碾压辊造粒机及其使用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种碾压辊造粒机，该碾压辊造粒机具有圆柱形压紧辊和带齿的碾压 辊；碾压辊的齿具有位于齿根区域和齿顶区域之间的齿面；并且，齿根区域的外直径比齿 顶区域的外直径小。
【背景技术】
[0002] 由德国专利披露DE31 45 614C2已知一种这样的用于对塑料材料料条和类似的 塑料物质进行造粒的碾压辊造粒机；以下称"塑料材料料条和类似的塑料物质"为"塑料料 条"，尤其是当这些料条具有包覆管和被封闭的填充料时。已知的碾压辊设备具有用于至少 一条外层硬化了的料条的进料设备，该进料设备将料条引导至辊对，该辊对能够围绕平行 的轴线在相反方向上被驱动。辊对中至少一根辊由相对于塑料材料是硬的的材料制成，并 具有在大致轴向的方向上延伸的、分布在其外周上的凸起。碾压辊的径向外端部与压紧辊 的平滑的圆柱形表面协作。在该情况下，凸起的径向外表面区域应当几乎抵在压紧辊上，使 得在该位置上，通过预应力使压紧辊维持静止，并且塑料料条的塑料材料被碾压成粒料。
[0003] 该设备的一个缺点在于，该设备不能按各种应用的许多变型中所要求地那样将具 有填充料的包覆袋制成粒料包（Granulatkissen)。
[0004] 出于该需求，德国专利披露DE103 47 908Al和DE38 32 566C2,以及公开、审 查了的德国专利披露DE1 297 525A已经披露了使用共挤出法将管状共挤出成型塑料材 料制成多层塑料容器的方法和设备，所述塑料材料被成型为容器；填充芯轴使得能够在容 器被共挤出成型之后在挤出成型的模制容器中引入填充料。
[0005] 这种能够共挤出成型容器、之后借助于填充芯轴来填充的设备的缺点在于该设备 的复杂设计，该设备用于模制共挤出成型的容器，然后借助于填充芯轴来逐渐地填充容器， 之后封闭容器。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于创造一种具有圆柱形压紧辊和带齿的碾压辊的碾压辊造粒机， 该碾压辊造粒机能够生产并密封粒料包，这些粒料包具有包覆和定量分配的填充料。
[0007] 根据本发明，借助于具有符合权利要求1的特征的碾压辊造粒机来达到该目的。 本发明的优选实施例由从属权利要求限定。
[0008] 符合本发明的碾压辊造粒机的一个实施例具有圆柱形的压紧辊和带齿的碾压辊； 碾压辊的齿具有位于齿根区域和齿顶区域之间的齿面；齿根区域的外直径小于齿顶区域的 外直径；并且，碾压辊的齿顶区域具有三个碾压区域，这些区域与圆柱形压紧辊的距离不 同，并在中间碾压区域的区域中具有最小距离；与圆柱形压紧辊的轮廓协作的碾压辊的齿 面和齿根区域的轮廓限定要生产的粒料包的最大横截面；并且，最大填充体积还取决于粒 料包被碾压到的宽度。
[0009] 符合本发明的碾压辊造粒机的优点在于，能够通过单次碾压辊转动将大量的填充 料配量装入粒料包中，并以介质密封的方式密封粒料包，这用现有已知的碾压辊造粒机是 不可能，现有已知的碾压辊造粒机仅仅将预硬化的料条切割成塑料粒子。此外，由上文援引 的公开已知的用于共挤出成型多层容器、借助于填充芯轴填充容器并随后封闭容器的设备 不能以大批量生产的规模以介质密封的方式将精确定量的填充料封闭到外包覆中。
[0010] 在本发明的另一实施例中，齿根区域从下降齿面的终止部分延伸到上升齿面的起 始部分，而齿顶区域则相应地从上升齿面的终止部分延伸到下降齿面的起始部分。齿顶区 域的三个碾压区域包括：进入碾压区域，该区域位于朝向进料侧；离开碾压区域，该区域位 于朝向出料侧；以及，中间碾压区域，该区域位于进入和离开碾压区域之间。关于这一点，齿 的进入和离开碾压区域由齿面限定。此外，进入碾压区域与压紧辊的距离在向着中间碾压 区域的方向上减小，而离开碾压区域与压紧辊的距离则从中间碾压区域开始增大。
[0011] 该实施例与这样的优点相关，即由于压紧辊的表面与碾压辊的齿顶区域的碾压区 域相互辊压，所供给的填充有填充料的包覆管的填充料能够被移开，以使得在进入碾压区 域中发生包覆材料被介质密封焊接为进入密封缝，并且在齿顶区域的离开碾压区域中也发 生相同的事件，即在离开碾压区域中生成介质密封的离开密封缝。在中间碾压区域中生成 故意设置的断点剖面轮廓，在该断点剖面轮廓处相连的粒料包能够相互断开，当圆柱形压 紧辊的表面抵着碾压辊的齿顶区域辊压时所述中间碾压区域与压紧辊间隔最小距离。
[0012] 此外，在本发明的另一实施例中，碾压辊造粒机具有用于供给带有挤出成型的填 充料的包覆管的进料设备。符合本发明的碾压辊造粒机因此不仅能够通过包覆材料的共 挤出来生产外包覆的多层构造，而且还主要地，对于与填充料一起共挤出成型的优选地为 单层的包覆管，提供了能够填充粒料包并同时在辊对中以介质密封的方式密封粒料包的设 备，其中所述辊对由压紧辊和碾压辊构成，且碾压辊带有分为三个碾压区域的齿顶区域的 特殊实施形式。此外，粒料包具有被外包覆封闭的定量填充料，该外包覆由包覆管的材料构 成。
[0013] 这种带有挤出成型的包覆管和共挤出成型的、封闭在包覆管中的填充料的碾压辊 造粒机的一个优点在于，该造粒机实现了用传统的用于生产和填充容器的系统所不能实现 的粒料包的大流率和大产量。
[0014] 为了进一步改善密封缝的生成，在本发明的另一实施例中，齿顶区域具有引向进 入碾压区域的带斜角的进入边和从离开碾压区域引出的带斜角的离开边。该设置在进入边 和离开边处的斜角改善密封缝的形成，这是因为该斜角防止带有共挤出的填充料的、挤出 成型的包覆管被碾压区域的进入边或离开边损坏。
[0015] 在本发明的另一实施例中，碾压辊的齿顶区域的中间碾压区域具有平区域，该平 区域用作故意设置的断点剖面轮廓。该与压紧辊的圆柱形表面间隔最小距离的平区域使得 能够在两个相互连附的粒料包之间产生具有最小厚度的故意设置的断点缝。
[0016] 在本发明的另一实施例中，碾压辊的齿顶区域的中间碾压区域具有用作故意设置 的断点剖面轮廓的台阶。该与压紧辊的圆柱形表面间隔最小距离的台阶起着如切割边一样 的作用，使得通过极其小的荷载，该故意设置的断点缝适于使连附的粒料包相互分离。
[0017] 此外，碾压辊的齿顶区域的中间碾压区域具有凸出到进入碾压区域和离开碾压区 域之外的肋条横截面。该肋条横截面额外地减小与压紧辊的圆柱形表面之间的距离，使得 在该实施例中，中间碾压区域也可以起到切割刀的作用，这使得即使仅在故意设置的断点 缝上用小的荷载也能够使粒料包相互分离。
[0018] 此外，离开碾压区域比进入碾压区域更长。这产生的优点在于离开碾压缝比进入 碾压缝更宽或更长，由此显著地降低在粒料包与随后的粒料包分离而碾压辊的碾压阶段还 在进行的时候损害离开密封缝的风险。
[0019] 此外，碾压辊和压紧辊具有金属合金；压紧辊的圆柱形表面和碾压辊的齿顶区域 具有抗磨损表面，优选地为具有硬金属覆层或陶瓷覆层或硬化表面的表面。表面和/或碾 压辊的齿顶区域的硬化优选地利用感应硬化工艺来实现，在该工艺中，齿顶区域的表面被 感应地加热，然后让这些表面冷却。另一方面，还可以通过在表面上设置硬金属覆层或陶瓷 覆层（例如：氮化物或碳化物层）来实现改善了的硬度。实现的表面越硬，就能够越精确地 实现粒料包之间的三个碾压区域的不同距离。
[0020] 对于挤出成型的包覆管，使用包括聚酰胺（PA)、聚丙烯（PP)、低密度聚乙烯 (LDPE)、共聚物（COP)或乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA)、及其 混合物的集合中的热塑性塑料是有利的，所述热塑性塑料还包含若干百分比的聚烯烃蜡、 聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、或脂肪酸衍生物，这是因为包覆管不仅仅包含单一材料，而是包含多 种材料，这些材料例如能够增强抗潮湿性，并能够通过共挤出成型相互连附，以产生多层包 覆管。
[0021] 在本发明的另一实施例中，碾压辊能够至少在齿的中间碾压区域的一个子区域中 连续地与压紧辊的圆柱形表面间隔最小距离。为此，碾压辊配备有螺旋齿；螺旋齿角度或螺 旋角度a取决于碾压辊的外直径D和碾压辊的宽度B，以及围绕碾压辊的外周分布的齿的 数量n。
[0022] 由于要确保碾压辊的外齿和压紧辊的圆柱形表面之间的双点支承的要求，碾压辊 齿的至少一个子区域必须与压紧辊的圆柱形表面距离最小距离。对于螺旋齿，螺旋角度a 基于arctanJrD/nB(JT为圆周率常数Pi)来计算。如果在碾压辊的宽度B上不仅一个齿顶 区域与圆柱形压紧辊距离该最小距离，那么这可以借助于一个优选地例如为5的系数来实 现，使得螺旋角度a的优选范围位于以下值之间：
[0023] arctanJTD/nB<a< 5arctanJTD/nB〇
[0024] 此外，粒料包的最大尺寸取决于齿的几何构造和碾压辊的宽度，使得对于长度1， 基于JrD/nB计算一个商数，并且，一方面，对于粒料包的宽度b，