相关申请的交叉引用
本申请是2015年5月4日提交的待决美国专利申请14/703,069的部分继续申请，其全部公开内容通过引用并入到本申请中。
本公开涉及一种具有整体旋转阀芯的偏流器阀，以促进切换到挤出模具的流动路径。
背景技术：
共挤出进料块用于将来自多个挤出机的热塑性材料的熔融流汇集在一起。来自不同挤出机的各个流在共挤出进料块中汇集在一起以形成特定层结构。然后将所得的多层挤出物流输送到之后的挤出模具，以生产期望的多层挤出物。
在适合生产3层结构的共挤出进料块的情况下，可最初设置用于生产a/b/c层结构的进料块。如果操作者之后想要生产a/c/b层结构，例如那么用常规进料块生产该结构，则首先必需关闭管线并且更换部件，例如流动插入件、分流器、插塞、流动阀芯和/或选择器板。由更换这些部分并重新调整用于新层结构的管线引起相当长的停机时间。该停机时间可能在小时的级别上。
近年来的发展已经关注于允许挤出模具操作者将进料块从一种构造调节为另一种构造，以生产不同的分层结构，而不必关闭挤出机和/或拆卸装置。hanson等人的美国专利8,490,643(hanson)教导了一种用于共挤出进料块的偏流器阀，该偏流器阀具有本体和本体中的可轴向移动阀活塞。阀活塞从第一位置至第二位置的轴向运动将流动路径从生产一种多层挤出物的第一流动构造转换为生产另一种多层挤出物的第二流动构造。hanson的偏流器阀允许操作者在两种挤出物构造之间转换，而不必关闭挤出模具。本发明人开发了一种具有整体旋转阀芯的偏流器阀。作为对hanson中轴向移动阀活塞以改变流动构造的代替，阀芯在两种构造之间旋转，以改变流动路径并且生产不同的分层结构。hanson等人的美国专利申请公开2016/0243743(hansonii)教导了一种两部分旋转圆筒形阀芯。所述两部分阀芯具有带有凹进的第一部分以及带有另一凹进的第二部分。两部分阀芯依次旋转，这有助于防止随着偏流器阀在不同流动构造之间转换而在偏流器阀中产生聚合物死头。
技术实现要素：
因此，存在一种对具有整体旋转阀芯的偏流器的需求，这种偏流器在被从一种构造调节为另一种构造以生产不同的层结构时产生可靠的动态密封，而不必关闭挤出机、拆卸装置或者两者。
公开了一种用于挤出模具的偏流器，该挤出模具被构造成形成层压件。偏流器包括本体，所述本体具有外表面、伸长开口、一组输入通道和一组输出通道，所述伸长开口沿第一轴线延伸，所述一组输入通道从所述外表面通过所述本体延伸至所述伸长开口，所述一组输出通道从所述伸长开口通过所述本体延伸至所述外表面。偏流器也包括位于所述伸长开口中的可调节阀。可调节阀具有被固定至所述本体的外本体，所述外本体包括一组沟道，所述一组沟道对所述输入通道和所述输出通道开放，使得进入所述一组输入通道的材料通过所述一组沟道行进至所述一组输出通道。可调节阀也具有整体阀芯，所述阀芯包括第一凹进以及与所述第一凹进相反的第二凹进，其中所述阀芯能相对于所述外本体在第一位置和第二位置之间旋转，在所述第一位置，所述第一凹进和所述第二凹进在第一流动构造中将所述一组沟道与所述一组输入通道及所述一组输出通道对准，在所述第二位置，所述第一凹进和所述第二凹进在第二流动构造中将所述一组沟道与所述一组输入通道及所述一组输出通道对准。所述第一流动构造与所述第二流动构造不同。
第一凹进和第二凹进可绕所述阀芯定位使得：当所述阀芯从所述第一位置转换至所述第二位置时，材料能够通过所述一组沟道。所述一组输入通道能够包括第一输入通道、第二输入通道和第三输入通道，所述一组输出通道能够包括第一输出通道、第二输出通道和第三输出通道，所述一组沟道能够包括第一沟道、第二沟道和第三沟道。在第一构造中，所述第一沟道与所述第一输入通道及所述第一输出通道对准，所述第二沟道与所述第二输入通道及所述第二输出通道对准，并且所述第三沟道与所述第三输入通道及所述第三输出通道对准。并且，在第二构造中，所述第一沟道与所述第一输入通道及所述第二输出通道对准，所述第二沟道与所述二输入通道及所述第一输出通道对准，并且所述第三沟道与所述第三输入通道及所述第三输出通道对准。
所述一组输入通道能够包括至少三个输入通道，其中所述一组输出通道能够包括至少三个输出通道，其中所述一组沟道能够包括至少三个沟道。所述第一凹进和所述第二凹进能够每一个绕所述阀芯延伸约90°。当所述阀芯在绕所述第一轴线的任何旋转位置中时，所述第一凹进和所述第二凹进中的每一个凹进能够至少部分地与至少一个输入通道及至少一个输出通道对准。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好地理解上述发明内容，以及下文本申请的示例性实施例的详细说明。为了示出本申请，在附图中示出本公开的示例性实施例。然而，应理解，本申请不限于所示的确切布置和机构。在附图中：
图1a是根据本发明的一个实施例的挤出装置的透视图。
图1b是图1的挤出装置的另一透视图。
图1c是图1的挤出装置的又另一透视图。
图2a是图1的挤出装置的横截面图，示出调节阀处于第一构造，使得挤出装置被构造成生产具有第一层结构的挤出物。
图2b是图2a的调节阀的阀芯的左侧视图。
图2c是图2b的调节阀的阀芯的右侧视图。
图3a是图1的挤出装置的横截面图，示出调节阀处于第二构造，使得挤出装置被构造成生产具有第二层结构的挤出物。
图3b是图3a的调节阀的阀芯的左侧视图。
图3c是图3a的调节阀的阀芯的右侧视图。
图4a是根据本发明的另一实施例的挤出装置的透视图。
图4b是图4a的挤出装置的另一透视图。
图5a是图4a的挤出装置的横截面图，示出调节阀处于第一构造，使得挤出装置被构造成生产具有第一层结构的挤出物。
图5b是图5a的调节阀的阀芯的前视图。
图5c是图5a的调节阀的阀芯的后视图。
图6a是图4a的挤出装置的横截面图，示出调节阀处于第二构造，使得挤出装置被构造成生产具有第二层结构的挤出物。
图6b是图6a的调节阀的阀芯的前视图。
图6c是图6a的调节阀的阀芯的后视图。
图7a是图4a的挤出装置的横截面图，示出调节阀处于第二构造，使得挤出装置被构造成生产具有第二层结构的挤出物。
图7b是图7a的调节阀的阀芯的前视图。
图7c是图7a的调节阀的阀芯的后视图。
图8a是根据本发明的又另一实施例的挤出装置的顶视图。
图8b是图8a的挤出装置的透视图。
图8c是图8a的挤出装置的另一透视图。
图8d是图8a的挤出装置的横截面图，示出调节阀处于第一构造，使得挤出装置被构造成生产具有第一层结构的挤出物。
图8e是图8a的挤出装置的横截面图，示出调节阀处于第二构造，使得挤出装置被构造成生产具有第二层结构的挤出物。
图8f是图8a的挤出装置的横截面图，示出调节阀处于第三构造，使得挤出装置被构造成生产具有第三层结构的挤出物。
图8g是图8a的挤出装置的横截面图，示出调节阀处于第四构造，使得挤出装置被构造成生产具有第四层结构的挤出物。
图8h是图8a的挤出装置的横截面图，示出调节阀处于第五构造，使得挤出装置被构造成生产具有第五层结构的挤出物。
图8i是图8a的挤出装置的横截面图，示出调节阀处于第六构造，使得挤出装置被构造成生产具有第六层结构的挤出物。
图9是根据本发明的又另一实施例的挤出装置的透视图。
图10是图9的挤出装置的横截面图。
图11和图12是根据本公开的实施例的用于挤出模具系统的偏流器的顶部透视图；
图13是图11和图12中所示的偏流器的顶部平面图；
图14是图11-13中所示的偏流器的透视分解图；
图15是在图11-14中所示的偏流器中使用的阀芯组件的侧立面图；
图16是图15中所示的阀芯组件的阀芯的透视图；
图17是沿图16中的线7-7截取的阀芯的横截面图；
图18是沿图13中的线8-8截取的偏流器的横截面侧视图；
图19是沿图13中的线9-9截取的偏流器的横截面侧视图；
图20是沿图13中的线10-10截取的偏流器的横截面侧视图；
图21是沿图13中的线11-11截取的偏流器的横截面侧视图；以及
图22和图23是示出阀芯分别处于第一构造和第二构造的偏流器的顶部透视部分透明视图。
具体实施方式
挤出装置10可在第一输出构造和第二输出构造之间调节。当处于第一输出构造时，挤出装置10生产具有第一层布置的挤出物，并且当处于第二输出构造时，生产具有第二层布置的挤出物。在一些情况下，挤出装置10仅具有两种输出构造(或“设定”)。参考图1a-3c的实施例。在其它情况下，挤出装置10具有三种或更多种输出构造，每种构造都适合生产单一的挤出层布置。参考图4a-7c的实施例。取决于挤出装置有意生产的不同层布置的数目，挤出装置能够具有六种或更多种输出构造。图8a-8i和图9-10分别示出其中挤出装置10具有六种不同输出构造的两个实施例。因而，能够生产六种不同的挤出层布置。取决于期望的层布置范围，挤出装置能够具有超过六种输出构造。
在所示实施例中，在不必关闭挤出管线的情况下能够改变挤出装置10的输出构造。例如，将多个聚合物流输送至挤出装置10的一个或更多挤出机能够在改变装置生产的层布置的同时持续运行。可选地，挤出装置10能够是可调的(例如，从被构造成生产具有第一层布置的挤出物调节为被构造成生产具有第二层布置的挤出物)，而不必移除任何部件以及以不同的部件代替该部件。更一般地，挤出装置10能够可选地可在不同输出构造之间调节，而不必拆卸挤出装置的任何部分。
挤出装置10能够为挤出进料块、位于进料快上游的流量布置器或者其中将期望改变装置输出的层布置的任何其它装置。
挤出装置10具有本体20和调节阀50。本体20能够被设置成不同形状和外形。在图1a-1c和4a-4b中，本体20为单个块。这对于图4a和4b中的本体20也相同。本体20能够可替选地包括多个块。例如，图8a-8i中所示的挤出装置10的本体20包括两个块20’、20’。在图9和10中，如图10中最佳示出的，挤出装置10的本体20包括三个块20’、20’、20’。如图8b和8c中所示，这些块能够由多个紧固件(例如，螺栓)810结合在一起。
本体20具有第一输入端118和第二输入端128，第一输入端118和第二输入端128适合分别从第一挤出机和第二挤出机接收第一聚合物流和第二聚合物流。在第一挤出机和第二挤出机持续将第一聚合物流和第二聚合物流输送至本体20的第一输入端118和第二输入端128的同时，调节阀50能够在第一操作位置和第二操作位置之间旋转。因而，能够在不必关闭挤出机的情况下改变输出。在所示实施例中，本体20具有适合分别接收第一聚合物流、第二聚合物流和第三聚合物流(例如，从第一挤出机、第二挤出机和第三挤出机)的第一输入端118、第二输入端128和第三输入端138。视需要，本体20能够设有多个输入端以从四个或五个或者甚至更多挤出机接收聚合物流。
应明白，输入端能够被设置在挤出机装置10的本体20上的各个不同位置处。此外，能够可替选地设置单个入口，以将聚合物供应至挤出装置的一个或更多流路。
因而，挤出装置10具有本体20和调节阀50，调节阀50可在第一操作位置与第二操作位置之间旋转。本挤出装置10的旋转调节系统提供优异的动态密封。这也使得能够实现特别紧凑的装置轮廓。
当调节阀50处于第一操作位置时，挤出装置10被构造成生产具有第一层布置的挤出物。当调节阀50处于第二操作位置时，挤出装置10被构造成生产具有第二层布置的挤出物。第一层布置和第二层布置不同。例如，第一层布置能够为“ab”层布置，而第二层布置为“ba”层布置。在本公开中，“a”指的是由第一聚合物流(例如，来自第一挤出机)形成的层，而“b”指的是由第二聚合物流(例如，来自第二挤出机)形成的层。层a将通常具有与层b不同的组分。例如，层a和b可由不同的聚合物形成。在一些情况下，层a将为一种颜色，而层b为另一种颜色。
参考图1a-3c和4a-7c的实施例，挤出装置10的本体20具有多个进入导管110、120、130或310、320、330，以及多个输出导管210、220、230或410、420、430。在所示实施例中，本体20具有相同数目“n”个(例如，两个或更多，可选为三个)进入导管和输出导管，并且调节阀具有相同数目“n”个(不更多)活动挤出沟道。因而，在操作期间的任何给定时间，在调节阀中都能够存在“n”个活动挤出沟道，并且在调节阀中存在至少“n”(可选地至少“2n”)个封闭挤出沟道。活动挤出沟道对本体20的相应进入导管开放，而封闭挤出沟道被本体的面对内部表面在两端阻断(使得在操作期间，没有挤出物能够流经封闭挤出沟道)。
调节阀50具有第一组挤出沟道51、52、53或501、502、503和第二组挤出沟道54、55、56或504、505、506。当调节阀50处于第一操作位置时，第一组挤出沟道51、52、53或501、502、503对进入导管开放且对输出导管开放，而第二组挤出沟道54、55、56或504、505、506与进入导管并且与输出导管隔离。当调节阀50处于第二操作位置时，第二组挤出沟道54、55、56或504、505、506对进入导管开放且对输出导管开放，而第一组挤出沟道51、52、53或501、502、503与进入导管并且与输出导管隔离。
在所示实施例中，调节阀50包括阀芯150和锁90。阀芯150可旋转，并且被示出具有圆筒形或者大致圆筒形构造。参考图2b、2c、3b、3c、5b、5c、6b、6c、7b和7c。所示挤出装置10的本体20具有阀芯150被安装在其中的大致圆筒形开口。所示阀芯150被安装在挤出装置的本体20中，使得阀芯不具有相对于挤出装置的本体20轴向移动(即，如图2a-3c中所示向上或向下)的自由度(或者基本无自由度)。因而，所示调节阀的运动包括阀芯的旋转，但是不包括阀芯的轴向移动。在所示实施例中，通过将阀芯安装在被锚固至挤出装置10的本体20的两个帽40、45之间实现该目标。可替选地，阀芯能够被安装在帽(诸如帽40)和本体20自身的转向内的肩之间。
所示锁90具有锁定构造和解锁构造。当锁90处于解锁构造时，阀芯150可相对于本体20旋转。相比之下，当锁处于锁定位置时，阀芯150被锁定，不可相对本体20旋转。例如，锁90能够为快卸销。大概在图1a-1c、2a、3a、4a、4b、5a、6a、7a、8a和9中最好地示出这种构造。在这些实施例中，为了将挤出装置从一种输出构造调节为另一种输出构造，操作者能够简单地拉动快卸销，将调节阀旋转至期望操作位置，并且重新接合快卸销，由此锁定调节阀，使其不可相对于本体旋转。
视需要，本体20可具有阀芯被安装在其中的圆筒形开口，并且本体可没有冲刷沟道(flushingchannels)(例如，平行于圆筒形开口的轴线延伸的类型)。
当从一个操作位置移动至下一个操作位置时，调节阀50适合以增量旋转。因而，调节阀50具有多个不同的操作位置，使得每两个相邻的操作位置被分离一定角度增量。视需要，每两个相邻的操作位置能够被分离相同的角度增量(例如，45度)。然而，绝不要求如此。
在所示实施例中，调节阀50包括具有大致圆筒形构造的阀芯150。阀芯150被安装在本体20的大致圆筒形开口中。阀芯150具有本体部分157，本体部分157具有挤出沟道。所示阀芯150具有限定阀芯的相对端的相反的第一颈部155和第二颈部159。本体部分157、第一颈部155和第二颈部159优选地每一个均具有圆筒形或者大致圆筒形构造。两个颈部155、159从本体部分157突出，并且每一个均具有小于本体部分的直径。
所示阀芯150被安装在两个帽40、45之间的本体20的圆筒形或者大致圆筒形开口中。帽40、45被紧固(例如，螺栓紧固)至本体20。套管47被可选地设置在每一个帽40、45和阀芯150之间。在所示实施例中，套管47被设置在阀芯150的每一个颈部155、159上。耳轴60被紧固(例如，螺栓紧固)至阀芯的第一颈部155。所示耳轴60具有六角帽65，操作者通常能够使用套筒、扳手等旋转该六角帽65。
因而，所示阀芯构造具有本体部分157和两个直径减小的颈部155、159。本体部分157的每一端都限定具有环状表面158的肩。与第一颈部155相邻的环状表面158能够具有沿表面的圆周间隔开的一系列开口。快卸销能够选择性地接合这些开口中的任何一个开口，以便将阀芯锁定在期望的操作位置。大概在图2a、3a、5a、6a、7a和8d-8i中最好地示出这种构造。这些开口中的每一个开口都对应于调节阀50的不同操作位置。因而，如上所述，快卸销能够被拉出阀芯150，由此释放阀芯相对于本体20的旋转。然后，操作者能够使用套筒或另一适当的工具抓握耳轴60上的六角帽65，并且旋转阀芯150，直到相邻环状肩表面158中的期望开口与销在销能够被插入该开口的一点处对准，由此将阀芯150锁定在期望操作位置。
阀芯能够被可替选地构造成仅存在一个颈部(例如，第一颈部155)而非如图所示的两个。另一选择在于消除两个颈部155、159，使得阀芯150由本体部分157组成，并且为正圆形圆筒。视需要，其任何实施例中的每一个阀芯都能够没有(即，使得阀芯不容纳)盒式加热器。
每一个阀芯150都具有多个挤出沟道。虽然阀芯150中的挤出沟道的数目将每一个实施例变化，但是通常将在阀芯150中存在至少四个，在许多情况下至少六个，并且在一些情况下至少九个挤出沟道。在图2a-3c中，阀芯150具有六个挤出沟道51-56。在图5a-7c中，阀芯150具有九个挤出沟道501-509。挤出沟道的特定数目将基于不同系统的要求变化。在所示实施例中，每一个阀芯都具有至少三个开口(例如，入口)，以使被挤出的材料输送到阀芯中，以及至少三个出口，以使被挤出的材料输送出阀芯。
每一个所示阀芯150的本体部分157都具有在横跨本体部分的整个直径的直线上径向延伸的至少一个沟道。在所示实施例中，每一个阀芯150的本体部分157都具有至少两个这种直径贯通沟道。参考图2a-2c中的沟道51和52、图3a-3c中的沟道55以及图5a-5c中的沟道501、502和503。除了具有一个或更多直径贯通沟道之外，本体部分157还能够有利地具有至少一个弓形沟道，即沿弯曲路径延伸的沟道。图2a-3c、5a-7c和8d-8i中所示的每一个阀芯150都具有带有多个弓形沟道的本体部分157。这些沟道中的一个或更多个(可选地每一个)都可沿沟道的期望长度通过本体部分157的外表面(例如，通过其圆筒形表面)开放。在一些情况下，这种特性的沟道沿沟道的全部长度通过本体部分的外表面开放。参考图2a-3c中的沟道53、54和56、图6a-7c中的沟道504和509。在其它情况下，弯曲沟道具有包括第一长度和第二长度的总长度，其中沟道沿第一长度通过本体部分的外表面开放，而沟道的第二长度通过阀芯150的本体部分157径向延伸。参考图2a-3c中的沟道51和图5a-7c中的沟道505、506、507和508。在一些情况下，沟道的径向延伸长度在沟道的两个弯曲长度之间延伸。参考图5a-7c中的沟道505、506、507和508。此外，阀芯150能够可选地包括至少一个沟道，该至少一个沟道具有横跨本体部分157的直径直直地延伸的第一长度，以及每一个均以直线轴向延伸的一个或者两个长度。参考图3a-3c中的沟道55。
因而，阀芯150的本体部分157能够具有多个直径贯通沟道以及多个弯曲沟道，它们能够可选地沿本体部分的外表面(例如，通过其圆筒表面)开放。
在所示实施例中，每一个挤出沟道都在接收进入阀芯150的聚合物流的入口端口51a、52a、53a、54a、55a、56a、501a、502a、503a、504a、505a、506a、507a、508a、509a，和相同聚合物流从其离开阀芯的离开端口51b、52b、53b、54b、55b、56b、501b、502b、503b、504b、505b、506b、507b、508b、509b之间延伸。因而，当期望挤出沟道处于活动位置(即，当其被定位为接收挤出物流)时，流动路径从本体20的进入导管延伸，通过阀芯150中的期望挤出沟道，并且进入本体20的输出导管。
参考图1c、2a、3a、4b、5a、6a、7a、8a和8d-8i，所示挤出装置10具有大致平行于挤出装置的机器方向(参见图8a中的箭头a)通过本体20的三个输出导管210、220、230或410、420、430。这些输出导管被构造成将挤出物输送出挤出装置10。调节阀50可相对于本体20，绕垂直于所示挤出装置10的机器方向a的旋转轴线旋转。
因而，所示挤出装置10具有三个流路，其每一个均通过本体20并且通过调节阀50延伸。优选地，本体20和调节阀50被构造成在调节阀50从第一操作位置旋转至第二操作位置期间，所有三条流路都始终保持打开。在其它实施例中，挤出装置仅具有两条流路。当调节阀从一个操作位置旋转至另一个操作位置时，每一个流路的路径(或者“路线”)都改变，并且可能发生轻微的压力升高，但是流路绝不完全封闭。
现在参考图2a-3c的实施例，挤出装置10的本体20具有第一进入导管110、第二进入导管120和第三进入导管130，以及第一输出导管210、第二输出导管220和第三输出导管230。调节阀50具有第一挤出沟道51、第二挤出沟道52、第三挤出沟道53、第四挤出沟道54、第五挤出沟道55和第六挤出沟道56。当调节阀50处于第一操作位置时，第一进入导管110与第一挤出沟道51和第一输出导管210流体连通，而第二进入导管120与第二挤出沟道52和第二输出导管220流体连通，并且第三进入导管130与第三挤出沟道53和第三输出导管230流体连通。当调节阀50处于第二操作位置时，第一进入导管110与第四挤出沟道54和第三输出导管230流体连通，而第二进入导管120与第四挤出沟道55和第二输出导管220流体连通，而第三进入导管130与第六挤出沟道56和第一输出导管210流体连通。
继续参考图2a-3c，本体20和调节阀50被构造成使得在调节阀在第一操作位置和第二操作位置之间旋转期间，始终：(i)第一进入导管110与第一挤出沟道51、第四挤出沟道54或两者流体连通，(ii)第二进入导管120与第二挤出沟道52、第五挤出沟道55或两者流体连通，并且(iii)第三进入导管130与第三挤出沟道53、第六挤出沟道56或两者流体连通。优选地，在调节阀50从第一操作位置旋转至第二操作位置期间：(a)第一进入导管110最初仅对第一挤出沟道51开放，然后对第一挤出沟道51和第四挤出沟道54两者都开放，并且最终仅对第四挤出沟道54开放，(b)第二进入导管120最初仅对第二挤出沟道52开放，然后对第二挤出沟道52和第五挤出沟道55两者都开放，并且最终仅对第五挤出沟道55开放，以及(c)第三进入导管130最初仅对第三挤出沟道53开放，然后对第三挤出沟道53和第六挤出沟道56两者都开放，并且最终仅对第六挤出沟道56开放。
在图5a-7c的实施例中，调节阀50可在第一操作位置、第二操作位置和第三操作位置之间旋转。因而，该实施例中的挤出装置10被构造成：当调节阀50处于第一操作位置时生产第一层布置，当调节阀50处于第二操作位置时生产第二层布置，并且当调节阀50处于第三操作位置时生产第三层布置。第一层布置、第二层布置和第三层布置不同。在一个示例中，第一层布置为1/2/3层布置，而第二层布置为1/3/2层布置，并且第三层布置为2/1/3层布置。在另一示例中，第一层布置为1/2/1层布置，而第二层布置为1/1/2层布置，并且第三层布置为2/1/1层布置。
继续参考图5a-7c，挤出装置10的本体20具有多个进入导管310、320、330和多个输出导管410、420、430。调节阀50具有第一组挤出沟道501、502、503、第二组挤出沟道501、502、503和第三组挤出沟道507、508、509。当调节阀50处于第一操作位置时，第一组挤出沟道501、502、503对进入导管310、320、330开放且对输出导管410、420、430开放，而第二组挤出沟道504、505、506和第三组挤出沟道507、508、509与进入导管以及与输出导管隔离。当调节阀50处于第二操作位置时，第二组挤出沟道504、505、506对进入导管310、320、330开放且对输出导管410、420、430开放，而第二组挤出沟道501、502、503和第三组挤出沟道507、508、509与进入导管以及与输出导管隔离。当调节阀50处于第三操作位置时，第三组挤出沟道507、508、509对进入导管310、320、330开放且对输出导管410、420、430开放，而第一组挤出沟道501、502、503和第二组挤出沟道504、505、506与进入导管以及与输出导管隔离。
在图5a-7c中，挤出装置10的本体20具有第一进入导管310、第二进入导管320和第三进入导管330，以及第一输出导管410、第二输出导管420和第三输出导管430。在该实施例中，调节阀50具有第一挤出沟道501、第二挤出沟道502、第三挤出沟道503、第四挤出沟道504、第五挤出沟道505、第六挤出沟道506、第七挤出沟道507、第八挤出沟道508和第九挤出沟道509。当调节阀50处于第一操作位置时，第一进入导管310与第一挤出沟道501和第一输出导管410流体连通，而第二进入导管320与第二挤出沟道502和第二输出导管420流体连通，并且第三进入导管330与第三挤出沟道503和第三输出导管430流体连通。当调节阀50处于第二操作位置时，第一进入导管310与第四挤出沟道504和第一输出导管410流体连通，而第二进入导管320与第五挤出沟道505和第三输出导管430流体连通，并且第三进入导管330与第六挤出沟道506和第二输出导管420流体连通。当调节阀50处于第三操作位置时，第一进入导管310与第七挤出沟道507和第二输出导管420流体连通，而第二进入导管320与第八挤出沟道508和第一输出导管410流体连通，并且第三进入导管330与第九挤出沟道509和第三输出导管430流体连通。
在分别在图8a-8i和图9-10中所示的两个实施例中，挤出装置10还包括第二调节阀50’。在这些实施例中，第二调节阀50’可在第一操作位置、第二操作位置和第三操作位置之间旋转。两个调节阀50、50’能够包括两个阀芯，两个阀芯每一个均可选地为圆筒形或者大致圆筒形，并且被构造成使得它们的两个相应圆筒轴线彼此平行。第二调节阀处于第一调节阀的下游。挤出装置10被构造成当第二调节阀50’处于第一操作位置时，生产与当第二调节阀处于第二操作位置或第三操作位置时不同的层布置。第二调节阀50’能够为上文相对于第一调节阀50所述的特性。在图8a-10中，挤出装置10具有三条流路，每条都通过本体20并且通过调节阀50、50’两者延伸。在本实施例中，挤出装置10具有六个不同的输出构造(或“设定”)，其每一个的特征都在于第一调节阀50处于第一位置或第二位置，而第二调节阀50’处于第一位置、第二位置或第三位置的组合。因而，挤出装置10适合生产六种不同的层布置。
为了例示，对图8a-8i的实施例中的第一调节阀50使用来自图1a-3c的调节阀/阀芯设计，并且对图8a-8i的实施例中的第二调节阀50’使用来自图4a-7c的调节阀/阀芯设计。然而，应明白，对于包括两个或更多调节阀的其它实施例，能够使用许多其它的阀/阀芯设计。
图8d示出处于第一输出构造(或“第一设定”)的挤出装置10。当挤出装置10处于这种输出构造时，结果层布置能够为a/b/c层结构。因而，示出第一阀芯150处于“abc”操作位置，而示出第二阀芯150处于“123”操作位置。
图8e示出处于第二输出构造(或“第二设定”)的挤出装置10。当挤出装置10处于这种输出构造时，结果层布置能够为b/a/c层结构。因而，示出第一阀芯150处于“abc”操作位置，而示出第二阀芯150处于“132”操作位置。
图8f示出处于第三输出构造(或“第三设定”)的挤出装置10。当挤出装置10处于这种输出构造时，结果层布置能够为b/a/c层结构。因而，示出第一阀芯150处于“abc”操作位置，而示出第二阀芯150处于“213”操作位置。
图8g示出处于第四输出构造(或“第四设定”)的挤出装置10。当挤出装置10处于这种输出构造时，结果层布置能够为c/b/a层结构。因而，示出第一阀芯150处于“cba”操作位置，而示出第二阀芯150处于“123”操作位置。
图8h示出处于第五输出构造(或“第五设定”)的挤出装置10。当挤出装置10处于这种输出构造时，结果层布置能够为c/a/b层结构。因而，示出第一阀芯150处于“cba”操作位置，而示出第二阀芯150处于“132”操作位置。
图8i示出处于第六输出构造(或“第六设定”)的挤出装置10。当挤出装置10处于这种输出构造时，结果层布置能够为b/c/a层结构。因而，示出第一阀芯150处于“cba”操作位置，而示出第二阀芯150处于“213”操作位置。
在图9和10的实施例中，挤出装置10为共挤进料块。本公开的任何实施例中都能够如此。因而，在调节阀的下游，挤出装置10能够具有流量组合区域，其中通过挤出装置的多个流路汇聚，并且结合以形成单个出流导管300。在所示实施例中，进料块具有单个中央出流导管300和两个共挤出导管200。两个共挤出导管200彼此汇聚，并且最终与出流导管300相交。
出流导管300的构造能够变化以适合不同的应用。在图9和10中，单个中央出流导管300沿位于进料块中间的直路径延伸。然而，不要求如此。例如，中央出流导管不要求位于进料块的中间。相反，中央出流导管可更靠近进料块的顶部或者底部。中央出流导管可弯曲或者成角度，虽然通常将期望最小化导管中的流动阻力。此外，在一些情况下，来自一个或更多共挤出导管200的层被涂覆至从中央出流导管输送的核心层的一侧而非两侧。在这些情况下，一个或更多共挤出导管位于中央出流导管300的一侧，但是不位于另一侧。
在图9和10中，进料块具有单个出流导管300和两个共挤出导管200。通常将这种特性的进料块用于生产3层共挤出结构。然而，本领域技术人员应明白，能够通过这种进料块生产单层或者双层共挤出结构。例如，能够通过不使用或者封闭一个或者两个共挤出导管200而实现该目标。更一般地，共挤出导管200的数目和布置能够变化，以适应许多不同的应用。例如，进料块能够可替选地具有单个共挤出导管。作为另一示例，当期望5层共挤出结构时，进料块通常将具有至少四个共挤出导管。给出本教导作为引导，本领域技术人员将明白这种特性的许多其它变体。
在图9和10中，每一个共挤出导管200都通往出流导管300，使得每一个共挤出导管中的次级挤出物流都与出流导管中的挤出物流汇聚，因而产生多层挤出物流。从中央流输送的层被称为核心层。来自共挤出导管的一层或更多层层叠到核心层上。结果多层挤出物流沿出流导管300移动，直到到达出口309。多层挤出物流可被从出口309输送至挤出模具或另一下游工具，诸如层倍增器或另一进料块。
图9和10中所示的进料块的本体20能够可选地包括结合在一起的四个块20’。例如，所示中央出流导管300能够沿位于两个这种块20’的接口处的路径延伸，两个这种块20’共同包围中央导管，并且每一个均被暴露于中央导管。在其它情况下，两个这种块能够被限定该部分进料块的两个半部的单个块代替。所示进料块也具有输出板590，虽然不要求如此。
图9和10中所示的进料块具有两个流量调节器700。在其它实施例中，可仅存在一个流量调节器，四个或更多流量调节器或者无流量调节器。当设置时，每一个流量调节器700优选地可旋转并且为楔形。每一个流量调节器700都可绕垂直于或者大致垂直于该/每一个调节阀50、50’的旋转轴线/轴的旋转轴线旋转。在所示实施例中，每一个流量调节器700都可旋转，以同时改变：i)相邻共挤出导管200的间隙高度，和ii)中央出流导管300的高度。因而，流量调节器700处于调节阀50、50’的下游。
所示流量调节器700每一个均具有第一流动接触表面和第二流动接触表面。第一流量接触表面758暴露于中央出流导管300，并且第二流量接触表面752暴露于共挤出导管200。第二流量接触表面752优选地具有下凹构造。
每一个示出的流量调节器700都具有圆筒形基部区域，楔形区域从该圆筒形基部区域突出，楔形区域随着与圆筒形基部区域的距离增大而变窄，直到到达挤出物从中央出流导管300流出并且相应的共挤出导管200相交的顶端。在图10中示出这种构造，其中示出两个共挤出导管200与中央出流导管300汇聚的进料块的流量组合区域。每一个共挤出导管200都具有通往中央出流导管300的出口。因而，所示进料块500具有多个挤出物流组合以形成多层挤出物流的流量组合区域。在图10中，由面对的一对可调流量调节器700之间的分离距离设置进入流量组合区域的位置处的中央出流导管300的高度。
在图10的实施例中，进料块具有指示相应的可调楔形流量控制器700的位置的计量器800。所示计量器仅是例证性的；能够使用各种不同的剂量计类型。此外，计量器是可选的，并且在一些情况下可省略。
因而，图9和10中所示的进料块具有两个共挤出导管200和两个流量调节器700。这些共挤出导管200和流量调节器700(包括任何致动器)的构造、功能性和其它特征能够可选地为美国专利9,327,441中所示的特性，其公开内容在此通过引用以其整体并入。在其它实施例中，进料块能够具有美国专利申请公开2016/0031145中公开类型的一个或更多粘度补偿装置，其公开内容在此通过引用以其整体并入。更一般地，取决于有意用于进料块的应用，进料块能够具有任何适当的粘度补偿系统或者层压型装置，或者完全没有这些装置。
本发明的另一实施例提供一种使用挤出装置10生产不同层布置的方法。挤出装置10具有本体20和调节阀50。该方法包括在调节阀50处于第一操作位置的同时操作挤出装置10以生产第一层布置。然后，调节阀50从第一操作位置旋转至第二操作位置，并且挤出装置10被操作(在调节阀处于第二操作位置的同时)以生产第二层布置。如上所述，第一层布置和第二层布置不同。
该方法可包括在调节阀50从第一操作位置旋转至第二操作位置期间(以及在该/每一个调节阀从一个操作位置至另一操作位置的任何其它旋转期间)，连续地将第一聚合物流、第二聚合物流和第三聚合物流分别输送至本体20的第一输入端118、第二输入端128和第三输入端130。由于挤出装置10的输出构造能够改变而不必关闭挤出管线，所以将聚合物流输送至装置的挤出机能够在装置生产的层布置改变的同时持续运行。
所示调节阀50从第一操作位置旋转至第二操作位置，而不移除挤出装置10的任何部件以及以不同部件替换该部件。例如，在将挤出装置10从一种输出构造调节为另一种输出构造之前，不必移除和替换流动插入件、分流器、插塞、流动阀芯和/或选择器板。更一般地，挤出装置10能够可选地可在不同输出构造之间调节，而不拆卸挤出装置的任何部分(或者至少暴露于挤出物流的任何部分)。
本发明的旋转调节方法提供优异的动态密封。本发明也使得能够生产特别紧凑的装置轮廓。在所示实施例中，调节阀50的旋转是相对于本体20的，并且绕垂直于挤出装置10的机器方向(参见图8a中的箭头a)的旋转轴线。
所示挤出装置10具有每一个均通过本体20和通过调节阀(50)延伸的流路。在调节阀50旋转期间，所有三条流路都始终保持打开。对于具有更少(仅两条)或超过三条流路的实施例中的每条流路也如此。当调节阀从一个操作位置旋转至另一操作位置时，每一个流路的路径(或者“路线”)都改变，并且可发生轻微的压力升高，但流路将绝不完全关闭。
当调节阀50处于第一操作位置时，调节阀50中的第一组挤出沟道51、52、53或501、502、503对本体20中的多个进入导管110、120、130或310、320、330以及多个输出导管210、220、230或410、420、430开放，而调节阀中的第二组挤出沟道54、55、56或504、505、506被与进入导管以及与输出导管隔离(因而不接收挤出物流)。当调节阀50处于第二操作位置时，第二组挤出沟道54、55、56或504、505、506对进入导管110、120、130或310、320、330开放且对输出导管210、220、230或410、420、430开放，而第一组挤出沟道51、52、53或501、502、503被与进入导管以及与输出导管隔离(因而不接收挤出物流)。因而，应理解，使用所示系统的方法可包括使挤出物依次流经本体20的“n”个进入导管，然后通过该或者每一个调节阀的“n”个(不更多)活动挤出沟道，然后通过本体的“n”个输出导管。应明白，这些方法不包括使挤出物流经该或者每一个调节阀的封闭挤出沟道，并且不需要包括在挤出物流被输送至活动挤出沟道的同时使挤出物流经任何冲刷沟道。
如上所述，一些实施例包括可在第一操作位置、第二操作位置和第三操作位置之间旋转的调节阀50。在这些情况下，该方法还包括使调节阀50从第二操作位置旋转至第三操作位置，以及操作挤出装置10(在调节阀处于第三操作位置的同时)以生产第三层布置。第一层布置、第二层布置和第三层布置不同。当调节阀50处于第三操作位置时，调节阀50中的第三组挤出沟道507、508、509对进入导管110、120、130或310、320、330开放且对输出导管210、220、230或410、420、430开放，而第一组挤出沟道501、502、503和第二组挤出沟道504、505、506被与进入导管以及与输出导管隔离。应明白，取决于意图的应用，调节阀50可具有四个或更多操作位置。因而，本方法可包括在四个或更多操作位置之间旋转调节阀50。
本方法中使用的共挤装置10能够为上文关于图9和10所述的特性的进料块。因而，本方法能够包括通过中央输出导管300挤出第一挤出物流，同时通过共挤出导管200挤出至少第二挤出物流。在许多情况下，该方法都包括通过中央输出导管300挤出第一挤出物流，同时通过两个共挤出导管200分别同时挤出两个其它挤出物流。因而，第一流和第二流优选地在输出导管300和共挤出导管200的相交点结合，以生产多层挤出物流。
如上所述，图9和10的进料块具有优选地每一个均可旋转并且为楔形的两个流量调节器700。因而，本方法能够可选地包括旋转流量调节器700，从而同时调节每一个共挤出导管200的间隙高度和中央输出导管300的高度。
图11-23示出挤出装置，并且特别是偏流器阀1010的另一实施例。本文所述的偏流器阀1010在用于形成多层聚合物膜的挤出模具系统中使用。偏流器阀1010能够选择性地将聚合物流的路径重新引导至下游进料块和/或挤出模具，以便改变层压件构造。
参考图11-23，偏流器阀1010可在第一输出构造和第二输出构造之间调节。当处于第一输出构造时，偏流器阀1010生产具有第一层布置的挤出物，并且当处于第二输出构造时生产具有第二层布置的挤出物。在所示实施例中，偏流器阀1010的输出构造改变而不必关闭挤出管线。例如，将多个聚合物流输送至偏流器阀1010的一个或更多挤出机能够在装置所生产的层布置改变的同时持续运行。偏流器阀1010可调(例如，从被构造成生产具有第一层布置的挤出物调节为被构造成生产具有第二层布置的挤出物)，而不必移除任何部件以及以不同部件代替该部件。更一般地，偏流器阀1010可在不同输出构造之间调节，而不必拆卸挤出装置的任何部分。
在一个实施例中，例如，对于被构造成挤出三组分abc膜的挤出模具系统，偏流器阀1010能够改变a流材料和c流的路径以在abc和cba构造之间改变。本发明不限于abc构造，可使用任何特定的可替选构造，bac、cab等。在可替选实施例中，偏流器阀1010被构造成将聚合物流供应至进料块和/或挤出模具以形成4层膜、5层膜等。偏流器阀1010被构造成改变三个材料流、四个材料流、五个材料流等中的两个材料流的路径。
如图11-14中所示，偏流器阀1010包括本体1020和本体1020中的调节阀1050。本体1020具有外表面1022以及沿第一轴线y延伸的伸长开口1024。本体1020也包括：从外表面1022通过本体延伸至伸长开口1024的一组输入通道1026a-1026c；以及从伸长开口1024通过本体延伸至外表面1022的一组输出通道1028a-1028c。在所示实施例中，本体1020具有适合分别接收第一聚合物流、第二聚合物流和第三聚合物流(例如，从第一挤出机、第二挤出机和第三挤出机)的第一输入通道1026a、第二输入通道1026b和第三输入通道1026c。如图2中所示，第一输出通道1028a、第二输出通道1028b和第三输出通道1028c沿本体1020的公共表面1030终止。视需要，本体1020设有输入端，以从四个或五个或者甚至更多的挤出机接收聚合物流。应明白，输入端被设置在偏流器阀1010的本体1020上的各个不同位置处。此外，能够可替选地设置单个入口，以将聚合物供应至挤出装置的一个或更多流路。
如图14和15中所示，偏流器阀1010具有被布置在本体1020的伸长开口1024中的调节阀1050。调节阀1050包括被固定至本体1020的外本体1060，以及外本体1060内部的可旋转阀芯1070。外本体1060包括外表面1062以及对应于本体1020的输入通道1026a-1026c和输出通道1028a-1028b的一组沟道1064a-1064c，使得进入该组输入通道1026a-1026c的材料通过该组通道1064a-1064c行进到该组输出通道1028a-1028c。使用锁定构件1052以固定整体阀芯1070在外本体1060内的旋转位置。
继续参考图15和18-21，外本体1060具有第一端1062，以及沿第一轴线y与第一端1062相反的第二端1064。第一端1062和第二端1064每一个均包括将外本体1060固定至本体1020的联接器1066a和1066b。外本体1060具有通过其延伸的伸长开口，整体阀芯1070位于该伸长开口内。
参考图16-21，整体阀芯1070具有第一端线1072，以及沿第一轴线y与第一端1072相反的第二端1074。第一端1072可包括将整体阀芯1070可旋转地附接至外本体1060的联接器76。因而，整体阀芯1070能够相对于外本体1060旋转。整体阀芯1070包括第一凹进1080，以及与第一凹进1080相反的第二凹进1082。如图所示，第一凹进1080和第二凹进1082每一个均沿约90°的圆弧绕阀芯延伸。另外，第一凹进1080和第二凹进1082彼此沿直径相对。凹进的尺寸和位置限制了使用期间材料被截留在沟道64a-64c中。例如，当整体阀芯1070处于绕第一轴线y的任何旋转位置时，第一凹进1080和第二凹进1082每一个均至少部分地与至少一个输入通道1026a-1026c以及至少一个输出通道1028a-1028c对准。因而，与阀芯的旋转位置无关，聚合物材料能够始终从输入通道1026a-1026c流经沟道1064a-1064c，沿外本体1060进入输出通道1028a-1028c。如图所示，阀芯为整体本体，整体本体具有与典型阀芯相比减少零件数目的优点，并且减少改变阀芯位置所需的工具。
在挤出机持续将聚合物流输送至本体1020的第一输入通道1026a和第二输入通道1026b的同时，整体阀芯1070在第一操作位置和第二操作位置之间旋转。如图所示，整体阀芯1070可相对于外本体在第一位置和第二位置之间旋转。第一位置是其中在第一流动构造中，第一凹进1080和第二凹进1082使一组沟道1064a-1064b与一组输入通道1026a-1026b及一组输出通道1028a-1028b对准的位置。在第一流动构造中，挤出物具有第一层布置。第二位置是其中在第二流动构造中，第一凹进1080和第二凹进1082使一组沟道1064a-1064b与一组输入通道1026a-1026b和一组输出通道1028a-1028c对准的位置。在第二流动构造中，挤出物具有与第一层布置不同的第二层布置。如上所述，第一凹进1080和第二凹进1082绕整体阀芯1070定位，使得随着整体阀芯1070从第一位置转换至第二位置，聚合物材料能够通过该组沟道1064a-1064b。
参考图22-23，挤出模具系统运行以形成具有第一层布置的挤出物。操作者能够从调节阀1050移除锁构件1052，并且使用工具将整体阀芯1070的旋转位置从第一位置变为第二位置。有利地，随着整体阀芯1070的旋转位置改变，凹进1080和1082的位置允许聚合物流经沟道1064a-1064b，使得聚合物不被截留在阀芯组件内。当整体阀芯1070被旋转至第二位置时，聚合物流重新输送通过偏流器阀1010，以生产具有第二层构造的挤出物。更特别地，如图所示，当整体阀芯1070处于第一位置时，第一沟道1064a与第一输入通道1026a和第一输出通道1028a对准。第二沟道1064b与第二输入通道1026b和第二输出通道1028b对准。并且第三沟道1064a与第三输入通道1026c和第三输出通道1028c对准。当整体阀芯1070处于第二位置时，第一沟道1064a与第一输入通道1026a及第二输出通道1028b对准。第二沟道1064b与第二输入通道1026b及第一输出通道1028a对准。第三沟道1064c与第三输入通道1026c及第三输出通道1028c对准。
偏流器阀1010具有现有偏流器阀，诸如美国专利申请公开2016/0243743的hansonii偏流器阀的优点。hansonii偏流器阀缺乏密封阀芯半部，因而产生渗漏问题。hansonii偏流器阀也具有在没有插塞和焊接的情况下难以加工的流动沟道，从而导致制造问题。hansonii偏流器阀不具有允许核心聚合物经过的能力。因而，hansonii偏流器阀具有难以匹配现有进料块设计的流动沟道布置。此外，hansonii偏流器阀具有如下出口位置，该出口位置将需要一些类型的单独分配块以对当前进料块进料。本申请中的偏流器阀1010解决了hansonii偏流器阀的缺点。特别地，整体阀芯1070具有更少的制造复杂性。第三输入通道1026c、第三沟道1064和第三输出通道1028c允许核心层聚合物通过。偏流器阀1010的输入端和输出端可被布置成匹配现有进料块，从而产生在能够在其中使用偏流器阀1010的不同挤出系统的数目上的灵活性。
本领域技术人员应明白，不偏离权利要求的广泛范围，能够对本公开作出各种变型和修改。上文已经讨论了其中一些变型和修改，并且本领域技术人员应明白其它变型和修改。本公开的范围仅由权利要求限定。
下文详细说明本质上仅是例证性的，并且无意以任何方式限制本发明的范围、适用性或构造。说明书提供了用于实施本发明的某些优选实施例的实践示例。提供了用于所选元件的构造、材料、尺寸和制造过程的示例；所有其它元件都采用本发明所属领域的技术人员已知的技术。本领域技术人员应明白，许多给定示例具有多种适当的替选。