具有互補輥的造粒裝置和用于該裝置的輥的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種造粒裝置，所述造粒裝置包括:模具，所述模具具有被稱為操作表面的第一表面和基本平行于第一表面的第二表面，所述模具在第一表面和第二表面之間包括用于形成顆粒物的多個貫通開口 ；能夠圍繞軸旋轉的至少兩個輥，其中所述輥和模具能夠彼此相對運動，每一個輥都包括用于擠壓要進行造粒的材料通過模具的徑向開口的操作擠壓表面。本發(fā)明還涉及用于所述造粒裝置的輥。
【背景技術】
[0002]很多的工業(yè)產品都以顆粒物的形式提供。這些顆粒物具有大顆?；蛐l狀物的形式并且由原本是微粒狀的材料制成。這種顆粒物形式的材料能夠易于處理、存儲、包裝和運輸。在家畜飼料工業(yè)、回收再利用工業(yè)以及塑料工業(yè)和生物工業(yè)中都能夠找到顆粒物的示例。
[0003]例如在木材工業(yè)中，鋸末和/或木肩被擠壓成能夠易于包裝和運輸而且能夠準確計量以便輸送至譬如焚燒爐和鍋爐的顆粒物。
[0004]顆粒物的形成是在造粒裝置中進行。造粒裝置存在多種不同的設計。通常，所有的設計都包括模具，所述模具具有被稱為操作表面的第一表面和基本平行于第一表面的第二表面。模具在第一表面和第二表面之間包括用于形成顆粒物的多個貫通開口。造粒裝置還包括能夠圍繞軸旋轉的至少一個輥，其中所述輥和模具能夠彼此相對運動，每一個輥都包括用于擠壓要進行造粒的材料通過模具的徑向開口的操作擠壓表面。造粒裝置包括平坦的模具操作表面以及具有圓柱形模具操作表面的其他裝置。輥和模具能夠彼此相對運動，以使得輥通過使其擠壓表面在模具操作表面上滾動來擠壓已經(jīng)放置在模具操作表面上的要進行造粒的材料通過模具中的貫通開口，并由此形成顆粒物?？梢则寗虞佋谀＞呱蠞L動，也可以不驅動輥而是讓模具在輥下運動，或者聯(lián)合驅動式的運動也是可行的。每一個輥的操作擠壓表面的寬度等于或略大于模具的操作表面的寬度。輥位于模具內部預定的最小距離處，并且要進行造粒的材料在輥和模具之間被擠壓到模具的徑向開口中。如果是驅動模具，那就不需要單獨地驅動輥，而是通過模具以及位于模具和輥之間的要進行造粒的材料的旋轉來使輥進入旋轉。也可以讓輥旋轉且模具靜止。在顆粒物的擠壓成形期間要產生很大的作用力。為了產生這些作用力，要用相當大的動力來驅動模具或輥。
[0005]根據(jù)上述的原理，仍然可以在造粒裝置的設計當中實現(xiàn)多種可行的變型。例如，可以在使用的輥的數(shù)量上得到設計變型。一種可行方案是只用一個輥。然而，目前最常見的機器是具有兩個或更多個輥。這主要是由于如上所述的在顆粒物的擠壓成形期間要產生很大的作用力。這些作用力作用在輥上，在只用一個輥的情況下，用于保持該輥在大作用力下穩(wěn)定的結構可能會復雜、笨重且更重要的是成本高。在使用兩個輥時，用于保持輥處于穩(wěn)定位置的結構就要簡單得多。對于三個或更多個輥來說同樣如此，不過效果可能不太明顯。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目標是提供一種能夠更加高效操作的造粒裝置。
[0007]該目標通過如權利要求1所述的造粒裝置實現(xiàn)。實驗表明根據(jù)本發(fā)明的造粒裝置與常規(guī)的造粒裝置相比，用于同時產生相同結果(也就是在每單位時間內具有相同的產量并且生產出相同質量的顆粒物)所消耗的能量減少了高達10%。這種能耗的降低不僅僅是簡單的成本上的優(yōu)勢。而且還在針對原本根據(jù)現(xiàn)有技術無法實現(xiàn)優(yōu)化的造粒機實施各種設計優(yōu)化方面提供了很好的機會。這是源于能耗顯然是造粒裝置設計的限制因素當中最為重要的一項內容。能耗直接轉化為處理過程所產生的熱量。這也同樣決定了一些關鍵部件的工作溫度，從而相應地對各個部件的使用壽命具有重大影響。這一點對于要進行造粒的材料(例如木肩)具有高粘性的情況來說更是如此。在這樣的根據(jù)本發(fā)明的機器中，例如可以增加模具的操作表面的寬度并由此提高機器的生產率和延長關鍵的易磨損部件的壽命。這通常無需改變機器的其他尺寸即可實現(xiàn)。
[0008]在如本發(fā)明的權利要求1所述的造粒裝置中，每一個輥的操作擠壓表面都以這樣的方式設置:所述操作擠壓表面覆蓋模具操作表面的未被任何其他的輥覆蓋的部分。根據(jù)實驗清楚地知道:通過本發(fā)明所獲得的模具的操作表面中被多于一個輥的操作擠壓表面滾過的比例與功耗的降低成反比。
[0009]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，造粒裝置設置成使得模具和輥之間的相對運動按照重復的模式被驅動，并且每一個輥的操作擠壓表面布置成使得在所述重復模式的循環(huán)期間，模具的操作表面的至少30%并且優(yōu)選地至少90%僅被輥的操作擠壓表面滾過一次。在本發(fā)明的該實施例中，幾乎實現(xiàn)了效率的最大可能的提高。該條件能夠通過以下的方式滿足:多個相同長度的輥覆蓋模具操作表面的全部寬度，但是每一個輥的操作擠壓表面覆蓋輥的寬度的不同部分，并且因此對于每一個輥來說，該操作擠壓表面在模具操作表面的不同部分上操作。在此情況下，應該清楚地知道:輥的操作擠壓表面可以包括間隔開的幾個部分?？蛇x方案是采用多個較小的輥，這些輥在輥的軸向方向上以這樣的方式彼此相對偏移:每一個輥的每一個操作擠壓表面同樣是在模具操作表面的不同部分上操作，但是輥自身上的操作擠壓表面基本上覆蓋輥的全部寬度。
[0010]應該清楚地知道:模具的操作表面中被兩個輥的操作擠壓表面滾過的比例應該保持在最小值以通過根據(jù)本發(fā)明的造粒裝置獲得降低功耗的最大收益。理想地，該比例應該為零，然而在實踐中這可能是很困難的，有些情況下甚至是不可能的。重要的是每一個徑向開口都至少被一個輥完整地滾過。這是因為:如果輥僅滾過開口的一部分，那么要進行造粒的材料就未以正確的方式被擠壓通過該開口，反而是這些材料能夠由于一部分開口被遺漏且因此用于推送材料通過該開口所必須的壓力在開口的遺漏部分被釋放而容易逸出。
[0011]在模具中的貫通開口設置成使得這些開口沿模具和輥之間相對運動的方向排列成不重疊的幾排的情況下，非常簡單的做法是以所有貫通開口總是被完全滾過且總是被同一個輥滾過這樣的方式來構造輥的操作擠壓表面的尺寸。然而，當模具中并不存在這樣的排列時，實用的最優(yōu)方案應在如權利要求3所述的造粒裝置中實現(xiàn)，以使得在每一轉中，包含徑向開口的圓柱形模具表面中被滾過多于一次的區(qū)域是寬度至少與兩個相鄰徑向開口的沿垂直于模具和輥相對運動的方向測量的中心到中心的距離相等的部分。這樣即可確保所有的徑向開口至少在模具的每一轉中被完整地滾過一次，且只有非常少的貫通開口僅被一個輥部分地滾過，該過程需要一些能量但不是太多。
[0012]在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，模具操作表面包括兩個或更多個間隔開的區(qū)域，這些區(qū)域的邊界基本上沿相對運動的方向延伸。這就允許造粒裝置設置成使得輥的操作擠壓表面在與模具相接觸時只在模具操作表面的兩個或更多個區(qū)域之間的空間中具有少量重疊，并且由此實現(xiàn)了降低能耗的全部潛力。
[0013]輥的操作表面經(jīng)常包括特定的表面結構以在擠壓材料通過模具中的徑向開口期間對材料進行控制。所述表面結構明顯減少了材料偏離徑向開口的側向運動并且提高附著性。在一個優(yōu)選實施例中，這樣的表面結構包括平行槽的模式。為了提高顆粒物的均勻性，在根據(jù)現(xiàn)有技術的具有兩個或更多個輥的造粒裝置中，每一個輥都包括圖案與其他輥的圖案不同的操作表面。這樣，每一次有一個輥經(jīng)過徑向開口時，要進行造粒的材料相對于例如施加到要進行造粒的材料上的壓力的分布以略有不同的方式被擠壓。在