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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine isolierte Düsenplattenanordnung
zur Verwendung bei Unterwassergranulatoren und anderen Granulationsprozessen,
die Heißabschlag- oder nicht fluidische Granulierung umfassen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine isolierte Düsenplattenanordnung,
die eine dünne durchgehende Lufttasche oder Luftkammer
umfasst, die über der Plattenanordnung ausgebildet ist,
so dass der stromaufwärts befindliche Abschnitt der Düsenplattenanordnung
von dem stromabwärts befindlichen Abschnitt der gleichen
Anordnung wärmeisoliert ist, was ein Nebeneinanderbestehen
der jeweiligen Abschnitte bei unterschiedlichen Temperaturen erlaubt.
Die mehreren Extrusionsöffnungen erstrecken sich, einzeln
oder in Gruppen, durch Extrusionsöffnungsverlängerungen,
die durch die isolierende Lufttasche oder Luftkammer ragen, so dass
das zu pelletierende oder zu granulierende Material durch diese
treten kann.
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Hintergrund der Erfindung
und Stand der Technik
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Geräte
zur Unterwassergranulierung und deren Verwendung nach Extrusionsbearbeitung
werden von Gala Industries, Inc. („Gala”), der
Anmelderin der vorliegenden Erfindung, seit vielen Jahren implementiert.
Granulierungsdüsen und Düsenplatten sind im Stand
der Technik aufgezeigt, zum Beispiel in den
U.S. Patenten Nr. 4,123,207 ,
4,500,271 ,
4,621,996 ,
4,728,276 ,
5,059,103 ,
5,403,176 ,
6,824,371 ,
7,033,152 , den US-Patentanmeldungsschriften
Nr. 20060165834 und 20070254059, in deutschen Patenten und Anmeldungen,
darunter in
DE 32 43 332 ,
DE 37 02 841 ,
DE 87 01 490 ,
DE 196 51 354 , und den WPO-Anmeldungsschriften
WO2006/081140 und
WO2006/087179 . Gala
ist die Eigentümerin all dieser Patente und Anmeldungen,
deren Inhalt hierin durch Verweis vollumfänglich ausdrücklich übernommen
wird, insbesondere die darin gezeigten Düsenplattengestaltungen
und Granulierdüsen.
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Wie
sich für den Fachmann versteht, weisen die bei rotierenden
Messerköpfen und -schneiden, beispielsweise bei Unterwassergranulieren,
verwendeten Düsenplatten Extrusionsöffnungen oder
Düsendurchgangsbohrungen, die in einem im Allgemeinen kreisförmigen
Muster angeordnet sind, oder Gruppen von mehreren Düsenbohrungen,
die (wie Blöcke oder Anhäufungen) in einer im
Allgemeinen kreisförmigen Anordnung angeordnet sind, auf.
So angeordnet können die rotierenden Schneiden das Extrudat
bei Austritt aus den Düsenbohrungen entlang einer kreisförmigen
Schneidfläche schneiden.
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U.S Patent Nr. 4,378,964 und
WPO-Anmeldungsschrift Nr.
WO1981/001980 offenbaren
eine mehrschichtige Düsenplattenanordnung für
Unterwassergranulierung von Polymermaterialien, bei der eine Isolierschicht,
vorzugsweise Zirkoniumoxid, fest zwischen dem Korpus der Düsenplatte
und den die Schneidfläche der Düse umfassenden
Schichten positioniert ist. Benachbart oder proximal zu der Isolierschicht
befindet sich eine Heizkammer, durch die ein Heizfluid zum Beibehalten
der Temperatur der Düse zirkuliert.
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U.S Patent Nr. 4,764,100 offenbart
eine Düsenplattenkonstruktion, die eigens für
Unterwassergranulierung von Kunststoffextrudat beschrieben ist und
einen zwischen der Bodenplatte und der Schneidplatte ausgebildeten
geschlossenen Isolierraum, den die Extrusionsdüsen durchsetzen,
umfasst, und optionale Einsätze dienen zum weiteren Verstärken
und Stützen der Struktur.
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Unterdruck-Wärmeisolierungshohlräume zwischen
Extrusionsdüsen werden in
U.S.
Patent Nr. 5,714,713 in einem mehrstufigen Prozess offenbart, der
Elektronenstrahlschweißen umfasst, während die Düsenkomponenten
unter hohem Unterdruck gehalten werden. Diese Offenbarung ist in
U.S. Patent Nr. 5,989,009 für verbesserte
Isolierleistung auf Unterdruck-Wärmeisolierungsabschnitte
in Bereichen umfangseitig außen an den Extrusionsdüsen
ausgeweitet.
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Analog
werden in
U.S. Patent Nr. 6,976,834 geschlossene
durchgehende Wärmestabilisierungshohlräume, die
mit Luft oder Gas gefüllt sind, offenbart. Offenbart wird
ferner Hartlöten in einem Ofen bei hoher Temperatur, 900°C
bis 1200°C, unter Unterdruck als Fertigungsprozess mit
gesteuerter Kühlung unter Argon zum Verhindern von Oxidation,
wodurch eine Möglichkeit geboten wird, Unterdruck in die
Wärmestabilisierungshohlräume einzubringen.
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Die
deutsche Patentanmeldung Nr.
DE 100 02 408 und das deutsche Gebrauchsmuster
Nr.
DE 200 05 026 offenbaren
einen Hohlraum oder mehrere derselben in dem Innenbereich der Düsenplatte
und der Nasenkonusverlängerung, um Temperatursteuerung
dank der Verringerung der Masse, die eine Temperaturbeibehaltung
benötigt, zu verbessern, wodurch Wärmeisolierung
eingebracht wird. Darin wird die Nutzung eines Feststoffs, einer
Flüssigkeit oder eines Gases als Isoliermaterialien offenbart.
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Die
WPO-Anmeldungsschrift Nr.
WO2003/031132 offenbart
die Nutzung von Keramikplatten für die Isolierung der Düsenfläche
von dem erhitzten Abschnitt des Düsenkorpus.
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Schließlich
offenbart die österreichische Patentanmeldung
AT 503 368 A1 eine wärmeisolierte Düsenplattenanordnung
mit einer abnehmbaren Scheibenplatte, die an dem Auslassende der
Extrusionsöffnungsdüsen durch einen O-Ring oder
eine Metalldichtung abgedichtet ist. Diese Düsenplattenanordnung
ist sehr zerbrechlich und sehr anfällig für Lecken
der Prozessschmelze, was beträchtliche Wartung erfordert.
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Daher
besteht Bedarf nach einer wärmeisolierten Düsenplattenanordnung,
die von robuster Bauweise ist, die Lufttasche in einem abgedichteten Zustand
hält, wenig Wartung erfordert und hohe Leistung bietet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
wärmeisolierte Düsenplattenanordnung der vorliegenden
Erfindung ist in herkömmlicher Weise zwischen den Schmelz-
und/oder Mischvorrichtungen und den Granulattransportkomponenten,
die mechanische, pneumatische und/oder fluidische Beförderung
umfassen, eingebaut. Die stromaufwärts liegende Seite der
isolierten Düsenplattenanordnung nimmt geschmolzenes Polymer
oder anderes fluidisiertes Material von den Schmelz-/Mischvorrichtungen
auf, das anschließend durch die mehreren Öffnungen
extrudiert wird, die sich von der stromaufwärts liegenden
Seite zu der stromabwärts liegenden Seite der Düsenplattenanordnung
erstrecken, um extrudierte Materialstränge zu bilden. Die
extrudierten Stränge werden, mit zumindest marginaler Kühlung, durch
die rotierenden Messerschneiden, die mit einer Schneidfläche
oder einer Schneidlochplatte, die der stromabwärts liegenden
Seite der Düsenplatte in einer aus Gebiet des Granulierens
gut bekannten Weise in Eingriff treten, zu Granulat zerschnitten.
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Die
wärmeisolierte Düsenplattenanordnung der vorliegenden
Erfindung kann in herkömmlicher Weise durch Befestigungsmittel
festgehalten werden, die die Schmelz- und Mischkomponenten, die Düsenplatte
und die Granulattransportkomponenten verbinden. Der Nasenkonus,
optional eine separate Komponente, wird nach Bedarf von der normalerweise
vorgesehenen Nasenkonus-Ankerschraube festgehalten, wie für
den Fachmann ersichtlich ist. Analog dringt Wärmeregulationsfluid
nach Bedarf durch herkömmliche Einlass- bzw. Auslassöffnungen
in Kammern in der Düsenplatte ein und tritt aus diesen aus.
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Die
wärmeisolierte Düsenplattenanordnung kann im Wesentlichen
durch maschinelles Fertigen einer Ausnehmung in der stromabwärts
liegenden Seite oder der Lochplattenseite eines Düsenplattenkorpus
gebildet sein, wobei vorzugsweise ein im Allgemeinen kreisförmiger
Hohlraum gebildet wird. Der Umfang des ausgenommenen Hohlraums sollte
sich über das kreisförmige Muster oder die Anordnung von
Extrusionsöffnungen oder Düsenbohrungen hinaus
mit einer erhabenen kreisförmigen Wulst erstrecken, die
dem kreisförmigen Muster oder der Anordnung von Extrusionsöffnungen
oder Düsenbohrungen entspricht und dieses/diese umschließt.
Die erhabene kreisförmige Wulst unterteilt somit den ausgenommenen
Hohlraum vorzugsweise in einen kranzförmigen Außenabschnitt
und einen kreisförmigen Innenabschnitt. Die erhabene kreisförmige
Wulst ist vorzugsweise im vertikalen Querschnitt trapezförmig,
wobei sich die Extrusionsöffnungen dadurch mittig erstrecken. Öffnungsvorsprünge
ragen von der oberen Fläche der erhabenen Wulst an den
Extrusionsöffnungsstellen hervor, so dass sich die Extrusionsöffnungen
durch die Öffnungsvorsprünge erstrecken.
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Schließlich
ist eine Abdeckplatte mit Bohrungen, die den Öffnungsvorsprüngen
entsprechen, vorteilhafterweise so bemessen, dass sie über
und in den ausgenommenen Hohlraum in dem Düsenplattenkorpus
passt, um die stromabwärts liegende Seite der Düsenplattenanordnung
abzuschließen und eine im Allgemeinen ebene Lochplatte
zu bilden. Ferner ist die stromaufwärts liegende Seite
der Abdeckplatte mit einer Senke versehen, die der Konfiguration
der Öffnungsvorsprünge entspricht und die Außenwand des
Lufthohlraums um die Öffnungsvorsprünge und die
erhabene kreisförmige Wulst bildet. Die Abdeckplatte ist
um ihren Umfang an dem Düsenplattenkorpus angebracht und
um ihre passenden Bohrungen an dem distalen Ende der Öffnungsvorsprünge
benachbart zu der Lochplatte angebracht.
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Die
Dicke der Abdeckplatte ist geringer als die Tiefe des ausgenommenen
Hohlraums, so dass, wenn die Abdeckplatte eingebaut ist, eine dünne,
im Allgemeinen flache durchgehende Lufttasche oder Luftkammer um
die erhabene kreisförmige Wulst und die zugeordneten Öffnungsvorsprünge
gebildet ist, wobei die Luftkammer im Allgemeinen parallel zur Lochplatte
ist. Die Dicke der Luftkammer liegt in der Größenordnung
von etwa 0,05 Millimeter (mm) bis etwa 6,0 mm und vorzugsweise etwa
0,5 mm bis etwa 1,0 mm. Anders ausgedrückt beträgt
die Dicke der Luftkammer vorzugsweise etwa 5% bis etwa 10% der Dicke
der Düsenplattenanordnung.
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Die
erhabene kreisförmige Wulst und die zugeordneten Öffnungsvorsprünge,
die die Extrusionsöffnungen vom Boden des ausgenommenen
Hohlraums zu den passenden Bohrungen der Abdeckplatte umgeben und
verlängern, werden hierin zusammen als die „Extrusionsöffnungsverlängerungen” bezeichnet.
Die Extrusionsöffnungsverlängerungen für
jede der Extrusionsöffnungen oder Düsenbohrungen
erstrecken sich vollständig durch die Luftkammer, so dass
die Öffnungsverlängerungen von der wärmeisolierenden
Luft umgeben sind.
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Die
Luftkammer wird vorzugsweise zur Atmosphäre außerhalb
der Düsenplattenanordnung entlüftet, beispielsweise
durch einen oder mehrere Kanäle in dem Düsenplattenkorpus,
um ein atmosphärisches Gleichgewicht der Luftkammer vorzusehen.
Die Luftkammer bildet somit eine wärmeisolierende Lufttasche
oder Kammer zwischen der typischerweise beheizten stromaufwärts
liegenden Seite der Düsenplattenanordnung und der stromabwärts liegenden
Seite, die die Lochplatte bildet, die das Kühlwasser des
Wasserkastens in einem Unterwassergranulator oder ein anderes Kühlmedium,
das mit einer rotierenden Messerkopf- und Schneidenanordnung in
Verbindung steht, kontaktiert.
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Die
Abdeckplatte sollte aus einem chemikalien-, korrosions-, abrieb-
und verschleißbeständigem Metall bestehen. Die
Abdeckplatte kann an mindestens einer Fläche mindestens
eine Umfangsexpansionsnut umfassen und enthält vorzugsweise
mehrere Umfangsexpansionsnute an mindestens einer Fläche.
Wenn an beiden Flächen Expansionsnuten ausgebildet sind,
sind sie vorzugsweise in einer versetzt abwechselnden Konfiguration
angeordnet. Vorzugsweise ist die Abdeckplatte mit Nickelstahl angeschweißt.
Noch bevorzugter ist die Abdeckplatte durch Schweißen mit
Nickelstahl an Umfangsnuten, die die Abdeckplatte umfangseitig umgeben,
und an Schweißpunkten zwischen dem distalen Ende der Öffnungsvorsprünge
und der Innenseite der Abdeckplattenbohrungen angebracht.
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Der
Düsenplattenkorpus der wärmeisolierten Düsenplattenanordnung
gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch jedes
geeignete Heizsystem, das dem Fachmann bekannt ist, thermisch reguliert
werden, beispielsweise durch Wärmeregulierungsfluid, das
das in die Heizkammern in dem Düsenplattenkorpus zu herkömmlichen
Einlass- bzw. Auslassöffnungen eindringen und von diesen
austreten muss. Alternativ kann der Düsenplattenkorpus
durch mindestens eines von elektrischem Widerstand, Induktion, Dampf
und Wärmeübertragungsfluid thermisch reguliert
werden. Vorzugsweise wird der Düsenplattenkorpus durch
elektrische Heizvorrichtungen mit Verfahren beheizt, die dem Fachmann
bekannt sind.
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In
einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist die wärmeisolierte Düsenplattenanordnung mit
einem einteiligen Düsenplattenkorpus konfiguriert. In einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
die wärmeisolierte Düsenplattenanordnung mit einem
zweiteiligen Düsenplattenkorpus konfiguriert, der einen
erfindungsgemäß wärmeisolierten herausnehmbaren
mittigen Düseneinsatz aufweist, der umfangseitig von einem
Düsenplatten-Außenring umgeben ist, der durch
mindestens eines von elektrischem Widerstand, Induktion, Dampf und
Wärmeübertragungsfluid thermisch reguliert wird.
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Der
Begriff „Düsenplattenkorpus”, wie er hierin
verwendet wird, soll den Korpus der Düsenplatte umfassen,
wenn die erfindungsgemäße Anordnung als einteilige
Konstruktion konfiguriert ist, und den herausnehmbaren mittigen
Düseneinsatz kombiniert mit dem Düsenplatten-Außenring,
wenn die Anordnung als zweiteilige Konstruktion konfiguriert ist.
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Neben
dem Aufweisen der Lochplatte mit gleichmäßiger
Ebenheit kann die kranzförmige Schneidfläche,
die die distalen Enden der Öffnungsvorsprünge
enthält und durch die die mehreren Extrusionsöffnungen
dringen, bei einem bestimmten Abstand über dem verbleibenden
Abschnitt der Lochplatte erhaben sein, wie dem Fachmann bekannt
ist. Die rotierenden Messerschneiden treten somit mit der erhabenen
kranzförmigen Schneidfläche in Eingriff. Die erhabene
kranzförmige Schneidfläche sollte mindestens 0,025
Millimeter höher als die umgebende Lochplatte und vorzugsweise
mindestens 0,50 Millimeter über der umgebenden Lochplatte
sein.
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Vorzugsweise
wird mindestens die Oberfläche der kranzförmigen
Schneidfläche, die mit den Messerschneiden in Eingriff
kommt, einer verbessernden Oberflächenbehandlung unterzogen.
Die verbessernde Oberflächenbehandlung umfasst mindestens
eines von Nitrierhärten, Nitrocarburieren, Galvanisieren,
stromlosem Plattieren, stromlosen Nickeldispersionsbehandlungen,
Flammspritzen einschließlich Hochgeschwindigkeitsanwendungen, thermischem
Spritzen, Plasmabehandlung, elektrolytischen Plasmabehandlungen,
Sintern, Pulverbeschichten, Vakuumabscheiden, chemische Gasphasenabscheidung,
physikalische Dampfabscheidung, Sputtertechniken und Aufsprühbeschichten.
Diese Oberflächenbehandlungen führen zu Metallisieren, Anhaften
von Metallnitrid, Metallcarbiden, Metallcarbonitriden und diamantartigem
Kohlenstoff und können einzeln oder kombiniert verwendet
werden. An unterschiedlichen Umfangsebenen an der Schneidfläche
können unterschiedliche Oberflächenbehandlungen
angewendet werden und sollten eine Dicke von mindestens etwa 0,025
Millimeter haben. Vorzugsweise haben die Behandlungen eine Dicke
von mindestens etwa 0,50 Millimeter.
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Die
erhabene kreisförmige Wulst und die zugeordneten Öffnungsvorsprünge
sind in mindestens einem kranzförmigen Ring ausgebildet,
und jeder Öffnungsvorsprung kann mindestens eine von mehreren
Extrusionsöffnungen enthalten, die in Gruppen, Blöcken
und Anhäufungen angeordnet sind. Die Öffnungsvorsprünge
können von jeder Geometrie sein, die mindestens eines von
oval, rund, quadratisch, dreieckig, rechteckig, polygonal und viele
Kombinationen umfasst. Analog können die Öffnungsvorsprünge
konzentrisch, abwechselnd, in versetzter Konfiguration und linear
angeordnet sein und können parallel zu dem Bogen der Drehung
der Messerschneiden, senkrecht zu dem Bogen und nieren- bis kommaartige
Konfigurationen umfassend angeordnet sein.
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Ferner
können die Öffnungsvorsprünge von jeder
Geometrie sein, einschließlich aber nicht ausschließlich
rund, oval, quadratisch, rechteckig, dreieckig, fünfeckig,
sechseckig, polygonal, geschlitzt, radial geschlitzt und viele Kombinationen derselben. Mehrere
Extrusionsöffnungen können bei einem bestimmten Öffnungsvorsprung
oder einer bestimmten Lochplatte von unterschiedlicher Geometrie
sein.
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Im
Hinblick auf das Vorstehende besteht eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, eine Düsenplattenanordnung vorzusehen,
bei der der typischerweise erhitzte stromaufwärts befindliche
Abschnitt der Anordnung von dem typischerweise gekühlten
stromabwärts befindlichen Abschnitt benachbart zu der Lochplatte
durch eine Innenisolierungslufttasche oder -luftkammer, die sich
im Wesentlichen parallel zu der Lochplatte erstreckt, wärmeisoliert
ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine wärmeisolierte
Düsenplattenanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzusehen, bei der die Isolierungslufttasche oder -luftkammer
Extrusionsöffnungsverlängerungen, die als eine
erhabene kreisförmige Wulst konfiguriert sind, und zugehörige Öffnungsvorsprünge
umgibt, durch die sich die Extrusionsöffnungen zu der Lochplatte erstrecken.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine erfindungsgemäße
wärmeisolierte Düsenplattenanordnung vorzusehen,
bei der die Isolierungslufttasche oder -luftkammer durch maschinelles
Bearbeiten oder Herausschneiden eines Hohlraums in der stromabwärts
befindlichen Seite eines Düsenplattenkorpus gebildet ist,
wobei die erhabene kreisförmige Wulst belassen wird. Der
Hohlraum ist durch eine Abdeckplatte verschlossen, die eine Senkung
aufweist, die derart bemessen ist, dass sie den Extrusionsöffnungsverlängerungen
entspricht, und mit Bohrungen, um den distalen Enden der Öffnungsvorsprünge
zu entsprechen.
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Eine
noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
erfindungsgemäße wärmeisolierte Düsenplattenanordnung
mit den zwei vorstehenden Aufgaben vorzusehen, bei der die erhabene
Wulst im vertikalen Querschnitt eine Trapezform aufweist, um das
Kanalisieren von Wärme zu den Öffnungsvorsprüngen
zu unterstützen und somit die Prozessschmelze in der Extrusionsöffnung
an der Lochplatte bei einer Solltemperatur zu halten.
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Eine
noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
wärmeisolierte Düsenplattenanordnung gemäß den
drei vorhergehenden Aufgaben vorzusehen, bei der die Isolierungslufttasche
oder -luftkammer konfiguriert ist, um der erhabenen kreisförmigen
Wulst und den zugehörigen Öffnungsvorsprüngen
zu folgen und diese zu umgeben, um die Wärme in der erhabenen
Wulst und den Öffnungsvorsprüngen zu halten, um
die Prozessschmelze in den Extrusionsöffnungen an der Lochplatte
bei einer Solltemperatur zu halten.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wärmeisolierte
Düsenplattenanordnung gemäß den vorhergehenden
Aufgaben vorzusehen, bei der die Isolierungslufttasche oder -luftkammer
zur Atmosphäre außerhalb der Düsenplattenanordnung
entlüftet ist, um die Temperatur- und Druckbedingungen
in dem Hohlraum oder der Kammer zur Atmosphäre hin ausgeglichen
zu halten.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine wärmeisolierte
Düsenplattenanordnung gemäß den vorstehenden
Aufgaben vorzusehen, bei der der Düsenplattenkorpus in
einer Einkorpuskonstruktion ausgelegt ist.
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Eine
noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine
wärmeisolierte Düsenplattenanordnung gemäß den
vorstehenden Aufgaben vorzusehen, bei der der Düsenplattenkorpus
in einer zweiteiligen Konstruktion ausgelegt ist, die einen herausnehmbaren
mittigen Düseneinsatz umfasst, der von einem Düsenplatten-Außenring
umgeben ist.
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Eine
noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine
wärmeisolierte Düsenplattenanordnung gemäß den
vorstehenden Aufgaben vorzusehen, bei der der herausnehmbare Düseneinsatz
und der Düsenplatten-Außenring einzeln und/oder
separat beheizt oder thermisch reguliert werden können.
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Eine
letzte hierin zu erläuternde Aufgabe besteht darin, eine
wärmeisolierte Düsenplattenanordnung vorzusehen,
die den herkömmlichen Herstellungsformen entspricht, verbesserte
Festigkeit und Robustheit aufweist, die isolierende Lufttasche gut abgedichtet
hält, um bei Betrieb verbesserte Wärmeisolierung
vorzusehen, und die wirtschaftlich machbar, langlebig und bei Betrieb
relativ problemlos ist.
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Diese
zusammen mit anderen Aufgaben und Vorteilen, die später
offensichtlich werden, liegen in den Einzelheiten der Konstruktion
und des Betriebs, wie sie hierin nachstehend ausführlicher
beschrieben und beansprucht werden, wobei auf die Begleitzeichnungen,
die einen Teil dieser Anmeldung bilden, Bezug genommen wird, bei
denen gleiche Bezugszeichen durchgängig gleiche Teile bezeichnen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische vertikale Schnittansicht einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen wärmeisolierten
Düsenplattenanordnung, bei der die Anordnung von einer
aus einem Korpus bestehenden Konstruktion ist.
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2 ist
eine vergrößerte schematische vertikale Schnittansicht,
die für die in 1 gezeigte Ausführungsform
weitere Einzelheiten der Komponenten um eine obere Extrusionsöffnung
veranschaulicht.
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3 ist
eine teilweise freigeschnittene perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten
Düsenplattenanordnung, die die Zugehörigkeit der
verschiedenen Komponenten veranschaulicht.
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4 ist
eine schematische vertikale Schnittansicht einer zweiten erfindungsgemäßen
Ausführungsform einer wärmeisolierten Düsenplattenanordnung,
bei der die Anordnung von einer zweiteiligen Konstruktion ist, wobei
sie einen herausnehmbaren mittigen Düseneinsatz und Düsenplatten-Außenring umfasst.
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5 ist
eine schematische vertikale freigeschnittene perspektivische Seitenansicht
einer Hälfte des herausnehmbaren mittigen Einsatzes der
in 4 gezeigten Düsenplattenanordnung.
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht der in 5 gezeigten
Komponenten, die das Detail der Luftkammer um die erhabene kreisförmige
Wulst und den Öffnungsvorsprung veranschaulicht.
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7 ist
eine schematische perspektivische Draufsicht auf eine Hälfte
des herausnehmbaren mittigen Einsatzes der in 4 gezeigten
Düsenanordnung, die die Auslegung der erhabenen kreisförmigen
Wulst und die dieser zugeordneten Öffnungsvorsprünge
zeigt.
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8 ist
eine schematische perspektivische Bodenansicht einer Abdeckplatte,
die umgedreht oben auf den herausnehmbaren mittigen Einsatz, der in 7 gezeigt
ist, montiert ist, um die Lufttasche oder Luftkammer der in 4 gezeigten
Düsenplattenanordnung zu bilden.
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9 ist
eine vergrößerte schematische vertikale Schnittansicht,
die die Abdeckplatte von 8 montiert auf den in 7 gezeigten
herausnehmbaren Einsatz zeigt, wobei die Schweißnähte
sich um den Umfang der Abdeckplatte und um die Extrusionsöffnungen
befinden, zusammen mit einer harten Fläche an der stromabwärts
liegenden Oberfläche der Abdeckplatte.
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10 ist
in eine schematische vertikale Explosionsschnittansicht einer wärmeisolierten
Düsenplattenanordnung, die 4 ähnelt,
bei der der herausnehmbare mittige Einsatz eine separate mittige Heizspule
umfasst.
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11a–g sind eine zusammengesetzte perspektivische
Ansicht, die verschiedene Konfigurationen für die wärmeleitenden
Vorsprünge gemäß der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht.
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Eingehende Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsformen
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Auch
wenn nur bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher
erläutert werden, versteht sich, dass die Erfindung in
ihrem Schutzumfang nicht auf die Einzelheiten der Konstruktion und
Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden
Beschreibung dargelegt und in den Zeichnungen veranschaulicht sind.
Es sind andere Ausführungsformen der Erfindung möglich
und sie kann auf verschiedene Weise praktiziert oder ausgeführt
werden. Ferner wird beim Beschreiben der bevorzugten Ausführungsformen
der Klarheit halber auf spezifische Terminologie zurückgegriffen.
Es versteht sich, dass jeder spezifische Begriff alle technischen
Entsprechungen umfasst, die in ähnlicher Weise funktionieren,
um einen ähnlichen Zweck zu verwirklichen.
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Bezüglich
der Zeichnungen veranschaulichen 1, 2 und 3 eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der Komponenten
eines Granulators, beispielsweise eines Unterwassergranulators,
zugeordnet sind. Der Granulator umfasst ein Einlassgehäuse 12 von
einer (nicht gezeigten) Schmelz- und/oder Mischvorrichtung. Das
Einlassgehäuse 12 umfasst einen Durchlass 14 für
geschmolzenes Material oder anderes Extrudat (hierin nachstehend
kollektiv als „Prozessschmelze” bezeichnet), das
ohne Anspruch auf Beschränkung organisches Material, Oligomere,
Polymere, Wachse und Kombinationen derselben sein kann. Ein Nasenkonus 16 leitet
die Prozessschmelze zu der stromaufwärts befindlichen Seite
der aus einem Korpus bestehenden oder einteiligen erfindungsgemäß konstruierten
Düsenplattenanordnung, die allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet
ist. Der Nasenkonus 16 kann durch eine (nicht gezeigte)
Gewindestange mit der Düsenplattenanordnung festgemacht
verbunden sein. Die Gewindestange ist an einem Ende in eine Gewindebohrung 18 des Nasenkonus 16 und
an ihrem distalen Ende in eine Gewindebohrung 20 der Düsenplatte 10 eingeschraubt.
Alternativ kann der Nasenkonus 16 fest an der Düsenplatte 10 angebracht
oder damit einteilig sein und muss nicht wie hierin beschrieben
damit anhaftend verbunden werden.
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Die
aus einem Korpus bestehende Düsenplattenanordnung 10 enthält
mehrere Extrusionsöffnungen 22, die einzeln oder
zu mehreren in mindestens einem kranzförmigen Ring angeordnet
sind, der sich von der stromaufwärts liegenden Fläche 25 zu der
stromabwärts liegenden Fläche oder Lochplatte 26 der
Düsenplattenanordnung 10 erstreckt. Mehrere Messerschneiden 28,
die an einem drehbar angetriebenen Messerkopf 30 in einer
(nicht gezeigten) Schneidkammer befestigt sind, schneiden die extrudierte
und zumindest teilweise verfestigte Prozessschmelze, die durch die Öffnungen 22 extrudiert
wird, an der Schneidoberfläche der Lochplatte 26 zu
Granulat. Das so gebildete Granulat wird mechanisch, pneumatisch,
hydraulisch oder in Kombinationen davon zur stromabwärts
befindlichen Verarbeitung befördert, beispielsweise einem
Entwässerungssystem, Trockengeräte und dergleichen.
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Die
Düsenplattenanordnung 10 besteht aus zwei Hauptkomponenten,
dem Düsenplattenkorpus 36 und der Abdeckplatte 38.
Parallel zur Lochplatte 26 ist eine dünne, durchgehende
Lufttasche oder Luftkammer 32 zwischen der stromabwärts
liegenden Seite des Düsenplattenkorpus 36 und
der stromaufwärts liegenden Seite der Abdeckplatte 38 ausgebildet.
Damit die Extrusionsöffnungen 22 durch die Luftkammer 32 treten,
erstrecken sich die Extrusionsöffnungen 22 durch
eine erhabene kreisförmige Wulst 34, die in der
stromabwärts liegenden Fläche des Düsenplattenkorpus
ausgebildet ist, und Öffnungsvorsprünge 35,
die oben auf der Wulst 34 ausgebildet sind (siehe 2),
die zusammen die Extrusionsöffnungsverlängerungen
festlegen, die allgemein durch das Bezugszeichen 31 bezeichnet
sind.
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Die
stromaufwärts liegende Seite der Abdeckplatte 38 ist
mit einer im Allgemeinen kreisförmigen Senkung 76 versehen,
die der kreisförmigen Anordnung von Öffnungsvorsprüngen 35 entspricht
und diese aufnimmt. Die Senkung 76 weist Auslassbohrungen 39 auf,
die den Öffnungsvorsprüngen 35 entsprechen
und die distalen Enden 68 der Extrusionsöffnungen 22 bilden.
Die distalen Enden 70 der Vorsprünge 35 passen
dann in die Gegenbohrungen 39 in der Abdeckplatte 38.
Die erhabene kreisförmige Wulst 34 und die zugeordneten
wärmeleitenden Vorsprünge 35, die das
distale Ende 68 der Extrusionsöffnungen 22 umgeben
und diesem Wärme liefern, erstrecken sich somit durch die
Luftkammer 32 und sind von dieser umgeben.
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Um
die Lufttasche oder Luftkammer 32 zu bilden, ist der mittlere
Bereich der stromabwärts liegenden Lochplatte 26 des
Plattenkorpus 36 maschinell bearbeitet oder ausgeschnitten,
um eine kreisförmige Aussparung bzw. Hohlraum 33 vorzusehen. Der
Hohlraum 33 erstreckt sich über die Extrusionsöffnungen 22 hinaus
und ist vorzugsweise mit der vorhandenen erhabenen kreisförmigen
Wulst 34 ausgebildet, wenngleich die Wulst als getrenntes
Teil ausgebildet und an dem Boden des Hohlraums 33 angeschweißt
oder anderweitig befestigt sein könnte. Die erhabene Wulst
unterteilt somit den Hohlraum 33 in einen ringförmigen
Außenabschnitt 72 und einen inneren kreisförmigen
Abschnitt 74. Die Öffnungsvorsprünge 35 können
auch während des maschinellen Bearbeitungsprozesses gebildet
werden und können somit integral mit der erhabenen Wulst 34 sein.
Vorzugsweise sind die Vorsprünge 35 aber als separate Krägen
des gleichen Materials wie der Düsenplattenkorpus 36 (und
die Wulst 34) ausgebildet und sind an der Oberseite der
Wulst 34 durch Schweißen oder dergleichen angebracht.
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Die
kreisförmige Abdeckplatte 38 mit Bohrungen 39,
die den distalen Enden 70 der Öffnungsvorsprünge 35 entsprechen,
liegt über dem Aussparungshohlraum 33 und ist
mit dem Düsenplattenkorpus 36 und den Öffnungsvorsprüngen 34 durch
Hartlöten, Schweißen oder eine ähnliche
dem Fachmann bekannte Technik befestigt verbunden. Vorzugsweise
ist die Abdeckplatte 38 aus einem abrieb- und korrosionsbeständigen
Metall konstruiert und ist bevorzugter aus Nickelstahl konstruiert.
Analog wird das Anbringen der Abdeckplatte 38 an dem Düsenplattenkorpus 36 und
an den distalen Enden 70 der Öffnungsvorsprünge 35 vorzugsweise
durch Schweißen erreicht und wird bevorzugter durch Nickelstahlschweißen
erreicht. Schweißungen 40 und 42 werden
vorzugsweise an Umfangsnuten 77 umlaufend um die Abdeckplatte 38 und
in die Abdeckplattenbohrungen 39 vorgenommen, die so bemessen
sind, dass ein Abschnitt des distalen Endes 70 der Vorsprünge 35 zum
Schweißen oder dergleichen freiliegt. Um das Versteifen
der Abdeckplatte 38 an dem Düsenplattenkorpus 36 zu
unterstützen, ist die umlaufende Kante 80 ausgelegt,
um auf einem Absatz 82 aufzuliegen, der in die stromabwärts
liegende Lochplatte des Düsenplattenkorpus geschnitten
ist. Die umlaufende Kante 80 und der Düsenplattenkorpus 36 weisen
gegenüberliegende Abschrägungen auf, die eine
Nut 77 zum Aufnehmen der umlaufenden Schweißnaht 40 bilden
und die umlaufende Kante 80 fest an dem Absatz 82 halten.
-
Die
Oberfläche der Abdeckplatte 38 und somit die stromabwärts
liegende Lochplatte 26 ist vorzugsweise mit einer chemikalien-,
abrieb-, korrosions- und verschleißbeständigen
Beschichtung 60 beschichtet, wie hierin nachstehend beschrieben
ist. Sobald die Schweißung 42 zusammen mit ggf.
der abriebbeständigen Beschichtung 60 vorliegt,
kann das distale Ende 68 der Extrusionsöffnungen 22 durch
maschinelles Herausarbeiten aus der stromabwärts liegenden
Seite der Düsenplattenanordnung fertiggestellt werden,
beispielsweise mit einer EDM-Maschine oder auf andere dem Fachmann
bekannte Weise, wodurch eine Schweißnaht 42 und eine
Beschichtung 60 aus dem distalen Ende der Extrusionsöffnung
beseitigt werden können.
-
Die
erhabene kreisförmige Wulst 34 ist vorzugsweise
im vertikalen Querschnitt trapezförmig, um das Kanalisieren
von Wärme zu den Öffnungsvorsprüngen 35 zu
unterstützen, die die Wärme von der erhabenen
Wulst zu der Lochplatte 26 befördern, wodurch
die Prozessschmelze in dem distalen Ende 68 der Extrusionsöffnung
bei einer Solltemperatur gehalten wird, und um ein Erzeugen einer
robusten wärmeisolierten Düsenplattenanordnung
zu unterstützen. Während für die erhabene
kreisförmige Wulst ein trapezförmiger Querschnitt
bevorzugt ist, könnten von Fachleuten andere Formen für
den Wulstquerschnitt konzipiert werden, um die vorstehenden Ziele,
wie sie von der vorliegenden Erfindung in Erwägung gezogen
werden, zu erreichen.
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Die
hierfür beschriebene Montagegruppe umfasst die kreisförmige
Aussparung 33, um die dünne durchgehende thermische
Lufttasche oder Luftkammer 32 zu bilden, die vorzugsweise
durch mindestens ein Lüftungsrohr 44 mit der Atmosphäre
der Umgebung verbunden ist. Eine Änderung der Temperatur
und/oder des Drucks in dem Düsenplattenkorpus 10 gleicht
sich durch Ausdehnen oder Zusammenziehen von Luft in und durch das
Lüftungsrohr 44 aus, wodurch Unterdruckbildung
und/oder Druckaufbau vermieden werden, die potentiell zu unerwünschter
Verformung der stromabwärts liegenden Lochplatte 26 führen
könnten. Die erhabene Wulst 34 und Öffnungsvorsprünge 35 durchsetzen
die Atmosphärenlufttasche 32, um eine kontinuierliche
und gleichmäßigere Beheizung entlang der Länge
der durchsetzenden Extrusionsöffnungen 22 vorzusehen,
und die Schweißung ihrer distalen Enden 70 zu den Öffnungen 39 in
der Abdeckplatte 38 dienen zum Stärken und Halten
der ebenen Form der Abdeckplatte.
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Wie
in 2 am besten ersichtlich ist, ist die Lufttasche
oder -kammer 32 im Allgemeinen parallel zu der Lochplatte 26,
erstreckt sich aber in die Senkung 76, wie bei 78,
um den Außenumfang jedes Öffnungsvorsprungs 35 zu
umgeben. Die Dicke der Luftkammer 32 kann an verschiedenen
Stellen variieren, sollte aber mindestens etwa 0,05 mm bis nicht
mehr als etwa 6,0 mm tief sein und ist vorzugsweise etwa 0,5 mm
bis etwa 1,0 mm tief. Anders ausgedrückt beträgt
die Dicke der Luftkammer 32 in der Abmessung parallel zu
der Düsenplatte vorzugsweise etwa 5% bis etwa 10% der Dicke
der Düsenplattenanordnung 10.
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Die
Abdeckplatte 38 umfasst vorzugsweise mindestens eine umlaufende
Expansionsnut 62 an dem Abschnitt der Abdeckplatte 38,
der sich über die kreisförmige Anordnung der Extrusionsöffnungen 22 hinaus
erstreckt. Bevorzugter befindet sich mindestens eine umlaufende
Expansionsnut 63 an jeder Seite der Abdeckplatte 38 außerhalb
der Anordnung der Extrusionsöffnungen. Noch bevorzugter
sind mehrere umlaufende Expansionsnuten 62 versetzt an
gegenüberliegenden Seiten der Abdeckplatte 38 positioniert.
Die umlaufenden Expansionsnute 62 können im Profil
von jeder Geometrie sein, einschließlich aber nicht ausschließlich
quadratisch, eckig, gerundet und halbkugelig, und die mehreren Nuten
an der Abdeckplatte 38 können von ähnlichen
oder unterschiedlichen Geometrien sein. Vorzugsweise sind die umlaufenden
Nuten im Profil gerundet, wie in 2 gezeigt
ist.
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Wie
vorstehend beschrieben ist die erhabene kreisförmige Wulst 34 der
Extrusionsöffnungsverlängerungen 31 vorzugsweise
mit dem Plattenkorpus 36 einstückig und daher
von der gleichen chemischen Zusammensetzung. Die Öffnungsvorsprünge 35 sind
dagegen als separate Krägen gebildet und mit der Oberseite
der erhabenen Wulst beispielsweise durch Hartlöten, Schweißen
und einen ähnlichen Mechanismus, der dem Fachmann bekannt
ist, befestigt verbunden. Die Vorsprünge 35 können
von ähnlicher oder unterschiedlicher Zusammensetzung zur
Wulst 34 und dem Düsenplattenkorpus 36 sein, deren
Zusammensetzung Werkzeugstahl, gehärteten Werkzeugstahl,
Edelstahl, Nickelstahl und dergleichen umfassen kann, aber nicht
muss.
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Unter
Bezug auf 4 bis 9 ist eine zweiteilige
Düsenplattenanordnung gemäß einer zweiten
erfindungsgemäßen Ausführungsform gezeigt,
die allgemein durch das Bezugszeichen 100 bezeichnet ist.
Die Düsenplattenanordnung 100 umfasst einen Düsenplatten-Außenring 105 und
einen herausnehmbaren mittigen Düseneinsatz 106.
Da viele der Komponenten der Düsenplattenanordnung 100 gleich
oder sehr ähnlich zu den Komponenten der Düsenplattenanordnung 10 sind,
werden die gleichen Bezugszeichen aus der letzteren für
entsprechende Komponenten in der ersteren weiter verwendet, aber
mit der vorangestellten Ziffer 1''.
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Analog
zur Ausführungsform der 1 ist die
Düsenplattenanordnung 100 mit einem Einlassgehäuse 112 von
einer Schmelz- und/oder Mischvorrichtung (nicht gezeigt) befestigt
verbunden. Das Einlassgehäuse 112 umfasst einen
Durchlass 114 für Prozessschmelze, wie vorstehend
beschrieben ist. Ein Nasenkonus 116 leitet die Prozessschmelze
zu der stromaufwärts befindlichen Seite 124 des
herausnehmbaren Einsatzes 106, mit dem er durch eine (nicht
gezeigte) Gewindestange befestigt verbunden ist. Die Gewindestange
ist an einem Ende in eine Gewindebohrung 118 des Nasenkonus 116 und
an ihrem distalen Ende in eine Gewindebohrung 120 des herausnehmbaren
Einsatzes 106 eingeschraubt.
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Der
herausnehmbare mittige Düseneinsatz 106 umfasst
mehrere Extrusionsöffnungen 122, die einzeln oder
zu mehreren in mindestens einem kranzförmigen Ring konzentrisch
angeordnet sind, der sich von der stromaufwärts liegenden
Fläche 124 zu der stromabwärts liegenden
Fläche 126 des herausnehmbaren Einsatzes erstreckt.
Mehrere Messerschneidenanordnungen 128, die an einem drehbar
angetriebenen Messerkopf 130 in einer (nicht gezeigten)
Schneidkammer befestigt sind, schneiden die extrudierte und zumindest
teilweise verfestigte Prozessschmelze zu Granulat. Das so gebildete
Granulat wird wie zuvor mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder
in Kombinationen davon zur stromabwärts befindlichen Verarbeitung
befördert.
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Die
mittigen Bereiche der stromabwärts liegenden Fläche 126 des
Einsatzes 106 werden maschinell bearbeitet oder ausgeschnitten,
um in der gleichen Weise wie vorstehend für die ersten
Ausführungsform beschrieben eine mittige kreisförmige Aussparung
bzw. Hohlraum 133 vorzusehen, der eine erhabene kreisförmige
Wulst 124 und Öffnungsvorsprünge 135 umfasst,
die zusammen die Extrusionsöffnungsverlängerungen 131 ausbilden
und die Extrusionsöffnungen 122 durch den Hohlraum 133 umgeben.
Eine kreisförmige Abdeckplatte 138 mit Bohrungen 139,
die den distalen Enden 170 der Öffnungsvorsprünge 135 entsprechen,
liegt über dem Aussparungshohlraum 133, um eine
dünne durchgehende thermische Lufttasche oder Luftkammer 132 über
dem Einsatz 106 im Allgemeinen parallel zu der Lochplatte 126 zu
bilden. Die stromaufwärts liegende Seite der Abdeckplatte 138 ist
ebenfalls mit einer im Allgemeinen kreisförmigen Senkung 176 versehen, die
Auslasslöcher 139 umfasst und der kreisförmigen Anordnung
von Öffnungsvorsprüngen 135 entspricht und
diese aufnimmt. Die Extrusionsöffnungsverlängerungen 135,
die aus der erhabenen kreisförmigen Wulst 134 und Öffnungsvorsprüngen 135 bestehen, dienen
zum Kanalisieren und Liefern von Wärme von dem Einsatzkörper 136 zu
dem distalen Ende 168 der Extrusionsöffnungen 122,
während gleichzeitig die Verlängerungen 131 durch
die Luftkammer 132, die die Öffnungsverlängerungen 131 umgibt,
von der Abdeckplatte 138 wärmeisoliert sind.
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Die
Abdeckplatte 138 ist mit dem Umfang des Einsatzkörpers 136 und
mit distalen Enden 170 von Öffnungsvorsprüngen
durch Hartlöten, Schweißen oder eine ähnliche
dem Fachmann bekannte Technik befestigt verbunden. Vorzugsweise
ist die Abdeckplatte 138 aus einem abrieb- und korrosionsbeständigen
Metall konstruiert und bevorzugter ist sie aus Nickelstahl konstruiert.
Analog wird das Anbringen der Abdeckplatte 138 an dem Einsatzkörper 136 und
den distalen Enden 170 des Öffnungsvorsprungs
vorzugsweise durch Schweißen erreicht und wird bevorzugter
durch Nickelstahlschweißen erreicht. Schweißungen 140 und 142 werden
vorzugsweise an Umfangsnuten 176 umlaufend um die Abdeckplatte 138 und
an distalen Enden 170 der Vorsprünge an Schweißstellen 142 (siehe 9)
vorgenommen. Die Oberfläche der Abdeckplatte 138 und somit
die stromabwärts liegende Lochplatte 126 des Düseneinsatzes 106 ist
vorzugsweise mit einer chemikalien-, abrieb-, korrosions- und verschleißbeständigen
Beschichtung beschichtet, wie hierin nachstehend beschrieben ist.
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Die
kreisförmige Aussparung 133 ist vorzugsweise durch
mindestens ein Lüftungsrohr 144, das sowohl durch
den herausnehmbaren Düseneinsatz 106 als auch
den Düsenplatten-Außenring 105 tritt,
mit der Atmosphäre der Umgebung verbunden. Eine Änderung
der Temperatur und/oder des Drucks in der Luftkammer 132 gleicht
sich durch Ausdehnen oder Zusammenziehen von Luft in und durch das
Lüftungsrohr 144 aus, wodurch Unterdruckbildung und/oder
Druckaufbau vermieden werden, die potentiell zu unerwünschter
Verformung der stromabwärts liegenden Lochplatte 126 führen
könnten. Die erhabene Wulst 134 und Öffnungsvorsprünge 135 durchsetzen
die Atmosphärenlufttasche 132, um eine kontinuierliche
und gleichmäßigere Beheizung entlang der Länge
der Extrusionsöffnungen vorzusehen, die darin eingeschlossen
sind. Die Konfiguration der erhabenen kreisförmigen Wulst 134,
die vorzugsweise im vertikalen Querschnitt trapezförmig
ist, dient zum Kanalisieren von Wärme zu den Öffnungsvorsprüngen 135,
um vor dem Austreten aus dem distalen Ende 168 der Extrusionsöffnungen 122 das
Halten der Prozessschmelze in den Vorsprüngen 135 bei der
Solltemperatur zu unterstützen. Die Schweißung des
Umfangs der Abdeckplatte 138 an den Einsatz 106 und
der distalen Enden 170 der Öffnungsvorsprünge 135 in
den Bohrungen 139 der Abdeckplatte 138 dient zum
Festigen und Versteifen der Abdeckplatte in ihrer ebenen Form, wie
in dem nächsten Absatz weiter beschrieben wird.
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Der
Einsatzkörper 136 und die Abdeckplatte 138 sind
mit mehreren komplementären Anschlagflächen versehen,
um die Wirksamkeit der Schweißungen 140 und 142 zu
verbessern. Dies erhöht wiederum die Steifigkeit der montierten
Abdeckplatte 138 an dem Einsatzkörper 136,
verbessert das Abdichten der Luftkammer 132 und sieht eine
insgesamt robuste Düsenplattenanordnung 110 vor.
Zunächst umfasst die maschinell gefertigte Ausnehmung 133 einen
umlaufenden Absatz 182 (siehe 6 und 7),
der eine umlaufende Kante 184 der Abdeckplatte 138 aufnimmt,
um den Umfang der Luftkammer 132 auszubilden. Die komplementären
Anschlagflächen des umlaufenden Absatzes 182 des
Einsatzkörpers und die umlaufende Kante 184 der
Abdeckplatte werden dann durch eine Schweißung 140 zusammengehalten.
Zum anderen umfassen Bohrungen 139 der Abdeckplatte 138 einen
Senkabschnitt 186 an deren stromaufwärts liegender
Seite (siehe 8), der einen Absatz 188 bildet,
der mit dem Außenumfang der distalen Enden 170 der Öffnungsvorsprünge 135 greift
(siehe 9). Diese komplementären Anschlagflächen 170 und 188 sind
durch Schweißungen 142 an jeder Extrusionsöffnung 168 miteinander
verbunden.
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Die
kreisförmige Senkung 176 in der Abdeckplatte 138 unterscheidet
sich von der kreisförmigen Senkung 76 in der Abdeckplatte 38 dadurch, dass
die erste mit zulaufenden Seitenwänden 190 konturiert
ist, um der Kontur der zulaufenden Seiten 192 der erhabenen
Wulst 134 enger zu folgen. Durch engeres Folgen der Kontur
der erhabenen Wulst 134 sehen die Senkung 176 und
die sich ergebende Luftkammer 132 eine zusätzliche
Isolierung um die Wulst 134 und die zugeordneten Öffnungsvorsprünge 135 vor.
Die kreisförmige Senkung 76 ist dagegen von rechteckigerem
Querschnitt und ist benachbart zu der erhabenen Wulst 34 positioniert,
ohne dimensionale Konturierung mit seinen zulaufenden Seiten 92. Es
versteht sich, dass die Konturen der kreisförmigen Senkung 176 benachbart
zu der erhabenen kreisförmigen Wulst 134 und der
Senkung 76 benachbart zu der erhabenen Wulst 34 nur
zwei nicht einschränkende Beispiele sind und andere mit
diesen Zwei Konfigurationen vergleichbare und dazwischen liegende Auslegungen
von der vorliegenden Erfindung umfasst sind. Die Nutzung der rechteckigen
Senkung 76 und der zulaufenden Senkung 176 kann
auf die einstückige Düsenplattenanordnung 10 sowie
auf die zweiteilige Düsenplattenanordnung 100 angewendet werden.
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Bei
Bedarf kann die Abdeckplatte 138 mit umlaufenden Nuten
versehen sein, beispielsweise Nute 62, die vorstehend für
die Abdeckplatte 38 veranschaulicht und beschrieben sind.
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Durch
elektrischen Widerstand, Induktion, Dampf oder Wärmeübertragungsfluid
können Heiz- und/oder Kühlprozesse vorgesehen
werden, wie herkömmlicherweise für die einstückige
Düsenplatte 10 sowie die zweiteilige Düsenplattenanordnung 100 offenbart
wurde. Wie in 1 und 4 gezeigt,
werden der Düsenplattenkorpus 36 und der Einsatzkörper 136 jeweils
von radialen elektrischen Heizvorrichtungen 46 und 146 beheizt,
die in radialen Schlitzen 57 positioniert sind, wie in 3 gezeigt
und aus dem Stand der Technik gut bekannt ist. Bei der zweiteiligen
Düsenplattenanordnung 100, die in 4 gezeigt
ist, können der herausnehmbare Einsatz 106 und
der Düsenplatten-Außenring 105 jeweils
durch ähnliche oder unterschiedliche Mechanismen separat
beheizt werden.
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Zum
Beispiel veranschaulicht 10 eine teilweise
explodierte Ansicht einer Düsenplattenanordnung, die im
Allgemeinen durch das Bezugszeichen 200 bezeichnet ist,
die einen mittig beheizten herausnehmbaren Einsatz 208 umfasst.
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Da
viele der Komponenten der Düsenplattenanordnung 200 gleich
oder sehr ähnlich zu den Komponenten der Düsenplattenanordnung 100 sind, werden
die gleichen Bezugszeichen aus der letzteren für entsprechende
Komponenten in der ersteren weiter verwendet, aber mit der vorangestellten
Ziffer „2” statt der Ziffer „1”.
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Die
Düsenplattenanordnung 200 umfasst somit einen
Düsenplattenkorpus, der allgemein durch das Bezugszeichen 212 bezeichnet
ist, der aus dem Düsenplatten-Außenring 205 besteht,
der einen mittig beheizten herausnehmbaren Einsatz 208 umgibt. Die
elektrische Widerstandsspule 250 ist in dem Einsatz 208 benachbart
zu der stromaufwärts liegenden Lochplatte 124 positioniert.
Ein Nasenkonus 216 ist durch Nutzung einer (nicht gezeigten)
Gewindestange, die an einem Ende in eine Gewindebohrung 218 des
Nasenkonus 116 und an ihrem distalen Ende in eine Gewindebohrung 220 des
herausnehmbaren Einsatzes 208 eingeschraubt ist, in ähnlicher
Weise wie in 1 und 4 mit dem
herausnehmbaren Einsatz 208 befestigt verbunden. Wenn dieser
angebracht ist, verschließt der Nasenkonus 116 den
Hohlraum 252 mit der darin positionierten Spule. Andere Befestigungsverfahren
sind dem Fachmann gut bekannt. Der herausnehmbare Einsatz 208 kann
somit separat beheizt werden, beispielsweise durch hierin vorstehend
in Verbindung mit der in 4 gezeigten Düsenplattenanordnung 100 beschriebenen
elektrischen radialen Heizvorrichtungen 146.
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Die
stromabwärts liegende Lochplatte 26, 126 der
Düsenplattenanordnung 10, 100, 200 kann
in einer Ebene liegen, wie in 1 gezeigt
ist, kann aber vorzugsweise aus zwei parallelen Ebenen bestehen,
wie in 2 und 9 durch die eingekreiste Fläche 66, 166 angezeigt
ist, wobei die Fläche benachbart zu den Auslässen 68, 168 der
Extrusionsöffnungen 22, 122 in einer
Ebene parallel zu der der stromabwärts liegenden Lochplatte 26, 126 erhaben ist.
Das Erheben der Ebene über die der stromabwärts
liegenden Lochplatte 26 hinaus sollte mindestens etwa 0,025
mm betragen und beträgt vorzugsweise mindestens etwa 0,50
mm.
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Analog
ist der Aussparungshohlraum 33, 133 mindestens
etwa 1,05 Millimeter tief, vorzugsweise in der Größenordnung
von 5,0 mm bis 7,0 mm. Die Dicke der Abdeckplatte 38, 138 sollte
in der Größenordnung von 1,0 mm bis 8,0 mm liegen,
vorzugsweise etwa 6,0 mm, um eine Dicke der Luftkammer 32, 132 in
der Größenordnung von etwa 0,05 mm bis etwa 6,0
mm und vorzugsweise etwa 0,5 mm bis etwa 1,0 mm vorzusehen.
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Die
Oberfläche der stromabwärts liegenden Lochplatte 26, 126 wird
in dem kranzförmigen Bereich, der im Allgemeinen durch
die Anordnung von Extrusionsöffnungsauslässen 68, 168 ausgebildet
ist und in 2 und 9 durch
die Ziffer 60, 160 bezeichnet ist, vorzugsweise
einer chemikalien-, abrieb-, korrosions- und/oder verschleißbeständigen Behandlung
unterzogen, d. h. einer „Oberflächenbehandlung”.
Diese kranzförmige Fläche umfasst die Schneidfläche 63, 163,
an der die Messerschneiden mit der Düsenplatte in Eingriff
treten Die Oberflächenbehandlung sollte zumindest 0,025
mm betragen und beträgt vorzugsweise mindestens etwa 0,50 mm.
Die Zusammensetzung der Oberflächenbehandlung 60, 160 kann
sich in der ebenen Fläche, die die Extrusionsöffnungsauslässe 68, 168 umgibt,
von anderen Teilen der stromabwärts liegenden Lochplatte 26 unterscheiden.
Vorzugsweise ist die Oberflächenbehandlung 60, 160 auf
allen Lochplatten die gleiche und kann ein, zwei oder mehrere Prozesse, einschließlich
und zum Beispiel Reinigen, Entfetten, Ätzen, Grundierungsbeschichtung,
Aufrauen, Strahlputzen, Sandstrahlen, Abstrahlen, Beizen, Säurewaschen,
Basenwaschen, Nitrierhärten, Nitrocarbonieren, Galvanisieren,
stromloses Plattieren, stromlose Nickeldispersionsbehandlungen,
Flammspritzen einschließlich Hochgeschwindigkeitsanwendungen, thermisches
Spritzen, Plasmabehandlung, elektrolytische Plasmabehandlungen,
Sintern, Pulverbeschichten, Vakuumabscheiden, chemische Gasphasenabscheidung,
physikalische Dampfabscheidung, Sputtertechniken, Aufsprühbeschichten
und Vakuumhartlöten von Karbiden umfassen.
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Die
Oberflächenbehandlung für alle anderen Oberflächen
mit Ausnahme der Schneidfläche umfasst einzeln und in Kombinationen
derselben Flammspritzen, thermisches Spritzen, Plasmabehandlung,
stromlose Nickeldispersionsbehandlungen, luft- und brennstoffmodifizierte
Hochgeschwindigkeitswärmebehandlungen und elektrolytische Plasmabehandlungen.
Diese Oberflächenbehandlungen metallisieren die Oberfläche,
bringen Metallnitride vorzugsweise fest an der Oberfläche
an, bringen vorzugsweise Metallcarbide und Metallcarbonnitride fest
an der Oberfläche an und bringen noch bevorzugter diamantartigen
Kohlenstoff fest an der Oberfläche an, bringen noch bevorzugter
diamantartigen Kohlenstoff in einer abriebbeständigen Metallmatrix
an der Oberfläche an und bringen am bevorzugtesten diamantartigen
Kohlenstoff in einer Metallcarbidmatrix an der Oberfläche
an. Es können andere Keramikmaterialien verwendet werden
und sind hierin durch Hinweise aufgenommen, ohne dass dies einschränkend
sein soll. Diese bevorzugten Oberflächenbehandlungen können
optional durch Aufbringen einer herkömmlichen Polymerbeschichtung
auf der stromabwärts liegenden Lochplatte 26, 126 distal von
dem Extrusionsöffnungsauslass 68, 168 weiter modifiziert
sein. Die Polymerbeschichtungen sind selbst nicht haftend und von
geringem Reibungskoeffizienten Vorzugsweise sind die Polymerbeschichtungen
Silikone, Fluorpolymere und Kombinationen derselben. Bevorzugter
erfordert die Auftragung der Polymerbeschichtungen minimales bis
kein Beheizen, um Trocknen und/oder Härten zu bewirken.
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11 veranschaulicht zusätzliche
Konfigurationen von Extrusionsöffnungen und Öffnungsvorsprüngen,
die von der erhabenen kreisförmigen Wulst ragen. 11a veranschaulicht konzentrische Ringe von Öffnungsvorsprüngen 302,
die von der Wulst 303 in versetzter Ausbildung ragen, wobei
jeder Vorsprung eine einzelne Extrusionsöffnung 304 aufweist.
Die Extrusionsöffnungen können in mehreren Gruppen
oder Blöcken 306 ausgerichtet sein, wie in 11b für eine Gruppierung von zwei Extrusionsöffnungen 308,
in 11c für eine Gruppierung von drei Extrusionsöffnungen 310,
in 11d für eine Anhäufung
von vier Extrusionsöffnungen 312, in 11e für eine Block von sechzehn Extrusionsöffnungen 314,
in 11f für eine Vielzahl
von siebenunddreißig Extrusionsöffnungen 316 und
in 11g für eine Vielzahl
von sechzehn Extrusionsöffnungen 318 gezeigt ist.
-
Gruppen,
Anhäufungen, Blöcke und eine Vielzahl derselben
können in jeder geometrischen Konfiguration angeordnet
sein, die oval, rund, quadratisch, dreieckig, rechteckig, polygonal
und Kombinationen davon umfasst, aber nicht darauf beschränkt
ist. Die Geometrien der Öffnungsvorsprünge können
weiterhin gerundet, eckig und abgefast sein und können
eine beliebige Anzahl einer Vielzahl von Öffnungen enthalten.
Die Ausrichtung der Geometrien, die die Vielzahl von Öffnungen
enthalten, kann umlaufend und parallel zu dem Bogen, umlaufend und
senkrecht zu dem Bogen, versetzt und den Bogen abwechselnd umschreibend
und jede Kombination davon sein Weiterhin kann die geometrische Ausrichtung
dem Bogen, beispielsweise in einer Nierenform oder Komma-Form, entsprechen.
Eine Vielzahl von konzentrischen Ringen, mindestens einer oder mehrere,
von Extrusionsöffnungen kann Extrusionsöffnungen
einzeln oder in einer Vielzahl derselben umfassen, die gemäß der
vorliegenden Erfindung in einer linearen Anordnung, abwechselnd,
versetzt und in einer beliebigen Kombination davon zu den anderen
konzentrischen Ringen angeordnet sein können.
-
Während
der Auslass der Extrusionsöffnungen 22, 122,
beispielsweise der Auslass 68 in 2 und der
Auslass 168 in 9, vorzugsweise rund ist, können
die Auslässe von jeder Geometrie sein, einschließlich
aber nicht ausschließlich rund, oval, quadratisch, rechteckig,
dreieckig, fünfeckig, sechseckig, polygonal, geschlitzt,
radial geschlitzt und jede Kombination davon. Eine Vielzahl von
Extrusionsöffnungsauslässen 68 kann in
einem bestimmten Vorsprung 35 von anderer Geometrie sein.
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Weiterhin
können die Extrusionsöffnungsverlängerungen
abhängig von der Anordnung der Extrusionsöffnungen
und der Breite der Messerschneide mehr als eine erhabene kreisförmige
Wulst 34, 134. Auch wenn bevorzugt ist, dass mindestens
eine erhabene kreisförmige Wulst 34, 134 den
unteren Teil der Extrusionsöffnungsverlängerungen 31, 131 bildet, kann
es ferner möglich sein, die Verlängerungen 31, 131 ohne
erhabene Wulst zu konzipieren. In solchen Fällen würden
sich die Öffnungsvorsprünge 35, 135 von
dem Boden der Ausnehmung 33, 133 zu der jeweiligen Öffnung 68, 168 der
Abdeckplatte 38, 138 erstrecken.
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Das
Vorstehende ist lediglich als Veranschaulichung der Grundsätze
der Erfindung zu sehen. Dem Fachmann werden ohne Weiteres zahlreiche
Abwandlungen und Änderungen einfallen. Daher soll es nicht
die Erfindung auf die exakte Konstruktion und den exakten Betrieb
beschränken, die gezeigt und beschrieben sind, und demgemäß kann
auf alle geeigneten Abwandlungen und Entsprechungen, die in den
Schutzumfang der Erfindung fallen, zurückgegriffen werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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