(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイ面で終る押出オリフィスを備えたダイプレートと、
前記ダイ面と対向するように回転可能に支持された被駆動回転切断刃ハブと、
該切断刃ハブに取り付けられ前記ダイ面に平行に近接する平面内で移動し前記オリフィスから押し出された材料の線状体をペレットに切断する少なくとも１つの切断刃と
を有するペレット製造機用の水流ガイドであって、
前記ペレット製造機は前記ダイ面、切断刃ハブ及び切断刃を囲む切断室を有する水ボックスを備え、
該水ボックスは水の入口と、水とその水に巻き込まれたペレットとを吐出する出口とを有し、
前記水流ガイドは、前記水ボックス内に配置されるようにされ前記切断刃ハブ及び切断刃から密な間隔で離されるようにされた自由端を有する固定管状部材から成り、
該管状部材は前記水の入口から流入する水を前記ダイ面及び切断刃ホルダの方へ向け、流入水が前記オリフィスから押し出された材料の前記線状体を冷却して硬化させるようにする外面を有し、
該外面は前記管状部材の軸方向に流水路を提供する少なくとも１つの軸方向溝を有する水流ガイド。
【請求項２】
水を方向付ける前記流水路は、水とペレットとの吐出物を前記出口の方へ向け、形成されたペレットを前記ダイ面及び切断刃ホルダから運び去る請求項１に記載の水流ガイド。
【請求項３】
該外面は前記水ボックスの内面に近接するように配置された請求項１に記載の水流ガイド。
【請求項４】
前記管状部材は前記水ボックスの内面に同心で密接するように配置された外面を有し、
前記軸方向溝は、前記水ボックスの入口と整合して配置されるようにされた軸方向溝と、前記水ボックスの出口と整合して配置されるようにされた軸方向溝とから成り、
前記軸方向溝のそれぞれは、前記ダイ面に近接して配置されるようにされ流入水を前記ダイ面の方へ案内すると共にペレットと水との混合液を前記水ボックスの出口の方へ案内する開口端を有する請求項１に記載の水流ガイド。
【請求項５】
前記軸方向溝は直径方向に相対するように位置する複数の軸方向溝から成り、前記切断刃ハブの回転軸と平行に位置する軸方向溝の形になっている請求項３に記載の水流ガイド。
【請求項６】
前記溝のそれぞれは、前記水ボックスに流入する水の径方向の流れを軸方向の流れに変えると共に、水とペレットとの混合液の軸方向の流れを径方向の流れに変える円弧状に曲がった内端を有する請求項４に記載の水流ガイド。
【請求項７】
前記溝のそれぞれは、横方向の円弧状構造と、前記切断刃ハブに近接する傾斜端縁とを有する請求項５に記載の水流ガイド。
【請求項８】
前記管状部材は、水を前記切断室の内部に流入させるために前記軸方向溝と直径方向に相対して前記水の入口と整合して配置されるようにされた径方向流水路を有すると共に、前記切断刃ハブ用の駆動軸を同心で空間をおいて囲むようにされた内面を有し、該内面と前記駆動軸との間に円方向と軸方向の流水路内の水の移動を前記切断刃ハブ及びダイ面の方へ向ける環状縦方向流水路を有する請求項２に記載の水流ガイド。
【請求項９】
前記径方向流水路と整合する前記管状部材の端縁部は、流水を前記ダイ面の方へ向けるための径方向溝と傾斜面とを有し、
前記環状流水路の下部から流出する軸方向の流水が前記ダイ面を横切り前記切断刃ハブの周りを前記管状部材の前記外面の反対部の前記軸方向溝に向かって流れる請求項７に記載の水流ガイド。
【請求項１０】
ダイ面に終る押出オリフィスを備えたダイプレートと、
前記ダイ面と対向するように回転可能に支持された被駆動回転切断刃ハブと、
該切断刃ハブに取り付けられ前記ダイ面に平行に近接する平面内で移動し前記オリフィスから押し出された材料の線状体をペレットに切断する切断刃と、
前記ダイ面、切断刃ハブ及び切断刃を囲むと共に、加圧水の入口と、水とその水に巻き込まれたペレットとの混合液を吐出する出口とを有する水ボックスと、
該水ボックス内に配置され前記水の入口から流入する加圧水を前記ダイ面及び切断刃の方へ向けると共に水とペレットとの吐出物を前記出口の方へ向ける外面を有し、
該外面は前記管状部材の軸方向に流水路を提供する少なくとも１つの軸方向溝を有する水流ガイドとを有する水中ペレット製造機。
【請求項１１】
前記水流ガイドは前記水ボックスの内面に同心に密接する外面を有する管状部材を含み、
前記軸方向溝は、前記水ボックスの入口と整合する軸方向溝と、前記水ボックスの出口と整合する軸方向溝とから成り、
前記軸方向溝のそれぞれは、前記ダイ面に近接して流入水を前記ダイ面へと軸方向へ案内すると共にペレットと水との混合液を前記水ボックスの出口へと軸方向へ案内する開口端を有する請求項１０に記載のペレット製造機。
【請求項１２】
前記軸方向溝は直径方向に相対するように位置する複数の軸方向溝から成り、前記切断刃ハブの回転軸に平行な軸方向溝の形となっている請求項１０に記載のペレット製造機。
【請求項１３】
前記軸方向溝のそれぞれは、前記水ボックスに流入する水の径方向の流れを軸方向の流れに変えると共に、水とペレットとの混合液の軸方向の流れを径方向の流れに変える円弧状に曲がった内端を有する請求項１２に記載のペレット製造機。
【請求項１４】
前記管状部材は、水を前記管状部材の内部に運ぶために前記軸方向溝と直径方向に相対し前記水の入口と整合する径方向流水路を有すると共に、前記切断刃ハブ用の駆動軸を同心で空間をおいて囲み前記管状部材の前記内面と前記駆動軸との間に円方向と軸方向の流水路内の水を前記切断刃ハブ及びダイ面の方へ移動させる環状の縦方向流水路を提供し、
前記管状部材の前記外面の前記軸方向溝は、前記水ボックスの出口と整合して水とペレットとの混合液を前記ダイ面から前記水ボックスの出口に流す軸方向流水路を提供する請求項１０に記載のペレット製造機。
【請求項１５】
前記径方向流水路と整合する前記管状部材の端縁部は、流水を前記ダイ面の方へ向ける径方向溝と傾斜面とを有し、前記環状流水路の下部から流出する軸方向の流水が前記ダイ面を横切り前記切断刃の周りを前記管状部材の前記外面の直径方向に相対する部分の軸方向溝へ流れる請求項１４に記載のペレット製造機。
【請求項１６】
前記管状部材の自由端は前記管状部材のより長い上端部からより短い下端部に傾斜している請求項１に記載の水流ガイド。
【請求項１７】
前記管状部材は前記水の入口の連続部を形成して前記管状部材の内溝と連通する径方向穴を有する請求項１６に記載の水流ガイド。
【請求項１８】
前記管状部材の自由端は、傾斜した逃げ面領域を有し、該逃げ面領域は前記管状部材の底部からその頂部に向かって下方向に傾斜している請求項１６に記載の水流ガイド。
【請求項１９】
ダイ面に対して押出ポリマペレットを切断する回転軸を有する水中ペレット製造機の切断室内の加圧水用の水流ガイドであって、前記回転軸を囲む縦方向穴と、外面上にあって前記加圧水を前記ダイ面の方へ向けると共にそれから離す１つ又はそれ以上の切込みとを備えた管状の本体を有する水流ガイド。
【請求項２０】
ダイ面に終る押出オリフィスを備えたダイプレートと、
前記ダイ面と対向するように回転可能に支持された被駆動回転切断刃ハブと、
該切断刃ハブに取り付けられ前記ダイ面に平行に近接する平面内で移動し前記オリフィスから押し出された材料の線状体をペレットに切断する切断刃と、
前記ダイ面、切断刃ハブ及び切断刃を囲んで水流を内部に導く水の入り口を有すると共に水とその水に巻き込まれたペレットとの混合液を吐出する出口を有する水ボックスと、
該水ボックス内に配置され前記水ボックスを通る水とペレットとの流れを方向付ける外面を有し、該外面は前記管状部材の軸方向に流水路を提供する少なくとも１つの軸方向溝を有する別体の水流ガイドとから成る水中ペレット製造機。
【請求項２１】
前記水流ガイドは前記水ボックスの内面と同心で密接する外面を有する部材を含み、前記管状部材の前記外面は前記水ボックスの入口と整合する軸方向溝と、前記水ボックスの出口と整合する軸方向溝とを有し、
前記溝のそれぞれは、前記ダイ面に近接して流入水を前記ダイ面へと軸方向へ案内すると共にペレットと水との混合液を前記水ボックスの出口へと軸方向へ案内する開口端を有する請求項２０に記載のペレット製造機。
【請求項２２】
前記溝は直径方向に相対するように位置し、前記切断刃ハブの回転軸に平行な軸方向溝の形となっている請求項２１に記載のペレット製造機。
【請求項２３】
前記溝のそれぞれは、前記水ボックスに流入する水の径方向の流れを軸方向の流れに変えると共に、水とペレットとの混合液の軸方向の流れを径方向の流れに変える円弧状に曲がった内端を有する請求項２２に記載のペレット製造機。
【請求項２４】
前記部材の自由端は前記部材のより長い上端部からより短い下端部に向かって下方に傾斜している請求項２１に記載の水流ガイド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は概略的には水中ペレット製造機の改良に関し、より詳細には、水ボックスを流れる加圧水をより効率的に利用するようにした水中ペレット製造機の水ボックス用水流ガイドを提供することにある。この発明の水流ガイドは、正確に案内された加圧水流を生成し、この流れは種々の直径のポリマ、特にマイクロペレットや、広範囲の比重及び流動特性を有するポリマからのペレット化を改良する。
【０００２】
【従来の技術の説明】
水中ペレット製造機は広く知られており、多数のオリフィスを有するダイプレートを備え、オリフィスはダイプレートのダイ面で終り、溶融したポリマ線状体がこれらオリフィスから押し出される。動力回転カッターは、軸に取り付けられたカッターハブを含み、このカッターハブには複数のブレードが支持され、カッターはポリマがダイ面から押し出されたとき押し出されたポリマ線状体をペレットに切断するようにダイ面に組み合わされている。水ボックスはダイ面、カッターハブ、及び切断刃を囲んで切断室を形成しており、水が切断室を流れて押し出されたポリマ線状体を急冷して硬化させ、切断刃が押し出された線状体をペレットに良好に切断することを可能とする。水ボックスによって形成された切断室を通る水流は、水と切断ペレットとの混合液を水ボックスの出口からペレット脱水機及び／又は乾燥機へ運ぶ。上述の水中ペレット製造機は、全てを本発明の譲受人が所有する米国特許第４，１２３，２０７号、第４，２５１，１９８号、第４，６２１，９９６号、第４，７２８，２７６号、及び第５，０５９，１０３号を含む米国特許に関連して述べられている。ペレット製造機に関する追加の米国特許は次の通りである。
【０００３】
３，２０７，８１８      ４，２４５，９７２      ４，９７８，２８８
３，３４１，８９２      ４，３００，８７７      ５，２１５，７６３
３，３５３，２１３      ４，８４６，６４４
３，８６２，２８５      ４，９４３，２１８
米国特許第３，３４１，８９２号は、水流をダイプレートの切断領域に向けるカッターハブ・アセンブリを例示している。しかし、水はペレット製造機の軸に流入し、カッターハブを通して送られ、ペレット化に役立つ。その水は切断室において加圧されておらず、重力によってペレットを一様な水流に実際に入れるようにし、ペレットが流出する切断室の下部まで運ぶ。この特許は、水の噴霧を切断刃に向けて導入する溝型噴霧ノズル・アセンブリも例示しており、その目的はいわゆる“加熱面”としてダイプレートのペレット化を助けることである。
【０００４】
米国特許第３，８６２，２８５号は、フローガイドデザインを採用したプラスチックシート製造用の冷却装置を例示している。米国特許第４，２４５，９７２号はフローコントロールの使用を例示しており、このフローコントロールはペレットを遠心力と重力によって（その特許の符号１４及び１０で形成した）ボウル内の水リングに運ぶまで、実際に水を切断ペレットから離すようにしている。
【０００５】
米国特許第４，３００，８７７号は、カッターハブをフローコントロールの一体の要素として使用しており、このフローコントロールは結果としてプラスチック汚染を生じ、操作者のための浄化論争を長々と続けさせている。米国特許第４，８４６，６４４号は、いわゆる高速“冷却器”を例示し、本質的には米国特許第４，３００，８７７号に開示の構造にやや類似した水リングペレット製造機となっており、その構造はペレットを切断したときに水を使用しないでペレットの封入と移送を行っている。
【０００６】
米国特許第３，２０７，８１８号は切断方法を示しており、そこでは動作時にポリマの比重が重要な役割を果たしている。その“チャンバ”は特定の水（又はプロセス媒体）の流れガイド装置を備えていない。この発明の流れガイドは比重の考えとは関係なく動作する。米国特許第４，９７８，２８８号は水リングペレット製造機を例示しており、そこでは切断が行われた十分後まで水がペレット化工程から再分離されている。そして、米国特許第５，２１５，７６３号も水リングペレット製造機を例示している。
【０００７】
以上列挙した特許は水中ペレット製造機に関連した種々の構造を開示しているが、本出願に開示の発明は、水流を制御することにより、ペレットの切断を助けるばかりでなく、切断の直後にペレットを急冷かつ分離する。米国特許第３，３４１，８９２号に示される如く“加熱面”として知られているペレット化のタイプは、補助スプレーを使用しており、本発明に使用したような水中ペレット化ではない。本発明の水中ペレット化は加圧水を利用してペレットを封入かつ分離し、また、加圧水を使用してペレットをカッターハブから運び去る。
【０００８】
本発明の水流ガイドは、加圧水流を生成して正確に案内し、ほぼ任意の直径のポリマのペレット化を可能とし、一様なマイクロペレット、即ち、ペレットは広範囲な比重／流動特性をもつポリマも同様に、０．０５０インチ（１．３ｍｍ）以下の直径のオリフィスを通して押し出されたポリマ線状体からペレットが形成される。水中ペレット製造機内の水流ガイドは、水リングペレット製造機に使用されているように、重力に抗するものとしての水圧／水流に依存し、加圧水はペレットが切断された瞬間から乾燥機構に導入されるまでペレットを実際に運ぶ。
【０００９】
【発明の概要】
本発明の水流ガイドは、水中ペレット製造機の水ボックスにより形成された切断室内に配置され、水ボックスを通過する加圧水を選択的に案内する。加圧水を切断室内において選択的に案内することにより、水が押出ポリマ線状体を効率的に急冷して硬化させ、切断刃が押し出された線状体をペレットに効果的かつきれいに切断、即ち切断できるようにする。この発明の水流ガイドで加圧水を選択的に案内することにより、水ボックスを流れる加圧水の効率を向上させ、切断したペレットを切断室から水ボックスの出口、その後にペレット脱水機及び／又はペレット乾燥機へ運ぶことが可能となる。
【００１０】
その上に、この発明の水流ガイドは、加圧水を切断室内のカッターの方へ流すと共にその回りに流す管理をする。このことは、水がカッターハブ及びダイプレートの中心領域に流れることができないときに発生するキャビテーションを低減、或いは除去するようになり、特にマイクロペレットを製造するときには、切断室で形成されるペレットの連鎖や凝集を低減、或いは除去する。ペレットの連鎖や凝集を低減、或いは除去することにより、装置を停止したり、掃除及び再始動のために操作者や時間を必要とすることによる費用が著しく減少する。更に、ポリマ材料の浪費が減少し、よってペレット製造機の生産性が向上する。また、仮に凝集や切断室の詰まりが発生しても、溶融していたが硬化するポリマが占める大きく広い切断室がもはや存在しないので、切断室内の凝集又は詰まりは操作者によって容易に清掃かつ排除される。更にまた、キャビテーションの減少は、ペレット製造機に高品質で良好に切断したペレットを高速度及び／又はより多くの切断刃で製造させる。このことは、ポンド／時間又はキログラム／時間における製造率を高めることを可能とし、結果として同じサイズのペレット製造機の能力を高める。
【００１１】
更にまた、本発明の水流ガイドは、ペレット製造機をより少ない負荷で作動させ、モータのアンペアをより少なくし、順次に、ペレット製造機をより少ない動力でより効率的に作動させると信じられる。また、本発明の水流ガイドで水をより効率的に利用することにより、ペレット製造機が必要とする水流はより少なくなる。水流がより少なくなることは、より小さなポンプ及び／又はより少ないポンプエネルギ消費に変える。
【００１２】
この発明の水流ガイドは、水ボックスの水の入口と、水及びペレットの混合液の出口との間の切断室に配置され、これらの入口と出口は、例えば切断室の底部に位置する水の入口と、頂部に位置する水とペレットとの混合液の出口とのように、典型的には直径方向に相対するように配置されている。水流ガイドは加圧した冷却水をダイ面の方へ効率的に向け、ポリマ線状体はダイ面から押し出される。水流をダイ面の方へ向けることにより、水がポリマ線状体をより効率的に冷却して硬化させ、回転する切断刃が押出ポリマ線状体を直径方向に真っ直ぐに切断できることが分かる。また、加圧水流をダイ面の方へ効果的に向けると、切断されたペレットを水流の中に効果的に巻き込み、水とペレットとの混合液をより効率的に水ボックスの出口に運び、その混合液をペレット脱水機及び／又はペレット乾燥機に導くことができる。
【００１３】
水流ガイドは切断室内、好ましくはペレット製造機の正面に固定される。その水流ガイドは管状部材の形となっており、ペレット製造機の回転軸と実質的に同心に、好ましくは水流ガイドの本体が切断室の容積の大部分を占めるように、ペレット製造機に固定される。管状部材の自由端は、回転カッターハブ及びそれに取り付けられた切断刃の近傍で終ることが好ましい。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、ダイ面で終る押出オリフィスを備えたダイプレートと、前記ダイ面と対向するように回転可能に支持された被駆動回転切断刃ハブと、該切断刃（カッター）ハブに取り付けられ前記ダイ面に平行に近接する平面内で移動し前記オリフィスから押し出された材料の線状体をペレットに切断する少なくとも１つの切断刃とを有するペレット製造機用の水流ガイドであって、前記ペレット製造機は前記ダイ面、切断刃ハブ及び切断刃を囲む切断室を有する水ボックスを備え、該水ボックスは水の入口と、水とその水に巻き込まれたペレットとを吐出する出口とを有し、前記水流ガイドは、前記水ボックス内に配置されるようにされ前記切断刃ハブ及び切断刃から密な間隔で離されるようにされた自由端を有する固定管状部材から成り、該管状部材は前記水の入口から流入する水を前記ダイ面及び切断刃ホルダの方へ向け、流入水が前記オリフィスから押し出された材料の前記線状体を冷却して硬化させるようにする外面を有し、該外面は前記管状部材の軸方向に流水路を提供する少なくとも１つの軸方向溝を有する。
【００１５】
これにより、水流は水の入口からダイ面へと軸方向へ向けられ、水とペレットの流れはダイ面及びカッターハブから混合液の出口へと軸方向へ向けられる。水は水の入口と整合する軸方向溝からダイ面を横切るように流れ、ダイ面から押し出されるポリマ線状体とより効果的に熱交換するように関わり合い、押し出されたポリマ線状体をより効率的に冷却して硬化せ、押し出された線状体を切断刃でより効果的にペレットに切断する。その後に、水と切断されたペレットとは、水ボックスの出口と整合する軸方向溝に水とペレットとの混合液として吐出される。この混合液は、出口に整合する水流ガイドの外面の軸方向溝の開口端に流入し、その軸方向溝内を軸方向へ移動して水ボックスの出口から出る。
【００１６】
本発明の第２の実施の形態では、水流ガイドが実質的に円筒状の管状部材から成り、好ましくはその外壁は水ボックスの内壁よりも僅かだけ小さなサイズとされ、隣接する両面間に極めて狭い隙間を与える。しかし、この実施の形態の管状部材は、加圧水の入口の管状径方向延長部を形成する径方向開口を有し、この延長部は管状軸方向穴によって形成された内部環状空間に終り、この管状軸方向穴はペレット製造機のカッター軸から同心で離れている。管状軸方向穴の開口端はカッターハブ及び切断刃に間隔をおくが近接して終端し、流入する加圧水を円筒状穴の開口端からカッターハブ、切断刃及びダイ面に向けて吐出する。軸と軸方向穴の円筒状内壁との間の環状空間内を流れる加圧水は、この領域からペレットを洗い流してその領域をペレットの存在しない状態に保ち、ペレット製造機の軸シールの余命を延ばすことに役立つ。この実施の形態の水流ガイドは管状外面を有し、この外面は第１の実施の形態の対応する溝と同様に水ボックスの出口に整合する軸方向溝を有する。この軸方向溝の一端はその出口に整合する。軸方向溝はカッターハブの近傍で終る開口端を有し、水とペレットとの混合液をペレット製造機から吐出するための流水路を提供する。
【００１７】
本発明の第３の実施の形態では、水流ガイドが第１及び第２の実施の形態で説明する実質的に管状の円筒状部材を含む。この円筒状部材は、径方向に相対する一対の溝を有し、これらの溝は第１の実施の形態で説明する溝と同様に水ボックス内の加圧水の入口と出口に整合する。しかし、この実施の形態では、水流ガイドの自由端が傾斜され、水流ガイドの自由端の右側の底部が右側の上部よりも短い距離でダイ面から離されている。自由端の左側は反対に傾けられている。従って、水ボックスに流入して軸方向溝をダイ面に向かって流れる水は、水流ガイドの自由端の底部とダイ面との間の大容量領域に流入するので、流れ抵抗を受けることが少ない。その傾斜とカッターハブ及びカッターの反時計回りの比較的高速度な回転とは、水流ガイドの左側に流れる水への抵抗を、カッターハブ及び切断刃が回転している領域に流入する前に少なくし、水流の大部分が水流ガイド、カッターハブ及び切断刃の半分を横切ろうとするのを防止する。水流ガイドの右側は、水流が水の入口領域を横切るときに直ちに、その水流をより多く制限する。カッターハブ及び切断刃が回転してプラスチックペレットを切断するとき、水とペレットから成る全流量は増加し続ける。水流ガイドに加えられた自由な流れの領域は、ペレットがダイ面でポリマ線状体から切断されるときに、ペレットが水流に加えられるように調節する。
【００１８】
本発明の第４の実施の形態では、水流ガイドが第３の実施の形態に応じて構成された管状の円筒状部材を含み、加圧水の入口に整合する軸方向溝の内面から内方へ真っ直ぐ延びる径方向穴が加わる。径方向穴の内端は、カッター軸の周りに同心で空間が設けられた管状部材の軸方向穴の周面で終る。このことは、加圧水の一部がカッター軸の周りを流れてカッター軸の周りの領域を洗い流すようにする。カッター軸の周りの円方向の流れは、この領域に詰まりがちな切断ペレットの全てを除去する。カッター軸の周りの領域をペレットの存在しない状態に維持することは、カッター軸のシールの寿命を延ばす。
【００１９】
本発明の各実施の形態では、流入する加圧水がダイ面、カッターハブ及び切断刃へと軸方向へ向けられ、ダイ面から押し出されたポリマ線状体と冷却水との間でより効果的な熱交換接触を行い、ポリマ線状体を冷却して硬化させ、切断刃によってポリマ線状体をより効率的に切断する。また、水とポリマペレットとの混合液は、回転するカッターハブ及び切断刃からより効率的に除去され、水ボックスの出口へと軸方向へ向けて吐出される。
【００２０】
従って、本発明の一つの目的は、水中ペレット製造機の切断室に配置され、水の入口からの加圧水流をダイ面へと軸方向に案内し、ダイプレートから押し出されたポリマ線状体とより効果的な熱交換接触を行うことにより、回転切断刃がポリマ線状体をより効果的にペレットに切断する水流ガイドを提供することにある。加圧されたペレットと水の混合液の流れは、その後にダイ面から水とペレットとの混合液の出口へと径方向及び軸方向に向けられ、続いてペレットと水が分離されてペレットが乾燥される。選択的に案内された加圧水流は、ポリマ線状体を急冷し、線状体をペレットに切断し、切断した後にペレットを運ぶことを助ける。
【００２１】
本発明の他の目的は、水中ペレット製造機の切断室の内部に結合され、流入する水を水平方向又は径方向の流れからカッターハブ、切断刃、及びダイ面の方へ向ける軸方向流水路を設定し、押し出されたポリマとより効率的に熱交換接触を行わせ、ダイ面から押し出されたポリマ線状体を冷却して硬化させることにより、その線状体をより効果的にペレットに切断する水流ガイドを提供することにある。この水流ガイドは、加圧された水とペレットとの混合液を水中ペレット製造機の水ボックスの径方向又は水平方向の吐出口から吐出させるための軸方向流水路を設定する。
【００２２】
本発明の更なる目的は、水中ペレット製造機の切断室に固定され、管状部材が流入加圧水をダイ面、カッターハブ、及び切断刃の方へ向けると共にそれらの周りで循環させる流水路を形成し、ポリマ線状体が押し出されてダイ面で切断されるときに、ポリマ線状体と効率的な熱交換接触を行わせ、その後に吐出口へとダイ面から軸方向へ離し、水と切断ペレットとの混合液をより効率的に吐出させる水流ガイドを提供することにある。
【００２３】
本発明の他の目的は、前述の目的に従う水流ガイドを提供することにあり、この水流ガイドは実質的に管状の部材を含み、この管状部材はその外面において径方向に相対する軸方向溝を有し、これらの溝はカッターハブ及び切断刃に近接する管状部材の一端から切断室の水の入口と混合液の出口とに整合する点まで軸方向に延在する。
【００２４】
本発明の更に他の目的は、管状部材が内面を有する軸方向穴を備え、その内面がカッターハブ及び切断刃を駆動可能に支持する軸との間に空間を設け、管状部材が切断室の加圧水の入口と管状部材の内面とを連通する入口延長部を有することにより、流入水がカッターハブ及びダイ面へと駆動軸の周りを軸方向に流れ、水流ガイドの内面とペレットの存在しない軸との間に空間を維持できる水流ガイドを提供することにある。
【００２５】
本発明の更に他の目的は、水ボックス、切断室、カッターハブ、及び切断刃の関連においてダイ面を横切る流水路を形成し、水をより有効に利用して、ダイ面から押し出されたポリマ線状体を冷却して硬化させると共に、水をより有効に利用して、線状体から切断されたペレットを巻き込んで切断室の出口に運ぶ水流ガイドを提供することにある。
【００２６】
ここに特に列挙する本発明の他の目的は、前述の目的に従う水流ガイド、即ち、従来の製造形態に適合し、簡素な構造であり、使用し易いことにより、経済的に実行可能であり、長期に損なわれず、動作時に比較的故障のない装置を提供することにある。
【００２７】
これらの諸目的や諸利益を明確にするために、その構造と動作とを詳述し、特許請求する。なお、その一部として添付図面を引用するが、全体を通して同一符号は同一部分を引用する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい４つの実施の形態が詳細に説明されているが、本発明の範囲はこれらの特定の実施の形態の構造や配置が構成要素の詳細に限定されるものでない。本発明は他の実施の形態も可能であり、種々の方法で実施することもできる。また、この好ましい実施の形態を述べるに当たって、明瞭さのために特殊用語に頼るであろう。各特殊用語は、同様な目的を達成するために同様な態様で動作する全ての技術的均等物を含んでいる。
【００２９】
図１〜３は、全体的に引用符号１０で示す水流ガイドが、米国特許第５，０５９，１０３号に開示され全体的に引用符号１２で示す水中ペレット製造機に連結された状態を例示している。水中ペレット製造機１２は概略的に示されており、複数のダイオリフィス１６を有するダイプレート１４を備え、ダイオリフィス１６からは溶融したポリマが押し出されて線状体とされ、この線状体はダイプレート１４の内面のダイ面１８を通過するようになっている。ダイプレート１４は全体的に引用符号２０で示すペレット製造機の水ボックスに連結されており、この水ボックス２０は切断室２２を備えていると共に、加圧水の入口２４と、直径方向の反対側に位置し水とペレットとの加圧混合液を切断室２２から水ボックス２０の外に運び、（図示しない）ペレット脱水機及び／又はペレット乾燥機に噴出する加圧水の出口２６とを備えている。ペレット製造機１２は出力軸３０を有するモータ２８を備え、出力軸３０はカッターハブ軸３２に駆動可能に連結され、カッターハブ軸３２にはカッターハブ３４が取り付けられている。カッターハブ３４は径方向に延びる複数の支持アーム３６を備えており、これらの支持アーム３６は交換可能な切断刃３７を支持し、切断刃３７はダイ面１８と協動して押し出されたポリマ線状体をペレットに切断するようになっている。本発明の水流ガイド１０を除く水中ペレット製造機１２の構造は、概して米国特許第５，０５９，１０３号に開示されているもの、又はその他の公知の構造やデザインと同一にすることができる。
【００３０】
米国特許第５，０５９，１０３号に例示されている水中ペレット製造機は、ポリマ線状体がダイ面から吐出されるときに、水を利用してポリマ線状体を冷却して硬化させる。このとき、切断刃同士の間隔とカッターハブの回転速度とが、押出ポリマ線状体から切断されるペレットの大きさを決定する。水の入口から流入する水は、ポリマ線状体を冷却して硬化させるばかりでなく、切断したペレットを混合液として切断室から出口に運ぶ。
【００３１】
図１に矢印５１及び５３で示すように、本発明の水流ガイド１０は流入水を入口２４からダイプレート１４の方へ案内することにより、流入水はダイ面１８の表面に沿って移動すると共に、回転するカッターハブ３４及び切断刃３７の上と周りを移動する。この水流を選択的に方向付けすることにより、押出ポリマ線状体をより効率的に急冷して硬化させることができる。より良好に冷却して硬化させると、回転切断刃３７が押し出された線状体を直径方向にほぼ真っ直ぐにより効果的に切断してペレットを形成するようになる。また、水流ガイド１０はペレットを水中に、より効果的に巻き込み、水とペレットとの混合液を出口２６から吐出するための流水路を通して水ボックス２０から次の脱水及び乾燥のために効果的に運ぶ。
【００３２】
図１〜３に示す本発明の水流ガイド１０は、外面４０と円筒状の軸方向穴、即ち軸方向室４２とを有する実質的に円筒状の管状部材３８を含み、軸方向室４２は図１に例示す駆動軸３２と実質的に同心になっていると共にその周りを密に囲み、環状空間４３を形成している。円筒状の管状部材３８は一端に円形溝４４を有し、この円形溝４４はペレット製造機の一部を形成する管状突起部４６と嵌合している。管状部材３８の他端、即ち自由端４８はその周囲を囲む傾斜縁５６をもち平坦となっている。自由端４８はカッターハブ３４上の切断刃３７の近傍で終っている。複数の長手方向に延びる通しボルト５０が、管状部材３８の平坦面４８に埋め込まれ、管状部材３８を貫通してペレット製造機構造の突起部４６に螺合されている。このように、管状部材３８はペレット製造機にしっかり固定されており、この際に外面４０は切断室２２の内面に隣接するように、カッターハブ軸３２と同心に配置されている。
【００３３】
管状部材３８の外面４０は、直径方向に相対して長手方向へ延びる溝又は凹部５２を有し、これらの溝５２は横方向に円弧状となっている。溝５２は直径方向に相対する水の入口２４と混合液の出口２６とにそれぞれ整合している。各溝５２の内端は、好ましくは符号５４において円弧状に曲げられ、このため上方へ曲げられた内端の外縁が水の入口２４と混合液の出口２６との整合縁の内面にそれぞれ一致するようになっている。各溝５２の外端は、図１及び図３に例示するように、自由外端４８と切断刃３７の回転経路に面する傾斜縁面５６とに終っている。
【００３４】
水流ガイド１０の外面４０は切断室２２の内面に密接又は係合し、平坦面４８はカッターハブ３４及び切断刃３７の回転時に干渉しないような十分な隙間をもってそれらに近接していることが好ましい。このように、選択的に例示した溝５２による流水路と、ダイプレート１８、カッターハブ３４及び切断刃３７の周りの空間とを除いて、水流ガイド１０は切断室２２の全体を占めることが好ましい。図２に例示すように、水ボックス２０及び切断室２２に関する水流ガイド１０の密接関係は、流入する加圧水が水の入口２４に整合している軸方向溝５２に接触してダイ面１８、カッターハブ３４、カッターハブアーム３６及び切断刃３７へと軸方向へ移動し、その後にダイ面１８を横断してカッターハブアッセンブリの周囲を移動することを確実にする。このように、水の向きを選択することは、図１の矢印５１及び５３で例示すように、ダイ面１８から押し出されるポリマ線状体とより効果的な熱交換接触する結果となる。ダイ面１８及びカッターハブ３４の上を通る水は、ポリマ線状体をより効果的に冷却して硬化させ、より効果的かつ効率的にペレットに切断させるばかりでなく、ペレットを水流により効率的に巻き込み、水混合液中のペレットをより効果的に運び、出口２６に整合している軸方向溝５２から吐出する。
【００３５】
上述したように、本発明の水流ガイド１０の使用は、カッターハブ、カッターハブアーム、及び切断刃の回転運動のために水中ペレット製造機内で発生する切断室２２内の水のキャビテーションを実質的に減少させる。キャビテーションは、その回転中心に真空を発生させる傾向がある。この中心の真空は真空バブルと考えられ、その真空バブルの大きさはカッターハブの速度、切断刃の数、切断刃の大きさ、及び水ボックス内の水圧に基づいて変化する。キャビテーション即ち真空バブルは、特に切断が困難であるが、粘着のある又は極めて低い粘性をもつポリマを切断するときに、重大な切断問題を引き起こすもとになる。このように、キャビテーションの減少は、より多くの切断刃とより高い速度とで良好に切断した高品質なペレットを提供し、製造物の歩留まり率を向上させ、より小さなサイズのペレットの製造を可能とする。
【００３６】
その上に、水流ガイド１０の使用は、特にマイクロペレット、即ち、０．０５０インチ（１．３ｍｍ）以下のものを製造するときに切断室に形成する傾向のあるペレットの連鎖及び凝集を減少させ或いは除去する。ペレットの連鎖又は凝集が発生したときには、ペレット製造機を清掃のために作動停止してその後に再作動させる必要がある。このことは、結果として生産性を低下させるばかりでなく、装置の可動時間の実質的な低減、操作者の時間の浪費、及びポリマ材料の浪費となる。仮に凝集又は切断室の詰まりが発生しても、溶融したが硬化しつつあるポリマで満たされる大きく広い切断室がもはや存在しないので、水流ガイド１０は操作者が連鎖又は詰まった材料を切断室２２からより容易に清掃或いは除去することを可能とする。
【００３７】
水流ガイド１０の使用はまた、水中ペレット製造機がより少ないエネルギしか必要としないより少ないモータ負荷で作動するようにする。また、加圧水流の効率を向上させることにより、水流ガイドはペレット製造機の水流を少なくし、より小さなポンプの使用を可能とし、ポンプのエネルギ消費をより少なくする。
【００３８】
図４〜８は本発明の水流ガイドの第２の実施の形態を例示し、水流ガイドは図１〜３に例示したものと同様な形態の水中ペレット製造機に連結されている。この実施の形態において、全体的に引用符号６０で示す水流ガイドは、軸方向外溝６４を有する管状部材６２を備えている。軸方向外溝６４は図１〜３の溝５２と同様なものでそれと同様に働き、水とペレットとの混合液を吐出する出口６６に整合している。しかし、本発明のこの実施の形態において、水の入口６８と整合している管状部材６２の外面は、全体的に水の入口６８の連続部すなわち延長部を形成すると共に管状部材６２の管状内面７２に連通する径方向流水路７０を有している。内面７２はペレット製造機の軸７４と実質的に同心でそれを囲んでいる。管状内面７２は、図４に例示した第１の実施の形態の場合よりもより大きな距離で駆動軸７４の内面から離れていることが好ましく、これにより内面７２と軸７４との間の略環状の流水路となる環状空間７５を形成している。この環状空間と流水路は、流入する加圧水が駆動軸７４の周りの引用符号７７で示す円状又は螺旋状の流水路内を軸方向に移動し、管状部材６２の開口端を通ってダイプレート７８上のダイ面７６に向かい、全体的に引用符号８０で示すカッターハブ・ブレード・アセンブリに向かい、その上と周りを越えて吐出するようにする。
【００３９】
カッターハブ・ブレード・アセンブリ８０に近接する管状部材６２の自由端縁と内面７２の周方向は、図１〜３に例示した第１の実施の形態の端縁の形状と同様な傾斜面８４をもつ平坦面となっており、流水路７５を管状部材６２の外方と面８２及び８４に沿う下方へ案内し、ダイ面７６の表面領域全体とより効果的に接触するようにする。本発明のこの実施の形態における流水路は図４に矢印で例示しており、円状流水路と軸方向流水路をダイ面７６の方へ移動する水は、ダイ面７６から押し出されるポリマ線状体とより効果的な熱交換接触を行い、ポリマ線状体を冷却かつ硬化させてより効果的にペレットに切断する。そして、ペレットをより効果的に水に巻き込み、水とプラスチックペレットとの混合液をカッターハブ・ブレード・アセンブリ８０から出口６６、その後に脱水機及び／又はペレット乾燥機に吐出する。
【００４０】
水流ガイドのこの実施の形態は軸７４の領域を洗い流した状態に保ち、軸７４を保護できると共にペレット又は微細物が軸７４の周りに積み重なることを減少させ或いは無くすことができ、それにより（全体的に引用符号７９で示した）シールの損傷を減少させることができる。環状空間７５を洗い流すことは、全体的に引用符号８１で示すバネ付勢構造の要素内にペレット又は微細物が積み重なることを防止する。そのバネ付勢構造はカッターハブ駆動軸内に組み込まれており、バネ設計効力を低減して頻繁な保守と清掃を必要としている。
【００４１】
図９及び１０は、全体的に引用符号９０で示す本発明の水流ガイドの第３の実施の形態を例示している。水流ガイド９０は内側の軸穴９４と、加圧水の入口と整合した外側の軸方向溝９６と、水とペレットとの混合液の出口に整合し径方向に相対する軸方向溝９８とを有する管状部材９２を備えている。本発明のこの実施の形態は、図１及び４に例示した第１及び第２の実施の形態と同様な水ボックス内に配置される。
【００４２】
水流ガイド９０の自由端は符号１００において傾けられ、水流ガイド９０の下部とダイ面との間の距離が、水流ガイド９０の自由端１００の上部とダイ面との間の距離よりも大きくされている。このように、水ボックスに流入して軸方向溝９６からダイ面に向かう水は、水流ガイド９０の自由端の底部とダイ面との間の大きな容量域に流入するので、流れ抵抗を受けることが少ない。図９に例示すように、水流ガイド９０上の矢印９１は、比較的高い速度で回転するカッターハブ及び切断刃の反時計回りの回転方向を示している。傾斜端１００は、水がカッターハブ及び切断刃の回転領域に到達する前に、水流ガイドの左側へ流れる水の抵抗をより少なくし、水流の大部分が水流ガイド、カッターハブ及び切断刃の半分を流れようとすることを防止する。水流ガイドの右側は、水が水の入口領域を流れるときに水流をより制限する。その上に、傾斜した逃げ部１０２が水流ガイドの傾斜端１００に設けられており、それは水流ガイドの自由端上で相対する角度方向に向けられている。カッターハブ及び切断刃が回転してプラスチックペレットを切断しているとき、水とペレットとから成る流れの全量は増加し続ける。水流ガイドに加えた右側の自由な流れの領域は、ペレットがダイ面においてポリマ線状体から切断されるとき、ペレットが水流に加えられることを助ける。
【００４３】
図１１及び１２は全体的に引用符号１１０で示す水流ガイドの第４の実施の形態を例示し、水流ガイドは図９及び１０に例示した第３の実施の形態と同様な構造の管状部材１１４を備えている。ただし、その管状部材１１４は径方向穴１１６を有し、この穴は加圧水の入口と整合する軸方向溝１２０をもつ水流ガイド内の軸方向穴１１８に連通している。径方向穴１１６は水流の幾分かをその穴と駆動軸との間の管状空間内の軸方向穴１１８内に流し、ペレット、微細物等を軸の外面領域から洗い流し、軸のシールを保護すると共にそれらの寿命を延ばすようにする。自由端１２２の傾斜と管状部材１１４の自由端縁の傾斜とは引用符号１２４で示され、図９及び図１０に例示したものと同様となっている。管状部材１１４の上部の軸方向溝１２６は、水流ガイドのその他の実施の形態と同様な方法で、水とペレットとの混合液用の水ボックスの出口に整合されている。
【００４４】
当業者であれば、本発明の水流ガイドをアルミニウム、真鍮、ステンレス鋼等の適当な耐摩耗及び耐水性金属材料から製造できることを前記したところから容易に分かるであろう。近年では、ナイロン６６等の特定の固体プラスチック材料を本発明の水流ガイドに使用できることも分かってきている。また、セラミック材料及び層状材料は将来に使用可能であることも予想されている。現在の好ましい材料はステンレス鋼及びナイロン６６である。
【００４５】
前記したところは、発明の原則のみを例示したと考えるものである。当業者にとっては多くの修正と変更が容易であろうが、図示かつ説明した正確な構造や動作に発明を制約することを望むものではない。従って、全ての適当な修正物と均等物が発明の範囲に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水流ガイドの一実施の形態を内蔵し切断室を通る流水路を例示している水中ペレット製造機の垂直縦断面図である。
【図２】水ボックス、ペッレト製造機の駆動軸、カッターハブ、水の入口、及び水と混合液の出口に対する水流ガイドの関連を例示している図１の断面線２−２についての垂直横断面図である。
【図３】ダイプレート、カッターハブ、及び切断刃に近接する端部を見ている図１及び２に示す水流ガイドの斜視図である。
【図４】本発明の水流ガイドの第２の実施の形態を内蔵し切断室を通る流水路を例示している水中ペレット製造機の垂直縦断面図である。
【図５】水ボックス、ペッレト製造機の駆動軸、カッターハブ、水の入口、及び水と混合液の出口に対する水流ガイドの関連を例示している図４の断面線５−５についての垂直横断面図である。
【図６】ダイプレート、カッターハブ、及び切断刃に近接する端部を見ている図４及び５に示す水流ガイドの斜視図である。
【図７】ダイプレート、カッターハブ、及び切断刃に近接する端部を見ていいる図４〜６に例示した水流ガイドの端部立面図である。
【図８】図７に例示し図７の断面線８−８について断面とした水流ガイドの垂直断面図である。
【図９】ダイプレート、カッターハブ、及び切断刃に近接する端部を見ている本発明の水流ガイドの第３の実施の形態の端部立面図である。
【図１０】図９に例示し図９の断面線１０−１０について断面とした本発明の実施の形態の垂直断面図である。
【図１１】ダイプレート、カッターハブ、及び切断刃に近接する端部を見ている本発明の水流ガイドの第４の実施の形態の端部立面図である。
【図１２】図１１に例示し図１１の断面線１２−１２について断面とした水流ガイドの垂直断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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