熔融物料造粒的方法和设备的制作方法
熔融物料造粒的方法和设备的制作方法
【专利摘要】公开了一种用熔料生产颗粒的设备和方法，该设备具有多孔板(2)，该多孔板具有位于其中的喷嘴(1)，熔料从喷嘴(1)排出，其中该设备具有位于壳体(6，6a，6b)中的切割室(7)，该室靠近多孔板(1)，并且包围至少一部分切割器装置，并且气体冷却剂流过该室，以便在该过程中，熔融物料的颗粒在从入口装置(8，9)引入切割室(7)中的冷却剂中被固化，随后冷却剂和位于其中的颗粒被输送到切割室(7)的出口(11)，其中气体冷却剂借助节流设备(9，10)通过绝热膨胀被冷却。
【专利说明】熔融物料造粒的方法和设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及根据权利要求1或者权利要求7的前序部分所述的熔融物料造粒的方 法和设备，例如，将物料或者物料与活性药物成分的混合物，或者例如塑料熔融物料（诸如 聚合物熔融物料），粒化为颗粒，尤其是为了制造例如药剂。
【背景技术】
[0002] 熔融物料现在通常是通过例如造粒来加工和处理。一般而言，挤出机或者熔料泵 经常用在熔融物料（迄今为止尤其是例如塑料）的造粒中。这些挤出机或者熔料泵将熔融 的塑料原物料通过多孔板的喷嘴挤入冷却剂中，例如水。在该过程中，通过喷嘴的开口排出 的物料在此被具有至少一个旋转叶片的切割器装置切割成颗粒。用于执行水下造粒方法的 相应设备例如被称为水下造粒机，例如由Automatik塑料机械有限公司生产的产品名称为 SPHERO 的造粒机。
[0003] 同一 申请人:的公开的德国未审专利申请DElO 2009 006123 Al描述了热塑性物料 的造粒方法和设备，其中为了降低冷却液中的切割机驱动器的能耗，提供冷却液的流动优 化的径向流入。但其中没有提供在结合适当设计时对制造药剂的问题的解决方案。
[0004] 在用熔融物料制造药剂的方法中，最重要的是产品的尺寸均匀，从而重量也均匀， 另外形状也可实现均匀化。另外，希望大量生产，这必须有可靠运行的、大量生产颗粒的适 当生产方法（例如，高达每小时5千万粒）。
[0005] 公开的德国未审专利申请DE4138513A1描述了一种固态延伸的释放药物形式，其 中，成形发生在使用所谓的热切造粒方法从挤出机和模板中挤出适当的熔融成分之后，此 处意在获取例如球形的颗粒物。但是，关于在实际生产情况下生产大量颗粒的制造工艺的 可行性，该文献毫不涉及，文中仅仅是通过举例的方式描述了该制造工艺。
[0006] 在相当长的时间内，市场上已经有用于在作为冷却剂的空气中进行热切造粒的系 统，这是由于它们能相对容易地建造使挤出的热塑性塑料粒化的机器。在这些机器中，从多 孔板排出的熔融的细条被尽可能接近表面旋转的叶片切碎，并借助于细条物料的小块的固 有的惯性形成颗粒。由于叶片旋转，因此空气被从环境或者壳体内部吸入，并且空气或多或 少较为自由地离心引导颗粒远离切割位置。这些系统中出现的问题在于叶片的冷却较差， 经过一定的时间叶片可能过热且粘着，而且此类系统趋于普遍的粘着和堵塞，尤其是在实 际生产情况下高生产速率大量生产颗粒的情况下。此外，用这种方法生产的颗粒往往具有 圆柱形和不规则的形状，尤其当熔融物料的粘性相对较高时，而在生产尤其是药物物料的 情况下，在下游应用中需要大量尺寸均匀的球形颗粒。
[0007] -般而言，在使用热切造粒方法的造粒中，熔融的聚合基体例如被压过一个或多 个喷嘴的装置，喷嘴终止于一个平面，之后经过包含一个或多个叶片的切割器装置。排出的 细条被叶片切割成小的单元，所谓的颗粒，每个颗粒起初仍然是熔融的。随后通过冷却，颗 粒被降到低于聚合基体的固化温度，以便它们固化，并且这样一来会丧失熔料固有的粘性 和粘附于一个表面上或者相互粘附的趋势。根据现有技术，这里进一步细分成用水或者类 似的液体作冷却剂的方法和机器，称为水下热模面造粒，以及称为风冷热模面造粒的方法 和机器，即除液体介质外单独使用气体（优选空气）或者使用包含气体和液滴的混合物的 雾最初实现切割后冷却的方法和机器。按照处于工序下游的辅助冷却方法的类型，后一组 被进一步区分，即水膜流过近乎圆柱形到截顶圆锥形的切割室的壁的方法和机器，颗粒落 到水膜中，并随水膜一起被输送出切割设备。这些也被称为水环造粒机。
[0008] 但是，如果不希望有待粒化的产品与水接触，那么使用专门借助冷却和输运气体 来冷却新切割的、仍然熔融的颗粒的造粒机。尽管如此，对于与现有技术对应的机器来说典 型的是：首先，新切割的颗粒借助切割器装置的离心力被沿径向向外加速，其次，冷却过程 进行得相对缓慢，因此在被允许接触表面之前，颗粒必须移动相对较长的距离。因此，即使 是用于低生产能力，此类造粒机也非常大。与之相关的尺寸和低的冷却剂气体流速导致出 现内部湍流，造成一部分颗粒太快接触到可能粘着到其上的壳体部和其他机器部件。此外， 周围空气通常被吸入作冷却剂气体，它本身可能已经满载灰尘和不希望有的物质，如果监 视温度、含水量、以及无灰尘度等性质不是不可能的，那么也难于这么做。为了实现造粒机 的操作尽可能不出事故，希望颗粒足够快地冷却，使得它们接触壳体或者切割部或者其他 颗粒之前已经有固化的表面。冷却速率首先是温差的函数，其次是气体的体积元彼此快速 交换的函数，这在该【技术领域】被称为湍流度。雷诺数可以用作湍流度的参数。在这里，冷却 效果首先取决于聚合物熔体的性质（具体地说，温度，热容量，表面，导热性，粒度，和具体 表面）和冷却剂气体本身的性质（具体地说，温度，热容量，湍流度，冷却剂气体/聚合物颗 粒质量流量比）。这些因素中大多数是物料常数或由加工技术确定的参数，因此只存在少许 影响冷却效果的强度的可能性。归根到底，颗粒的热容量必须被传递到冷却剂气体。如果 与壳体部件和其他机器部件的热交换被忽略，那么熔融物料中的热容量差等于冷却剂气体 中的热容量差。
[0009] 在这里希望将空气冷却到低于25到40°C的典型环境温度，由于这样产生的到聚 合物的温度梯度或者颗粒表面的冷却速度可以相应地增加，因此必需的自由飞行的距离降 低。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供将熔融物料粒化成颗粒的方法和设备，例如，用物料或者物 料与有效药物成分的混合物，或者例如塑性熔融物料，诸如聚合物熔体物料，尤其是为了例 如用合适的熔融物料制造药剂，它克服了现有技术的缺点而且允许粒径均匀且形状均匀且 恒定的有效造粒，即使是在实际生产情况下生产大量颗粒，尤其是以经济且结构相对简单 的同时降低颗粒粘着趋势的方式。
[0011] 根据本发明，该目的由具有权利要求1的特征的方法或者由具有权利要求7的特 征的设备实现。本发明的最佳实施方式在合适的从属权利要求中限定。
[0012] 在本发明的用熔融物料生产颗粒的方法中，熔融物料从多孔板上的喷嘴中排出， 然后被粒化，其中电机驱动的具有至少一个叶片的切割器装置的位置与多孔板相对，以便 至少一个叶片越过多孔板上的喷嘴，并且在此期间切割排出的熔融物料的颗粒，其中切割 室被设置在壳体中，该室靠近多孔板，并且至少包围切割器装置的至少一个叶片，并且气体 冷却剂流过该室，以便在该过程中熔融物料的颗粒在冷却剂中被固化，其中冷却剂从入口 装置被引入切割室内。在这里，根据本发明，气体冷却剂借助节流设备通过绝热膨胀被冷 却。根据本发明，绝热膨胀优选可以在冷却剂进入切割室时借助实施为节流设备的入口装 置实现，和/或根据本发明，绝热膨胀冷却优选可以在冷却剂进入切割室之前借助位于其 上游的节流设备来实现。
[0013] 因此，在不需要辅助冷却装置的情况下，在需要冷却效应的位置处或者紧接它的 位置处仅仅通过在绝热膨胀中利用合适的物理过程提供根据本发明冷却的气体冷却液事 实上变得可能。
[0014] 在根据本发明的优选方式中，入口装置被设置为独立的入口室，入口室在至少一 个叶片的旋转区域内，即在切割平面的区域内，沿圆周包围切割室，入口喷嘴装置沿圆周位 于切割室周围、入口室和切割室之间，借此气体冷却剂沿圆周从不同侧面沿径向从外向内 或者基本上沿径向从外向内被引入切割室，其中至少在旋转区域内气体冷却剂产生向心或 者至少基本向心的流动，随后气体冷却剂和位于其中的颗粒被输送到切割室出口。
[0015] 在根据本发明的方法中，气体冷却剂例如空气或者诸如氮气之类的惰性气体或者 反应气体，反应气体的选择使得其可以进入与有待粒化的药物熔融物料的需要的化学反 应，有待粒化的药物熔融物料沿圆周均匀，即在圆周上保持恒定或者至少基本恒定，并且得 到最好的冷却，因此气体冷却剂的流速通过绝热冷却和适当设计的入口室并通过入口喷嘴 装置来提供，因此该流速从各个侧面沿径向被引入壳体内的旋转区域，从外向内流。
[0016] 根据本发明，冷却并带走新切割的颗粒所需的气体冷却剂或者冷却液，尤其是对 通常出现在药物物料中的湿度敏感性方面，被冷却并供应到合适的粒化装置的壳体，如此 可以有高的特殊的物料生产能力（大量相对较小的颗粒），同时由于根据本发明的良好冷 却，并且根据本发明气体冷却剂与位于其中的药物熔融物料的颗粒可以实现均匀的流动行 为，因此可以避免颗粒结块。
[0017] 优选地，由于入口装置的适当提供的设计，和/或入口喷嘴装置的尺寸的规格，因 此气体冷却剂一进入壳体或者一进入切割室，也会被赋予（额外的）转速，还会实现用于冷 却的绝热膨胀，其中该转速大致对应于切割器装置的至少一个叶片的转速。该过程中出现 的气体冷却剂加速到理想转速，即达到相应的角动量需要的能量，可以从气体冷却剂的压 力中获得。气体冷却剂的额外转速可以被额外提供，可以通过入口喷嘴装置的设计和/或 通过控制气体冷却剂的流速来机械调节，并且可以与各个其他工艺参数（物料流速，有待 粒化的熔融物料的类型，颗粒的尺寸，等等）配合。叶片的数目和速度也可以相应地调节。
[0018] 绝热冷却的气体冷却剂可以以与至少一个叶片的转速大致相同的速度流进旋转 区域，并且会流过切割器装置的至少一个叶片，或者如果合适，则流过多个叶片之间的中间 间隙，并且将新切割的颗粒随它一起带出旋转区域，这可以可靠地防止颗粒粘着，即使是在 相对较高的转速下。在合成的流动中，当接近切割器装置的至少一个叶片的旋转轴线时，气 体冷却剂的相应的转速会增加，因此相应的离心力会增加，因此从外向内的流动渐渐变得 更难，并且最终被阻止。因此气体冷却剂会流进切割器装置的至少一个叶片后的间隙，并且 在该过程中，会以螺旋流的形式流出壳体中的多孔板区域和旋转区域。
[0019] 为了避免压缩冲击（这会再次提高气体冷却剂的温度），在一定程度上应该可以 为气体冷却剂选择路径，以便在用于冷却熔体输出量所需的质量流量下，首先其流动产生 等于供给压力的压力降，供给压力高于大气压力，其次在任一点都不超过气体冷却剂的局 部音速。
[0020] 在该设计里，气体冷却剂的流动控制优选如此进行，以便它垂直于多孔板并流出。 因此在这里产生的颗粒被从多孔板上以垂直于螺旋的方向吹走。根据本发明冷却的气体冷 却剂和传播介质的体积流速被有效地选择，以便颗粒在切割后立即被分离，也就是说在极 为过量的情况下。
[0021] 例如，每小时4公斤密度为1200kg/m3的聚合物/药物熔融物料从具有24个孔且 基准直径约为60mm的多孔板中出来排出，并且被9个n = 3900rpm的叶片每秒切割成 13900个直径为0.5mm的颗粒。颗粒在各个方向上相互之间应该具有约Icm的距离。气体 冷却和输送介质的质量流速在此约为8kg/h，并且携带4kg/h的被输送物料，这对应于0. 5 的被输送物料与输送介质（"荷载"）比。这远远小于气动输送中的通常值，在气动输送中， 即使是在稀释相输送中，10到20的荷载比也很平常，而在密相输送中，60以上的荷载比也 很平常。因此，相比之下，冷却和输送空气供应过量。
[0022] 在根据本发明的方法中，也可以借助控制单元控制通过入口装置输送的气体冷却 剂的流速和/或压力和/或方向，以便用这种方法调节绝热膨胀，从而调节切割室中冷却剂 的温度。
[0023] 因此，根据发明的方法，优选气体冷却剂的质量流速与位于其中的颗粒的质量流 速在壳体中的比值可以是从〇. 3到0. 7变动的荷载比，优选0. 5的荷载比，荷载比解释为每 小时颗粒的质量与每小时气体冷却剂的质量之比。颗粒的粘着从而可以被尤其可靠地避 免，即使是在高流速下，这是由于有足够的冷却剂分别围绕颗粒，没有结块，从而冷却和输 送它们。
[0024] 优选地，在旋转区域之后，位于绝热冷却的气体冷却剂中的颗粒可以向前流到切 割室的出口区域，颗粒在该出口区域处以小于10°的角度被导向切割室的壁，从而在此处 使滚动被施加于位于气体冷却剂中的颗粒上。因此，在根据本发明的优选方式中，可以尤其 可靠地实现颗粒的形状均匀。
[0025] 在根据本发明的优选方式中，气体冷却剂可以是空气或者惰性气体或者反应气 体，该反应气体选择成使得其可以与有待粒化的熔融物料进行所需的化学反应，该熔融物 料优选地是包含物料或者物料与活性药物成分的混合物的熔融物料。
[0026] 根据本发明的用熔融物料生产颗粒的设备具有带喷嘴的多孔板，喷嘴位于多孔板 中，熔融物料从喷嘴中排出，其中电机驱动的切割器装置位于与多孔板相对的位置，该切割 器装置具有至少一个叶片和切割轴，以便至少一个叶片以旋转的方式越过多孔板上的喷 嘴，并且在此期间切割排出的熔融物料的颗粒，其中该设备具有位于壳体中的切割室，该室 靠近多孔板，并且至少包围切割器装置的至少一个叶片，并且从入口装置被引入切割室的 气体冷却剂流过该室，从而在该过程中，熔融物料的颗粒在冷却剂中被固化。根据本发明， 在该设计中还提供节流设备，以便它借助绝热膨胀冷却气体冷却剂。
[0027] 为了进一步优化本发明的设备中的冷却和流动条件（关于这一点也可见上述说 明），根据本发明的入口装置优选地为独立的入口室，入口室在至少一个叶片的旋转区域 内沿圆周包围切割室，并且具有沿圆周布置在切割室周围、入口室和切割室之间的入口喷 嘴装置，因此气体冷却剂在此可以沿圆周从不同侧面沿径向从外向内或者基本上沿径向从 外向内被引入切割室，其中至少在旋转区域内气体冷却剂产生向心或者至少基本向心的流 动，随后气体冷却剂和位于其中的颗粒被输送到切割室出口。
[0028] 在有用的方式中，至少入口室可以衬砌有热绝缘材料，热绝缘材料优选地包含 -Teflon k).或者搪瓷。用这种方法可以防止此处的气体冷却剂不必要地受热。
[0029] 结构上尤其简单的是一个根据本发明的优选设计，其中入口喷嘴装置被具体化为 环槽式喷嘴，它具有可调节的槽宽，从而形成节流设备。因此气态冷却流体通过绝热膨胀冷 却，尤其是在根据本发明的理想方式中，也直接出现在一进入切割室就需要实施冷却的地 方。
[0030] 优选带有可调节的开口的针形阀也可以设置在用于入口室中冷却剂的入口孔的 上游，以便它形成节流设备。该设计具有如下优点：标准化部件，例如仅仅是这类针形阀，允 许气态冷却流体根据本发明绝热冷却。
[0031] 颗粒的固化可以通过切割室的壁被冷却的方式被额外支持，例如在冷却流体流过 的双壁设计的壳体中。
[0032] 也为了进一步优化出口区域中的流动，出口可以位于本发明的设备的切割室的背 离入口装置的区域。从而可以实现气体冷却剂以及包含在其中的熔融物料的颗粒的均匀流 出，借此可以尤其可靠地额外避免切割室中的结块，尤其是在出口区域。在该设计中，例如， 颗粒可以被收集在排出螺旋中，并且沿切线从壳体中被带走。
[0033] 就根据本发明的方法阐明的本发明的特征和优点也酌情适用于根据本发明的设 备，反之亦然。
[0034] 本发明开辟了利用气体冷却剂的温度降低的绝热膨胀直接或者基本直接用于冷 却气态冷却流体从而用于冷却切割室中的颗粒的可能性。这样，气态冷却流体的温度可以 明显降到低于环境温度。这里尤其经济的是气态冷却流体可以在通常用于压缩空气网络的 情形下供应，也就是说在约6巴的管线压力和环境温度下。由于本发明使用了绝热膨胀，因 此不需要额外的冷却装置气态冷却流体仍然可实现冷却，例如冷却125°C。
【专利附图】
【附图说明】
[0035] 下面将参照附图并参照引用的实施例通过举例详细说明本发明。【专利附图】
【附图说明】如下：
[0036] 图1是根据本发明的第一优选实施方式的用于进行根据本发明的方法的粒化装 置的示意性的纵向剖视图；
[0037] 图2是根据本发明的第二优选实施方式的用于进行根据本发明的方法的粒化装 置的示意性的剖视图；而
[0038] 图3是根据本发明的第三优选实施方式的用于进行根据本发明的方法的粒化装 置的示意性的剖视图。
【具体实施方式】
[0039] 图1示意性地显示了熔融物料，例如药物熔融物料，的造粒设备的纵向剖视图，物 料从多孔板2上的喷嘴1中排出。
[0040] 图1中示意性地显示的粒化装置具有上设喷嘴1的多孔板2,其中喷嘴1的布置基 本是旋转对称，并且设备的其余设计也是旋转对称或者基本上旋转对称。如图1所示，与多 孔板2相关联的是带有至少一个叶片3的切割器装置，该切割器装置包括位于叶片轴5上 的叶片座4。切割器装置由电机（图1中未显示）驱动，以便至少一个叶片3越过多孔板2 上的喷嘴1，并且在些期间切割从喷嘴2中排出的例如药物熔融物料的颗粒。熔融物料可以 是用常规的方式熔化，并且可以通过例如挤出机或者熔料泵（图1中未显示）输送到多孔 板2的区域，并且在此处被从喷嘴1中挤出。该设备具有位于壳体6中的切割室7,壳体6 有外壳区域6a和内壳区域6b，切割室靠近多孔板2。根据本发明，在操作过程中，切割室7 被充有气体冷却剂，例如通常为空气，其也流过切割室，其中切割室7封装有至少一个叶片 3和叶片座以及至少一部分叶片轴5。叶片轴5在壳体6的背离多孔板2的部分以液密方 式伸出壳体6,电机（图1中未显示）被设置成借助切割轴5驱动至少一个叶片3进行旋转 运动。
[0041] 根据本发明，入口装置设有独立的入口室8,它在至少一个叶片3的旋转区域内沿 圆周包围切割室7,还设有在入口室8和切割室7之间沿圆周延伸的入口喷嘴装置9,其中 入口喷嘴装置9在图1所示的情况中是沿圆周延伸的环形间隙喷嘴，喷嘴宽度为例如3mm， 它在圆周上是恒定的。根据本发明，入口室8具有从入口室8上的冷却剂入口孔10开始沿 着至少一个叶片3的旋转方向在其圆周上（即周向地）减小的横截面。
[0042] 根据如图1所示的设计，周向地、均匀流速的气体冷却剂流过入口喷嘴装置9,其 中根据本发明，此处的入口喷嘴装置9被实施为节流设备，气体冷却剂一流过它，就绝热膨 胀，从而冷却。另外，由于入口室8和切割室7之间的入口喷嘴装置9如图1所示是环形设 计，因此气体冷却剂以根据本发明的优选方式沿圆周从径向上的各个方向从外向内被引入 切割室7,或者基本上沿径向从外向内。在该过程中，气体冷却剂至少在至少一个叶片3的 旋转区域内产生向心或者至少基本上向心的流动。该实施方式中的入口喷嘴装置9被设计 成槽宽可调节的环槽式喷嘴，以便气体冷却剂总是可以在圆周方向上从圆周形入口室8的 所有区域流动。如图1所示，入口喷嘴装置9的槽宽的可调节性是由于至少在至少一个叶 片3的旋转区域内包围切割室7并且具有背离多孔板2的第一喷嘴表面的壁元件6c有可 能移动，该壁元件可以总体上沿该装置的轴向（图1中的双头箭头），相对于外壳部6a、从 而也相对于入口喷嘴装置9的位于多孔板2 -侧的喷嘴表面，借助与之相连的内壳部6b、 内环14、以及可旋转的微调螺旋13(图1中的双头箭头）移动。入口喷嘴装置9的槽宽的 轴向调整也可以通过壳体6中的闸门导轨（图1中未显示）而非如图1所示的带有微调螺 旋13的装置来实施。借助可调节的槽宽，入口喷嘴装置的几何形态可以选择成使得入口喷 嘴装置可以根据本发明充当通过其进入切割室7的气态冷却流体的节流装置，当槽宽合适 时，气态冷却流体在通过的同时绝热膨胀，从而冷却。
[0043] 如图1所示，出口 11位于切割室7的背离入口装置的区域。在旋转区域之后，气 体冷却剂以及位于其中的颗粒向前流到切割室7的出口 11的区域内，在此它们以例如优选 小于10°的角度对准切割室7的壁，从而在此处使滚动被施加于位于气体冷却剂中的熔融 物料的颗粒上。
[0044] 图2显示了根据本发明的第二优选实施方式的用于进行根据本发明的方法的粒 化装置的示意性的剖视图。
[0045] 在图2所示的根据本发明的节流设备的实施方式中，具有可调节的喷嘴开口的针 形阀11被设置在用于入口室8中的冷却剂的入口孔12的上游。针形阀10的开口的环形 宽度可以通过旋转针形阀10的调节螺丝来调节，以便针形阀可以根据本发明充当用于通 过其进入入口室8并通过入口喷嘴装置9进入切割室7的气态冷却流体的节流阀装置，当 环形宽度合适时，该流体在通过的同时绝热膨胀，从而冷却。
[0046] 如图2所示，入口室8可以具有从入口室8上的冷却剂入口孔12开始沿着至少一 个叶片3的旋转方向在其圆周上（即周向地）减小的横截面。
[0047] 如图2所示，入口喷嘴装置9被实施为连续的环形喷嘴。
[0048] 图3显示了根据本发明的第三优选实施方式的用于进行根据本发明的方法的粒 化装置的示意性的剖视图。
[0049] 图3所示的本发明的设备的实施方式与图2所示的实施方式的不同仅在于，与图 2中的不同，该入口喷嘴装置9没有实施为连续的环形喷嘴，而代之以具有多个绕在切割室 7周围的入口喷嘴开口 9a_9f，允许气体冷却剂向心或者基本上向心流入，气体冷却剂通过 充当节流设备的针形阀10被绝热冷却。
[0050] 气态介质优选可以是，例如，净化和脱水过的工艺用风，它通过标准连接（图中未 显示）或者通过针形阀1〇(图2和图3)直接（图1)被输送到入口室8。
[0051] 在图中，相同的附图标记用于表示显示的发明的设备的相同的元件，其中就该附 图标记做出的每句陈述都适用于所有适合表示的元件。不同的图中显示的元件可以有任何 合理的组合。
[0052] 图中所示的设备用于执行根据本发明的方法，例如用于用合适的熔融物料制造药 剂或者颗粒的应用。
【权利要求】
1. 一种用熔融物料生产颗粒的方法，其中熔融物料从多孔板中的喷嘴排出，然后被粒 化，具有至少一个叶片的电机驱动的切割器装置的位置与多孔板相对，以便至少一个叶片 越过多孔板中的喷嘴，并且在此期间切割排出的熔融物料的颗粒，其中，切割室被设置在壳 体中，该室靠近多孔板，并且至少包围切割器装置的至少一个叶片，并且气体冷却剂流过该 室，以便在该过程中熔融物料的颗粒在冷却剂中被固化，该冷却剂从入口装置被引入切割 室内， 其特征在于，气体冷却剂借助节流设备通过绝热膨胀被冷却。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当冷却剂进入切割室时，借助实施为节流 设备的入口装置来实现绝热膨胀。
3. 根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，在冷却剂进入切割室之前， 借助上游的节流设备实现绝热膨胀。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，入口装置被设置为独立的入 口室和入口喷嘴装置，入口室在至少一个叶片的旋转区域内沿圆周包围切割室，而入口喷 嘴装置在入口室和切割室之间沿圆周位于切割室周围，借此气体冷却剂沿圆周从不同侧面 沿径向从外向内或者基本上沿径向从外向内被引入切割室，其中至少在旋转区域内气体冷 却剂产生向心或者至少基本向心的流动，随后气体冷却剂和位于其中的颗粒被输送到切割 室的出口。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在旋转区域之后，位于气体 冷却剂中的颗粒能够向前流入切割室出口的区域，颗粒在该区域处以小于10°的角度被导 向切割室的壁，从而在此处使滚动施加于位于气体冷却剂中的颗粒上。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，气体冷却剂是空气、惰性气 体或者反应气体，该反应气体选择成使得其能够与有待粒化的熔融物料进行所需的化学反 应，优选地，该烙融物料包含物料或者具有活性药物成分的物料混合物。
7. -种用熔融物料生产颗粒的设备，该设备具有多孔板（2)，该多孔板（2)具有位于其 中的喷嘴（1)，熔融物料从喷嘴（1)排出，其中电机驱动的切割器装置位于与多孔板（2)相 对的位置，该切割器装置具有至少一个叶片（3)和切割轴（5)，以便至少一个叶片（3)以旋 转的方式越过多孔板（2)中的喷嘴（1)，并且在此期间切割排出的熔融物料的颗粒，其中该 设备具有位于壳体（6,6a，6b)中的切割室（7)，该室靠近多孔板（1)，并且至少包围切割器 装置的至少一个叶片（3)，并且从入口装置（8,9)引入切割室（7)的气体冷却剂流过该室， 从而在该过程中，熔融物料的颗粒在冷却剂中被固化， 其特征在于，提供节流设备（9,10)，以便所述节流设备借助绝热膨胀冷却气体冷却剂。
8. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，入口装置具有独立的入口室（8)，入口 室在至少一个叶片（3)的旋转区域内沿圆周包围切割室（7)，并且具有入口喷嘴装置（9)， 该入口喷嘴装置在入口室（8)和切割室（7)之间沿圆周布置在切割室（7)周围，以便气体 冷却剂能够沿圆周从不同侧面沿径向从外向内或者基本上沿径向从外向内被引入切割室 (7)，其中至少在旋转区域内气体冷却剂产生向心或者至少基本向心的流动，随后气体冷却 剂和位于其中的颗粒被输送到切割室（7)的出口（11)。
9. 根据权利要求8所述的设备，其特征在于，至少入口室（8)衬砌有热绝缘材料，该热 绝缘材料优选地包含TeflonK).或者搪瓷。
10. 根据要求7至9中任一项所述的设备，其特征在于，入口喷嘴装置（9)被实施为环 槽式喷嘴，其具有可调节的槽宽，从而形成节流设备。
11. 根据要求7至10中任一项所述的设备，其特征在于，带有可调节的喷嘴开口的针形 阀（10)被设置在用于入口室（8)中的冷却剂的入口孔（12)的上游，从而该针形阀形成节 流设备。
【文档编号】B29B9/06GK104364063SQ201380030715
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年6月13日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】林哈特-卡斯滕·穆布 申请人:自动化塑料机械有限责任公司
【专利摘要】公开了一种用熔料生产颗粒的设备和方法，该设备具有多孔板(2)，该多孔板具有位于其中的喷嘴(1)，熔料从喷嘴(1)排出，其中该设备具有位于壳体(6，6a，6b)中的切割室(7)，该室靠近多孔板(1)，并且包围至少一部分切割器装置，并且气体冷却剂流过该室，以便在该过程中，熔融物料的颗粒在从入口装置(8，9)引入切割室(7)中的冷却剂中被固化，随后冷却剂和位于其中的颗粒被输送到切割室(7)的出口(11)，其中气体冷却剂借助节流设备(9，10)通过绝热膨胀被冷却。
【专利说明】熔融物料造粒的方法和设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及根据权利要求1或者权利要求7的前序部分所述的熔融物料造粒的方 法和设备，例如，将物料或者物料与活性药物成分的混合物，或者例如塑料熔融物料（诸如 聚合物熔融物料），粒化为颗粒，尤其是为了制造例如药剂。
【背景技术】
[0002] 熔融物料现在通常是通过例如造粒来加工和处理。一般而言，挤出机或者熔料泵 经常用在熔融物料（迄今为止尤其是例如塑料）的造粒中。这些挤出机或者熔料泵将熔融 的塑料原物料通过多孔板的喷嘴挤入冷却剂中，例如水。在该过程中，通过喷嘴的开口排出 的物料在此被具有至少一个旋转叶片的切割器装置切割成颗粒。用于执行水下造粒方法的 相应设备例如被称为水下造粒机，例如由Automatik塑料机械有限公司生产的产品名称为 SPHERO 的造粒机。
[0003] 同一 申请人:的公开的德国未审专利申请DElO 2009 006123 Al描述了热塑性物料 的造粒方法和设备，其中为了降低冷却液中的切割机驱动器的能耗，提供冷却液的流动优 化的径向流入。但其中没有提供在结合适当设计时对制造药剂的问题的解决方案。
[0004] 在用熔融物料制造药剂的方法中，最重要的是产品的尺寸均匀，从而重量也均匀， 另外形状也可实现均匀化。另外，希望大量生产，这必须有可靠运行的、大量生产颗粒的适 当生产方法（例如，高达每小时5千万粒）。
[0005] 公开的德国未审专利申请DE4138513A1描述了一种固态延伸的释放药物形式，其 中，成形发生在使用所谓的热切造粒方法从挤出机和模板中挤出适当的熔融成分之后，此 处意在获取例如球形的颗粒物。但是，关于在实际生产情况下生产大量颗粒的制造工艺的 可行性，该文献毫不涉及，文中仅仅是通过举例的方式描述了该制造工艺。
[0006] 在相当长的时间内，市场上已经有用于在作为冷却剂的空气中进行热切造粒的系 统，这是由于它们能相对容易地建造使挤出的热塑性塑料粒化的机器。在这些机器中，从多 孔板排出的熔融的细条被尽可能接近表面旋转的叶片切碎，并借助于细条物料的小块的固 有的惯性形成颗粒。由于叶片旋转，因此空气被从环境或者壳体内部吸入，并且空气或多或 少较为自由地离心引导颗粒远离切割位置。这些系统中出现的问题在于叶片的冷却较差， 经过一定的时间叶片可能过热且粘着，而且此类系统趋于普遍的粘着和堵塞，尤其是在实 际生产情况下高生产速率大量生产颗粒的情况下。此外，用这种方法生产的颗粒往往具有 圆柱形和不规则的形状，尤其当熔融物料的粘性相对较高时，而在生产尤其是药物物料的 情况下，在下游应用中需要大量尺寸均匀的球形颗粒。
[0007] -般而言，在使用热切造粒方法的造粒中，熔融的聚合基体例如被压过一个或多 个喷嘴的装置，喷嘴终止于一个平面，之后经过包含一个或多个叶片的切割器装置。排出的 细条被叶片切割成小的单元，所谓的颗粒，每个颗粒起初仍然是熔融的。随后通过冷却，颗 粒被降到低于聚合基体的固化温度，以便它们固化，并且这样一来会丧失熔料固有的粘性 和粘附于一个表面上或者相互粘附的趋势。根据现有技术，这里进一步细分成用水或者类 似的液体作冷却剂的方法和机器，称为水下热模面造粒，以及称为风冷热模面造粒的方法 和机器，即除液体介质外单独使用气体（优选空气）或者使用包含气体和液滴的混合物的 雾最初实现切割后冷却的方法和机器。按照处于工序下游的辅助冷却方法的类型，后一组 被进一步区分，即水膜流过近乎圆柱形到截顶圆锥形的切割室的壁的方法和机器，颗粒落 到水膜中，并随水膜一起被输送出切割设备。这些也被称为水环造粒机。
[0008] 但是，如果不希望有待粒化的产品与水接触，那么使用专门借助冷却和输运气体 来冷却新切割的、仍然熔融的颗粒的造粒机。尽管如此，对于与现有技术对应的机器来说典 型的是：首先，新切割的颗粒借助切割器装置的离心力被沿径向向外加速，其次，冷却过程 进行得相对缓慢，因此在被允许接触表面之前，颗粒必须移动相对较长的距离。因此，即使 是用于低生产能力，此类造粒机也非常大。与之相关的尺寸和低的冷却剂气体流速导致出 现内部湍流，造成一部分颗粒太快接触到可能粘着到其上的壳体部和其他机器部件。此外， 周围空气通常被吸入作冷却剂气体，它本身可能已经满载灰尘和不希望有的物质，如果监 视温度、含水量、以及无灰尘度等性质不是不可能的，那么也难于这么做。为了实现造粒机 的操作尽可能不出事故，希望颗粒足够快地冷却，使得它们接触壳体或者切割部或者其他 颗粒之前已经有固化的表面。冷却速率首先是温差的函数，其次是气体的体积元彼此快速 交换的函数，这在该【技术领域】被称为湍流度。雷诺数可以用作湍流度的参数。在这里，冷却 效果首先取决于聚合物熔体的性质（具体地说，温度，热容量，表面，导热性，粒度，和具体 表面）和冷却剂气体本身的性质（具体地说，温度，热容量，湍流度，冷却剂气体/聚合物颗 粒质量流量比）。这些因素中大多数是物料常数或由加工技术确定的参数，因此只存在少许 影响冷却效果的强度的可能性。归根到底，颗粒的热容量必须被传递到冷却剂气体。如果 与壳体部件和其他机器部件的热交换被忽略，那么熔融物料中的热容量差等于冷却剂气体 中的热容量差。
[0009] 在这里希望将空气冷却到低于25到40°C的典型环境温度，由于这样产生的到聚 合物的温度梯度或者颗粒表面的冷却速度可以相应地增加，因此必需的自由飞行的距离降 低。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供将熔融物料粒化成颗粒的方法和设备，例如，用物料或者物 料与有效药物成分的混合物，或者例如塑性熔融物料，诸如聚合物熔体物料，尤其是为了例 如用合适的熔融物料制造药剂，它克服了现有技术的缺点而且允许粒径均匀且形状均匀且 恒定的有效造粒，即使是在实际生产情况下生产大量颗粒，尤其是以经济且结构相对简单 的同时降低颗粒粘着趋势的方式。
[0011] 根据本发明，该目的由具有权利要求1的特征的方法或者由具有权利要求7的特 征的设备实现。本发明的最佳实施方式在合适的从属权利要求中限定。
[0012] 在本发明的用熔融物料生产颗粒的方法中，熔融物料从多孔板上的喷嘴中排出， 然后被粒化，其中电机驱动的具有至少一个叶片的切割器装置的位置与多孔板相对，以便 至少一个叶片越过多孔板上的喷嘴，并且在此期间切割排出的熔融物料的颗粒，其中切割 室被设置在壳体中，该室靠近多孔板，并且至少包围切割器装置的至少一个叶片，并且气体 冷却剂流过该室，以便在该过程中熔融物料的颗粒在冷却剂中被固化，其中冷却剂从入口 装置被引入切割室内。在这里，根据本发明，气体冷却剂借助节流设备通过绝热膨胀被冷 却。根据本发明，绝热膨胀优选可以在冷却剂进入切割室时借助实施为节流设备的入口装 置实现，和/或根据本发明，绝热膨胀冷却优选可以在冷却剂进入切割室之前借助位于其 上游的节流设备来实现。
[0013] 因此，在不需要辅助冷却装置的情况下，在需要冷却效应的位置处或者紧接它的 位置处仅仅通过在绝热膨胀中利用合适的物理过程提供根据本发明冷却的气体冷却液事 实上变得可能。
[0014] 在根据本发明的优选方式中，入口装置被设置为独立的入口室，入口室在至少一 个叶片的旋转区域内，即在切割平面的区域内，沿圆周包围切割室，入口喷嘴装置沿圆周位 于切割室周围、入口室和切割室之间，借此气体冷却剂沿圆周从不同侧面沿径向从外向内 或者基本上沿径向从外向内被引入切割室，其中至少在旋转区域内气体冷却剂产生向心或 者至少基本向心的流动，随后气体冷却剂和位于其中的颗粒被输送到切割室出口。
[0015] 在根据本发明的方法中，气体冷却剂例如空气或者诸如氮气之类的惰性气体或者 反应气体，反应气体的选择使得其可以进入与有待粒化的药物熔融物料的需要的化学反 应，有待粒化的药物熔融物料沿圆周均匀，即在圆周上保持恒定或者至少基本恒定，并且得 到最好的冷却，因此气体冷却剂的流速通过绝热冷却和适当设计的入口室并通过入口喷嘴 装置来提供，因此该流速从各个侧面沿径向被引入壳体内的旋转区域，从外向内流。
[0016] 根据本发明，冷却并带走新切割的颗粒所需的气体冷却剂或者冷却液，尤其是对 通常出现在药物物料中的湿度敏感性方面，被冷却并供应到合适的粒化装置的壳体，如此 可以有高的特殊的物料生产能力（大量相对较小的颗粒），同时由于根据本发明的良好冷 却，并且根据本发明气体冷却剂与位于其中的药物熔融物料的颗粒可以实现均匀的流动行 为，因此可以避免颗粒结块。
[0017] 优选地，由于入口装置的适当提供的设计，和/或入口喷嘴装置的尺寸的规格，因 此气体冷却剂一进入壳体或者一进入切割室，也会被赋予（额外的）转速，还会实现用于冷 却的绝热膨胀，其中该转速大致对应于切割器装置的至少一个叶片的转速。该过程中出现 的气体冷却剂加速到理想转速，即达到相应的角动量需要的能量，可以从气体冷却剂的压 力中获得。气体冷却剂的额外转速可以被额外提供，可以通过入口喷嘴装置的设计和/或 通过控制气体冷却剂的流速来机械调节，并且可以与各个其他工艺参数（物料流速，有待 粒化的熔融物料的类型，颗粒的尺寸，等等）配合。叶片的数目和速度也可以相应地调节。
[0018] 绝热冷却的气体冷却剂可以以与至少一个叶片的转速大致相同的速度流进旋转 区域，并且会流过切割器装置的至少一个叶片，或者如果合适，则流过多个叶片之间的中间 间隙，并且将新切割的颗粒随它一起带出旋转区域，这可以可靠地防止颗粒粘着，即使是在 相对较高的转速下。在合成的流动中，当接近切割器装置的至少一个叶片的旋转轴线时，气 体冷却剂的相应的转速会增加，因此相应的离心力会增加，因此从外向内的流动渐渐变得 更难，并且最终被阻止。因此气体冷却剂会流进切割器装置的至少一个叶片后的间隙，并且 在该过程中，会以螺旋流的形式流出壳体中的多孔板区域和旋转区域。
[0019] 为了避免压缩冲击（这会再次提高气体冷却剂的温度），在一定程度上应该可以 为气体冷却剂选择路径，以便在用于冷却熔体输出量所需的质量流量下，首先其流动产生 等于供给压力的压力降，供给压力高于大气压力，其次在任一点都不超过气体冷却剂的局 部音速。
[0020] 在该设计里，气体冷却剂的流动控制优选如此进行，以便它垂直于多孔板并流出。 因此在这里产生的颗粒被从多孔板上以垂直于螺旋的方向吹走。根据本发明冷却的气体冷 却剂和传播介质的体积流速被有效地选择，以便颗粒在切割后立即被分离，也就是说在极 为过量的情况下。
[0021] 例如，每小时4公斤密度为1200kg/m3的聚合物/药物熔融物料从具有24个孔且 基准直径约为60mm的多孔板中出来排出，并且被9个n = 3900rpm的叶片每秒切割成 13900个直径为0.5mm的颗粒。颗粒在各个方向上相互之间应该具有约Icm的距离。气体 冷却和输送介质的质量流速在此约为8kg/h，并且携带4kg/h的被输送物料，这对应于0. 5 的被输送物料与输送介质（"荷载"）比。这远远小于气动输送中的通常值，在气动输送中， 即使是在稀释相输送中，10到20的荷载比也很平常，而在密相输送中，60以上的荷载比也 很平常。因此，相比之下，冷却和输送空气供应过量。
[0022] 在根据本发明的方法中，也可以借助控制单元控制通过入口装置输送的气体冷却 剂的流速和/或压力和/或方向，以便用这种方法调节绝热膨胀，从而调节切割室中冷却剂 的温度。
[0023] 因此，根据发明的方法，优选气体冷却剂的质量流速与位于其中的颗粒的质量流 速在壳体中的比值可以是从〇. 3到0. 7变动的荷载比，优选0. 5的荷载比，荷载比解释为每 小时颗粒的质量与每小时气体冷却剂的质量之比。颗粒的粘着从而可以被尤其可靠地避 免，即使是在高流速下，这是由于有足够的冷却剂分别围绕颗粒，没有结块，从而冷却和输 送它们。
[0024] 优选地，在旋转区域之后，位于绝热冷却的气体冷却剂中的颗粒可以向前流到切 割室的出口区域，颗粒在该出口区域处以小于10°的角度被导向切割室的壁，从而在此处 使滚动被施加于位于气体冷却剂中的颗粒上。因此，在根据本发明的优选方式中，可以尤其 可靠地实现颗粒的形状均匀。
[0025] 在根据本发明的优选方式中，气体冷却剂可以是空气或者惰性气体或者反应气 体，该反应气体选择成使得其可以与有待粒化的熔融物料进行所需的化学反应，该熔融物 料优选地是包含物料或者物料与活性药物成分的混合物的熔融物料。
[0026] 根据本发明的用熔融物料生产颗粒的设备具有带喷嘴的多孔板，喷嘴位于多孔板 中，熔融物料从喷嘴中排出，其中电机驱动的切割器装置位于与多孔板相对的位置，该切割 器装置具有至少一个叶片和切割轴，以便至少一个叶片以旋转的方式越过多孔板上的喷 嘴，并且在此期间切割排出的熔融物料的颗粒，其中该设备具有位于壳体中的切割室，该室 靠近多孔板，并且至少包围切割器装置的至少一个叶片，并且从入口装置被引入切割室的 气体冷却剂流过该室，从而在该过程中，熔融物料的颗粒在冷却剂中被固化。根据本发明， 在该设计中还提供节流设备，以便它借助绝热膨胀冷却气体冷却剂。
[0027] 为了进一步优化本发明的设备中的冷却和流动条件（关于这一点也可见上述说 明），根据本发明的入口装置优选地为独立的入口室，入口室在至少一个叶片的旋转区域 内沿圆周包围切割室，并且具有沿圆周布置在切割室周围、入口室和切割室之间的入口喷 嘴装置，因此气体冷却剂在此可以沿圆周从不同侧面沿径向从外向内或者基本上沿径向从 外向内被引入切割室，其中至少在旋转区域内气体冷却剂产生向心或者至少基本向心的流 动，随后气体冷却剂和位于其中的颗粒被输送到切割室出口。
[0028] 在有用的方式中，至少入口室可以衬砌有热绝缘材料，热绝缘材料优选地包含 -Teflon k).或者搪瓷。用这种方法可以防止此处的气体冷却剂不必要地受热。
[0029] 结构上尤其简单的是一个根据本发明的优选设计，其中入口喷嘴装置被具体化为 环槽式喷嘴，它具有可调节的槽宽，从而形成节流设备。因此气态冷却流体通过绝热膨胀冷 却，尤其是在根据本发明的理想方式中，也直接出现在一进入切割室就需要实施冷却的地 方。
[0030] 优选带有可调节的开口的针形阀也可以设置在用于入口室中冷却剂的入口孔的 上游，以便它形成节流设备。该设计具有如下优点：标准化部件，例如仅仅是这类针形阀，允 许气态冷却流体根据本发明绝热冷却。
[0031] 颗粒的固化可以通过切割室的壁被冷却的方式被额外支持，例如在冷却流体流过 的双壁设计的壳体中。
[0032] 也为了进一步优化出口区域中的流动，出口可以位于本发明的设备的切割室的背 离入口装置的区域。从而可以实现气体冷却剂以及包含在其中的熔融物料的颗粒的均匀流 出，借此可以尤其可靠地额外避免切割室中的结块，尤其是在出口区域。在该设计中，例如， 颗粒可以被收集在排出螺旋中，并且沿切线从壳体中被带走。
[0033] 就根据本发明的方法阐明的本发明的特征和优点也酌情适用于根据本发明的设 备，反之亦然。
[0034] 本发明开辟了利用气体冷却剂的温度降低的绝热膨胀直接或者基本直接用于冷 却气态冷却流体从而用于冷却切割室中的颗粒的可能性。这样，气态冷却流体的温度可以 明显降到低于环境温度。这里尤其经济的是气态冷却流体可以在通常用于压缩空气网络的 情形下供应，也就是说在约6巴的管线压力和环境温度下。由于本发明使用了绝热膨胀，因 此不需要额外的冷却装置气态冷却流体仍然可实现冷却，例如冷却125°C。
【专利附图】
【附图说明】
[0035] 下面将参照附图并参照引用的实施例通过举例详细说明本发明。【专利附图】
【附图说明】如下：
[0036] 图1是根据本发明的第一优选实施方式的用于进行根据本发明的方法的粒化装 置的示意性的纵向剖视图；
[0037] 图2是根据本发明的第二优选实施方式的用于进行根据本发明的方法的粒化装 置的示意性的剖视图；而
[0038] 图3是根据本发明的第三优选实施方式的用于进行根据本发明的方法的粒化装 置的示意性的剖视图。
【具体实施方式】
[0039] 图1示意性地显示了熔融物料，例如药物熔融物料，的造粒设备的纵向剖视图，物 料从多孔板2上的喷嘴1中排出。
[0040] 图1中示意性地显示的粒化装置具有上设喷嘴1的多孔板2,其中喷嘴1的布置基 本是旋转对称，并且设备的其余设计也是旋转对称或者基本上旋转对称。如图1所示，与多 孔板2相关联的是带有至少一个叶片3的切割器装置，该切割器装置包括位于叶片轴5上 的叶片座4。切割器装置由电机（图1中未显示）驱动，以便至少一个叶片3越过多孔板2 上的喷嘴1，并且在些期间切割从喷嘴2中排出的例如药物熔融物料的颗粒。熔融物料可以 是用常规的方式熔化，并且可以通过例如挤出机或者熔料泵（图1中未显示）输送到多孔 板2的区域，并且在此处被从喷嘴1中挤出。该设备具有位于壳体6中的切割室7,壳体6 有外壳区域6a和内壳区域6b，切割室靠近多孔板2。根据本发明，在操作过程中，切割室7 被充有气体冷却剂，例如通常为空气，其也流过切割室，其中切割室7封装有至少一个叶片 3和叶片座以及至少一部分叶片轴5。叶片轴5在壳体6的背离多孔板2的部分以液密方 式伸出壳体6,电机（图1中未显示）被设置成借助切割轴5驱动至少一个叶片3进行旋转 运动。
[0041] 根据本发明，入口装置设有独立的入口室8,它在至少一个叶片3的旋转区域内沿 圆周包围切割室7,还设有在入口室8和切割室7之间沿圆周延伸的入口喷嘴装置9,其中 入口喷嘴装置9在图1所示的情况中是沿圆周延伸的环形间隙喷嘴，喷嘴宽度为例如3mm， 它在圆周上是恒定的。根据本发明，入口室8具有从入口室8上的冷却剂入口孔10开始沿 着至少一个叶片3的旋转方向在其圆周上（即周向地）减小的横截面。
[0042] 根据如图1所示的设计，周向地、均匀流速的气体冷却剂流过入口喷嘴装置9,其 中根据本发明，此处的入口喷嘴装置9被实施为节流设备，气体冷却剂一流过它，就绝热膨 胀，从而冷却。另外，由于入口室8和切割室7之间的入口喷嘴装置9如图1所示是环形设 计，因此气体冷却剂以根据本发明的优选方式沿圆周从径向上的各个方向从外向内被引入 切割室7,或者基本上沿径向从外向内。在该过程中，气体冷却剂至少在至少一个叶片3的 旋转区域内产生向心或者至少基本上向心的流动。该实施方式中的入口喷嘴装置9被设计 成槽宽可调节的环槽式喷嘴，以便气体冷却剂总是可以在圆周方向上从圆周形入口室8的 所有区域流动。如图1所示，入口喷嘴装置9的槽宽的可调节性是由于至少在至少一个叶 片3的旋转区域内包围切割室7并且具有背离多孔板2的第一喷嘴表面的壁元件6c有可 能移动，该壁元件可以总体上沿该装置的轴向（图1中的双头箭头），相对于外壳部6a、从 而也相对于入口喷嘴装置9的位于多孔板2 -侧的喷嘴表面，借助与之相连的内壳部6b、 内环14、以及可旋转的微调螺旋13(图1中的双头箭头）移动。入口喷嘴装置9的槽宽的 轴向调整也可以通过壳体6中的闸门导轨（图1中未显示）而非如图1所示的带有微调螺 旋13的装置来实施。借助可调节的槽宽，入口喷嘴装置的几何形态可以选择成使得入口喷 嘴装置可以根据本发明充当通过其进入切割室7的气态冷却流体的节流装置，当槽宽合适 时，气态冷却流体在通过的同时绝热膨胀，从而冷却。
[0043] 如图1所示，出口 11位于切割室7的背离入口装置的区域。在旋转区域之后，气 体冷却剂以及位于其中的颗粒向前流到切割室7的出口 11的区域内，在此它们以例如优选 小于10°的角度对准切割室7的壁，从而在此处使滚动被施加于位于气体冷却剂中的熔融 物料的颗粒上。
[0044] 图2显示了根据本发明的第二优选实施方式的用于进行根据本发明的方法的粒 化装置的示意性的剖视图。
[0045] 在图2所示的根据本发明的节流设备的实施方式中，具有可调节的喷嘴开口的针 形阀11被设置在用于入口室8中的冷却剂的入口孔12的上游。针形阀10的开口的环形 宽度可以通过旋转针形阀10的调节螺丝来调节，以便针形阀可以根据本发明充当用于通 过其进入入口室8并通过入口喷嘴装置9进入切割室7的气态冷却流体的节流阀装置，当 环形宽度合适时，该流体在通过的同时绝热膨胀，从而冷却。
[0046] 如图2所示，入口室8可以具有从入口室8上的冷却剂入口孔12开始沿着至少一 个叶片3的旋转方向在其圆周上（即周向地）减小的横截面。
[0047] 如图2所示，入口喷嘴装置9被实施为连续的环形喷嘴。
[0048] 图3显示了根据本发明的第三优选实施方式的用于进行根据本发明的方法的粒 化装置的示意性的剖视图。
[0049] 图3所示的本发明的设备的实施方式与图2所示的实施方式的不同仅在于，与图 2中的不同，该入口喷嘴装置9没有实施为连续的环形喷嘴，而代之以具有多个绕在切割室 7周围的入口喷嘴开口 9a_9f，允许气体冷却剂向心或者基本上向心流入，气体冷却剂通过 充当节流设备的针形阀10被绝热冷却。
[0050] 气态介质优选可以是，例如，净化和脱水过的工艺用风，它通过标准连接（图中未 显示）或者通过针形阀1〇(图2和图3)直接（图1)被输送到入口室8。
[0051] 在图中，相同的附图标记用于表示显示的发明的设备的相同的元件，其中就该附 图标记做出的每句陈述都适用于所有适合表示的元件。不同的图中显示的元件可以有任何 合理的组合。
[0052] 图中所示的设备用于执行根据本发明的方法，例如用于用合适的熔融物料制造药 剂或者颗粒的应用。
【权利要求】
1. 一种用熔融物料生产颗粒的方法，其中熔融物料从多孔板中的喷嘴排出，然后被粒 化，具有至少一个叶片的电机驱动的切割器装置的位置与多孔板相对，以便至少一个叶片 越过多孔板中的喷嘴，并且在此期间切割排出的熔融物料的颗粒，其中，切割室被设置在壳 体中，该室靠近多孔板，并且至少包围切割器装置的至少一个叶片，并且气体冷却剂流过该 室，以便在该过程中熔融物料的颗粒在冷却剂中被固化，该冷却剂从入口装置被引入切割 室内， 其特征在于，气体冷却剂借助节流设备通过绝热膨胀被冷却。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当冷却剂进入切割室时，借助实施为节流 设备的入口装置来实现绝热膨胀。
3. 根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，在冷却剂进入切割室之前， 借助上游的节流设备实现绝热膨胀。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，入口装置被设置为独立的入 口室和入口喷嘴装置，入口室在至少一个叶片的旋转区域内沿圆周包围切割室，而入口喷 嘴装置在入口室和切割室之间沿圆周位于切割室周围，借此气体冷却剂沿圆周从不同侧面 沿径向从外向内或者基本上沿径向从外向内被引入切割室，其中至少在旋转区域内气体冷 却剂产生向心或者至少基本向心的流动，随后气体冷却剂和位于其中的颗粒被输送到切割 室的出口。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在旋转区域之后，位于气体 冷却剂中的颗粒能够向前流入切割室出口的区域，颗粒在该区域处以小于10°的角度被导 向切割室的壁，从而在此处使滚动施加于位于气体冷却剂中的颗粒上。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，气体冷却剂是空气、惰性气 体或者反应气体，该反应气体选择成使得其能够与有待粒化的熔融物料进行所需的化学反 应，优选地，该烙融物料包含物料或者具有活性药物成分的物料混合物。
7. -种用熔融物料生产颗粒的设备，该设备具有多孔板（2)，该多孔板（2)具有位于其 中的喷嘴（1)，熔融物料从喷嘴（1)排出，其中电机驱动的切割器装置位于与多孔板（2)相 对的位置，该切割器装置具有至少一个叶片（3)和切割轴（5)，以便至少一个叶片（3)以旋 转的方式越过多孔板（2)中的喷嘴（1)，并且在此期间切割排出的熔融物料的颗粒，其中该 设备具有位于壳体（6,6a，6b)中的切割室（7)，该室靠近多孔板（1)，并且至少包围切割器 装置的至少一个叶片（3)，并且从入口装置（8,9)引入切割室（7)的气体冷却剂流过该室， 从而在该过程中，熔融物料的颗粒在冷却剂中被固化， 其特征在于，提供节流设备（9,10)，以便所述节流设备借助绝热膨胀冷却气体冷却剂。
8. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，入口装置具有独立的入口室（8)，入口 室在至少一个叶片（3)的旋转区域内沿圆周包围切割室（7)，并且具有入口喷嘴装置（9)， 该入口喷嘴装置在入口室（8)和切割室（7)之间沿圆周布置在切割室（7)周围，以便气体 冷却剂能够沿圆周从不同侧面沿径向从外向内或者基本上沿径向从外向内被引入切割室 (7)，其中至少在旋转区域内气体冷却剂产生向心或者至少基本向心的流动，随后气体冷却 剂和位于其中的颗粒被输送到切割室（7)的出口（11)。
9. 根据权利要求8所述的设备，其特征在于，至少入口室（8)衬砌有热绝缘材料，该热 绝缘材料优选地包含TeflonK).或者搪瓷。
10. 根据要求7至9中任一项所述的设备，其特征在于，入口喷嘴装置（9)被实施为环 槽式喷嘴，其具有可调节的槽宽，从而形成节流设备。
11. 根据要求7至10中任一项所述的设备，其特征在于，带有可调节的喷嘴开口的针形 阀（10)被设置在用于入口室（8)中的冷却剂的入口孔（12)的上游，从而该针形阀形成节 流设备。
【文档编号】B29B9/06GK104364063SQ201380030715
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年6月13日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】林哈特-卡斯滕·穆布 申请人:自动化塑料机械有限责任公司
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