造粒機(jī)系統(tǒng)的擠出模板組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下造粒組件，并且更具體地，涉及用于水下造粒機(jī)的模板和墊圈。
【背景技術(shù)】
[0002]造粒機(jī)被用于將熔融的熱塑性塑料加工成為粒料。該粒料可繼而被用于其他工藝，以制造各種塑性材料或物件。
[0003]水下造粒組件通常由安裝至擠出裝置的模板組成。較小的具有小于20英寸的直徑的模板通常是圓頂形或錐形的。此類較小的模板稱為圓頂形模板組件。較大的模板(直徑超過(guò)約20英寸)是具有被定位在模板中心附近的內(nèi)圈螺栓孔和圍繞模板周邊延伸的外圈螺栓孔的中置的、平坦的模板。該主題發(fā)明涉及平坦的模板。
[0004]擠出裝置迫使熔融的熱塑性樹脂通過(guò)模板的擠出孔，形成薄型聚合物股線。該股線從模板中被擠出至水浴。更具體地，模板的近側(cè)可包括多個(gè)用于容納熔融樹脂的低壓狹槽。該熔融樹脂通過(guò)與狹槽相連的室，然后進(jìn)入從所述室朝具有約0.10英寸的直徑并且位于模板遠(yuǎn)側(cè)表面上的擠出孔漸縮的通道。熔融樹脂通過(guò)這些擠出孔被擠出，從而形成聚合物樹脂的薄型股線。該股線通過(guò)定位于鄰近模板遠(yuǎn)側(cè)表面的旋轉(zhuǎn)刀進(jìn)行切割。切割在水浴中水下進(jìn)行。切割而成的粒料接觸冷卻水并變硬，從而形成具有大體上均勻的形狀和大小的熱塑性粒料。
[0005]通常，水下造粒組件被構(gòu)造成使得持續(xù)的水流流過(guò)模具的遠(yuǎn)側(cè)表面。水必須足夠冷，以使擠出的聚合物以可接受的速率硬化。具體地，粒料應(yīng)在被允許與相鄰粒料或冷卻水容器或管道的側(cè)面接觸而導(dǎo)致變形之前硬化。硬化的粒料通過(guò)持續(xù)的水流從模具表面被運(yùn)送走。切割而成的粒料通過(guò)過(guò)濾設(shè)備從水流中被移除。一旦硬化的粒料從水流中被移除，就可使用鼓風(fēng)機(jī)、加熱器或類似的干燥設(shè)備對(duì)其進(jìn)行干燥。
[0006]為了形成特定大小和形狀的粒料，擠出模具的擠出孔必須保持不含硬化的聚合物材料。硬化的聚合物材料對(duì)擠出孔部分的堵塞導(dǎo)致形成不規(guī)則形狀的粒料。如果聚合物樹脂直到從模具表面被移除時(shí)才硬化，那么通道堵塞的可能性將顯著減小。然而，在這種情況下，所形成的粒料可能會(huì)硬化得不夠快。粒料可能會(huì)相互接觸或碰觸水浴的側(cè)面而變形。
[0007]在許多水下造粒系統(tǒng)中，使用加熱裝置來(lái)加熱模板，以確保穿過(guò)其中通過(guò)的熱塑性樹脂直到其從擠出孔排出后才硬化。例如，模板可包括延伸穿過(guò)板結(jié)構(gòu)以選擇性地為板表面提供熱的電加熱線圈。作為另外一種選擇，模板可暴露于加熱流體諸如熱油或水蒸氣以保持期望的板溫度。
[0008]將加熱的模板暴露于持續(xù)的冷卻水流會(huì)引起若干問(wèn)題。最為顯著地，流過(guò)模板的水可能滲漏到螺栓孔并對(duì)螺栓孔和螺栓造成腐蝕和損壞。密封結(jié)構(gòu)，諸如墊圈，被用于防止螺栓和螺栓孔的此類劣化。
[0009]此外，流過(guò)加熱的模板表面的水有效地耗散了來(lái)自模板的熱量，從而不必要地冷卻了模板并加熱了循環(huán)水。因此，隔熱材料通常被放置在模板和水流之間以防止水流的不必要的熱量損耗。通過(guò)降低水流的熱量損耗，將模板加熱至足夠溫度以防止聚合物樹脂在模板的擠出孔中硬化所需的能量被有效地降低。
[0010]參考圖1-3，示出了如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于水下造粒組件的模板10。此類模板10可從多個(gè)來(lái)源商購(gòu)獲得，包括賓夕法尼亞州拉特羅比的肯納金屬公司(KennametalInc.0f Latrobe, Pennsylvania)。模板10是具有通孔14的內(nèi)圈12和通孔15的外圈16的中置的、平坦的模板。緊固件18，諸如螺栓，延伸穿過(guò)通孔14，15將模板10安裝于組件的其他元件，諸如擠出裝置。模板10被構(gòu)造成通過(guò)流體加熱物質(zhì)諸如水蒸氣或油加熱。
[0011]為了防止水進(jìn)入通孔14，15，墊圈被放置在通孔14，15上方以與之形成密封。適用于模板的墊圈也由肯納金屬公司(Kennametal Inc.)制造。適用于肯納金屬公司的模板的墊圈也可得自多個(gè)第三方制造商。如圖1所示，提供了兩個(gè)獨(dú)立的墊圈。外墊圈22覆蓋通孔15的外圈16。內(nèi)墊圈24覆蓋通孔14的內(nèi)圈12。
[0012]繼續(xù)參考圖1-3，外墊圈22是環(huán)形墊圈。內(nèi)墊圈24是覆蓋通孔14的內(nèi)圈12以及模板10的中心部分的盤形墊圈。每個(gè)墊圈22，24都被金屬固定板，即外固定板27和內(nèi)固定板26覆蓋，它們?cè)谛螤钌吓c相應(yīng)的墊圈22，24相似。墊圈22，24和固定板26，27通過(guò)將固定螺釘52插入通過(guò)對(duì)應(yīng)的固定孔54被附接到模板10。墊圈22，24為通孔14，15提供有效的密封。此外，墊圈22，24在水流和模板10的遠(yuǎn)側(cè)表面之間提供有效的隔熱。具體地，墊圈22，24確保水流不會(huì)與模板10或與緊固件18直接接觸。
[0013]墊圈22，24通常由彈性體材料構(gòu)成，諸如Aflas (四氟乙烯(TFE)和丙烯⑵的共聚物)以及Garlock(包含無(wú)機(jī)微球添加劑的聚四氟乙烯(PTFE))。墊圈22，24可由單層彈性體材料組成或可包括多個(gè)層合在一起的層。所述多個(gè)層可由不同的彈性體材料形成，以獲得不同的隔熱或密封特性。墊圈22，24暴露于高達(dá)約440 °F的溫度時(shí)仍保持結(jié)構(gòu)完整性。只要提供持續(xù)的水流以耗散來(lái)自模板10的遠(yuǎn)側(cè)表面的熱量，墊圈22，24就不會(huì)暴露于超過(guò)440 °F上限的溫度。然而，如果水流在模板10冷卻下來(lái)之前停止，由于墊圈22，24不再被水流冷卻，但仍在被加熱，墊圈22，24可能會(huì)過(guò)熱至超過(guò)500 °?的溫度。暴露在這樣的高溫下使得墊圈22，24翹曲并且在墊圈22，24和模板10之間形成間隙。水通過(guò)墊圈24和模板10的表面之間的間隙滲漏并聚集在二者間。當(dāng)為墊圈供給熱量的加熱機(jī)構(gòu)被再次啟動(dòng)，水將快速地被轉(zhuǎn)化為水蒸氣。當(dāng)間隙大小足以允許液態(tài)水滲入時(shí)，它們就不再足夠大以允許快速膨脹的水蒸氣排出。因此，水蒸氣可能會(huì)被“滯留”盤形內(nèi)墊圈24下面。被滯留的水蒸氣可在墊圈22，24、固定板26，27和將內(nèi)墊圈24連接至模板10的固定螺釘52上施加較大的壓力。這樣的壓力可足夠使內(nèi)墊圈24和內(nèi)固定板26從模板10分離，并且不可挽回地?fù)p壞內(nèi)墊圈24和內(nèi)固定板26。
[0014]考慮到現(xiàn)有技術(shù)下的與模板10和內(nèi)墊圈24相關(guān)的困難，需要能夠有效密封中置模板10的通孔14的內(nèi)圈12的用于水下造粒機(jī)的模板10和內(nèi)墊圈24。內(nèi)墊圈24和外墊圈22還應(yīng)有效地將加熱的模板10與持續(xù)的冷卻水流隔離，以防止模板10的熱量損耗并提高模板10的能量效率。此外，模板10和內(nèi)墊圈24應(yīng)被構(gòu)造成避免在模板10和內(nèi)墊圈24之間滯留水蒸氣，從而在模板和墊圈之間的水轉(zhuǎn)化為水蒸氣時(shí)防止墊圈失效。最后，限制可在模板10上應(yīng)用的墊圈的類型對(duì)其將是有益的。具體地，易于過(guò)度滯留水蒸氣的墊圈應(yīng)不能夠用于模板和水下造粒組件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的模板組件被構(gòu)造成解決在現(xiàn)有技術(shù)中已知的模板和墊圈的上述不足中的一些或全部。具體地，提供了一種模板和墊圈，該模板和墊圈針對(duì)水滲漏提供有效的密封，并且提供有效隔熱以防止加熱的模板的熱量損耗。所述墊圈還被構(gòu)造成使得水蒸氣能夠容易地離開墊圈和模板之間，避免了墊圈下方的壓力積聚。
[0016]因此，本發(fā)明提供了一種用于水下造粒機(jī)系統(tǒng)的擠出模板組件，其中熔融的塑性材料流過(guò)模板，并接著進(jìn)入流體浴以進(jìn)行進(jìn)一步加工。該組件包括具有多個(gè)通孔的至少一個(gè)模板以及至少一個(gè)隔熱室，所述通孔用于容納將模板安裝至造粒機(jī)系統(tǒng)的另一部分的緊固件，所述隔熱室用于將模板與位于模板下游側(cè)的流體浴隔熱。該組件還包括至少一個(gè)墊圈，所述墊圈覆蓋通孔中的一個(gè)或多個(gè)以將一個(gè)或多個(gè)通孔與流體隔離。在某些實(shí)施例中，至少一個(gè)墊圈的至少一部分被定位在流體與隔熱室的至少一部分之間。
[0017]在某些構(gòu)型中，所述至少一個(gè)墊圈是環(huán)形墊圈。模板組件還包括至少一個(gè)保持器，該保持器在形狀上與所述至少一個(gè)墊圈基本上相同。任選地，模板主體是中置的模板。在這種情況下，通孔被布置用于形成內(nèi)圈通孔和外圈通孔。內(nèi)環(huán)形墊圈被構(gòu)造成覆蓋內(nèi)圈通孔，外環(huán)形墊圈被構(gòu)造成覆蓋外圈通孔。
[0018]在某些另外的構(gòu)型中，隔熱室被隔熱室蓋覆蓋，并且墊圈接觸該隔熱室蓋的至少一部分。在此類構(gòu)型中，該隔熱室蓋包括沿蓋的周長(zhǎng)的周邊溝槽，其被構(gòu)造成容納墊圈的至少一部分。
[0019]在某些另外的構(gòu)型中，墊圈由彈性體材料形成。該彈性體材料可以是一個(gè)或多個(gè)聚合物層的形式。該聚合物層可由四氟乙烯、丙烯以及它們的組合形成。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了形成用于水下造粒機(jī)的模板組件的方法，其中熔融的塑性材料流過(guò)模板，并接著進(jìn)入流體浴以進(jìn)行進(jìn)一步加工。該方法包括提供具有多個(gè)通孔的模板以及至少一個(gè)用于形成隔熱室的空隙空間，所述多個(gè)通孔用于容納將模板