестерней 21. Шестеренчатые насосы 21 приводятся в действие общим валом 24.

С выходным отверстием 26 каждого шестеренчатого насоса 21, как показано на фигурах 1 и 2, сообщен единственный канал 11. Этот канал 11 проходит от выходного отверстия соответствующего шестеренчатого насоса 21 до экструзионного сопла 9, расположенного на несущем элементе 30, служащем корпусом шестеренчатого насоса 21.

Выходное отверстие каждого экструзионного сопла 9 направлено вниз, в результате чего выходящий из него экструдированный пруток 31 попадает в охлаждающую ванну 32, заполненную водой 33. Затвердевшие прутки 31 снова извлекаются из охлаждающей ванны 32 и подаются в схематически изображенный гранулятор 34, из которого нарезанные гранулы падают вниз в показанном стрелкой 35 направлении.

Как изображено на фигурах 1 и 2, шестеренчатые насосы 21 расположены относительно близко к соплам 9. Это обеспечивает то преимущество, что каналы 11, соединяющие выходные отверстия шестеренчатых насосов 21 с соплами 9, являются короткими, что существенно способствует предупреждению замораживания расплава в каналах 11.

Как показано на фиг.2, шестерни 22 каждого шестеренчатого насоса 21 расположены в сверлениях 28 в головной части 7 перфорированной плиты и удерживаются в них втулками 29 в осевом положении. Валы 24 пропущены или заходят в эти втулки. После отсоединения валов от двигателей 25 шестерни 22 вместе с втулками 29 могут извлекаться из сверлений 28 и снова в них вставляться в обратной последовательности.

Как показано на фигурах 3-5, изобретение может применяться, разумеется, и в установках подводной грануляции. На фиг.3 показано, как такая установка загружается гранулируемой массой из экструдера 1. Экструдер 1 содержит корпус 2, в котором расположен шнек 3, приводимый во вращательное движение вокруг своей оси. Экструдер подает пластифицированный материал в направлении стрелки 4 в выходное отверстие 5 корпуса 2 шнека, к которому плотно примыкает входное отверстие 6 головной части 7 перфорированной плиты, служащей несущим элементом 30 для сопел. От этого входного отверстия 6 расплав поступает по нескольким подводящим каналам 8 в каналы 11, сообщенные с образующими экструзионные сопла 9 отверстиями перфорированной плиты 10, закрепленной на головной части 7. Над этими отверстиями перемещаются грануляционные ножи 12, закрепленные на звездообразном держателе 13, приводимым во вращательное движение двигателем 15 через вал 14, в результате чего грануляционные ножи 12 режут выходящие из указанных отверстий прутки с получением гранулированной крошки. Грануляционные ножи 12, держатель 13 ножей и вал 14 расположены внутри грануляционного корпуса 16, в который через впускное отверстие 17 постоянно поступает вода в направлении стрелки 18, в результате чего грануляционные ножи 12 и перфорированная плита 10 непрерывно омываются водой. Вода снова выливается из грануляционного корпуса 16 через выходное отверстие 19 в направлении стрелки 20 и при этом увлекает с собой нарезанную ножами 12 гранулированную крошку.

Каждый канал 8 для подвода расплава сообщен с несколькими, расположенными в головной части 7 перфорированной плиты шестеренчатыми насосами 21, каждый из которых при определенном числе оборотов обеспечивает постоянную подачу материала. В изображенном примере выполнения предусмотрено четыре шестеренчатых насоса 21, которые аналогичным образом приводятся в действие и установлены на приводных валах 24, как это было описано для примера выполнения на фигурах 1 и 2.

От выходного отверстия 26 каждого шестеренчатого насоса 21 проходит короткий канал 11 к экструзионному соплу 9, образованному отверстием в перфорированной плите 10 (фиг.5). Как показано на фигуре 5, экструзионные сопла 9 распределены по всей поверхности перфорированной плиты 10, причем каждому из этих отверстий 9 придан шестеренчатый насос 21. В изображенном примере выполнения в перфорированной плите 10 выполнено четыре отверстия 9, в практических примерах выполнения может быть предусмотрено наличие от одного до двенадцати отверстий 9 и связанное с этим количество шестеренчатых насосов 21. В результате посредством варьирования количества шестеренчатых насосов 21 и экструзионных сопел 9 достигается необходимый поток материала. Как показано на фиг.3, также и в этом примере выполнения шестеренчатые насосы 21 расположены относительно близко от отверстий 9 перфорированной плиты 10, в результате чего образуются короткие каналы 11, ведущие от выходных отверстий 26 шестеренчатых насосов 21 к отверстиям 9 перфорированной плиты 10, чем достигается указанное выше преимущество, заключающееся в предупреждении замораживания расплава в каналах 11.

При запуске такой установки, будь то установка подводной грануляции или иная грануляционная установка, поступают таким образом, чтобы сначала шестеренчатые насосы 21 оставались выключенными, в результате чего поток материала между экструдером 1 и соплами 9 оказывается полностью заблокированным. Затем включают экструдер 1 и подают обрабатываемый полимерный материал во входное отверстие 6 несущего элемента 30, являющегося одновременно корпусом шестеренчатых насосов 21. В результате на входе 27 каждого шестеренчатого насоса 21 создается давление в подведенном полимерном материале. После достижения определенного давления, что контролируется не показанными датчиками давления, шестеренчатые насосы 21 резко включаются и подают с постоянной производительностью находящийся в них полимерный материал в каналы 11 и далее в сопла 9.

Благодаря выполненной согласно изобретению грануляционной установке может быть достигнута пропускная способность от 20 до 60 кг/ч через каждое отверстие перфорированной плиты, что по сравнению с известными конструкциями означает увеличение максимальной пропускной способности.

Формула изобретения

1. Профилирующий узел для подключения экструдера (1) к грануляционной установке преимущественно для термопластичного полимерного материала, содержащий, по меньшей мере, один канал (8) для подвода расплава, гидравлически сообщаемый с экструдером (1) и расположенный до шестеренчатого насоса (21), которым во время пуска экструдера (1) блокируется доступ потока расплава в канал (11), сообщенный с экструзионным соплом (9), отличающийся тем, что предусмотрено несколько шестеренчатых насосов (21) с одинаковой производительностью, приводные шестерни (22) которых установлены с вращательным замыканием на общем приводном вале (24) и приводятся им в действие, причем каждый шестеренчатый канал (21) сообщен с экструзионным соплом (9) только одним каналом (11).

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что каждый шестеренчатый насос (21) расположен смежно с соответствующим экструзионным соплом (9) для достижения максимально короткой протяженности каналов (11).

3. Узел по п.1 или 2, отличающийся тем, что экструзионные сопла (9) расположены на несущем элементе (30), образующем корпус для шестеренчатых насосов (21).

4. Узел по п.3, отличающийся тем, что несущий элемент (30) для сопел выполнен в виде головной части перфорированной плиты, а экструзионные сопла (9) выполнены в виде отверстия перфорированной плиты, закрепленной на головной части.

5. Узел по п.3, отличающийся тем, что шестерни (22) каждого шестеренчатого насоса (21) расположены в сверлениях (28) несущего элемента (30) для сопел и удерживаются в соответствующем сверлении (28) в осевом положении с помощью, по меньшей мере, одной втулки (29), причем, по меньшей мере, через одну втулку (29) пропущен приводной вал (24) для приводных шестерен (22).

6. Узел по п.1, отличающийся тем, что расплав от входного отверстия (6) поступает в шестеренчатые насосы (21) по нескольким подводящим каналам (8).

7. Способ запуска грануляционной установки, загружаемой расплавом из экструдера (1), по меньшей мере, по одному подводящему каналу (8), сообщенному с шестеренчатым насосом (21), которым при запуске экструдера (1) блокируется доступ потока расплава в канал (11), сообщенный с экструзионным соплом (9), отличающийся тем, что сначала приводится в действие экструдер (1) до тех пор, пока на входе (27) каждого из нескольких шестеренчатых насосов (21) с одинаковой производительностью не будет создано достаточное давление, и что только по достижении этого давления приводные шестерни (22) шестеренчатых насосов (21) из своего состояния покоя приводятся в действие общим приводным валом (24).

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что при применении установки подводной грануляции грануляционные ножа (12) приводят в круговое движение не позднее момента, когда приводные шестерни (22) шестеренчатых насосов (21) из своего состояния покоя приводят в действие.

РИСУНКИ