碾壓輥造粒機(jī)及其使用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種碾壓輥造粒機(jī)，該碾壓輥造粒機(jī)具有圓柱形壓緊輥和帶齒的碾壓 輥；碾壓輥的齒具有位于齒根區(qū)域和齒頂區(qū)域之間的齒面；并且，齒根區(qū)域的外直徑比齒 頂區(qū)域的外直徑小。
【背景技術(shù)】
[0002] 由德國專利披露DE31 45 614C2已知一種這樣的用于對(duì)塑料材料料條和類似的 塑料物質(zhì)進(jìn)行造粒的碾壓輥造粒機(jī)；以下稱"塑料材料料條和類似的塑料物質(zhì)"為"塑料料 條"，尤其是當(dāng)這些料條具有包覆管和被封閉的填充料時(shí)。已知的碾壓輥設(shè)備具有用于至少 一條外層硬化了的料條的進(jìn)料設(shè)備，該進(jìn)料設(shè)備將料條引導(dǎo)至輥對(duì)，該輥對(duì)能夠圍繞平行 的軸線在相反方向上被驅(qū)動(dòng)。輥對(duì)中至少一根輥由相對(duì)于塑料材料是硬的的材料制成，并 具有在大致軸向的方向上延伸的、分布在其外周上的凸起。碾壓輥的徑向外端部與壓緊輥 的平滑的圓柱形表面協(xié)作。在該情況下，凸起的徑向外表面區(qū)域應(yīng)當(dāng)幾乎抵在壓緊輥上，使 得在該位置上，通過預(yù)應(yīng)力使壓緊輥維持靜止，并且塑料料條的塑料材料被碾壓成粒料。
[0003] 該設(shè)備的一個(gè)缺點(diǎn)在于，該設(shè)備不能按各種應(yīng)用的許多變型中所要求地那樣將具 有填充料的包覆袋制成粒料包（Granulatkissen)。
[0004] 出于該需求，德國專利披露DE103 47 908Al和DE38 32 566C2,以及公開、審 查了的德國專利披露DE1 297 525A已經(jīng)披露了使用共擠出法將管狀共擠出成型塑料材 料制成多層塑料容器的方法和設(shè)備，所述塑料材料被成型為容器；填充芯軸使得能夠在容 器被共擠出成型之后在擠出成型的模制容器中引入填充料。
[0005] 這種能夠共擠出成型容器、之后借助于填充芯軸來填充的設(shè)備的缺點(diǎn)在于該設(shè)備 的復(fù)雜設(shè)計(jì)，該設(shè)備用于模制共擠出成型的容器，然后借助于填充芯軸來逐漸地填充容器， 之后封閉容器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于創(chuàng)造一種具有圓柱形壓緊輥和帶齒的碾壓輥的碾壓輥造粒機(jī)， 該碾壓輥造粒機(jī)能夠生產(chǎn)并密封粒料包，這些粒料包具有包覆和定量分配的填充料。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，借助于具有符合權(quán)利要求1的特征的碾壓輥造粒機(jī)來達(dá)到該目的。 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例由從屬權(quán)利要求限定。
[0008] 符合本發(fā)明的碾壓輥造粒機(jī)的一個(gè)實(shí)施例具有圓柱形的壓緊輥和帶齒的碾壓輥； 碾壓輥的齒具有位于齒根區(qū)域和齒頂區(qū)域之間的齒面；齒根區(qū)域的外直徑小于齒頂區(qū)域的 外直徑；并且，碾壓輥的齒頂區(qū)域具有三個(gè)碾壓區(qū)域，這些區(qū)域與圓柱形壓緊輥的距離不 同，并在中間碾壓區(qū)域的區(qū)域中具有最小距離；與圓柱形壓緊輥的輪廓協(xié)作的碾壓輥的齒 面和齒根區(qū)域的輪廓限定要生產(chǎn)的粒料包的最大橫截面；并且，最大填充體積還取決于粒 料包被碾壓到的寬度。
[0009] 符合本發(fā)明的碾壓輥造粒機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠通過單次碾壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)將大量的填充 料配量裝入粒料包中，并以介質(zhì)密封的方式密封粒料包，這用現(xiàn)有已知的碾壓輥造粒機(jī)是 不可能，現(xiàn)有已知的碾壓輥造粒機(jī)僅僅將預(yù)硬化的料條切割成塑料粒子。此外，由上文援引 的公開已知的用于共擠出成型多層容器、借助于填充芯軸填充容器并隨后封閉容器的設(shè)備 不能以大批量生產(chǎn)的規(guī)模以介質(zhì)密封的方式將精確定量的填充料封閉到外包覆中。
[0010] 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，齒根區(qū)域從下降齒面的終止部分延伸到上升齒面的起 始部分，而齒頂區(qū)域則相應(yīng)地從上升齒面的終止部分延伸到下降齒面的起始部分。齒頂區(qū) 域的三個(gè)碾壓區(qū)域包括：進(jìn)入碾壓區(qū)域，該區(qū)域位于朝向進(jìn)料側(cè)；離開碾壓區(qū)域，該區(qū)域位 于朝向出料側(cè)；以及，中間碾壓區(qū)域，該區(qū)域位于進(jìn)入和離開碾壓區(qū)域之間。關(guān)于這一點(diǎn)，齒 的進(jìn)入和離開碾壓區(qū)域由齒面限定。此外，進(jìn)入碾壓區(qū)域與壓緊輥的距離在向著中間碾壓 區(qū)域的方向上減小，而離開碾壓區(qū)域與壓緊輥的距離則從中間碾壓區(qū)域開始增大。
[0011] 該實(shí)施例與這樣的優(yōu)點(diǎn)相關(guān)，即由于壓緊輥的表面與碾壓輥的齒頂區(qū)域的碾壓區(qū) 域相互輥壓，所供給的填充有填充料的包覆管的填充料能夠被移開，以使得在進(jìn)入碾壓區(qū) 域中發(fā)生包覆材料被介質(zhì)密封焊接為進(jìn)入密封縫，并且在齒頂區(qū)域的離開碾壓區(qū)域中也發(fā) 生相同的事件，即在離開碾壓區(qū)域中生成介質(zhì)密封的離開密封縫。在中間碾壓區(qū)域中生成 故意設(shè)置的斷點(diǎn)剖面輪廓，在該斷點(diǎn)剖面輪廓處相連的粒料包能夠相互斷開，當(dāng)圓柱形壓 緊輥的表面抵著碾壓輥的齒頂區(qū)域輥壓時(shí)所述中間碾壓區(qū)域與壓緊輥間隔最小距離。
[0012] 此外，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，碾壓輥造粒機(jī)具有用于供給帶有擠出成型的填 充料的包覆管的進(jìn)料設(shè)備。符合本發(fā)明的碾壓輥造粒機(jī)因此不僅能夠通過包覆材料的共 擠出來生產(chǎn)外包覆的多層構(gòu)造，而且還主要地，對(duì)于與填充料一起共擠出成型的優(yōu)選地為 單層的包覆管，提供了能夠填充粒料包并同時(shí)在輥對(duì)中以介質(zhì)密封的方式密封粒料包的設(shè) 備，其中所述輥對(duì)由壓緊輥和碾壓輥構(gòu)成，且碾壓輥帶有分為三個(gè)碾壓區(qū)域的齒頂區(qū)域的 特殊實(shí)施形式。此外，粒料包具有被外包覆封閉的定量填充料，該外包覆由包覆管的材料構(gòu) 成。
[0013] 這種帶有擠出成型的包覆管和共擠出成型的、封閉在包覆管中的填充料的碾壓輥 造粒機(jī)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，該造粒機(jī)實(shí)現(xiàn)了用傳統(tǒng)的用于生產(chǎn)和填充容器的系統(tǒng)所不能實(shí)現(xiàn) 的粒料包的大流率和大產(chǎn)量。
[0014] 為了進(jìn)一步改善密封縫的生成，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，齒頂區(qū)域具有引向進(jìn) 入碾壓區(qū)域的帶斜角的進(jìn)入邊和從離開碾壓區(qū)域引出的帶斜角的離開邊。該設(shè)置在進(jìn)入邊 和離開邊處的斜角改善密封縫的形成，這是因?yàn)樵撔苯欠乐箮в泄矓D出的填充料的、擠出 成型的包覆管被碾壓區(qū)域的進(jìn)入邊或離開邊損壞。
[0015] 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，碾壓輥的齒頂區(qū)域的中間碾壓區(qū)域具有平區(qū)域，該平 區(qū)域用作故意設(shè)置的斷點(diǎn)剖面輪廓。該與壓緊輥的圓柱形表面間隔最小距離的平區(qū)域使得 能夠在兩個(gè)相互連附的粒料包之間產(chǎn)生具有最小厚度的故意設(shè)置的斷點(diǎn)縫。
[0016] 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，碾壓輥的齒頂區(qū)域的中間碾壓區(qū)域具有用作故意設(shè)置 的斷點(diǎn)剖面輪廓的臺(tái)階。該與壓緊輥的圓柱形表面間隔最小距離的臺(tái)階起著如切割邊一樣 的作用，使得通過極其小的荷載，該故意設(shè)置的斷點(diǎn)縫適于使連附的粒料包相互分離。
[0017] 此外，碾壓輥的齒頂區(qū)域的中間碾壓區(qū)域具有凸出到進(jìn)入碾壓區(qū)域和離開碾壓區(qū) 域之外的肋條橫截面。該肋條橫截面額外地減小與壓緊輥的圓柱形表面之間的距離，使得 在該實(shí)施例中，中間碾壓區(qū)域也可以起到切割刀的作用，這使得即使僅在故意設(shè)置的斷點(diǎn) 縫上用小的荷載也能夠使粒料包相互分離。
[0018] 此外，離開碾壓區(qū)域比進(jìn)入碾壓區(qū)域更長。這產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)在于離開碾壓縫比進(jìn)入 碾壓縫更寬或更長，由此顯著地降低在粒料包與隨后的粒料包分離而碾壓輥的碾壓階段還 在進(jìn)行的時(shí)候損害離開密封縫的風(fēng)險(xiǎn)。
[0019] 此外，碾壓輥和壓緊輥具有金屬合金；壓緊輥的圓柱形表面和碾壓輥的齒頂區(qū)域 具有抗磨損表面，優(yōu)選地為具有硬金屬覆層或陶瓷覆層或硬化表面的表面。表面和/或碾 壓輥的齒頂區(qū)域的硬化優(yōu)選地利用感應(yīng)硬化工藝來實(shí)現(xiàn)，在該工藝中，齒頂區(qū)域的表面被 感應(yīng)地加熱，然后讓這些表面冷卻。另一方面，還可以通過在表面上設(shè)置硬金屬覆層或陶瓷 覆層（例如：氮化物或碳化物層）來實(shí)現(xiàn)改善了的硬度。實(shí)現(xiàn)的表面越硬，就能夠越精確地 實(shí)現(xiàn)粒料包之間的三個(gè)碾壓區(qū)域的不同距離。
[0020] 對(duì)于擠出成型的包覆管，使用包括聚酰胺（PA)、聚丙烯（PP)、低密度聚乙烯 (LDPE)、共聚物（COP)或乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA)、及其 混合物的集合中的熱塑性塑料是有利的，所述熱塑性塑料還包含若干百分比的聚烯烴蠟、 聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、或脂肪酸衍生物，這是因?yàn)榘补懿粌H僅包含單一材料，而是包含多 種材料，這些材料例如能夠增強(qiáng)抗潮濕性，并能夠通過共擠出成型相互連附，以產(chǎn)生多層包 覆管。
[0021] 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，碾壓輥能夠至少在齒的中間碾壓區(qū)域的一個(gè)子區(qū)域中 連續(xù)地與壓緊輥的圓柱形表面間隔最小距離。為此，碾壓輥配備有螺旋齒；螺旋齒角度或螺 旋角度a取決于碾壓輥的外直徑D和碾壓輥的寬度B，以及圍繞碾壓輥的外周分布的齒的 數(shù)量n。
[0022] 由于要確保碾壓輥的外齒和壓緊輥的圓柱形表面之間的雙點(diǎn)支承的要求，碾壓輥 齒的至少一個(gè)子區(qū)域必須與壓緊輥的圓柱形表面距離最小距離。對(duì)于螺旋齒，螺旋角度a 基于arctanJrD/nB(JT為圓周率常數(shù)Pi)來計(jì)算。如果在碾壓輥的寬度B上不僅一個(gè)齒頂 區(qū)域與圓柱形壓緊輥距離該最小距離，那么這可以借助于一個(gè)優(yōu)選地例如為5的系數(shù)來實(shí) 現(xiàn)，使得螺旋角度a的優(yōu)選范圍位于以下值之間：
[0023] arctanJTD/nB<a< 5arctanJTD/nB〇
[0024] 此外，粒料包的最大尺寸取決于齒的幾何構(gòu)造和碾壓輥的寬度，使得對(duì)于長度1， 基于JrD/nB計(jì)算一個(gè)商數(shù)，并且，一方面，對(duì)于粒料包的寬度b，