專利名稱：用于預(yù)混合添加劑并將其輸送入聚合物熔體流中的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于預(yù)混合添加劑并將其輸送入聚合物熔體流中的裝置。
DE4039857A1公開了一種直接、連續(xù)地改變?nèi)垠w流的裝置，它也是從主熔體流中分出一個(gè)分熔體流，并且把分熔體流導(dǎo)入擠出機(jī)。加入的添加劑用給料泵打入擠出機(jī)，接著再把改變了的分熔體流輸送給主熔體流由DE19841376A1，一種把添加劑加入聚合物熔體流中的方法已為所知，在該方法中，從聚合物熔體流中分出的分流再繼續(xù)分為分流。把最后所說(shuō)的分流導(dǎo)入一個(gè)行星齒輪泵中，該泵至少能輸送一種添加劑。在此之后使添加劑重新流到一起并通過(guò)一個(gè)靜態(tài)的混合器。然后再把該分流輸送給主熔體流。
已知的裝置和方法有如下的缺點(diǎn)在熔體流分出分流及帶有濃縮的添加劑的熔體流重新輸送回主熔體流之處，可能會(huì)產(chǎn)生部分所不希望的停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)甚至出現(xiàn)聚合物熔體沉積的區(qū)域。而且這種裝置還必然會(huì)帶來(lái)巨大的設(shè)備費(fèi)用支出。
上述目的通過(guò)權(quán)利要求1所述的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明有利的實(shí)施形式是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
依照本發(fā)明的用于預(yù)混合添加劑并將其輸送入聚合物熔體流中的裝置具有一個(gè)管路元件，該管路元件有一個(gè)第一通道和一個(gè)在旁邊通入所述第一通道的第二通道。該管路元件裝入一個(gè)管線之內(nèi)，聚合物熔體流被引入該管線中，從而使聚合物熔體流過(guò)第二和第一通道。
此外，行星齒輪泵設(shè)有至少n＝3個(gè)行星齒輪，流入和流出通道通向這些行星齒輪，其中行星齒輪泵的每個(gè)行星齒輪都有一個(gè)流入和一個(gè)流出通道。至少一個(gè)、至多n-1個(gè)流入通道作為添加劑-流入通道，而其余的流入通道作為聚合物熔體-流入通道。添加劑-流入通道可以看成一個(gè)從相應(yīng)設(shè)備把添加劑引入行星齒輪泵的通道，而聚合物熔體-流入通道以一個(gè)開口連接于聚合物熔體流而另一個(gè)開口連接于行星齒輪泵。
依照本發(fā)明還有一個(gè)輸送元件，該輸送元件與流出通道相連接并且成環(huán)形通道延伸到第一通道。離開行星齒輪泵的聚合物熔體-流入通道的開口圍繞著輸送元件排列。輸送元件可以是一個(gè)管狀的終端件，例如一個(gè)噴嘴。環(huán)形通道是在輸送元件的外壁和第一通道的壁之間的圍繞著輸送元件的空間。該環(huán)形通道不必非得是圓環(huán)形。
在運(yùn)行中，一部分聚合物熔體通過(guò)聚合物熔體-流入通道的開口由聚合物熔體流被吸向行星齒輪泵的方向。因?yàn)榫酆衔锶垠w-流入通道的開口分布在輸送元件的周圍，所以聚合物熔體由環(huán)形通道被均勻地吸出。這樣強(qiáng)制的引導(dǎo)使得不會(huì)出現(xiàn)聚合物熔體由于速度較低而停留時(shí)間較長(zhǎng)或甚至沉積的區(qū)域。另外依照本發(fā)明的裝置的設(shè)備費(fèi)用支出也較少，這是因?yàn)榉殖鲆徊糠志酆衔锶垠w和導(dǎo)回帶有增多的添加劑的聚合物熔體都是在同一個(gè)地點(diǎn)，即在同一個(gè)接管中完成的。因此，在聚合物熔體流的主管路中只有依據(jù)本發(fā)明的裝置的管路元件是必需的，而在已知的裝置中必需的用來(lái)分出和導(dǎo)回的兩個(gè)接管都可以免除。
聚合物熔體-流入通道的開口最好圍繞輸送元件對(duì)稱地安排，以使聚合物熔體能均勻地由聚合物熔體流中吸出。對(duì)稱安排既可以基于一個(gè)對(duì)稱點(diǎn)，也可以基于一個(gè)對(duì)稱軸。這樣，這些開口可以例如成圓形或橢圓形圍繞輸送元件安排。
聚合物熔體流首先流過(guò)第二通道，然后流過(guò)第一通道，聚合物沉積的最大危險(xiǎn)存在于離開第二通道的環(huán)形通道的區(qū)域中。因此，在依照本發(fā)明的裝置的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，在此區(qū)域安排了一個(gè)聚合物熔體-流入通道的開口。
在一個(gè)依照本發(fā)明的裝置的有利的實(shí)施形式中，輸送元件在背向流出通道的區(qū)域成錐形。用這種方式使聚合物熔體流在環(huán)形通道中盡可能均勻地流動(dòng)。
優(yōu)選地，在另外一種依照本發(fā)明的裝置的一種實(shí)施形式中，第二通道與第一通道成直角排列。
因?yàn)樵谔砑觿?流入通道的數(shù)量相對(duì)較少的情況下一些流出通道僅用于純的聚合物熔體，所以在流出通道和輸送元件之間至少安裝一個(gè)靜態(tài)混合器(statischer Mischer)，以保證帶有添加劑的聚合物熔體與純的聚合物熔體強(qiáng)烈地混合。即使所有的流出管線都已用于添加劑—聚合物熔體—混合物，靜態(tài)混合器也有助于更好的混合。
在另一個(gè)依照本發(fā)明的裝置的有利的實(shí)施形式中，在流動(dòng)方向上有兩個(gè)前后排列的靜態(tài)混合器。流過(guò)添加劑—聚合物熔體—混合物的流出通道延伸到在流動(dòng)方向上的第一個(gè)靜態(tài)混合器，與此相對(duì)，流過(guò)純的聚合物熔體的流出通道延伸到在流動(dòng)方向上的第二個(gè)靜態(tài)混合器。這樣的布置能使添加劑和聚合物熔體特別強(qiáng)烈地混合。
為了保證容易的維護(hù)、維修和操作，行星齒輪泵、流入通道、流出通道和輸送元件都有利地剛性相互連接，并且通過(guò)通用的固定裝置固定到管路元件上。如果需要設(shè)有靜態(tài)混合器，則靜態(tài)混合器最好也與上述的元件剛性連接。這些剛性連接的元件能夠容易及迅速地一起從聚合物熔體流過(guò)的管路元件上拆下。
固定裝置最好有一個(gè)法蘭，這個(gè)法蘭可以連接在管路元件上。
其中

圖1在第一種實(shí)施方式中的依照本發(fā)明的裝置的局部剖開的圖，圖2圖1的裝置局部進(jìn)一步剖開的透視圖，圖3-圖5圖1及圖2中的第二個(gè)中間元件的局部剖開的透視圖，圖6-圖7圖3及圖4中的第二個(gè)中間元件的透視圖，圖8圖1及圖2中的泵組件的側(cè)視剖視圖，圖9在圖7中A-A線方向的頂視圖，
圖2中表示圖1的裝置局部進(jìn)一步剖開的透視圖。未畫出的聚合物熔體流在裝置運(yùn)行時(shí)首先流過(guò)第二通道10，緊接其后流過(guò)第一通道8，流動(dòng)方向如箭頭a所示。輸送元件12有一基本上為圓柱形的第一區(qū)段12’和一背向第一中間元件4a的第二區(qū)段12”，該第二區(qū)段沿流動(dòng)方向成錐形地?cái)烤?。類似地，第一通道也具有一圓柱形的第一區(qū)段8’和一錐形的第二區(qū)段8”。在第一通道8壁和輸送元件12外壁之間設(shè)置一環(huán)形通道16，該環(huán)形通道在總長(zhǎng)上有一基本恒定不變的流通截面。沿流動(dòng)方向，在第一通道8的第二區(qū)段8”上連接著一個(gè)第三區(qū)段8，其流通截面又與第二通道10的流通截面相符。
在輸送元件12內(nèi)部，有一第一輸送通道18a沿軸向一直延伸到第一中間元件4a的安裝著第二中間元件4b的這側(cè)，其中，在第一輸送通道18a朝向第二中間元件4b的區(qū)域安裝有第一靜態(tài)混合器19a。有一第二輸送通道18b沿軸向在第二中間元件4b中延伸，該第二輸送通道18b與第一輸送通道18a成一直線地排列。在第二輸送通道18b內(nèi)安裝有另一靜態(tài)混合器19b。靜態(tài)混合器19a、19b只是示意地表示，并且作為例子可以由許多錯(cuò)移布置的管路元件組成。
圖3至5以及6和7表示圖1中的第二中間元件局部剖開的及未剖開的透視圖。與第二輸送通道18b平行，有五個(gè)聚合物熔體-流入通道20穿過(guò)第二中間元件4b。此外，這些聚合物熔體-流入通道20也穿過(guò)第一中間元件4a，在圖1和圖2中能看到其開口14。還有一個(gè)添加劑-流入通道22，它向外一直延伸到第二中間元件4b的一側(cè)(圖7)，在此添加劑可以通過(guò)一管線24之類流入。為避免長(zhǎng)的管路，添加劑-流入通道22布置在第二中間元件4b的內(nèi)部，其中添加劑的添加用箭頭b表示(圖7)。
圖8表示泵組件6的側(cè)視剖視圖。泵組件6具有一個(gè)行星齒輪泵，該行星齒輪泵有一個(gè)下盤30、一個(gè)中盤32和一個(gè)上盤34，其中，在中盤32的凹口中排列有六個(gè)行星齒輪36(只畫出了一個(gè))和一個(gè)圓柱齒輪38。行星齒輪36都裝在能轉(zhuǎn)動(dòng)的軸40上，圓柱齒輪38裝在主動(dòng)軸41上。主動(dòng)軸41穿過(guò)上盤34和一個(gè)與之鄰接的固定盤44。固定盤44用于固定未畫出的驅(qū)動(dòng)主動(dòng)軸41的驅(qū)動(dòng)單元。
由圖8，也可由圖8中的剖切線A-A向下看的頂視9所示，聚合物熔體-流入通道20以及添加劑-流入通道22穿過(guò)行星齒輪泵的下盤30垂直向上延伸到行星齒輪36的區(qū)域并在那里終止。根據(jù)行星齒輪泵的原理，來(lái)自流入通道20及22的流束以兩個(gè)相等的部分分配到太陽(yáng)齒輪和行星齒輪的齒隙中。與此相應(yīng)地，給一個(gè)流出通道配以由流入通道流入的兩個(gè)相鄰流束的半流束。緊臨每個(gè)行星齒輪36都有一個(gè)流出通道42的入口。流出通道42延伸穿過(guò)行星齒輪泵的下盤30。這樣的流出通道42，特別是含有添加劑的流出通道，斜著走向內(nèi)部，從而終止于公共區(qū)域44。流過(guò)聚合物熔體的流出通道42垂直穿過(guò)下盤30。對(duì)于組裝好的裝置，公共區(qū)域44和第二輸送通道18b的向上的端部相互迭合在一起。
下面敘述第一個(gè)實(shí)施形式的裝置的工作方式。聚合物熔體流沿箭頭a方向(圖2)流過(guò)第二和第一通道10、8。驅(qū)動(dòng)單元(未畫出)通過(guò)主動(dòng)軸41驅(qū)動(dòng)行星齒輪泵(圖8)，從而把聚合物熔體流的一部分通過(guò)開口14(圖1)吸入聚合物熔體-流入通道20(圖2)。與此同時(shí)，添加劑由管線24壓入添加劑-流入通道22。經(jīng)由流入通道20、22，聚合物熔體及添加劑到達(dá)行星齒輪泵(圖7和8)。在行星齒輪泵內(nèi)部用添加劑輸送齒輪使添加劑和聚合物熔體混合。然后添加劑—聚合物熔體混合物流過(guò)兩個(gè)與添加劑-流入通道22直接相連的流出通道42，而通過(guò)其它流出通道42，純聚合物熔體流回(圖8)。經(jīng)由添加劑—聚合物熔體混合物流過(guò)的流出通道42，添加劑—聚合物熔體混合物到達(dá)位于第二輸送通道18b(圖2)內(nèi)部的靜態(tài)混合器19b，以便在那里被強(qiáng)烈混合。緊接其后，所產(chǎn)生的混合物流出第二輸送通道18b，到達(dá)第一輸送通道18a，在此處它與從其它流出通道42(圖5)流出的聚合物熔體混合。
代替只有一個(gè)添加劑-流入通道22，也可以使用一個(gè)或多個(gè)聚合物熔體-流入通道20用來(lái)向在行星齒輪泵內(nèi)輸送添加劑。在這種情況下，在第二中間元件4b中的流入通道由一個(gè)環(huán)形通道連在一起，并且通過(guò)一個(gè)公共的流入孔供給添加劑。
權(quán)利要求
1.用于預(yù)混合添加劑并將其輸送入聚合物熔體流中的裝置，具有一個(gè)管路元件(2)，聚合物熔體流在其中流過(guò)，一個(gè)帶有至少n＝3個(gè)行星齒輪(36)的行星齒輪泵，每個(gè)行星齒輪(36)均有一個(gè)流入通道(20，22)和一個(gè)流出通道(42)，其中，至少一個(gè)、至多n-1個(gè)流入通道作為添加劑-流入通道(22)，而其余的流入通道作為聚合物熔體-流入通道(20)，以及一個(gè)與流出通道(42)相連通的輸送元件(12)，其特征在于，所述管路元件具有一個(gè)第一通道(8)和一個(gè)在側(cè)面通入第一通道(8)的第二通道(10)，并且所述輸送元件(12)伸入到第一通道(8)中形成一個(gè)環(huán)形通道(16)，背向行星齒輪泵的聚合物熔體-流入通道(20)的開口(14)圍繞著所述輸送元件(12)排列。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，背向行星齒輪泵的聚合物熔體-流入通道(20)的開口(14)圍繞著所述輸送元件(12)對(duì)稱地排列。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，背向行星齒輪泵的聚合物熔體-流入通道(20)的開口(14)布置于輸送元件(12)的背向第二通道(10)的區(qū)域中。
4.按照前邊權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述輸送元件(12)在背向流出通道(42)的區(qū)域中成錐形。
5.按照前邊權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，第二通道(10)與第一通道(8)成直角排列。
6.按照前邊權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，在流出通道(42)和輸送元件(12)之間至少安裝有一個(gè)靜態(tài)混合器(19a，19b)。
7.按照權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，在流動(dòng)方向上有前后布置的兩個(gè)靜態(tài)混合器(19a，19b)，其中，流過(guò)添加劑—聚合物熔體—混合物的流出通道(42)延伸到流動(dòng)方向上的第一靜態(tài)混合器(19b)，而流過(guò)聚合物熔體的流出通道(42)延伸到流動(dòng)方向上的第二靜態(tài)混合器(19a)。
8.按照權(quán)利要求1至5之一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，行星齒輪泵、流入通道(20，22)、流出通道(42)和輸送元件(12)都剛性地互相連接，并且用一種通用的固定裝置固定于管路元件。
9.按照權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，行星齒輪泵、流入通道(20，22)、流出通道(42)、輸送元件(12)和靜態(tài)混合器(19a，19b)都剛性地互相連接，并且用一種通用的固定裝置固定于管路元件。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述固定裝置有一個(gè)法蘭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于預(yù)混合添加劑并將其輸送入聚合物熔體流中的裝置。該裝置具有一個(gè)管路元件(2)、第一和第二中間元件(4a，4b)和泵組件(6)，其中，聚合物熔體流入管路元件的通道(8，10)。第一中間元件(4a)具有輸送元件(12)，輸送元件(12)延伸至第一通道并形成環(huán)形通道。上述的輸送元件(12)被開口(14)圍繞，通過(guò)開口(14)一部分聚合物熔體被吸出，以便與添加劑在泵組件(6)中混合。然后混合物通過(guò)輸送元件(12)重新流回聚合物熔體流中。本發(fā)明的裝置能縮短聚合物的滯留時(shí)間并且節(jié)省技術(shù)裝備的費(fèi)用。
文檔編號(hào)B01F13/00GK1468143SQ01816882
公開日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2001年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月5日
發(fā)明者霍斯特·芬德, 貝恩德·黑爾姆施托夫, 黑爾姆施托夫, 霍斯特 芬德 申請(qǐng)人:齊默爾股份公司