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Vorrichtung zum Behandeln von staub-und pulverförmigen Materialien
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Behandeln von staub-und pulverförmigen Materialien weist eine horizontale Misch-und Kneteinrichtung mit rotierender und gegebenenfalls hin-und hergehender Schnecke auf, welcher eine vertikale Zuführeinrichtung vorgeschaltet ist, die eine Einfüllöffnung für die zu behandelnden Materialien aufweist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Zuführschnecke einen wahlweise an eine Vakuum-und eine Druckquelle anschliessbaren Einsatz besitzt, welcher einen filterartigen Abschluss gegenüber dem Behandlungsraum der Zuführschnecke aufweist.
In dieser Weise wird bei der Zufuhr und beim Vorverdichten von staub-und pulverförmigen Materialien die gasförmigen Einschlüsse gleichzeitig entfernt.
Steht der Behandlungsraum der Misch-und Kneteinrichtung mit dem Entgasungseinsatz in Verbindung, so werden die sich in der Misch-und Kneteinrichtung bildenden Dämpfe ebenfalls entfernt, womit ein erneutes Auftreten von Fluidisierung in der Verarbeitungseinrichtung verhindert wird.
Vorteilhafterweise kann der Entgasungseinsatz ein zylindrisches Gehäuse mit zylindrischem Filterkörper aufweisen, welcher aus porösem gegebenenfalls elastisch nachgiebigem Material besteht. Der Raum zwischen dem Filterkörper und der Gehäusewand, wo Vakuum oder Druck angelegt wird, kann durch eine Bohrung mit dem Gehäuseinneren der Misch-und Kneteinrichtung in Verbindung stehen.
Wird kurzzeitig an Stelle von Vakuum Druck angelegt, so erfolgt eine Reinigung des Filterkörpers, so dass die Poren desselben nicht verstopft werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Vorrichtung im Vertikalschnitt dargestellt.
Die Vorrichtung zum Behandeln von staub-und pulverförmigen Materialien weist eine horizontale Misch-und Kneteinrichtung--l--und eine vertikale Zuführeinrichtung --2-- auf. Die Misch-und Kneteinrichtung-l-ist mit einem zylindrischen nur teilweise gezeichneten Gehäuse - 3--versehen, in welchem eine rotierende und gegebenenfalls hin-und hergehende Welle--4--
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zylindrisches Gehäuse -11-- auf, mit Eintrittsstutzen --12-- für das zu verarbeitende staub-oder pulverförmige Material. Im Gehäuse --1-- ist eine Förderschnecke --13-- untergebracht, welche von einem Motor --14-- über ein Winkelgetriebe--15--angetrieben wird.
Das untere Ende der Zuführeinrichtung --2-- ist als Entgasungseinsatz --16-- ausgebildet. Der Einsatz ist mit einem zylindrischen Gehäuse--17--mit Schauglas--18--versehen und weist einen radialen Flansch -19-- zum Anschluss an eine Vakuum-oder Druckquelle auf. Im Gehäuse --17-- befindet sich ein zylindrischer Filterkörper --20-- aus porösem gegebenenfalls elastisch nachgiebigem Material, welcher einen Raum --21-- umschliesst, der die Fortsetzung des Behandlungsraumes--22--im Gehäuse--1--bildet.
Der Raum--23--zwischen dem Filterkörper--20--und Gehäuse--17--steht durch eine
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eine Entgasung des zu bearbeitenden Materials erfolgt. Dabei wirkt das Vakuum nur indirekt auf das zu fördernde Material ein, wobei die Bewegung der Förderschnecke unbeeinflusst bleibt. Auf der Innenseite des Filterkörpers --20-- setzt sich zuerst Pulverschicht an, welche als Feinfilter dient. Um eine Verstopfung der Entgasungsöffnungen des Filterkörpers zu verhindern, kann diese Pulverschicht bei Bedarf rasch von der Innenfläche des Filterkörpers --20-- entfernt werden, indem an Stelle von Vakuum kurzzeitig Druck angewendet wird. Das entgaste Material gelangt in die Misch-und Kneteinrichtung --1--, wo eventuell zusätzlich entstehende Gase durch die Bohrung-24-abgesaugt werden.
Im Bedarfsfalle kann durch das Rohr--8--ein Schutzgas eingeführt werden, wobei das Schneckengehäuse gegen den Entgasungsteil in bekannter Art, z. B. mittels Stauung und Materialpfropfen, gedichtet sein muss. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass mit Hilfe des
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vorgeschlagenen Verfahrens und der Vorrichtung besonders schwierige verfahrenstechnische Probleme gelöst werden können. So war es möglich, die Verarbeitung von Polyolefinpulver in kontinuierlichem
Arbeitsgang durchzuführen. Der aus den Reaktoren gewonnene Polymer wurde wie üblich gewaschen und getrocknet und in Silo zwischengelagert bevor er nach Vormischen der Zuführeinrichtung zugeführt wurde.
Es ist aus technischen Gründen nicht möglich, die Rohmaterialien in den Silo in Hinblick auf
Restfeuchte konditioniert zu halten, daher ist der Gehalt an Restfeuchte von Silo zu Silo verschieden.
Bei längerer Lagerdauer ist auch eventuell mit einer neuerlichen Feuchtigkeitsaufnahme zu rechnen. Das
Material ist staub-bis pulverförmig mit Neigung zum Fluidisieren und Schiessen. Bereits geringe Änderungen des Gehaltes an Restfeuchte ändern die Fördereigenschaften des Materials sehr wesentlich, insbesondere wenn sich in der Verarbeitungsmaschine aus der Materialfeuchte Dampfblasen bilden, die in die Zuführeinrichtung zurückschlagen, das Material fluidisieren und einen guten Einzug verhindern.
Dies wird deutlich an Schwankungen der Durchsatzkapazität, die zwischen 200 bis 550 kg/h bei einer
Maschinengruppe bei sonst gleichem Material aber verschiedener Restfeuchte liegen können. Mit der vorgeschlagenen Einrichtung konnte der Durchsatz auf konstant 600 kg/h gesteigert werden und wurde nicht mehr durch die schwankende Restfeuchte im Rohmaterial beeinflusst. Nach dem Verdichten konnte die Schmelze am Kneteraustritt und an der Granulierschnecke unter zusätzliches Vakuum gesetzt werden, um einen nichtpolymerisierten Gehalt an Monomer abzusaugen.
Bei der Herstellung von härtbaren Kunststoff-Pressmassen werden Füllstoffe mit Harzlösung getränkt und mit Pigment und andern Zusatzstoffen zu grosser Feinheit vermahlen, um später Presslingen von gleichmässiger Farbtönung und sauberer Oberfläche zu erhalten.
Die sehr fein gemahlenen Pulver müssen noch verdichtet und gekörnt werden, bevor sie zum Beschicken der Pressen geeignet sind. Gleichzeitig ist es von grossem Vorteil, wenn bei dieser Verarbeitungszwischenstufe der Polymerisationsgrad genau eingestellt werden kann, um gleichmässig die gewünschten Fliesszeiten an den Pressautomaten entsprechend regeln zu können. Es ist bekannt, dass diese genaue Einstellung des Fliessgrades in sehr vielen Fällen mit Hilfe von Einschneckenpressen durchgeführt wird, in denen der Verdichtungsvorgang mit homogenen Mischen, Kneten und gesteuerten Aufschmelzen verbunden wird. Hierauf wird das Material zu schnitzelartigem Grobgranulat geformt, welches nach Abkühlen feinkörnig gebrochen wird.
Die Leistung einer Produktionsgrösse lag bisher bei zwischen 250 bis 400 kg/h und musste jeweils der unterschiedlichen zwischen 3 bis 6% liegenden Materialfeuchte angepasst werden. Die Materialfeuchte führte im Kneter zu Dampfbildung während des Aufschmelzens. Der Dampf schlägt in das zugeführte Pulver zurück und verhinderte zusammen mit den Lufteinschlüssen eine Leistungssteigerung. Die gleiche Produktionsgrösse wurde auf die vorgeschlagenen Einrichtungen umgebaut und ergab eine Steigerung der Durchsatzleistung auf über 600 kg/h. Als bemerkenswerte weitere Vorteile ergaben sich eine grosse Beständigkeit der Fahrweise, unbeeinflusst durch den Gehalt der zugeführten Pulvermischung an Lufteinschluss und Restfeuchte.
Auch die weiterhin verbesserte Homogenität ist bemerkenswert und führte dazu, dass der Staubanteil beim nachfolgenden Brechen auf unter 10% gehalten werden konnte. Ausserdem zeigte es sich als vorteilhaft, dass durch die vorhergehende sowie nachherige Entgasung auch die Dichte des Grobgranulats erhöht wurde, da weniger Fein-Poreneinschlüsse im Granulat vorhanden waren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Behandeln von staub-und pulverförmigen Materialien, welche Einrichtung eine horizontale Misch-und Kneteinrichtung mit rotierender und gegebenenfalls hin- und hergehender Schnecke aufweist, welcher eine vertikale Zuführeinrichtung vorgeschaltet ist, die eine Einfüllöffnung
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(11) der Zuführschnecke (13) einem wahlweise an eine Vakuum-und eine Druckquelle anschliessbaren Entgasungseinsatz (16) besitzt, welcher einen filterartigen Abschluss (20) gegenüber dem Behandlungsraum der Zuführschnecke (13) aufweist.
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