Vorrichtung zum Granulieren von thermoplastischen Kunststoffen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zur Verwendung an Schneckenpressen bzw. Extrudern bestimmte Vorrichtung zum Granulieren von thermoplastischen Kunststoffen, bestehend im wesentlichen aus einem Granulierkopf mit einer Ringlochplatte, einem zentral und axial einstellbar vorgelagerten mehrilügeligen Schneidzeug und einer Granulat-Fang- und Kühlhaube.
Bereits bekannt sind Granuliervorrichtungen, bei denen der durch eine Lochplatte extrudierte Kunststoff mittels eines Schneidzeuges granuliert wird, das mit einer der Lochplatte achsparallel zur Schneckenpresse nebengelagerten Welle antreibbar ist. Zur Erzielung eines scharfen Schnittes bedarf das Schneidzeug einer relativ grossen Drehgeschwindigkeit, dazu auch einer genügend festen Anpressung an die Lochplatte. Sehr nachteilig hierbei ist, dass das Schneidzeug mit der Lochplatte nur auf einem verhältnismässig geringen Teil eines jeden Umlaufes Berührung hat, so dass es durch das Anlaufen und Wiederverlassen der Lochplatte in Schwingungen gerät, die eine ausserordentlich starke Beanspruchung bzw. Abnutzung der Schneidmesser und der Lochplatte zur Folge haben.
Hinzu kommt, dass die Granuliervorrichtung ohne Granulat-Fang- und Kühlhaube keine genügend vollständige wäre, eine Granulier-Fang- und Kühlhaube also unbedingt vorhanden sein muss, um das an der Lochplatte von den aus ihr herausgepressten Massesträngen abgeschnittene Granulat nicht frei in den Raum abschleudern zu lassen, vieir mehr auffangenqund zugleich auch kühlen zu können, vorzugsweise mittels Wasser. Der Weg des an der Lochplatte abgeschnittenen Granulats bis zum Kühlwasserbad in der Haube ist ein verhältnismässig grosser, zumal weil die Granulat-Fang- und Kühlhaube wegen der zur Lochplatte exzentrischen Anordnung der Antriebswelle des Schneidzeuges sehr weiträumig gestaltet sein muss.
Auf dem Wege von der Lochplatte zum Kühlwasserbad in der Haube können die Flugbahnen der Granulatkörner sich kreuzen, so dass zusammenprallende Granulatkörner miteinander verkleben, was selbstverständlich nicht erwünscht ist. Erwünscht ist vielmehr, dass alle Granulatkörner das Kühlbad in der Haube einzeln für sich erreichen, auch dass der Weg von der Lochplatte zum Kühlbad, sowie auch die Abkühlung im Kühlbad für alle Granulatkörner im wesentlichen gleich gross ist, und zwar letzteres insbesondere deshalb, weil im Inneren eines jeden Granulatkornes noch so viel Restwärme verbleiben soll, dass das im Abgang aus der Granulat Fang- und Kühlhaube noch aussenfeuchte Granulat gerade noch so viel Wärme enthält, dass es ausserhalb der Haube bzw. während des Abtransportes von der Haube von selbst zu trocknen vermag.
Nachteilig sind die Granuliervorrichtungen der erwähnten Ausführung auch deshalb, weil das Schneidzeug bei der hohen etwa 1500 U/min betragenden Drehzahl Wassernebel erzeugen und an die heisse Lochplatte heranzieht. Die Folge ist eine gewisse Abkühlung der Lochplatte bzw. eine gewisse Störung der Temperaturverhältnisse an der LoChplatte, so dass sich, wie es die Erfahrung gelehrt hat, Fadenbildungen einstellen, d. h. beim Abschneiden des Granulates kann es leicht vorkommen, dass einzelne Granulatkörner unter sich durch Fäden zusammengehalten bleiben, was höchst unerwünscht ist, bis jetzt aber durchaus nicht absolut sicher vermeidbar war.
Bekannt sind des weiteren auch Granuliervorrichtungen, bei denen das Abschneiden an der Lochplatte ganz unter Wasser geschieht. Bei diesen Vorrichtungen ist einer doppelmantelbeheizten Ringlochplatte ein um den Mittelpunkt dieser Platte drehbares Schneidzeug angesetzt, das mit mehreren in sich federnden, der Lochplatte angedrückt gehaltenen Schneidmessern bestückt ist. Die Granulierhaube ist ein Wasserkasten, dem von unten her Kühlwasser eingelassen wird, das dann oben aus dem Kasten bzw. aus der Haube abgeführt wird, wobei es das an der Lochplatte abgeschnittene Granulat gekühlt aus der Haube nach oben herausspült.
Naahteilig ist bei diesen Granuliervorrichtungen, dass das Kühlwasser mit, der Lochplatte direkt in Berührung kommt und deshalb die Lochplatte einer Extrabeheizung dermassen stark bedarf, dass der thermoplastische Kunststoff auf gar ; keinen Fall in der Lochplatte erstar- ren kann, denn sonst könnten in der Maschine bzw. in dem Extruder gefährlich grosse, möglicherweise die Lochplatte aus dem - Granulierkopf heraustrelbende Massedrücke entstehen.
Hinzu kommt bei den Unterwasser-Granuliervorrichtungen bekannter Art und Ausführung auch noch der lästige Umstand, dass bei der Inbetriebnahme einer zunächst noch leeren Maschine mit der Kühlwasserzufuhr zur Granulat-Fang- und Kühlhaube stets erst das Vordringen des Kunststoffes bis in die Lochplatte abzuwarten ist, weil sonst das Kühlwasser in die Lochplatte und durch diese hindurch auch in die Maschine eindringen würde. Würde die Kühlwasserzuflilar jedoch erst nach dem Kunststoffaustritt aus der Lochplatte veranlasst, so würde das unerwünschte Kunststoffverluste, zudem auch ein höchst unerwünschtes Verschmieren der Lochplatte und des Schneidzeuges zur Folge haben.
Der Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Granuliervorrichtung unter Wahrung aller Vorteile, jedoch unter Ausschluss aller Nachteile der bisherigen Granuliervorrichtungen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Granulat-Fang- und Kühlhaube eine den Granulierkopf gleichachsig rings umschliessende, sich über die Ringlochpiatte hinaus axial nach vorn erstreckende, im Querschnitt runde, nach vorn konisch erweiterte Haube vorgesehen ist, und dass an dieser Haube ein oder mehrere tangentiale Kühlwasser Einlässe angebracht sind, mittels welchen ein sich auf der Innenwand der Haube schraubenlinienförmig zur Granulat-Auslassöffnung fortbewegender -Kühlwasserstrom erzeugt und unterhalten werden kann.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Aus führungsb eispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in einem senkrechten Längsmittelschnitt und
Fig. 2 zeigt dieselbe Vorrichtung in einem Schnitt quer durch die Granulat-Fang- und Kühlhaube.
Mit 1 ist der Granulierkopf bezeichnet. Das Schneidzeug 3 ist der Ringlochplatte 2 zentral und axial einstellbar vorgelagert. dem Lager 3' ist das Schneidzeug 3 mit seiner Antriebswelle achsmittig eingelagert, wobei das Schneidzeug 3 axial gegen die Ringlochplatte 2 verstellbar ist, so dass es mit seinen Schneidflügeln 4 dicht an der Ringlochplatte anliegt und einen einwandfrei glatten Schnitt liefert. Die zu schneidende Kunststoffmasse extrudiert strangförnaig aus den Löchern 2' der Ringlochplatte 2. Die Länge der sich ergebenden Granulatteilchen ist einerseits von der Umlaufgeschwindigkeit des Schneidzeuges 3 und anderseits von der Geschwindigkeit abhängig, mit der die Kunststoffmasse aus den Löchern 2' ausgepresst wird. Die Anordnung der Löcher 2' ist eine ringförmige (Fig. 2).
Alle Schneidflügel 4 des Schneidzeuges 3 arbeiten dauernd auf der vor deren Stirnfläche-, der Ringlochplatte 2 und lösen sich von derselben während des gesamten Umlaufes niemals ab, so dass es Vibrationen, wie bei einem mit seiner Antriebswelle exzentrisch gelagerten Schneidzeug nicht gibt. Die Granulat-Fang- und Kühlhaube 5 umschliesst den Granulierkopf 1 gleichachsig und erstreckt sich über die Ringlochplatte 2 hinaus axial nach vorn. Der Querschnitt der Haube 5 ist rund (Fig. 2). Nach vorn ist die Haube 5 wie dies Fig. 1 zeigt, konisch erweitert. Das Wellenlager des Schneidzeuges 3 ist an der vorderen Stirnfläche 6 der Haube 5 angebracht, und zwar so, dass zwischen den Befestigungsstellen hindurch auf das Schneidzeug 3, 4 und auf die Lochplatte gesehen, das Granulieren bzw.
Schneiden der aus den Löchern 2'ex- trudierten Kunststoffmasse ohne weiteres beobachtet werden kann.
Alle Granulatteilchen, gleichgültig an welchem der Löcher 2' das Abschneiden jeweils erfolgt, haben im wesentlichen die gleiche Weglänge bis zum Erreichen der Granulat-Fanghaube 5 zurückzulegen (Fig. 2). Im Augenblick, des Erreichens der Granulat-Fanghaube 5 setzt sofort eine Intensivkühlung ein, und zwar durch Wasser. Das Wasser wird durch eine oder mehrere Düsen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch zwei Düsen 7, 7' eingeführt. Diese Düsen sind der Haube tangential angesetzt, und zwar in einer Querebene unmittelbar hinter jener Querebene, in welcher das Schneidzeug den durch die Löcher 2'extrudierten Kunststoff frontseitig von der Lochplatte 2 abschneidet.
Der durch die Düsen 7, 7' in die Haube 5 eingespritzte Kühlwasserstrom wird unter solchem Druck eingespritzt, dass er sich in der nach vorn konisch erweiterten Haube ganz von selbst schraubenlinig voranbewegt, wodurch er das Granulat durch den Auslass - 8 der Haube 5 schliesslich austrägt. Offensichtlich dürfte es jetzt sein, dass alles Granulat ab seiner Entstehungsstelle bei 2' den gleichen Weg zum Kühlwasserstrom und mit Idem Kübl- wasserstrom auch'den gleichen Weg zum Auslass- 8 der Haube zu durchlaufen hat.
Alle Granulatteilchen erfahren also die gleiche Kühlwirkung, wobei die Flugbahnen der Granulatteilchen von ihrer Entstehungsstelle zum Kühlwasserstrom in der Haube sich nicht kreuzen, also ein Zusammenprallen und damit ein miteinander Verkleben der Granulatteilchen effektiv ausgeschlossen ist.
Die Passage bzw. die Länge des Weges der Granulatteilchen von ihrer Entstehungsstelle an den Löchern 2'. der Ringlochplatte 2 bis zum Auslass 8 der Haube 5 lässt sich den jeweiligen;Erfordernissen --ohne weiteres.anpas- Düsen, indem man die Geschwindigkeit des Kühlwasserstromes durch die Haube und hierzu den Rüssigkeits, Einlassdruck in die Haube entsprechend variiert. Der in der Haube rings deren Innenwand sich schraubentr- mig nach vorn gegen den Auslass 8 forthewegende Kühlwasserstrom behindert die Sicht von vorn auf- die Lochplatte und das Schneidzeug 3, 4 nicht.
Die beschriebene Vorrichtung hat den Vorteil, dass mehr als nur 4 bzw. 6 Schneidflügel vorgesehen sind.
Die Umlauf, geschwindigkeit des Schneidzeugs kann bis auf 2500 U/min eingestellt werden, so dass auch Kunststoffmengen von mehr als 1 to/h verarbeitet werden können.