專利名稱：用于水下造粒機的模板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于水下造粒機的造粒機頭部的模板，用于水下造粒機的造粒機頭部的噴嘴，所述噴嘴特別適合于與這種模板一起使用，以及帶有這種模板和/或這種噴嘴的水下造粒機。
背景技術：
水下造粒機用來制造塑料顆粒(或球或者丸)。為此目的，塑料受到擠壓通過造粒機頭部(或機頭)的模板進入到水腔室中。借助于轉動的切割頭將從所述模板的貫通孔排出的塑料流股割斷，其中這樣制造出的塑料顆粒由注入經過水腔室成流股的冷卻水引導開去。塑料熔融物在貫通孔的出口端處的溫度是特別重要的，因為塑料熔融物(或熔融的塑料)必定在剛排出之后就變硬固化。熔融物在所述貫通孔中就已經變硬導致了不規則的熔融物流或甚至導致熔融物流的中斷。由于這種干擾，可能需要關閉整個造粒系統。特別是在開動所述造粒系統時，必須防止這種現象的出現，而這種現象也稱為“凍結”。當開動所述水下造粒機時，必須注意到同時發生的冷卻水進入所述水腔室中的流股流入和塑料熔融物的排出。如果冷卻水在所述模板周圍形成流股太早，結果就會是噴嘴的強冷卻，這樣造成進入噴嘴的熔融物立刻變硬固化。如果在另一方面塑料熔融物排出所述噴嘴而沒有立刻冷卻，那么所述模板和所述切割頭就會被粘抹上塑料熔融物。因此，通常為冷卻水設置旁路管，從而當開動機器時，已經流過所述旁路管的冷卻水就必須被轉移到水腔室中，且因而這在適當的時候是有效的。由于某些問題，在操作期間，熔融物流的中斷而沒有排出所述冷卻水通常是不可接受的，因為，在噴嘴中的塑料熔融物同樣會立刻變硬固化。在操作期間各個噴嘴的阻塞有顆粒長度變化的缺陷，可能產生不均勻的顆粒且造粒機頭部中的壓力比發生變化。由于較高的流率或流速所述壓力增加，且非牛頓流體的粘度以較高的剪切速率增加。在擠壓機產生接觸壓力的情況下，當頭部壓力增加時，熔融物的后續長度增加，且產品可能受熱損壞。各個噴嘴的阻塞結果對塑料熔融物和造粒加工過程具有不利的影響。在本技術領域中，提出了不同的解決方案，這些方案以這樣的方式來引導貫通孔或噴嘴中的塑料熔融物，就是熔融物實際上在排出的時刻之前具有熔融溫度。為此目的，通常對模板進行加熱，然而這導致了在模板與冷卻水接觸的出口側具有強烈的熱梯度。為了防止熱(或熱量)從所述噴嘴傳遞(或傳導)到與水接觸的模板，就是噴嘴經過鄰近的冷卻水的冷卻，專利文件AT505845B1建議在模板的貫通孔中以非接觸形式支撐這些噴嘴，其中，通過彈性密封材料防止噴嘴與模板的直接接觸。所述密封材料置放在噴嘴的前側且保持抵靠貫通孔的出口側端部處的肩部，所述肩部突伸入所述貫通孔中。而且噴嘴每個在其內部具有突伸到前表面之外的桿，為的是防止成流股的通過噴嘴的熱的塑料熔融物與密封材料接觸。而且，噴嘴在它們的出口方向上被縮窄，以便它們與貫通孔的內側沒有側向接觸。這樣，從噴嘴流動或傳導到模板的熱以這種方式被減少，就是上面提到的問題明顯地得到克服。特別是在這種構造類型中，用于冷卻水的旁通管不再是強制性的，因為所述冷卻水在所述塑料熔融物排出進入到水腔室之前不久已經能夠讓冷卻水進入水腔室中，沒有噴嘴的過度冷卻，因此，在操作期間簡短地中斷熔融物流動而沒有噴嘴的凍結重新起動它也是可能的。然而，為此目的需要的彈性的高溫密封是相對昂貴的且具有有限的熱阻。模板必須頻繁地進行清潔，這通常在加熱條件下進行(例如通過熱解爐)。由于彈性密封件無法抵御清潔(或清理)溫度，所以本領域技術人員必須拆下模板，對其進行清理并在清理之后為它裝備上新的密封件。這種系統的維修因而是相當復雜的。
發明內容
因此，本發明的目的是提供用于水下造粒機的模板和噴嘴，這使得所述模板和所述噴嘴之間的熱流動為最小，且在這種情況下具有可靠的密封效果，然而，這種布置比已知的設備更容易維護且成本更低。本發明的目的通過按照獨立權利要求所述的用于所述造粒機的造粒機頭部的模板和噴嘴來實現的。進一步的擴展和有利的實施例將在從屬于獨立權利要求的權利要求中進行具體的說明。根據本發明，提供有置放在貫通孔的肩部上帶有相應的前表面的噴嘴，所述相應的前表面通過使所述噴嘴在它們的出口側端處在外部橫截面上變窄而形成。在這種方式中，不需要單獨的密封材料，因為通過所述噴嘴與所述貫通孔的所述肩部的直接接觸形成了密封。因而最為簡單的情況下，所述噴嘴和所述貫通孔的所述肩部之間產生了金屬接觸。 由于在外部橫截面上看這些噴嘴在它們的出口端處變窄，并且僅以它們的前表面與模板進行接觸，接觸面是小的，使得所述噴嘴和所述模板之間的熱流動或熱傳遞很少，其中，所述模板與所述冷卻水接觸。因此防止了在文件開始所描述的缺陷，特別是噴嘴的凍結。而且， 使得維修變得方便，因為不需要處理任何單獨的密封材料，且也不必按照需要對其進行更換。由于取消了密封材料，所以能夠降低花費。有利地，噴嘴的出口側的前表面是傾斜的，使得與所述貫通孔的所述肩部的接觸的表面最小。“傾斜的”意味著所述噴嘴的所述前表面與所述模板的所述出口側的面不平行，其中，所述切割頭在所述模板上方旋轉。理論上，所述噴嘴和所述肩部只在呈環形的線上彼此相互接觸。由于非常小的接觸表面，所以使從所述模板流動到所述噴嘴的熱最小，從而能夠防止在所述噴嘴中的塑料熔融物的變硬固化。而且，通過傾斜的出口側的前表面，所述噴嘴和所述肩部之間的密封效果得到改善。因為由于最少的接觸表面，所述噴嘴受壓抵靠所述肩部的力每單位接觸表面區域內是非常大的。優選地，所述噴嘴的所述前表面是凸起的，其特別優選地構形成基本上的球形，這意味著所述前表面不是線性地被斜切，但是在橫截面(或剖面)上觀察，它基本上遵循著曲線。例如，所述噴嘴的所述前表面基本上對應于半球形的表面。然而，所述前表面還可以對應于任何所希望的球形段(或球形部分)的表面，所述球形段的表面必定總是被所述噴嘴的所述出口孔來中斷。通過提供基本上球形的前表面，所述密封效果能夠得到進一步的改善，因為所述噴嘴在它們的相應的出口孔周圍的區域的前表面的梯度是相當平的，且因此前表面以非常平的角度與所述肩部接觸是可能的。與成線性傾斜的前表面相比，前表面的凸起或特別是基本上的球形構形(或構造)還加強了噴嘴頂部(或前部)的穩定性。所述前表面的軸向上最前面的區域然而也可構形成平的。例如，在這些噴嘴的出口側端使所述噴嘴變平可能是有利的，為的是使所有的噴嘴呈現均勻的長度。如果這個區域相應地保持為小的，形成的線接觸基本上得以保持。如果所述肩部同時被構形成在所述接觸區域至少與所述噴嘴同樣的程度，就是與所述噴嘴的平的最前面的前表面區域平行， 有利的在徑向方向上的相對移動是可能的，所述相對移動可以例如補償由于溫度變化而引起的變形。然而優選地，不僅所述噴嘴的所述前表面具有凸起，優選為基本上球形形狀，而且所述貫通孔的所述肩部的所述表面也具有內凹，優選為基本上球形形狀。在這種方式中，理論上存在有確定的沿環形線的線性接觸，所述噴嘴的凸起的前表面與所述貫通孔的所述肩部的內凹的表面以相對平的角度彼此相遇。也由此，當保持所述密封效果的同時，能夠適應所述噴嘴相對于所述模板的小的徑向位移，其中，所述徑向位移可能例如由于熱運動而發生。通過將所述肩部構形成內凹的形狀，實質上增加了所述肩部的穩定性，使得能夠將所述肩部在通道的橫截面上的厚度相應地變小。特別是，所述噴嘴的所述前表面和所述肩部具有不同的曲率半徑，當然，所述噴嘴的所述前表面的曲率半徑小于所述肩部的曲率半徑。所述噴嘴優選地支撐在所述噴嘴板中，方式是它們相對于所述模板是可軸向調整的。特別是所述噴嘴可以借助于螺紋旋擰到所述模板中。由此，每個噴嘴能夠單個地被壓靠在所述貫通孔的所述肩部上，從而對于每個所述貫通孔中的每個所述噴嘴來說，密封效果得到了保證。因此與所述噴嘴和所述模板的尺寸有關的軸向公差以容易的方式得到補償， 使得可以消除，為公差補償的目的，使所述噴嘴在出口端變平。在這種方式中，所述噴嘴和所述模板之間實現了軸向上理想的線性壓緊。保證了各個部件的互換性。在優選的實施例中，所述模板由用于安置所述噴嘴的所述噴嘴板和在所述噴嘴板前面安裝在其出口側的所述切割板形成，所述肩部在所述切割板上構形成。所述切割板用來保護造粒機頭部防止通過轉動的切割頭的強烈的磨損，并其構形成相當的薄。所述切割頭在其上轉動的所述切割板的表面可以另外設置磨損保護層。特別地在所述切割板和所述噴嘴板之間可以設置間隙，所述間隙用來隔絕所述造粒機頭部防止通過所述模板使熱或熱量擴散到所述水下造粒機的冷卻水中。此外，為至少所述模板或切割板的所述貫通孔的所述肩部設置涂層是有利的，其中，所述涂層包括比所述模板/所述切割板本身要軟的材料或者由所述材料制成。只涂敷所述肩部就足夠了，但是例如為了生產技術上的原因，也可以設置成從一側將整個模板/ 切割板涂敷這種涂層。盡管所述軟性材料處在與所述噴嘴接觸的接觸表面的區域內，但能夠進一步改善軸向密封。這種涂層也可以適應徑向上的熱運動。作為材料，例如比所述模板/切割板的材料軟的金屬或也可以是塑料都在考慮的范圍內。
在操作過程中，所述切割板可能朝向外面拱起，例如朝水腔室的方向拱起。這可能在所述噴嘴由于它們的加熱在軸向上比所述噴嘴板和/或在所述切割板和所述噴嘴板之間的固定螺栓或螺絲更強烈地伸展時發生。由于所述噴嘴板通過所述貫通孔的所述肩部與所述切割板接觸，所以它們相應地壓靠在所述切割板上。然而在所述切割板的外側邊上轉動所述切割頭，為的是產生顆粒。因為因拱起導致所述切割頭的壓力增加，所以磨損也增加了。為了降低或防止抵靠所述轉動的切割頭的切割板的拱起，將所述切割板朝所述噴嘴板的方向對中地夾緊可能的是有利的。在這種方式中，防止了所述切割板朝切割頭部的方向拱起，而通常所述切割板僅固定在邊緣處。因而所產生的熱橋是可以忽略的，因為所述噴嘴通常在距所述模板或切割板的中心足夠的距離處以環形排列設置。所述切割板的中間 (或中央)固定因而對所述噴嘴中的熔融物流動沒有負面作用。另一方案或者另外可以將所述切割板的入口側構形成使得它是凸起的。由于軸向伸展的噴嘴引起可能發生的拱起通過因較大的材料強度引起凸起度或凸狀來補償。為了適應所述噴嘴的軸向伸展，也可以設置成在軸向上彈簧加載的方式支撐抵靠所述肩部的噴嘴。所述切割板可以抵靠彈簧，例如盤形彈簧，旋擰到所述噴嘴板上。在這種情況下，所述彈簧優選地設置在所述螺栓(或螺絲)頭部下方。為了實現所述噴嘴的軸向熱膨脹(thermal extension)的良好補償，所述彈簧可以通過螺栓旋擰入到所述噴嘴中進行預張緊。彈簧常數優選選擇低的，從而在所述噴嘴的長度的因熱誘導出現變化的情況下， 變化的彈簧行程對彈簧力沒有任何顯著的影響。由于彈簧力的變化因此是小的，因此防止了在操作期間所述切割板抵靠所述切割頭的拱起，從而降低了刀的磨損。所描述的模板和噴嘴特別適合于使用在水下造粒機中。在所述噴嘴和所述模板之間在低熱流動的同時實現了很好的密封性。特別是先前所描述的所述噴嘴的凍結的問題得到了遏制。本發明的這些和其它特點能夠從下面的描述和作為簡要說明的附圖中得到更清楚的理解。
下面參照附圖通過示例描述本發明的這些或其它特點。這些附圖簡要說明如下圖1是水下造粒機的造粒機頭部的頂視圖；圖2是圖1中所示的造粒機頭部的剖視圖；圖3a和北是噴嘴和貫通孔的肩部之間的接觸區域的兩個實施例的細節的剖視圖；圖4是帶有螺紋的噴嘴的剖視圖；以及圖5是與圖4中所示的類似的帶有導熱銷的噴嘴的剖視圖。
具體實施例方式圖1示出了一種用于水下造粒機的造粒機頭部(或機頭)10的頂視圖。在水下造粒機運行期間造粒機頭部10的所示出的這側與冷卻水(或冷水)接觸，所述冷卻水將塑料顆粒運送走。模板由噴嘴板1和切割板Ia形成，且被加熱帶16所包圍，所述加熱帶將熱能供給到所述模板。為的是將所述模板保持在一定的溫度。與加熱筒(或加熱載體)相比較，加熱帶的使用具有這樣的優點，在需要將所述模板從造粒機頭部10移開的維修或養護工作中，能夠容易地將所述加熱帶移走。所述模板具有五個環形布置(或配置)的出口孔(或排出孔)6，塑料熔融物(或熔融體)或熔融的塑料經過這些出口孔排入到(未示出的)水腔室中。特別地出口孔6在這里被形成在切割板Ia上，在所述切割板上轉動或旋轉切割塊體，為的是產生出顆粒。切割板Ia包括一種材料，所述材料使所述切割板比噴嘴板1受到更好的保護來防止磨損，而所述切割塊體在所述切割板之上滑動，或者所述切割板由所述材料制成。切割板Ia通過連接部件18，例如螺栓或螺釘，連接到噴嘴板1上，所述噴嘴板又通過連接部件19，例如螺栓或螺釘，連接到(在圖1中未示出的)所述造粒機頭部的基座部件(或底座部件)。在連接部件18的下方，設置有彈簧，特別是盤簧，使得所希望的張力是可調整的。切割板Ia具有中間(或中央)固定裝置17，所述中間固定裝置防止所述切割板朝所述切割塊體的方向拱起。在圖2中，以剖面圖示出了圖1中所示的造粒機頭部10。塑料熔融物(或熔化的塑料)首先在造粒機頭部10的入口側借助于錐形體(或錐形部分或者圓錐體)14被分成幾部分流股.這些熔融物流股通過基座部件13上的通道3a達到所述模板上的貫通孔(或通孔)3，所述模板由噴嘴板1和切割板Ia形成。基座部件13借助于加熱筒15來進行加熱，以便在通道3a中的塑料熔融物不會變硬(或凝固或者固化)。可選地，可以將錐形體 14在三個位置以魚雷的方式固定到基座部件13上，從而形成一個成節段的環形通道，而不是單個的通道3a。所述模板布置或配置在底座部件13上，如已經結合圖1所描述的，所述模板被加熱帶16包圍住。為了保護所述模板防止磨損，切割板Ia布置在有出口孔6的區域內。在貫通孔3內，布置有噴嘴2，在本實施例中，所述貫通孔經過噴嘴板1和切割板la，塑料熔融物被導引經過在那里布置的所述噴嘴。切割板Ia借助連接部件18 (參見圖1)被安裝到噴嘴板1上，并被支撐在軸承或支承件25上，從而在噴嘴板1和切割板Ia之間保留有間隙26。 軸承25可以由例如陶瓷制成，諸如氧化鋯等制成。從所述模板到冷卻水的熱流動(或熱傳遞)通過間隙沈和軸承25被減少，所述冷卻水接觸切割板la。在圖3a和北中，示出了噴嘴2的前表面4和貫通孔3的肩部5之間的接觸區域的細節。肩部5形成在切割板Ia上并突伸入貫通孔3中。由于噴嘴2的所選擇的外徑，所述外徑在噴嘴的出口端變窄，所以在噴嘴2的外周邊(或外周向部分)和貫通孔3之間不存在任何接觸。最終出現的間隙20提供了熱絕緣，使得在這種方式下沒有任何熱或熱量被從噴嘴2傳導到與冷卻水接觸的切割板Ia上。在圖3a中所示出的實施例中，噴嘴2的前表面4和貫通孔3的肩部5的以球狀的方式構形成(或將它們的形狀制成球形狀)。僅以理論上的線性接觸表面7的形式生成接觸，使得噴嘴2和切割板Ia之間熱流動(或熱傳導)是最小的。特別是為此目的，在噴嘴2 的出口處的通路直徑小于在切割板Ia上的出口孔6的與之相鄰的直徑。因而可以防止在噴嘴2的通路開口 8中的塑料熔融物的硬化(或凝固)。而且，流入(傳遞)到冷卻水中的熱量的減少還節省了能量，因為有較少量的熱輸出損失。萬一熔融物由于熔融物流股的中斷在出口孔6仍然硬化，這種阻塞由于其尺寸小而完全可被流動的塑料熔融物推出。肩部5的厚度例如在出口孔6的區域內可以僅達到 1mm。盡管肩部5的精巧的端部，但保證了高的機械穩定性，因為當距出口孔6的距離增大時肩部5在橫截面上由于球形形狀顯著地增加。由于一方面噴嘴2的前表面4和另一方面肩部5的球形設置，且由于共同接觸表面7的區域內相關聯的平角，實現了帶有極大密封力的良好密封效果。為了進一步改善密封效果，在肩部5的區域內可以設置或提供涂層21，或者因制造上的原因，在整個表面上設置所述涂層，所述涂層包括比切割板Ia的更軟的材料，例如軟的金屬或者也可以是阻熱塑料，或者所述涂層由這些材料制成。此外，噴嘴2的前表面4也可設置涂層22。特別是因此能夠適應由于熱運動(或溫度變化)引起的軸向位移。0.1mm厚度的涂層完全足以適應例如通過模板的冷卻在例如0. Olmm的區域的熱變形。此外，在切割板Ia上可以設置防磨損層23，以便保護切割板3防止所述切割塊體在其上滑動。圖北示出了噴嘴2的球形前表面4和切割板Ia的球形肩部5中每一個具有平的區域9或11的實施例。通過提供平行于徑向平面的平的區域，使得噴嘴2在肩部5上的滑動成為可能，從而能夠更好地適應徑向位移。平的區域9，11例如可以具有0. 2-0. 3mm的寬度，所述區域鄰接噴嘴2的前表面4和肩部5上的通路開口 8和貫通孔6。此外，圖北中所示的實施例的其它部分對應于圖3a的那些部分。圖4最后示出了具有螺紋12的噴嘴2。借助于螺紋12，能夠將噴嘴2旋擰到所述噴嘴板上且因而用其前表面4壓靠在所述模板的相應的貫通孔3中的肩部5上。噴嘴2例如可以有用于進行旋擰入的六角窩24。以這種方式可以在例如維修工作中或者在裝配造粒系統時單個地調整每個噴嘴2，從而，克服較小的公差，特別是克服與噴嘴2的軸向尺寸有關的公差，并可以在前表面4上施加所希望的接觸壓力。圖5表示圖4中所示噴嘴2的球形實施例，導熱銷27伸展到噴嘴2的通路開口 8 中，所述導熱銷在熔融物剛好離開噴嘴的出口之前加熱噴嘴2中的熔融物。
權利要求
1.一種用于進行塑料造粒的水下造粒機的造粒機頭部(10)的模板，所述模板具有用于通過塑料熔融物的貫通孔(3)和插入到所述貫通孔(3)中的噴嘴O)，其中，所述貫通孔 (3)在它們的出口側端分別具有突入到貫通孔(3)中的肩部(5)，而所述噴嘴(2)在外部橫截面上在所述噴嘴的出口排出側端變窄同時形成前表面(4)，其特征在于，帶有它們的前表面⑷的所述噴嘴⑵置靠在所述貫通孔⑶的所述肩部(5)。
2.按照權利要求1所述的模板，其特征在于，所述噴嘴(2)的所述前表面(4)傾斜地構形成，優選地構形成凸起的且更為優選地構形成基本上球形的。
3.按照權利要求2所述的模板，其特征在于，所述前表面的軸向上最前面的區域(9)構形成平的。
4.按照權利要求2或3所述的模板，其特征在于，所述噴嘴O)的所述前表面(4)和所述貫通孔(3)的所述肩部( 分別基本上構形成球形的，且所述前表面(4)和所述肩部 (5)的曲率半徑是不同的。
5.按照權利要求1-4中任一項所述的模板，其特征在于，所述貫通孔(3)的所述肩部 (5)具有平行于徑向平面的中間表面部分(11)。
6.按照權利要求1-5中任一項所述的模板，其特征在于，所述模板(l，la)上的所述噴嘴O)以這樣的方式進行支撐，特別是以旋擰入的方式進行支撐，所述方式使得所述噴嘴相對于所述模板(l，la)可軸向上調整。
7.按照權利要求1-6中任一項所述的模板，其特征在于，所述模板(l，la)在所述貫通孔⑶的所述肩部(5)上至少具有涂層(21)，所述涂層由比所述模板(l，la)的更軟的材料制成。
8.按照權利要求1-7中任一項所述的模板，其特征在于，所述模板(l，la)具有用來容納所述噴嘴⑵的噴嘴板⑴和切割板(Ia)，所述切割板(Ia)安裝在所述噴嘴板⑴前面在它的出口側，且所述肩部(5)形成在所述切割板(Ia)上。
9.按照權利要求8所述的模板，其特征在于，所述切割板(Ia)適于朝所述噴嘴板(1) 的方向對中地被夾緊(17)。
10.按照權利要求8或9所述的模板，其特征在于，所述切割板(Ia)構形成在入口側為凸起的。
11.按照權利要求1-10中任一項所述的模板，其特征在于，所述噴嘴板以軸向上彈簧加載的方式被支撐抵靠所述肩部(5)。
12.一種用于水下造粒機的用來通過塑料熔融物的造粒機頭部(10)的噴嘴，其特征在于，在出口側所述噴嘴的前表面(4)構形成凸起的，優選地構形成基本上球形的，如果需要，在所述前表面的軸向上最前面的區域(9)構形成平的。
13.一種用于水下造粒機的用來通過塑料熔融物的造粒機頭部(10)的噴嘴，優選地按照權利要求12的噴嘴，其特征在于，所述噴嘴(2)適合于相對于水下造粒機的造粒機頭部(10)的模板(1,1a)進行軸向上調整。
14.按照權利要求13所述的噴嘴，其特征在于，所述噴嘴(2)具有用于軸向調整的螺紋 (12)。
15.一種用于進行塑料造粒的水下造粒機，所述水下造粒機包括按照權利要求1-11中任一項所述的模板(1，la)和/或按照權利要求12-14中任一項所述的噴嘴(2)。
全文摘要
本發明提供一種用于水下造粒機的模板(1，1a)，模板(1，1a)具有用于通過塑料熔融物的貫通孔(3)和插入到貫通孔(3)中的噴嘴(2)，在貫通孔(3)的出口側端分別設有突入到相應的貫通孔(3)中的相應的肩部(5)。噴嘴(2)在外部橫剖面上在它們的出口側端變窄，且所形成的前表面(4)置靠在貫通孔(3)的肩部(5)上。噴嘴(2)的前表面(4)特別可以構形成基本上球形的，從而接觸表面(7)以及因此噴嘴(2)和模板(1，1a)之間的熱流動為最小。
文檔編號B29B9/06GK102294765SQ201110178329
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月28日 優先權日2010年6月28日
發明者烏爾里克·克羅伊茨, 路德維格·佐里馳 申請人:瑞達申工程股份有限公司