[发明专利]用于颗粒状塑料材料除湿的除湿设备和方法及料斗结构

说明书

技术领域

该发明涉及一种料斗结构和一种用于处理颗粒状塑料材料的设备，以及用于对料斗中颗粒状塑料材料除湿的方法。

背景技术

在本专利申请中，术语“颗粒”或“颗粒状”是指由磨碎平板、薄板、薄膜或类似结构的塑料材料所产生的碎片、小薄片或小薄板。

术语“料斗”是指任何类型的容器，有时也叫筒仓，其具有一例如是圆形、方形或矩形的截面，并且在其下部的终端具有带有排出口并通常由合适的排出阀所控制的锥形排出部。

众所周知，在大部分塑料材料转变为颗粒或粒状材料的过程中，一非常重要的处理由塑料材料颗粒除湿过程组成，也就是，去除包含在那些吸水的聚合物材料颗粒中的水分。

因为吸水颗粒自身必须在相对地高温下处理到熔化(在转变步骤中)，所以从吸水颗粒消除湿气是必须的；在这样的步骤中，包含在颗粒中的残留水分子能够插入聚合物的分子链中并且导致它们断裂。可以理解的，如果分子链将会断裂，将得到劣质的最终产品；在任何情况下，由于在起始颗粒中水的存在，通常会产生气泡、气眼、着色不均匀性以及其他不希望的现象，从而产品将达不到足够的机械特性。

待进行除湿的颗粒状塑料材料通常是保存在给料器中，该给料器柳态紧密连接至干燥热空气产生装置、即本领域中俗称的“干燥器”中，其用来将干燥热空气、即所谓的处理空气供入或吹进给料器中。

一旦它被送入进入到给料器中，处理空气穿过所有或大部分的待除湿的颗粒状塑料材料，除去含于其中的湿气，然后其通过合适的排出管从给料器排出。

在如上所述给料器中的除湿过程中，对于给定的颗粒状塑料材料，可达到的除湿程度取决于许多因素，例如颗粒状塑料材料在除湿给料器中的停留时间，穿过料斗的干燥热空气流速，处理温度以及在空气流和颗粒状塑料材料之间相互作用中的流体热动力学性质，后者还依赖于料斗的内部几何结构。

对于每一个待除湿的颗粒状塑料材料，确定所需的或是待达到的除湿程度，或在任何情况下，在除湿过程开始时即确定。对于这种除湿程度，确定颗粒在料斗中的停留的时间间隔以及处理温度，从而使得水分子从颗粒内部扩散到颗粒外部。

如已知的那样，颗粒材料内的水分子的扩散现象由菲克第二定律方程决定：

dCdt=Dd2Cdx2]]>

其中C是水分子的摩尔浓度，其依赖于时间t和颗粒的空间座标X，以及D是在特定的塑料颗粒材料中水汽的扩散系数。

该扩散系数，依照阿列纽斯模型，又依赖于其他的变量：

D=D0exp(-UkT)]]>

其中D₀是扩散常数，其取决于待处理材料的类型，U是活化能，k是玻耳兹曼常数，以及T是开尔文温度。

可以理解的是，因此，在处于除湿料斗内的各颗粒中，至少在径向上，即在位于除湿料斗的同一截面的各颗粒中获得并保持均匀的温度具有基本的重要性。

如果，反之，在径向上颗粒具有不同的温度，将存在着不同的扩散常数D，并且将在各颗粒中获得不同的除湿程度，其对制品或最终产品的特性具有不利的影响。

仍然依照菲克第二定律的分析，一个基本的重要推论是在料斗中一种相同材料颗粒的停留时间是几乎相同的。在料斗中不同的停留时间实际上导致了从除湿料斗中排出的颗粒具有不同的水汽浓度。

如果相同的材料颗粒必须在料斗中保持相同的停留时间，即在颗粒材料下落进入除湿料斗的步骤中，这意味着单个颗粒的速度场的垂直分量在料斗的整个横载面上必须保持基本上恒定。

应再次提出的是在颗粒材料在料斗内的下落期间的流动可以主要为两种类型：“质量流”和“漏斗状流”。