TWI466768B - 水下造粒系統之可定位氣體注射噴嘴總成 - Google Patents

Description

水下造粒系統之可定位氣體注射噴嘴總成

此申請案係為此處對其主張優先權之共同審查中的2008年6月16日提申之美國申請案編號12/213,204的部分接續申請案。

發明領域

本發明概括有關於水下造粒系統，且更特別有關一配合此等系統使用之氣體注射噴嘴。

相關技藝的描述

熟習該技藝者已發現：生產部份結晶或完全結晶的丸粒係為有利的方式、且有時是必需的。為了幫助達成該結晶，本發明的受讓人已經在本發明現今受讓人所擁有且被整體完全併入本文以供參考之美國專利案7,157,032；美國專利案公告2005/0110182及2007/0132134；世界專利申請案公告WO 2005/051623、及WO 2006/127698中揭露使用一噴嘴，經加壓空氣或其他氣體可經由該噴嘴被注射至丸粒漿體中以幫助縮短丸粒在上游造粒製程與下游乾燥及後續製程之間位於運送液體中的留置時間。

類似地，WO 2007/027877係揭露使用一噴嘴，經加壓空氣或其他氣體可經由該噴嘴被注射至丸粒漿體中以便利液體從丸粒漿體中的丸粒之吸取作用。利用降低丸粒在上游造粒製程與下游乾燥及後續製程之間位於運送液體中的留置時間藉以降低丸粒的水份含量。經縮短的留置時間亦導致所形成丸粒的內部熱量有更多被保留，並藉此降低了可供丸粒攝取所用之水份。亦由本發明現今受讓人所擁有之此申請案亦被整體合併於本文中以供參考。

特定條件下，丸粒會在造粒製程期間結塊或形成團塊。丸粒團塊的形成有許多成因，其中黏性丸粒是常見且頻繁的成因。當這些團塊形成時，其傾向於被卡在所謂“吊起點(hang-up points)”中，“吊起點”用語在本文係描述製程全程中丸粒及/或丸粒團塊傾向於被吊起且留存而時常形成阻礙性累積物之區位。一範例中，壓模板處發生“淌流”(亦即經過壓模孔之過多融化材料流)時將會形成丸粒的團塊，故生成不良的大型丸粒。大型丸粒不是唯一的問題。理想尺寸的丸粒也會生成問題。接觸到噴嘴之黏性丸粒、或仍然柔軟的丸粒係由於其黏性與移行速度而會被“打碎”並黏附至噴嘴。最後，愈來愈多的丸粒接觸到卡在噴嘴上的東西且丸粒開始彼此黏著而生成一堆丸粒，亦稱為團塊。最後，丸粒堆會變大到足以擾亂經過運送管之運送液體及丸粒流動。此擾亂會迫使造粒製程之停止。

已經發現，利用上述專利及申請案中所描述用來插入經加壓氣體的設備及製程之造粒線路中係存在有一個此吊起點，亦即可使氣體插入噴嘴被安置於丸粒運送管內之點。根據這些先前實施例，用來注射空氣之噴嘴係如第1圖所顯示且概括標示為編號200。先前技藝的固定式噴嘴管210較佳係在接合件214處藉由熔接被附接至肘件202內。此固定式噴嘴總成200無法被移除以便利於起動。因為其無法被可操縱地定位以讓丸粒漿體沿固定式噴嘴管210周邊自由流動，故會進一步成為丸粒團塊之潛在阻塞來源。類似地，固定式位置係限制了可經由閥調節來控制所注射的空氣或其他氣體之程度。

因此，需要一可作調整以將一水下造粒系統產生的丸粒結晶及/或乾燥予以最適化之可定位噴嘴。

發明概要

鑒於上文，本發明之一目的係提供一可定位噴嘴，經加壓氣體經由該噴嘴被導入一水下造粒器的運送設備中以增加一從一造粒製程被運送至且通過一乾燥製程之丸粒漿體的速度，同時經由噴嘴位置的變化來控制漿體流之動力學。

本發明之另一目的係提供一可定位噴嘴，其具有一滑動於一殼體內之噴嘴管及軸環，該殼體係被附接至一密封轉折軸環且附裝至一位於造粒設備與乾燥設備之間的運送路徑內之肘件。

本發明之又另一目的係提供根據上述目的可被調整於至少一完全插入或前方位置與一完全退回位置之間的一可定位噴嘴，其中依照特定應用所適合般利用人工方式或藉由一單獨或合併地使用機械、氣動、液壓、電性、電子或其他方法的自動化控制系統來達成作出此調整之噴嘴定位。

本發明之再另一目的係提供根據上述目的之一可定位噴嘴，其可利用前述目的所列之任何方法被人工地或自動地調整，以在一或多個中間或經部份插入的位置中注射經加壓氣體。

本發明之另一目的係提供根據先前目的之一可定位噴嘴，其可在其所附接之肘件的管腔內作角度定位，以使角度介於從與下游總成中心線約呈0°至噴嘴管外側接觸到該下游總成內側表面所界定之最大值角度之間。

本發明之另一目的係提供一沿下游設備中心線呈同心式定心之可定位噴嘴。

本發明之另一目的係提供一可定位噴嘴，經加壓氣體經由該可定位噴嘴被導入藉以增加一從一造粒設備被運送至及經過一乾燥設備之丸粒漿體的速度，藉此保留丸粒的內部熱量以便利於丸粒的乾燥使得離開乾燥設備之丸粒的水份含量小於約1.0%重量、更佳小於0.5%重量、且最佳小於0.25%重量。

本發明之一額外目的係提供一可定位噴嘴，經加壓氣體經由該可定位噴嘴被導入以增加一從一造粒設備被運送至且經過一乾燥設備之丸粒漿體的速度，藉此保留丸粒的內部熱量以便利於丸粒的乾燥及結晶。

本發明之另一目的係提供根據上述目的之一可定位噴嘴，經加壓氣體經由該可定位噴嘴被導入藉以增加一從一造粒設備被運送至且通過一乾燥設備之丸粒漿體的速度，藉此使離開乾燥設備之丸粒被結晶至少20%重量、更佳至少30%重量、且最佳至少40%重量。

本發明之另一目的係提供一可定位噴嘴，其可至少部份地退回以防止造粒製程起動期間之丸粒吊起作用，並可往前移動以加快進入及通過運送導管之丸粒漿體流並便利於丸粒移動通過運送導管時遠離丸粒之運送液體的吸取作用。

本發明之另一目的係提供一可定位噴嘴，其具有數種橫剖面形狀、內表面變異或內部結構之任何者藉以使丸粒漿體流產生特定的理想效應。

鑒於上述及其他目的，本發明係有關一配合使用一水下造粒器設備之注射裝置，水下造粒器設備係將聚合物束擠製及切割成為丸粒，其以一水與丸粒漿體被傳送經過運送管件來到一離心乾燥器。注射裝置係包括一可定位噴嘴總成，其具有一可調整式注射位置以將一丸粒速度加快劑導入至水及丸粒漿體中來增加前往及經過乾燥器之丸粒漿體速度，藉以保留更多之丸粒的內部熱量。噴嘴總成可被調整於一其中使總成的一噴嘴管在運送管件內被往前定位之完全插入位置與一其中使噴嘴管自運送管件被抽回以提供漿體經過管件的完全不受阻流動之完全退回位置之間。較佳地，可定位噴嘴總成係組構為可不只在完全插入及完全退回位置處、且亦在完全插入前方位置與完全退回位置之間的不同中間位置處以人工方式或利用一自動化控制系統來定位噴嘴管。

參照用來構成本說明書一部份之圖式，將可從下文更完整描述且請求之構造及操作的細節來瞭解上述利益及隨後所得知之其他目的與優點，其中類似的編號代表不同圖中類似的元件。

圖式簡單說明

第1圖係為一先前技藝的固定式噴嘴組態之切開及橫剖視圖；第2圖為根據本發明之一包括一水下造粒器及運送管件的水下造粒系統之示意圖，其具有一被連接至一離心乾燥器之可定位噴嘴；第2a圖為第2圖的可定位噴嘴之放大圖；第3圖為第2a圖的運送管件及可定位噴嘴的一部分之切開及橫剖視圖，其中噴嘴管位於一退回位置中；第4圖為第2a圖的運送管件及可定位噴嘴的一部分之切開及橫剖視圖，其中噴嘴管位於一插入前方位置中；第5圖為第2a圖的運送管件及可定位噴嘴的一部分之示意俯視圖，其中噴嘴管位於插入前方位置中；第6a圖為使用一自動化控制系統之第2a圖的運送管件及可定位噴嘴的一部分之切開及橫剖視圖，其中顯示噴嘴管位於一退回位置中；第6b圖為噴嘴管殼體沿著第6a圖的線6b-6b所取之圖式；第6c圖為第6a圖的自動化控制系統實施例之切開及橫剖視圖，其中顯示噴嘴管位於一插入前方位置中；第6d圖為噴嘴管殼體沿著第6c圖的線6d-6d所取之圖式；第7圖為使用於第6a-6d圖的自動化控制系統中之一磁性耦合的無桿缸筒之部份切開圖；第8圖為顯示用於第6a-6d圖的自動化控制系統之一控制電路的圖式；第9a圖為根據本發明之一噴嘴管的前方孔口之圖式，其含有經垂直定向的直線狀鰭片；第9b圖為根據本發明之一噴嘴管的前方孔口之圖式，其含有經垂直定向的波狀鰭片；第9c圖為根據本發明之用於一噴嘴管的一半圓形前方孔口之圖式；第9d圖為根據本發明之用於一噴嘴管之一貝殼形至C形前方孔口的圖式；第9e圖為根據本發明之一具有推拔狀終點之噴嘴管的圖式；第9f圖為根據本發明之一具有一減小圓錐形推拔狀孔徑之噴嘴管的圖式。

較佳實施例之詳細說明

雖然詳細地描述本發明的較佳實施例，請瞭解可能具有其他實施例。為此，本發明無意將其範圍侷限於下文描述所列或圖式所示的構造細節、及組件配置。本發明能夠具有其他實施例及存在方式或具有不同實行方式。並且，描述較佳實施例時，為求清楚將採行特定用語。請瞭解各特定用語係包括以類似方式運作來達成類似目的之所有技術均等物。類似的圖式組件將盡可能標示以相同的編號。

根據本發明的可定位噴嘴總成係有助於增強不同聚合材料的結晶且亦便利於該等材料與其他材料之乾燥，同時消除了先前設計已碰到之團塊的可能吊起點。由於經加壓空氣或其他氣體被注射至丸粒運送導管中，丸粒漿體的速度增大。結果係為：由於該增高的速度以及遠離該等丸粒表面之運送液體的吸取作用，丸粒受到運送液體之時間係縮短。由於速度增高，丸粒在運送液體中具有較小的留置時間，讓丸粒比起其已在一較長期間受到運送液體而言保留更多的內部熱量。事實上，正是藉由所保留內部熱量的增加來幫助丸粒的結晶。藉由遠離丸粒表面之運送液體的吸取來進一步增強此效應，因此降低了對於傳送液體之熱量損失。

為了達成丸粒的最大產出，本發明可允許調整噴嘴的幾何形狀及定位。這對於漿體從造粒器運送至乾燥器之速度而言很重要，該速度則會影響到系統藉由吸取作用從運送液體分離丸粒以及提高丸粒所保留內部熱量量值之效率。改變噴嘴的幾何形狀及定位亦會更改漿體通過運送導管之流圖案，而生成或多或少的紊擾以符合被加工材料相關的特定要求。

現在參照第2圖，概括標為編號100之根據本發明的可定位噴嘴係被組裝至概括標為編號15之運送管件內，運送管件係將造粒設備10連接至乾燥設備20及任何後續的後加工設備。一未圖示的融化及混合設備係連接至造粒器10，入口導管12附接至造粒器10。運送液體經由入口導管12被導入造粒器10的切割室內而在其中混合於丸粒以形成丸粒漿體。丸粒漿體離開通過出口導管14進入且經過目視玻璃16然後通過運送管件15中的可定位噴嘴總成100。一丸粒速度加快劑係經由可定位噴嘴總成100被注射及導引至運送管件內以縮短丸粒受到運送液體之時間。鑒於空氣的惰性本質及容易取得，丸粒速度加快劑較佳係為空氣。然而，亦可採用諸如氮或類似氣體等其他具有惰性特徵的氣體。經加快之丸粒及運送液體係穿過運送導管18進入且通過乾燥器總成20而在其中使丸粒被脫水及乾燥。下文描述經加快丸粒及運送液體的細節。

未圖示的融化及混合設備可為任何先前已知的設備或其組何並可包括但不限於融化物容器、單螺旋擠製器、雙螺旋擠製器、靜態混合器、連續混合器、班布瑞(Banbury)型混合器、及熟習該技藝者知悉的類似物。

造粒器10可為水環造粒器、水下造粒器及類似物，且較佳係為一配接有如熟習該技藝者所熟知的一擠製壓模之水下造粒器。運送液體可為任何液體且較佳係為水。除了水外，根據本發明可用來造粒之其他液體係包括醇、水-醇混合物、礦物油、植物油、乙二醇混合物等。水或其他運送液體可選用性地含有添加物，包括但不限於流修改劑、塗覆物、消泡劑、共溶劑及類似物。如此處所使用，當連同運送液體提到“液體”或“水”時，此等指涉預定係指任何適合用來作為運送液體之液體，包含或不含添加物，且不只是水。

根據本發明之被造粒及運送的材料係可為聚合物、蠟、及習見藉由造粒被加工之其他可擠製材料。範例中，材料可包括聚烯烴、聚酯、聚醚、聚硫醚、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚碸、聚碳酸酯、聚胺基甲酸酯、氟聚合物、乙烯聚合物、生物可分解聚合物、及其共聚物。通常在進一步加工之前結晶的材料係特別適合根據本發明的加工，且該等材料較佳可被乾燥至小於1%重量的水份含量並被結晶到至少20%的位準。更佳地，該等材料可被乾燥至小於0.50%重量水份之水份含量並被結晶到至少30%重量的位準；且最佳地，該等材料可被乾燥至小於0.25%重量的水份含量並被結晶到至少40%重量的位準。

以替代或選用方式，根據本發明被造粒之該等材料係可含有熟習該技藝者所知悉之任何習見填料以及填料及/或其他添加物的組合。填料可包括纖維素性粉末及/或纖維、包括粉末及纖維等之生物材料、及類似物。

第2圖中的乾燥器20可身為一脫水裝置、過濾裝置、振動脫水裝置、流體化床、滾筒乾燥器、離心器、乾燥器、離心乾燥器的至少一者，並較佳係為一自我清理式離心乾燥器。然而，本發明中可使用任何用來從液體及丸粒漿體中的丸粒分離液體之分離設備。後加工可包括但不限於下列至少一者：冷卻、經增強的結晶、加熱、額外的乾燥、尺寸化、固態聚縮合或固態聚合化、包裝、及如熟習該技藝者所熟知之類似物。

第2a圖的放大圖更詳細地顯示根據本發明之可定位噴嘴總成100的一實施例。該總成包括一閥104，一導管106，一止回閥108，及一噴嘴管110，其被部份地插入肘件102中而不可見，如虛線所示。噴嘴管110係在插入點112被插入肘件102內並延伸至肘件102的管腔中來到肘件102與流出導管116的接合件114。未圖示的入口氣體線路係被附接至較佳身為球閥之閥104。

穿過目視玻璃16之丸粒漿體(請見第2圖)係通過流入導管118並進入且通過肘件102，而在通入流出導管116且經過閥120之前於其中與較佳身為空氣之經加壓氣體作交互作用。流入導管118、肘件102及流出導管116可為單件的導管，其已經由彎折作修改以使肘件成形並允許噴嘴管110插入。然而，較佳地，流入導管118、肘件102及流出導管116係為諸如藉由螺紋式接合或熔接等被附接在一起之分離的組件。流入導管118及流出導管116可具有與肘件102相同的直徑，或者其可具有不同於肘件102的直徑而在此情況下其較佳推拔成為肘件102的直徑。根據一較佳實施例，流入導管118及肘件102係為相同直徑，且流出導管116係從與肘件102的接合件114至與引向且連接於閥120之導管延伸部122的附接點呈現推拔狀減小直徑。閥120較佳藉由螺紋式接合或藉由熔接被連接至運送導管18。

流出導管116及導管延伸部122可選用性地藉由一快速脫斷連接件125作脫斷式附接，如第2a圖所示。快速脫斷連接件125可為任何適當的導管快速脫斷總成。此連接係便利於容易近接肘件及噴嘴總成以依需要供檢查、清潔、維修、及修理之用。

流入導管118、肘件102、流出導管116、及噴嘴管110較佳由包括工具鋼、釩鋼、碳鋼、硬化鋼、不銹鋼、鎳鋼及類似物等金屬製成，但亦可由抗磨性工業等級塑料製成。這些組件更佳由不銹鋼製成且最佳由低碳不銹鋼製成。

止回閥108較佳放置在一接收器箱(未圖示)與肘件102之間並防止水與丸粒返回到接收器箱內。止回閥108可容許經加壓空氣或其他氣體予以流過，但空氣或其他氣體未予以穿過時，來自運送液體的壓力將造成止回閥108關閉，故防止運送液體及丸粒的回流。或者，一自動閥、較佳為一具有一致動器之機電閥可代替止回閥108。

閥104可讓操作員控制經加壓空氣或其他氣體的流率。較佳身為球閥之閥104係藉由諸如螺栓、熔接、或螺紋式附接等被附接至噴嘴管110。閥104最佳被順序性附接至導管106、止回閥108、及噴嘴管110。以選用或取代方式，一機電閥可代替閥104及止回閥108兩者。

閥120可進一步調節經加壓空氣或其他氣體的速度。閥104可被關閉以允許習見的造粒加工而不需要注射經加壓空氣。閥104及閥120皆為選用性且任一者皆可在沒有另一者下單獨使用。較佳係出現有閥104以調節經加壓氣體，且更佳以綜效性組合來使用閥104及閥120以對於經加壓空氣或其他氣體具有最大控制及調節。

可定位噴嘴總成較佳係如第2圖所示及第2a、3、4與5圖詳示般被安置。請見第2圖，如同一運送導管18中所實施的一運送導管較佳係為直線狀其中使空氣或其他氣體被注射至肘件102內。第2a、3及4圖較佳係與運送導管18的軸線呈直列狀以盡量加大注射對於丸粒漿體之影響並均勻地吸取丸粒漿體。丸粒漿體離開造粒器10之後，肘件102、或諸如一“Y”組態等均等結構的區位較佳係位於第一肘件中。然而，肘件102可安置在一進一步遠離造粒器10之未圖示且位於乾燥器20前之選用性肘件中。選用性地，多數個噴嘴管可被插入至少一肘件中以綜效性便利於運送至且運送通過至少一運送導管18。

第3圖顯示可定位噴嘴總成100的一部分相對於肘件102位於一完全退回位置中。如圖所示，噴嘴管110的後端係被軸環122圍繞，噴嘴管滑動於圓柱形殼體128內時軸環122係引導後端。噴嘴管110及軸環122可為單一體部構造，但噴嘴管110及軸環122較佳係為諸如藉由熔接等被附接在一起之分離組件。噴嘴管110及軸環122較佳在軸環各端、在熔接件124及熔接件126處被熔接。

噴嘴管110及軸環122係為可變定位且可自由滑動經過殼體128。殼體128的前端130係被螺紋式附接至一密封轉折軸環132，密封轉折軸環132在接合件112被附接至肘件102。噴嘴管110的前端係被滑動式支撐於軸環132的中央孔徑133內。一拉力彈簧134位於殼體128內且沿噴嘴管110被定位於圓周。至少一導銷136附接至軸環122。導銷136對準於殼體128中的至少一溝槽138且可定位於其內，如第5圖詳示。對於較大的運送導管及噴嘴總成，較佳具有至少兩個導銷136被可定位地對準於殼體128中的至少兩各別溝槽138內，以提供較大調整能力。溝槽138係對於殼體128長度呈線性伸長並形成如第3圖所示之至少一斜角狀凹部140，或如第5圖所示之多重凹部140、141。

再度參照第3圖，較佳身為線圈彈簧之拉力彈簧134係座接在軸環122的前端上暨密封轉折軸環132的後端上。第3圖中，拉力彈簧134係擴張以供噴嘴管總成的退回位置所用。第4圖顯示拉力彈簧134被壓縮於可定位噴嘴總成100的最前位置中，其中使噴嘴管110被完全地插入肘件102的管腔內。如圖所示，完全插入時，軸環122被接收於殼體128中，且導銷136被鎖固於斜角狀凹部140中，如第5圖更清楚地顯示。另一方面，當噴嘴管只部份地插入時，導銷136將被鎖固於斜角狀凹部141中。

噴嘴管110較佳係被密封式定位於密封轉折軸環132中，請見第3及4圖。藉由熟習該技藝者所知悉的任何機械構件來達成密封，包括O環、X型斷面環(quad ring)、機械密封件、及類似物，但不在此限。較佳利用被扣持在密封轉折軸環132中的一圓周溝槽144中之至少一O環142來達成密封。O環142密封式配合於噴嘴管110直徑以使噴嘴管110可經由至少一O環142被密封式且可滑地定位。較佳地，至少兩O環142被密封式定位於至少兩各別圓周溝槽144中。最佳地，多數個O環142被密封式定位於相等多數個圓周溝槽144中。

第5圖顯示可定位噴嘴總成100的一部分，其中噴嘴管110被完全插入肘件102的管腔內約略齊平於接合件114，如上文對於第2a圖之比較性顯示及描述。軸環122已被插入殼體128內且導銷136已移動經過溝槽138以被穩固地定位於斜角狀凹部140中。

噴嘴管110可概括定位遍及從密封轉折肘件132的管腔內之肘件102外部的外側到至少接合件114且選用性予以超過之一範圍。較佳地，完全退回位置約略齊平於肘件102外部，而完全插入位置約略位於接合件114處。

可藉由包括人工、或較佳利用包括以單獨或不同組合的氣動、電性、電子、及液壓裝置及方法等一或多個自動化控制系統、並可選用性包括可程式化邏輯控制(PLC)等之任何適當方法，藉以達成噴嘴管110在可定位噴嘴總成100內之運動。亦可能在相同的噴嘴總成內合併人工與自動化控制能力。人工控制係需要取決於斜角狀凹部140位置之特定的定位放置。然而，若是自動化的運動，具有多數個位置可供取用。譬如，對於使用一自動化控制系統之控制而言，並未預期需要使用第5圖中之導銷136及相關聯的溝槽138及斜角狀凹部140及141。

根據本發明的一可定位噴嘴之一較佳實施例係顯示於第6a-6d圖中。此實施例中，利用使用者所控制的一氣動缸筒將噴嘴氣動式移動至所想要的位置。氣動缸筒較佳係為概括標以編號154之一磁性耦合的無桿缸筒，其磁性接合一滑架160，滑架160藉由一框架或銷162被固定式連接至噴嘴管110及軸環122。如圖所示，第6a及6c圖中，銷162較佳被連接於滑架160及軸環122之間，軸環122則被熔接至噴嘴管110上。然而，銷162可被直接連接至噴嘴管110。銷162可由熟習該技藝者所知悉的任何適當連接方法被連接至滑架160及軸環122/噴嘴管110，但較佳被螺栓至滑架160及軸環122。銷162藉由殼體129中的槽139穿過圍繞於噴嘴管110及軸環122之殼體129，如第6b及6d圖所示。

本發明中可使用的一此磁性耦合式無桿缸筒係為SMC公司(SMC Corporation)以系列CY1B(Series CY1B)製造。如第7圖所示，無桿缸筒154包括一缸筒管170，缸筒管170中具有一配備有一第一磁鐵174之活塞172。一第二磁鐵175在缸筒管170外側被支撐於滑架160的一體部176中。

一利用氣動缸筒來移動噴嘴管110之控制電路係勾勒於第8圖中並概括標以編號190。參照噴嘴梢端155，氣動缸筒154具有一位於其一遠末端157之第一空氣入口156及一位於其近鄰端159之第二空氣入口158。為了將噴嘴管110移動至第6c及6d圖所示之完全插入的前方位置，啟動一諸如按鈕180等切入(jog-in)機構，其改變一空氣操作式阻絕閥181的位置，以將經加壓空氣注射至第一空氣入口156中。空氣亦在近鄰端159的第二空氣入口158被注射至一止回閥184內，其開啟止回閥184並釋放已位於缸筒154近鄰或前方之經加壓空氣，因此造成活塞172、連同與其磁性接合的滑架160往前移動，其中銷162係在槽139中移動至第6d圖所示位置。

相反地，為了將噴嘴管110從插入位置移動至一退回位置如第6a及6b圖所示，啟動一諸如按鈕182等切出(jog-out)機構，其改變一空氣操作式阻絕閥181的位置，以將經加壓空氣注射至第二空氣入口158中。空氣亦在遠末端157的第一空氣入口156被注射至一止回閥185內，其開啟止回閥185並釋放已位於缸筒154遠末或背端之經加壓空氣，因此造成活塞172、連同與其磁性接合的滑架160往前移動，其中銷162係在槽139中移動至第6b圖所示位置。在定位事件之間，依照控制電路190所控制之位於缸筒154的止回閥184及止回閥185係不准空氣從空氣入口156或空氣入口158被釋放藉以將噴嘴管固持就位。止回閥184及止回閥185亦提供速度控制以調控噴嘴管的運動有多快實行。

用來移動活塞及滑架160之經加壓空氣可從不同空氣供源所供應，諸如熟習該技藝者所知悉的一空氣箱壓縮機。藉由此氣動實施例，可經由被注射至空氣入口156、158內的經加壓空氣量之控制來實現完全插入(第6c及6d圖)與完全退回(第6a及6b圖)位置間之噴嘴管的任何數量之中間位置。可利用如熟習該技藝者所知悉之一線性氣動缸筒、一液壓缸筒及動力單元、或一伺服馬達或一步進馬達連同一滾珠螺桿或愛克姆螺桿(acme screw)來代替磁性耦合的無桿缸筒154以替代性獲得噴嘴管之類似的運動及控制。然而，本發明較佳採用磁性耦合的無桿缸筒。

根據本發明亦可能依需要將用於移動噴嘴之較佳的自動控制系統與噴嘴管的一人工運動予以合併。

較佳地，噴嘴管110可在造粒器10的“起動”期間被放置在一退回位置中以消除其出現成為運送管件15中的阻礙物。不良的團塊會容易形成於造粒製程的開始階段期間，且由於噴嘴管110退回以便利讓丸粒漿體得以使用運送管件15的完整內側直徑將是有利之方式。

可定位噴嘴總成100係設計成可允許操作員將經加壓空氣或其他氣體注射至運送導管18內同時有選擇可以調整噴嘴管110相對於運送導管18及肘件102之區位。噴嘴管110可被退回及插入同時仍生成理想吸取之範圍係依據下列至少一者而定但不限於此：流率，丸粒對於運送液體的比值，運送液體溫度，肘件102相對於運送導管18的直徑，肘件102及乾燥器20之間的距離，及被造粒材料的類型。

請瞭解如第2a、3及4圖所示，譬如，噴嘴管110的外側直徑將在接合件114處小於肘件102的內側直徑。因此，管腔中的空間應夠大足以允許至少兩丸粒之合併的最大維度(如同利用特定造粒系統之最大值尺寸的丸粒所測量)在接合件114處通過噴嘴管110外部與肘件102內部之間。換句話說，噴嘴管的外側直徑與肘件管腔的內側直徑之間的間隙區域係夠大足以允許至少兩個各對於造粒器具有最大值維度之丸粒併列狀通過而不阻絕或阻塞間隙區域。範例中，不限於此，本發明的實施例係具有一0.75吋標稱噴嘴管110，其合併一2吋標稱噴嘴流入導管118通往肘件102-一2吋標稱肘件102，及從肘件102至乾燥器20之一1.5吋運送導管18。另一實施例係具有一0.75吋標稱噴嘴管110，其合併一3.0吋標稱肘件102，且另一實施例係具有一0.5吋標稱噴嘴管110，其合併一2.0吋標稱肘件。

第2a圖中噴嘴管110相對於肘件102的接合件114之定向係可沿該接合件114的中心線被同心式定心，或映射於中心線上方、中心線下方、至中心線右方或左方、或沿該中心線圓周任何角度其中噴嘴管110中心線與肘件102接合件102中心線之間所形成的角度可介於0°至最大值撓曲之間。最大值撓曲被定義為使噴嘴管110外部碰觸到肘件102接合件114-及/或任何其內可供噴嘴管110延伸於肘件102的該接合件114下游之設備-的內部之撓曲程度。較佳地，噴嘴管110係沿肘件102接合件114的該中心線被同心式定位且共線。請瞭解肘件102接合件114的中心線係共線於該接合件114下游之運送導管18的中心線。

噴嘴管110的前方孔口146可具有任何形狀，包括圓形、正方形、長方形、卵形、多角形及類似物且較佳為圓形。前方孔口146的直徑可大於、小於或等於噴嘴管110的直徑且較佳與其相等。當前方孔口146的直徑不等於噴嘴管110直徑時，直徑分別只對於噴嘴管110未接觸到最近鄰O環142的那部分呈推拔狀增大或減小；請見第3及4圖。然而，遠末孔口146的直徑可大於密封轉折軸環132的內側直徑。第9e圖顯示對於噴嘴管110的終點之一減小的推拔150。類似地，前方孔口146可為如第9c圖所示呈半圓形或如第9d圖所示呈貝殼形至C形。

噴嘴管110的內側可設有許多不同變異，包括但不限於下列至少一者：螺旋狀，波狀，來福線狀(rifled)，或推拔狀內表面，及其許多組合。第9f圖顯示一其中朝向前方孔口146呈推拔狀減小之圓錐形推拔狀噴嘴管110。

噴嘴管110的內側亦可含有或替代性含有一或多個鰭片152，如第9a及9b圖所示。鰭片可為直線狀且相對於噴嘴管110的圓周呈90度角，如第9a圖所示，或呈一較小角度。類似地，鰭片可相對於噴嘴管110圓周被彎折或呈波狀，如第9b圖所示。鰭片可具有介於從小於至等於噴嘴管110長度之間的任何長度，且其高度不會超過噴嘴管110的半徑。較佳地，鰭片152係小於噴嘴管110的長度並在高度上小於噴嘴管110半徑。當包括有多重鰭片時，其亦可放置成相對於彼此呈任何角度且可具有相同或不同的構造。鰭片目的係為：便利於運送導管18內生成更多紊流。更特定言之，經吸取的丸粒漿體流可介於從層流至紊流。無意受限於任何理論下，空氣或其他氣體注射至丸粒漿體內之作用係從丸粒吸取運送液體使得運送液體沿著運送導管18內表面以層流方式被運送，同時蒸氣霧及丸粒沿著運送導管18長度以一較紊擾流被傳播經過運送導管18的中心。部分案例中，可能想要具有較紊擾的流動，在該例中可有利地添加鰭片。

根據本發明，經加壓空氣及其他氣體可連續地或間歇地、且最佳為連續地流經噴嘴管110。此經加壓氣體可如同描述般用來以高速度傳送丸粒。可利用經壓縮氣體來達成此高速氣體流，利用一經過運送導管18將壓力調節成至少8巴(bar)的標準閥104產生例如至少100立分公尺每小時之流容積。導管18係為標準導管直徑，較佳為1.5吋導管直徑。對於熟習該技藝者，流率及導管直徑將根據產出容積、包括填料等材料組成物、運送液體溫度、所想要的晶性位準、所想要的水份位準、及丸粒與顆粒的尺寸而改變。高速氣體係有效地接觸丸粒水漿體，藉由吸取產生水蒸氣，並使丸粒散佈於整體漿體線路以增高的速度將該等丸粒傳播至乾燥器20，較佳以從造粒器10至乾燥器20出口小於一秒的速率。高速吸取係產生一空氣/氣體混合物中之一丸粒混合物，其可能趨近98至99%的氣態混合物容積。經由噴嘴管插入深度之調整及在噴嘴內側添加表面變異，可更改運送管件內之漿體的流特徵。

現在再參照第2a圖，可依需要藉由造粒器10高度相對於乾燥器20的入口22高度之變異使得流入導管118的垂直軸線與運送導管118縱軸線之間所形成的角度從0°變動至90°或更大，如第2圖所示。此高度差異可能由於乾燥器20相對於造粒器10的實體定位所致、或可能是乾燥器及造粒器尺寸差異之結果。較佳的角度範圍係為從約30°至60°，更佳的角度約為45°。進入乾燥器入口22之放大的肘件24係便利於高速度經吸取丸粒/水漿體從入進運送導管18轉折至乾燥器20的入口22中並降低丸粒團塊至乾燥器20中之可能性。

噴嘴管110的外側表面及流入導管118、肘件102、流出導管116及運送導管18的內管腔係可塗覆有表面處理以降低磨刮、侵蝕、腐蝕、磨耗、及不良的黏著與狹窄。這些表面處理可為下列至少一者：氮化，碳氮化，及燒結。類似地，至今所提及的表面可經歷單獨或合併的下列各者：高速空氣及燃料修改式熱處理，電解電鍍，無電極電鍍，火焰噴灑，熱噴灑，電漿處理，無電極鎳散佈處理，及電解電漿處理。這些處理係使表面金屬化，較佳將金屬氮化物固定式附接至表面，更佳將金屬碳化物及金屬碳氮化物固定式附接至表面，再更佳將鑽石狀碳固定式附接至表面，又更佳將一抗磨刮金屬基質中的鑽石狀碳附接至表面，且最佳將一金屬碳化物基質中的鑽石狀碳附接至表面。可使用其他陶瓷材料且其合併於本文中以供參考而無意受限。經塗覆表面必須密封式通過之部份直徑若無適當修改，則塗覆厚度不應超過約0.002吋。

雖然已經以其較佳形式來揭露本發明，熟習該技藝者瞭解可作許多修改、添加、刪減而不脫離如下列申請專利範圍所建立之本發明的精神與範圍與其均等物。

10．．．造粒設備，造粒器

12．．．入口導管

14．．．出口導管

15．．．運送管件

16．．．目視玻璃

18．．．運送導管

20．．．乾燥器總成，乾燥器，乾燥設備

22．．．乾燥器的入口

24．．．放大的肘件

100．．．可定位噴嘴總成

102．．．肘件

104,120．．．閥

106．．．導管

108,184,185．．．止回閥

110．．．噴嘴管

112,114．．．接合件

112．．．插入點

116．．．流出導管

118．．．流入導管

122,132．．．軸環

122．．．導管延伸部

124,126．．．熔件

125．．．快速脫斷連接件

128．．．圓柱形殼體

129．．．殼體

130．．．殼體的前端

132．．．密封轉折軸環

133．．．軸環132的中央孔徑

134．．．拉力彈簧

136．．．導銷

138．．．溝槽

139．．．槽

140,141．．．斜角狀凹部

142．．．O環

144．．．圓周溝槽

146．．．噴嘴管110的前方孔口

150．．．減小的推拔

152．．．鰭片

154．．．氣動缸筒

155．．．噴嘴梢端

156．．．第一空氣入口

157．．．氣動缸筒154遠末端

158．．．第二空氣入口

159．．．氣動缸筒154近鄰端

160．．．滑架

162．．．框架或銷

162．．．銷

170．．．缸筒管

172．．．活塞

174．．．第一磁鐵

175．．．第二磁鐵

176．．．體部

180,182．．．按鈕

181．．．空氣操作式阻絕閥

184,185．．．止回閥

190．．．控制電路

第1圖係為一先前技藝的固定式噴嘴組態之切開及橫剖視圖；

第2圖為根據本發明之一包括一水下造粒器及運送管件的水下造粒系統之示意圖，其具有一被連接至一離心乾燥器之可定位噴嘴；

第2a圖為第2圖的可定位噴嘴之放大圖；

第3圖為第2a圖的運送管件及可定位噴嘴的一部分之切開及橫剖視圖，其中噴嘴管位於一退回位置中；

第4圖為第2a圖的運送管件及可定位噴嘴的一部分之切開及橫剖視圖，其中噴嘴管位於一插入前方位置中；

第5圖為第2a圖的運送管件及可定位噴嘴的一部分之示意俯視圖，其中噴嘴管位於插入前方位置中；

第6a圖為使用一自動化控制系統之第2a圖的運送管件及可定位噴嘴的一部分之切開及橫剖視圖，其中顯示噴嘴管位於一退回位置中；

第6b圖為噴嘴管殼體沿著第6a圖的線6b-6b所取之圖式；

第6c圖為第6a圖的自動化控制系統實施例之切開及橫剖視圖，其中顯示噴嘴管位於一插入前方位置中；

第6d圖為噴嘴管殼體沿著第6c圖的線6d-6d所取之圖式；

第7圖為使用於第6a-6d圖的自動化控制系統中之一磁性耦合的無桿缸筒之部份切開圖；

第8圖為顯示用於第6a-6d圖的自動化控制系統之一控制電路的圖式；

第9a圖為根據本發明之一噴嘴管的前方孔口之圖式，其含有經垂直定向的直線狀鰭片；

第9b圖為根據本發明之一噴嘴管的前方孔口之圖式，其含有經垂直定向的波狀鰭片；

第9c圖為根據本發明之用於一噴嘴管的一半圓形前方孔口之圖式；

第9d圖為根據本發明之用於一噴嘴管之一貝殼形至C形前方孔口的圖式；

第9e圖為根據本發明之一具有推拔狀終點之噴嘴管的圖式；

第9f圖為根據本發明之一具有一減小圓錐形推拔狀孔徑之噴嘴管的圖式。

10．．．造粒設備，造粒器

12．．．入口導管

14．．．出口導管

15．．．運送管件

16．．．目視玻璃

18．．．運送導管

20．．．乾燥器總成，乾燥器，乾燥設備

22．．．乾燥器的入口

24．．．放大的肘件

100．．．可定位噴嘴總成

Claims (31)

1. 一種配合一水下造粒器設備使用之注射裝置，該水下造粒器設備將聚合物束擠製及切割成丸粒，該設備包括用以將液體導入該造粒器中之管件及一用以將一液體與丸粒漿體運送至該造粒器外且運送至一用於乾燥該等丸粒的離心乾燥器之運送路徑，該注射裝置包含：一可定位噴嘴總成，其具有位於一殼體內之一可移式噴嘴管，用於將一丸粒速度加快劑導入至該液體及丸粒漿體以增加通往及經過該乾燥器之該丸粒漿體的速度，以使更多之該等丸粒的內部熱量被保留，該噴嘴管可移動於一完全插入位置與一完全退回位置之間。
2. 如申請專利範圍第1項之注射裝置，其中該水下造粒器設備的該運送路徑係包括一耦合至該造粒器之出口導管，該漿體經由該出口導管通往一用於將該漿體傳送至該乾燥器之運送導管，該出口導管及該運送導管被一角度狀肘件接合件所接合，該可移式噴嘴管可延伸至該角度狀肘件接合件內以與該噴嘴總成下游之該運送導管的一軸線呈直列狀。
3. 如申請專利範圍第2項之注射裝置，其中該可定位噴嘴總成進一步包含一被附裝至該角度狀接合件之密封轉折軸環，一被附接至該密封轉折軸環之殼體，及一被固定至該噴嘴管且接收於該殼體內之滑動軸環，該滑動軸環及該噴嘴管係可自由移動於該殼體內。
4. 如申請專利範圍第3項之注射裝置，其中該殼體包括一拉力彈簧，該拉力彈簧沿該噴嘴管被定位於圓周且座接於該滑動軸環的一前面上與該密封轉折軸環之一後面上，當該可移式噴嘴管相對於該角度狀接合件前進時該拉力彈簧受到壓縮。
5. 如申請專利範圍第4項之注射裝置，其中該噴嘴管可被人工式調整於該完全插入與完全退回位置之間，且該殼體具有至少一延伸平行於該可移式噴嘴管之溝槽，該溝槽具有至少一角度狀凹部，該滑動軸環具有一與其附接之導銷，該導銷可被定位於該溝槽內，且當被接收於該角度狀凹部中時，將該噴嘴總成鎖固在與一特定插入位置相關聯之一經設定的拉力彈簧壓縮程度。
6. 如申請專利範圍第5項之注射裝置，其中該丸粒速度加快劑係為經加壓氣體，且該噴嘴總成進一步包括至少一被組構為可控制該經加壓氣體流之閥。
7. 如申請專利範圍第1項之注射裝置，其中該可定位噴嘴總成包括一自動化控制系統，該自動化控制系統係組構為可自動地實行該噴嘴管在該完全插入與完全退回位置之間的運動，且將該噴嘴管定位於其間的任何位置。
8. 如申請專利範圍第7項之注射裝置，其中該自動化控制系統係包括一磁性耦合的無桿氣動缸筒，一線性氣動缸筒，一液壓缸筒及動力單元，或一伺服馬達或一步進馬達連同一滾珠螺桿或愛克姆螺桿(acme screw)。
9. 如申請專利範圍第7項之注射裝置，其中該自動化控制系統包括一氣動缸筒，該氣動缸筒係被安裝至該殼體並組構為可回應於經加壓空氣注射至該缸筒內之作用而將該噴嘴管移動於該缸筒的第一及第二端之間。
10. 如申請專利範圍第9項之注射裝置，其中該可定位噴嘴總成係進一步包括一被固定至該噴嘴管且接收於該殼體內之滑動軸環，及一可移式接合於該氣動缸筒之滑架，該氣動缸筒係含有一磁性接合於該滑架之活塞，使得藉由該經加壓空氣注射所導致的該活塞運動亦將移動該滑架及該噴嘴管。
11. 如申請專利範圍第10項之注射裝置，其中該滑架係藉由一穿過該殼體中的一槽之銷被耦合至該滑動軸環。
12. 一種用於將聚合物及其他可擠製材料加工成丸粒之設備，包含：一造粒器，以將經擠製之束切割成一液體中的丸粒；運送管件，以將一液體及丸粒漿體運送出該造粒器外且運送至一分離裝置以從液體分離丸粒；及一注射器，以將一丸粒速度加快劑導入至該運送管件內的該液體及丸粒漿體中，以增強該等丸粒經過該加工設備的速度使得該等丸粒保留一高程度的內部熱量，該注射器包括一殼體內之一可定位噴嘴管，該噴嘴管可被插入該運送管件內並可相對於該管件移動於一完全插入位置與一完全退回位置之間。
13. 如申請專利範圍第12項之設備，其中該噴嘴管係為一可調整式噴嘴總成的部份，其包括一被附裝至該運送管件之密封轉折軸環，一被附接至該密封轉折軸環之殼體，及一被接收於該殼體內之滑動軸環，該滑動軸環及該噴嘴管可自由移動於該殼體內。
14. 如申請專利範圍第13項之設備，其中該殼體包括一拉力彈簧，該拉力彈簧沿該噴嘴管被定位於圓周且座接於該滑動軸環的一前面及該密封轉折軸環的一後面上，當該噴嘴總成前進朝向該完全插入位置時該拉力彈簧受到壓縮。
15. 如申請專利範圍第14項之設備，其中該噴嘴管係可作人工式調整且該殼體具有至少一延伸平行於該噴嘴管之溝槽，該溝槽具有至少一角度狀凹部，該滑動軸環具有一與其附接之導銷，該導銷可被定位於該溝槽內，且當被接收於該角度狀凹部中時將該噴嘴總成鎖固在與一特定插入位置相關聯之一經設定的拉力彈簧壓縮程度。
16. 如申請專利範圍第12項之設備，其中該可調整式噴嘴總成包括一自動化控制系統，該自動化控制系統係組構為可自動地實行該噴嘴管在該等完全插入與完全退回位置之間的運動，且將該噴嘴管進一步定位於其間的任何位置。
17. 如申請專利範圍第16項之設備，其中該自動化控制系統係包括一磁性耦合的無桿氣動缸筒，一線性氣動缸筒，一液壓缸筒及動力單元，或一伺服馬達或一步進馬達連同一滾珠螺桿或愛克姆螺桿(acme screw)。
18. 如申請專利範圍第16項之設備，其中該自動化控制系統包括一氣動缸筒，該氣動缸筒係在其第一及第二端被安裝至該殼體，且組構為可回應於經加壓空氣注射至該缸筒內之作用而將該噴嘴管移動於該等第一及第二缸筒端之間。
19. 如申請專利範圍第18項之設備，其中該可定位噴嘴總成係進一步包括一被固定至該噴嘴管且接收於該殼體內之滑動軸環，及一可移式接合於該氣動缸筒之滑架，該氣動缸筒係含有一磁性接合於該滑架之活塞，以使得該經加壓空氣注射所導致的該活塞運動亦將移動該滑架及該噴嘴管。
20. 如申請專利範圍第19項之設備，其中該滑架係藉由一穿過該殼體中的一槽之銷被耦合至該滑動軸環。
21. 如申請專利範圍第1項之注射裝置，其中該噴嘴管的一幾何組態係為下列之一者：圓形，正方形，長方形，卵形，多角形，半圓形，貝殼形或C形。
22. 如申請專利範圍第21項之注射裝置，其中該噴嘴管在一流出端呈推拔狀。
23. 如申請專利範圍第21項之注射裝置，其中該噴嘴管具有一呈現螺旋狀、波狀、來福線狀(rifled)、推拔狀或其部分組合之內表面。
24. 一種用於將可擠製材料加工成丸粒之方法，該方法包含：將一可擠製材料擠製成束；將該等經擠製束切割成一液體中之丸粒；將該等丸粒及該液體以一液體及丸粒漿體運送經過一運送導管；將一可定位經加壓氣體噴嘴總成調整至該運送導管內之一所想要的插入程度；利用該氣體噴嘴總成將一經加壓氣體以一高速度注射至該運送導管內，以當該漿體移動經過該運送導管時便利於該液體自該等丸粒之分離；及使該等丸粒自該液體分離。
25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該氣體噴嘴總成係包括一配合於一滑動軸環內之氣體噴嘴，該滑動軸環上具有一導銷，該調整步驟以人工進行且該注射步驟進一步包括將該氣體噴嘴滑動至一安裝於該運送導管上之殼體內，該殼體具有至少一溝槽及一角度狀凹部以當該噴嘴處於該所想要插入程度時在一固定式位置中接收該導銷。
26. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該調整步驟係包括在一自動化控制系統控制下將該氣體噴嘴總成的一氣體噴嘴自動地移動至該所想要的插入程度。
27. 如申請專利範圍第26項之方法，其中利用一磁性耦合的無桿氣動缸筒、一線性氣動缸筒、一液壓缸筒及動力單元、或一伺服馬達或一步進馬達連同一滾珠螺桿或愛克姆螺桿(acme screw)來進行該將一氣體噴嘴自動地移動至該所想要插入程度之步驟。
28. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該氣體噴嘴總成包括一具有一氣動缸筒之自動化控制系統，該氣動缸筒係組構為可自動地實行該噴嘴管在完全插入與完全退回位置之間的運動，該方法包括下列步驟：使經加壓空氣注射至該缸筒的一端內以將該噴嘴管移動至該完全插入位置，及使經加壓空氣注射至該缸筒的一相對端內以將該噴嘴管移動至該完全退回位置。
29. 如申請專利範圍第28項之方法，進一步包含下列步驟：將該噴嘴管固定式耦合至一滑架且將該滑架磁性耦合至該缸筒內的一活塞，以使該注射經加壓空氣之步驟係移動該活塞且經由該磁性耦合亦移動該滑架及噴嘴管。
30. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該可擠製材料係為一具有充分熱量以供結晶之可結晶聚合材料，且該注射步驟造成該聚合材料保留充分熱量以引發自我結晶到達至少20%的一位準。
31. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該注射步驟係在該使丸粒自液體分離的步驟期間增強該等丸粒自該液體之分離及/或該等丸粒之乾燥。