通过除湿处理流体对颗粒状塑料材料除湿的料斗结构，包括：主体，在使用时顶部具有闭合壁，闭合壁具有用于装载待处理颗粒状塑料材料的装载口；设置在主体上的用于处理流体的排出口；终端具有用于已除湿的颗粒状塑料材料的排出口的锥形下区段；插入部件，流体密封地定位在主体中和锥形下区段中限定出环形空气空间，包括锥形或截头圆锥体的朝着底部的方向变细的下部部分和上部部分；除湿流体供给管道，连至环形空气空间；锥形下区段包括至少一对壁或壁段：一个壁段至少部分地包绕着另一个壁段，从而限定出至少一个室，室在环形空气空间的外部与之流体连通，能够将除湿处理流体从相对于包绕壁或壁段成切向或平行的至少一个供给管道供给至室。
【技术实现步骤摘要】
该专利技术涉及一种料斗结构和一种用于处理颗粒状塑料材料的设备，以及用于对料斗中颗粒状塑料材料除湿的方法。
技术介绍
在本专利申请中，术语“颗粒”或“颗粒状”是指由磨碎平板、薄板、薄膜或类似结构的塑料材料所产生的碎片、小薄片或小薄板。术语“料斗”是指任何类型的容器，有时也叫筒仓，其具有一例如是圆形、方形或矩形的截面，并且在其下部的终端具有带有排出口并通常由合适的排出阀所控制的锥形排出部。众所周知，在大部分塑料材料转变为颗粒或粒状材料的过程中，一非常重要的处理由塑料材料颗粒除湿过程组成，也就是，去除包含在那些吸水的聚合物材料颗粒中的水分。因为吸水颗粒自身必须在相对地高温下处理到熔化(在转变步骤中)，所以从吸水颗粒消除湿气是必须的；在这样的步骤中，包含在颗粒中的残留水分子能够插入聚合物的分子链中并且导致它们断裂。可以理解的，如果分子链将会断裂，将得到劣质的最终产品；在任何情况下，由于在起始颗粒中水的存在，通常会产生气泡、气眼、着色不均勻性以及其他不希望的现象，从而产品将达不到足够的机械特性。待进行除湿的颗粒状塑料材料通常是保存在给料器中，该给料器柳态紧密连接至干燥热空气产生装置、即本领域中俗称的“干燥器”中，其用来将干燥热空气、即所谓的处理空气供入或吹进给料器中。一旦它被送入进入到给料器中，处理空气穿过所有或大部分的待除湿的颗粒状塑料材料，除去含于其中的湿气，然后其通过合适的排出管从给料器排出。在如上所述给料器中的除湿过程中，对于给定的颗粒状塑料材料，可达到的除湿程度取决于许多因素，例如颗粒状塑料材料在除湿给料器中的停留时间，穿过料斗的干燥热空气流速，处理温度以及在空气流和颗粒状塑料材料之间相互作用中的流体热动力学性质，后者还依赖于料斗的内部几何结构。对于每一个待除湿的颗粒状塑料材料，确定所需的或是待达到的除湿程度，或在任何情况下，在除湿过程开始时即确定。对于这种除湿程度，确定颗粒在料斗中的停留的时间间隔以及处理温度，从而使得水分子从颗粒内部扩散到颗粒外部。如已知的那样，颗粒材料内的水分子的扩散现象由菲克第二定律方程决定r n dC G2C—=[)——o. x a \ -其中C是水分子的摩尔浓度，其依赖于时间t和颗粒的空间座标X，以及D是在特定的塑料颗粒材料中水汽的扩散系数。该扩散系数，依照阿列纽斯模型，又依赖于其他的变量其中Dtl是扩散常数，其取决于待处理材料的类型，U是活化能，k是玻耳兹曼常数， 以及T是开尔文温度。可以理解的是，因此，在处于除湿料斗内的各颗粒中，至少在径向上，即在位于除湿料斗的同一截面的各颗粒中获得并保持均勻的温度具有基本的重要性。如果，反之，在径向上颗粒具有不同的温度，将存在着不同的扩散常数D，并且将在各颗粒中获得不同的除湿程度，其对制品或最终产品的特性具有不利的影响。仍然依照菲克第二定律的分析，一个基本的重要推论是在料斗中一种相同材料颗粒的停留时间是几乎相同的。在料斗中不同的停留时间实际上导致了从除湿料斗中排出的颗粒具有不同的水汽浓度。如果相同的材料颗粒必须在料斗中保持相同的停留时间，即在颗粒材料下落进入除湿料斗的步骤中，这意味着单个颗粒的速度场的垂直分量在料斗的整个横载面上必须保持基本上恒定。应再次提出的是在颗粒材料在料斗内的下落期间的流动可以主要为两种类型 “质量流”和“漏斗状流”。“质量流”的流动类型特征为料斗内的材料勻速下落，即各个速度向量的模沿着料斗的纵截面将是近似的；换言之，颗粒材料以均勻的方式下落并且在其中没有形成优先的下落通道。另一方面，“漏斗状流"流动类型沿着料斗的横截面在向量的模值上是不连续地。沿着同一个横截面在料斗的中心部分速度向量将比那些靠近料斗壁的速度向量的模值大。这导致了在料斗的中心部分形成了材料的优先下落通道，其在缺乏插入物的料斗结构中会自然发生，如下文中所描述的那样。在许多应用中，典型地在塑料材料工作领域，在料斗中的下落步骤中颗粒材料必须获得“质量流”类型的流动行为。已提供的解决方案，其在除湿料斗中，预先设置由具有恒定横截面在其底部以锥形部分结束的物体构成的中空的插入物。一个这种能够获得质量流类型的方案，例如在和本申请为同一申请人的欧洲专利申请EP2090856中给出教导，其提供了插入物的中空内部是在流体通道中，并穿过或穿透干燥器的出口以及插入物的底部锥形部分，从而通过从干燥器向该插入物供给空气，加压后的处理空气在每个插入物的锥形部分供给进入到装载在料斗内的颗粒中。通过这样的一个解决方案，在料斗内的颗粒原料可以获得一个均勻下落速度，并且进行处理的说了原料颗粒停留时间对于所有的颗粒来说是基本相同的。然而，在这样一个料斗结构中位于同一水平面即在径向方向的塑料原料颗粒获得不期望的温度梯度，其可能导致所述颗粒获得不均勻的除湿程度，即所获得的颗粒具有不同的水分子水平，其在最后获得将包括不同性质特性的产品。US3875683教导了一种用于对塑料材料颗粒除湿的料斗，其适于将除湿空气保持在预定并且恒定的温度。这种料斗包括具有上部圆柱段和底部锥形部分的主体；该主体此外还包括装载塑料材料颗粒的上部装载口，以及除湿后的材料颗粒的排出口。插入部件置于该主体内，从而一起为将要除湿的材料限定了一个环形空间。在所述插入部件的壁上形成有多个孔。该主体的底部锥形部分包括两个壁，一个外壁包绕着一个内壁，从而一起限定出一个在所述环形空间之外的室，与之流体连通，并且为此在所述外部室向着该端部的内壁上形成有多个孔。该外部室通过管道与插入部件的内部设置成流体连通状态。此外，料斗结构包括设置于插入部件和外部室内的加热器件。任选地，进一步加热器件可以设置在靠近主体的上壁。通过这种料斗，将除湿气体供给到该室，所述部分除湿气体通过形成在其内壁上孔，和部分除湿气体供应给插入物的内区(通过上述的管道)，并穿过相应的孔，从而进入到环形空间。由于这种结构，在整个料斗的高度上具有相同的温度的除湿气体流穿过所述材料颗粒，从而，在已穿过待除湿的材料之后的排出气体的温度与其供给至料斗时的温度非常接近。US3875683旨在设计一种料斗，其中除湿气体温度在整个包含待除湿材料的环形空间中保持恒值。在处理塑料材料颗粒的设备中，该颗粒不应该施予热应力，不然它们的流变特性会受到不利的影响。因此，在料斗中，沿着料斗的纵轴获得恰当的温度梯度，而不是如采用由US3875683所教导的方案可获得的恒定的温度，是非常重要的。此外，对于该US专利教导的料斗，不能在减少的能量消耗下获得令人满意的除湿效果。对于这点，注意到从料斗排出的气体与供给进料斗中的气体的温度一样(高)， 并且因而在其回收再生之前应进行冷却，因为，众所周知，回收再生是在较低的温度下进行的，例如，低于40°的温度。FR2674944A1教导了一种用于塑料材料颗粒除湿的设备，其包括具有底部锥形部分的料斗，一管道成切向地连接到该底部锥形部分，以及用于将气态流体供给进入管道内的风扇。该设备进一步还包括圆锥体的插入部件，其置于料斗中并具有向上回转的顶端，该插入部件对料斗限定了用于材料除湿的环形空间。该料斗的底部锥形部分具有两个壁，一个包绕着另一个，从而限定出一个室。遍及该底部锥形部分的内壁的整个长度上形成有多个孔。除湿空气被供给至成切向的管道，然后到达外部室，从该室本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种通过除湿处理流体对颗粒状塑料材料除湿的料斗结构，其包括：－主体（１ａ），在使用时顶部具有闭合壁（１ｂ），所述闭合壁（１ｂ）具有用于装载待处理颗粒状塑料材料的装载口或嘴（４ａ）；－设置在主体（１ａ）上或设置在闭合壁（１ｂ）上的至少一个用于处理流体的排出嘴或口（４ｃ）；－终端具有用于已除湿的颗粒状塑料材料的排出口（４ｂ）的锥形下区段（１ｃ）；－插入部件（３），其能够流体密封地定位在主体（１ａ）中和锥形部分（１ｃ）中从而一起限定出环形空气空间（ＡＧ），所述插入部件（３）包括至少一个锥形或截头圆锥体的下部部分（３ａ），其朝着底部的方向变细，和上部部分（３ｂ），以及－至少一个除湿流体供给管道（２６），连至所述环形空气空间（ＡＧ）；其特征在于：所述锥形下区段（１ｃ）包括至少一对壁或壁段：一个壁或壁段（９、２３、２２）至少部分地包绕着另一个壁或壁段（８、２１），从而一起限定出至少一个室（２５），所述室（２５）在环形空气空间（ＡＧ）的外部并与之流体连通，能够将除湿处理流体从相对于所述包绕壁或壁段（９、２３、２２）成切向定向或平行的所述至少一个供给管道（２６）供给至所述至少一个室（２５）。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·莫雷托，
申请(专利权)人：莫雷托股份公司，
类型：发明
国别省市：IT
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