专利名称：用于水下造粒机的中心加热模板的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于水下造粒机(underwater pelletizer或称为湿式造粒机)的加热模板，尤其是涉及用于水下造粒机的中心加热模板。
背景技术：
水下造粒机是熟知的，并且包括具有多个挤出孔的模板，所述多个挤出孔从模板的上游侧延伸到下游侧，以便挤出熔化的聚合体或其他可挤出材料的线束。这些挤出孔布置成以模板的中心为共同的中心、并且与模板的中心成径向间隔开的关系的一个或更多圆形图案，并且所述挤出孔布置成相对于彼此间隔开。聚合体或其他材料的挤出的线束通过旋转在水箱中的切割机刀片被切割成颗粒(或团粒)。刀片将线束切割成已经被水箱中的水冷却和固化的颗粒。颗粒和水的浆体(slurry)从水箱排出，以便随后从颗粒的外表面移除水分。
希望的是，将模板和孔维持在提高的温度，以便通过挤出孔最优地挤出熔化的聚合体。已经做出各种努力来加热模板，包括使用在模板中的、加热流体循环流过其的通道。并且，径向空腔已经形成在模板的周边，且电加热筒从模板的外周边插入到所述径向空腔内。这些已知的结构典型地在下面的由本申请的受让人所拥有的、并且包括对加热模板的说明的美国专利中得到说明US Nos.4123207、4621996、4728276、5403176、和5624688。
如上述专利中所说明的，具有同心的圆形图案的挤出孔的加热模板、以及用于加热的流体的通道和用于容纳筒形加热器的空腔或凹穴的加热模板是熟知的。这些模板需要挤出孔将正常地穿过其的部分被用于加热流体的通道或用于筒形加热器的空腔占用。由此，这些通道或空腔减少了可以装入到模板中的挤出孔的数量，因为输送加热流体的通道或容纳筒形加热器的凹穴需要从模板的这些区域省去挤出孔。并且，加热流体通道和加热筒形空腔趋向于将热辐射集中在紧靠通道或空腔的区域内。
发明内容
本发明的中心加热模板以传统的方式安装在水下造粒机的挤出机(extruder)与水箱之间。所述模板的上游侧从挤出机接收熔化的聚合体，且熔化的聚合体通过多个孔被挤出以形成挤出的聚合体线束，所述多个孔从模板的上游侧延伸到下游侧。所述挤出的聚合体线束被通过水箱的水冷却，并通过旋转与模板的下游侧相关联的切割机刀片、以在水下造粒机的技术中熟知的方式被切割成颗粒。
在本发明中，所述模板的圆形孔图案被维持，且模板的中心部分设置有电阻加热元件。在本发明的一个实施例中，模板的上游面的中心(邻近前锥体)被移除或切去以形成前锥体内部的中空或凹陷的圆形中心区域。圆形加热板位于朝向前锥体内部的凹陷的中心区域内，并位于前锥体与模板之间用于加热模板的中心。圆形加热板的平坦底部表面定位成与凹陷的中心区域的底部齐平，以提供完全的面接触，从而来自加热板的热量直接流到模板。
所述模板以传统的方式被紧固件保持在适当的位置，所述紧固件连接挤出机、模板和水箱。前锥体通过正常设置的前锥体固定螺栓被保持在适当的位置，所述前锥体固定螺栓延伸穿过在圆形加热板的中心内的圆形开口。加热器导线和加热器配线延伸通过模板内的单个径向孔，用于连接到与圆形加热板相关联的加热器导线连接器，以便给模板提供电力。所述加热器配线可以附于加热器导线连接器上或可从所述加热器连接器拆卸。本发明的此实施例可以使用在单件模板上，以及可移除的中心模板上。
在本发明的第二实施例中，模板的整个内径被切去以在模板内形成位于中心的、圆柱形的中空区域。圆筒形线圈电阻加热元件被放置在所述中空的内部区域内。圆筒形线圈电阻加热元件是柔性的，并设计成其外表面与模板的中空内部区域的内表面接触，从而来自加热元件的热量直接流到模板内。前锥体通过传统的固定螺栓固定以封闭中空内部区域的上游侧；且美国专利No.6824371中披露的类型的圆形绝缘塞封闭另一端，或者由形成用于模板的中空的下游端的封闭体的相似的绝缘板封闭另一端，所述美国专利的内容通过引用在此直接并入，就如同在此完整阐述一样(后文中称为“’371专利”)。
第二实施例也使用了延伸穿过模板内的单个径向孔的加热器导线或加热器配线，用于给线圈电阻加热元件供电。加热器配线优选地与加热元件一体地形成。本发明的此实施例也可以用于单件模板，以及可移除的中心模板。
将加热元件定位成直接接触模板的中心，可以使得热量更加有效和更加均匀地从模板的中心向外热辐射，从而更加有效地提高模板和挤出孔的温度，并更均匀地加热围绕模板的中心布置成同心圆的图案的所有挤出孔。将圆形或圆柱形(cylindrical)加热元件定位在模板的中心内的本布置也避免了由于使用加热流体通道或提供空腔用于径向延伸筒形加热器而需要在模板的某些区域去除挤出孔的情形。当利用非常小的直径(其中挤出的线束和微小的颗粒典型地具有大约50微米或更小的最大外径)的挤出孔制造微小颗粒时，该中心加热模板是特别有利的。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于水下造粒机的模板，所述模板具有电阻加热元件，所述电阻加热元件以直接的热交换接触的方式与模板的在上游侧与下游侧之间的中心部分相关联，用于使得热量从模板的中心向外辐射并均匀地辐射到围绕模板的中心定向成同心圆图案的挤出孔，以便整个挤出孔图案被维持在接近用于挤出熔化的聚合体或其它挤出物的最优温度。
本发明的另一目的是提供一种中心加热模板，其中加热元件是圆形电阻板加热器的形式，所述圆形电阻板加热器位于在模板的中心内的凹陷面内，所述凹陷面邻近在模板的上游侧上的前锥体。
本发明的进一步的目的是提供一种中心加热模板，其中电阻加热元件是圆筒形线圈的形式，所述圆筒形线圈在内部位于上游侧和下游侧之间的中空模板内，且模板的中空的内部被在上游侧的前锥体封闭，并被在下游侧的绝缘塞或板封闭，并且绝缘塞和前锥体都被固定螺栓保持在适当的位置。
本发明的再一目的是提供一种用于水下造粒机的中心加热模板，其中加热元件的中心定位为挤出孔和模板的相关区域提供有效和均匀的加热，以便将所有的挤出孔以及通过其的熔化的聚合体维持在恒定而均匀的温度，从而生产出具有更加均匀的尺寸的更高质量的颗粒。
本发明的还一个目的是提供一种中心加热模板，其中加热器导线或加热配线连接到中心加热元件，并延伸通过在模板内的单个径向孔，以便连接到在模板外部的电源。
随后将变得明显的这些目的和其它目的与优点在于后面将参考附图更加充分地描述和要求保护的构造和操作的细节，所述附图形成所述细节的一部分，其中相同的附图标记在全文中指相同的部分。
图1是本发明的中心加热模板的一个实施例的纵剖面示意图，其中，圆形加热板布置在模板的上游侧的凹部内； 图2是图1中的结构的分解透视组图，图示了圆形加热板与模板以及造粒机构件的关系； 图3是本发明的、线圈(coil)类型中心加热模板形式的第二实施例的分解透视组图，并且图示了在组装之前的构件的结合； 图4是局部剖开透视图，图示了本发明的中心加热模板的第二实施例的构件的结合；和 图5是与图3中相似的、本发明的第二实施例的局部分解透视组图，但是显示了与圆筒形(cylindrical)线圈电阻加热元件一体形成的加热器配线。
具体实施例方式 尽管只详细解释本发明的优选实施例，但是要理解的是，本发明不限于其在下面的描述中阐述的、或在图中图示的结构和布置的细节的范围。本发明可以是其他实施例，并可以各种方式被实践或执行。并且，在描述优选实施例的过程中，为清楚起见将使用专门的术语。要理解的是，每一个专门的术语包括以相似的方式操作以实现相似的目的的所有的技术等同物。
参照附图，图1和2图示了与水下造粒机的构件相关联的、本发明的中心加热模板的一个实施例，该中心加热模板总体上以附图标记10表示。水下造粒机包括来自熔化的聚合体挤压机(extruder)(没有示出)的入口壳体12。入口壳体12包括用于熔化的聚合体和其他挤出物(后文总称为“聚合体”)的通道14，和前锥体(nose cone)16，所述前锥体16将聚合体引导到模板10的上游侧18。模板10包括挤出孔20的一个或更多同心环，所述挤出孔20从模板10的上游面18延伸到模板10的下游面21。多个刀片(knifeblade)组件22安装在水下造粒机的水箱(没有示出)中的被旋转驱动的切割机轮毂(cutter hub)上，并将挤出的聚合体的挤出的冷却的和固化的线束切割成颗粒，所述颗粒被通过水箱的冷却水带走，并且作为水和颗粒的浆状物被排出，所述颗粒随后通过在干燥机中移除水分而被干燥。
如在图1和2中所图示的，模板10的上游面或侧18被切去以在挤出孔20内提供环形凹部或空腔24。凹部24为圆形构造并容纳圆形加热板26，所述圆形加热板26通过紧固件28固定在凹部24的底部内，所述紧固件28拧入内部有螺纹的钻孔30中以便将加热板26固定在凹部或空腔24的内部。加热板26包括横向连接件32，所述连接件32连接到电导线34，所述电导线34向外延伸穿过径向孔或通道36以便连接电源或电能。圆形加热板26设计成巧妙地配合在凹部24内，且板26的底部27齐平地配合靠在凹部24的底部25上以便提供表面27和25之间的充分面接触。这种充分面接触保证了来自圆形加热板26的热量直接流到模板表面25并由此流入模板10。
一旦加热板26已经被固定在适当位置并连接到电导线34，前锥体16就定位在加热板26之上。电导线34可以牢固地连接到连接器32上或可拆卸地连接到连接器32上。在前锥体16的基部内的浅凹部38配合在模面18的开口24内，以便相对于模面18密封前锥体16。
前锥体固定螺栓(anchor bolt)40延伸穿过圆形绝缘塞42，例如在’371专利中披露的绝缘塞，所述绝缘塞42定位在模板10的下游侧上的凹部44内。固定螺栓40延伸穿过在模板内的中心孔46以及在加热板26内的中心孔39，并被螺纹拧入到前锥体16的基部内的带螺纹的钻孔48内。图1图示了中心加热模板10的构件的组装状态。圆形绝热塞42和固定螺栓40形成用于中心钻孔46的封闭体(closure)。熔化的聚合体然后可以被挤出通过挤出孔20，且加热板26通过在上游模面18与下游模面21的中间的点处从凹部或空腔24向外散发热量而维持模板的提高的温度。绝缘板42形成用于模板的下游侧的封闭体(closure)，且前锥体16形成用于模板的上游侧的封闭体，从而由加热板26产生的热量被传导到模板的上游与下游面或侧之间的模板上。
本发明的加热板26优选地是传统的板加热器，例如可以从WatlowElectric Manufacturing Company，St.Louis，Missouri购得的Model HTFoil Heater。
图3、4和5图示了本发明的第二实施例，其中模板(总体由附图标记60表示)，包括从上游侧或面64延伸到下游侧或面66的圆柱形中空内部62。模板60包括从上游侧64延伸到下游侧66、并且布置成一个或更多的圆的圆形图案的挤出孔68。圆筒形线圈形式的加热装置70位于模板60的圆柱形内部62内，并包括邻近前锥体74的连接器72。前锥体74被固定在适当的位置，且它的基部在挤出孔68的圆形图案的内部。连接器72连接到电导线76，所述电导线76向外延伸穿过径向孔或通道78，以便连接电源或电能。
加热线圈70布置在圆柱形内部62的内部，并与圆柱形内部62的表面63直接热交换接触。加热线圈70是柔性的，以便其可以外径减小地扭曲从而配合在圆柱形内部62内。当释放时，直径膨胀从而线圈70的外表面71处于与圆柱形内部62的表面63直接接触。由此，来自加热线圈70的热量通过表面63直接传递到模板10内。线圈70的下游端75停靠在圆柱形内部62的内端部内的凸肩80上。绝缘塞或封闭体板82插入到模板的下游侧66内，并包括密封边缘84，所述密封边缘84接合在模板上的凸肩80的表面86上。前锥体固定螺栓88延伸穿过板82、加热线圈70并拧入到前锥体74内，以便将结构维持在如图4中所图示的组装的状态。
在图5中示出的第二实施例的形式中，向外延伸穿过径向孔或通道78’的电导线或加热器配线76’与圆筒形线圈加热装置70’的上游端一体地形成。此整体的结构降低了成本并提高了圆筒形线圈加热器组件的质量。
本发明的加热线圈70和70’优选地是传统的线圈加热器，例如商业上从Gebhard&Castiglia GmbH&Co.，Waldbroel，Germany可获得的ModelGC Coil，所述Model GC Coil包括集成的电导线76’ 前述应该被理解为仅为说明本发明的原理。因为本领域普通技术人员可以想到很多修改和改变，所以前述将不用于将本发明限制到所示出和描述的精确的构造和操作。因此，所有的适当的修改和等同物可以被认为落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种用于造粒机的挤出模板的加热组件，所述模板包括多个孔，熔化的聚合体通过所述孔被挤出以便作为线束离开模面，所述线束被移动的切割组件切割成颗粒，所述加热组件包括大致圆柱形的加热元件，所述加热元件与所述模板的大致圆柱形的中心区域为热交换关系，以便将所述模板的中心区域以及邻近所述中心区域的挤出孔保持在提高的温度，并且当聚合体通过所述孔时将通过所述孔的聚合体维持在熔化的状态。
2.根据权利要求1所述的加热组件，其中所述加热元件是圆形加热板，所述圆形加热板在中心地安装在所述模板的一个面上的凹部内。
3.根据权利要求1所述的加热组件，其中所述加热元件是圆筒形线圈加热元件，所述线圈加热元件位于所述模板的中空的中心内。
4.根据权利要求3所述的加热组件，其中所述模板的中空的中心在一端由前锥体封闭，而在另一端由绝缘塞封闭，以将热量保持在所述模板的中心内，用于朝所述孔向外辐射。
5.根据权利要求1所述的加热组件，其中所述加热元件连接到加热导线，所述加热导线延伸穿过所述模板内的单个径向通道，用于将电能供给到所述加热元件。
6.一种用于在水下造粒机中挤出聚合体线束的模板，所述模板包括多个挤出孔，所述多个挤出孔定向成围绕所述模板的周边的圆形图案、并从所述模板的上游面延伸到所述模板的下游面，和
大致圆柱形的加热元件，所述加热元件与在所述挤出孔的圆形图案的内部的所述模板的中心区域为热交换关系，以便向外辐射热量到所述挤出孔，从而在所述聚合体通过所述孔的过程中维持所述聚合体在熔化的状态。
7.根据权利要求6所述的模板，其中所述加热元件是电阻加热元件，所述电阻加热元件通过加热导线供电，所述加热导线连接到所述加热元件并通过所述模板内的单个通道延伸到所述模板外部的电源。
8.根据权利要求7所述的模板，其中所述加热元件是圆形板，所述圆形板被容纳在所述模板的上游面内的圆形凹部内、并通过连接到模板的上游面的前锥体被保持在适当的位置。
9.根据权利要求7所述的模板，其中所述加热元件是圆筒形线圈，所述圆筒形线圈位于圆柱形凹部内，所述圆柱形凹部在中心从模板的上游面延伸到模板的下游面，且前锥体在模板的上游面形成用于所述圆柱形凹部的封闭体，而封闭体板在模板的下游面形成用于所述圆柱形凹部的封闭体。
10.根据权利要求9所述的模板，其中所述加热导线与所述圆筒形线圈的端部一体地形成。
11.一种用于在水下造粒机中挤出聚合体线束的模板，所述模板包括多个挤出孔，所述多个挤出孔定向成围绕所述模板的周边的圆形图案，并从所述模板的上游面延伸到所述模板的下游面；圆筒形线圈加热器，所述圆筒形线圈加热器位于所述模板内的中心的圆柱形凹部内，所述圆柱形凹部从所述上游面延伸到所述下游面；和加热导线，所述加热导线连接到所述线圈加热器，并延伸通过在所述模板内的单个通道，以便向所述线圈加热器提供电力。
12.根据权利要求11所述的模板，其中所述线圈加热器通过在所述上游面形成封闭体的前锥体和在所述下游面形成封闭体的绝缘塞保持在所述圆柱形凹部内。
13.根据权利要求12所述的模板，其中所述前锥体和所述绝缘塞被前锥体固定螺栓保持在适当的位置，所述前锥体固定螺栓通过所述绝缘塞内的中心孔和所述线圈加热器，并拧入所述前锥体内。
14.根据权利要求11所述的模板，其中所述加热导线构件是仅有的将电力供给到所述线圈加热器的源件。
15.根据权利要求11所述的模板，其中所述加热导线与所述圆筒形线圈加热器的端部一体地形成。
16.根据权利要求11所述的模板，其中所述单个通道在所述模板内径向延伸。
17.根据权利要求1所述的加热组件，其中所述加热元件的一部分与所述模板中心区域充分地表面接触，从而来自所述加热元件的热量直接流到所述模板。
18.根据权利要求6所述的模板，其中所述加热元件的一部分与所述模板中心区域充分地表面接触，从而来自所述加热元件的热量直接流到所述模板。
19.根据权利要求11所述的模板，其中所述圆筒形线圈加热器的外表面与所述中心的圆柱形凹部的内壁接触，从而来自所述线圈加热器的热量直接流到所述模板。
全文摘要
一种用于水下造粒机的中心加热模板(10)，其将热量向外散发到挤出孔(20)和模板的模面，从而将模板(10)和挤出孔(20)维持在提高的温度以便获得熔化的聚合体通过挤出孔的最优流动。在一个实施例中，位于中心的加热板(26)安装在模板(10)的上游面(18)上朝向前锥体(16)内部的凹部(24)内。在第二实施例中，圆筒形加热线圈(70)在上游侧(64)的前锥体(74)与在下游侧(66)上的绝缘塞或板(82)之间放置在模板(60)的中空的中心钻孔(62)内。加热导线(34、76)延伸通过模板(10、60)内的单个径向孔(36、78)以便向中心加热元件(26、70)提供电力。
文档编号B29C47/30GK101107108SQ200680003013
公开日2008年1月16日 申请日期2006年1月20日 优先权日2005年1月25日
发明者迈克尔·A·弗里德利 申请人:卡拉工业公司