Extrusionsanlage mit Granulierkopf und Wasserkühlung
Für die Herstellung von Kunststoffgranulat werden Grossextruder mit Granulierkopf und Wasserkühlung eingesetzt, bei denen das am Granulierkopf vorbeiströmende Kühlwasser das Granulat mitnnnmt und über eine Leitung einem Wasserabscheider zuführt, von wo aus das grob von Wasser befreite Granulat in einen dem Trockner nachgeschalteten Vorratsbehälter gelangt. Möglicherweise können auch mehrere Extruder auf einen gemeinsamen Vorratsbehälter arbeiten.
In grösseren Anlagen sind Extruder mit Granulierleistungen von mehreren Tonnen pro Stunde im Einsatz.
Beim Anfahren und Abstellen derartiger Maschinen entsteht ein Granulatfeinschnitt und Agglomerat, der die Siebe der Wasserabscheide-Einrichtungen verstopft, so dass das folgende Granulat mit zu hohem Feuchtigkeitsgehalt in den Trockner und Vorratsbehälter gelangt.
Wegen der hohen Durchsätze ist ausserdem eine hohe Temperatur im Extruderzylinder erforderlich, damit das Material während des raschen Durchgangs ausreichend erwärmt und plastifiziert wird. Selbst bei kurzen Betriebsunterbrechungen wird jedoch das noch im Extruderzylinder befindliche Material überhitzt und thermisch geschädigt, so dass beim Wiederanfahren Fehlgranulat entsteht, dessen Anwesenheit im regulären Granulat dieses unter Umständen wertlos macht.
Fehlgranulat entsteht ferner bei Störungen an den Dosiereinrichtungen für Kunststoffpulver, Farbstoffe, Stabilisatoren und dergleichen.
Schon geringe Mengen an Fehlgranulat können, wenn sie in den Vorratsbehälter gelangen, mehrere Tonnen Material soweit verunreinigen, dass es verworfen werden muss.
Es wurde nun gefunden, dass die Verluste durch in den Vorratsbehälter gelangtes Fehlgranulat und die Schwierigkeiten durch den beim Anfahren und Abstellen entstehenden Feinschnitt und Agglomerat vermieden werden können, wenn man gemäss der Erfindung bei Extrusionsanlagen mit Granulierkopf und Wasserkühlung zum Herstellen von Kunststoffgranulat, bei denen das Granulat durch den Kühlwasserstrom zum Granulat-Wasserabscheider befördert wird, in ! der Kühlwasserleitung zwischen dem Granulierkopi und dem Granulat-Wasserabscheider eine Schleuse vorsieht, die beim Anfahren und Abstellen und bei Betriebs Störungen die Leitung zum Wasserabscheider sperrt und eine Zweigleitung zum Ausschleusen des Fehlgranulats freigibt.
Die Schleuse kann beispielsweise aus einem Toder Y-förmigen Rohrstück bestehen, in dessen Inn rem eine Klappe schwenkbar angeordnet ist, die bei normalem Betrieb die Zweigleitung sperrt, und die bei Störungen die Zweigleitung freigibt und die zum Granulat-Wasserabscheider führende Leitung sperrt.
Zweckmässig führt die Zweigleitung zu einem zweiten Wasserabscheider, dessen Wasserableitung mit der Kühlwasserumlaufleitung verbunden ist.
Die Steuerung der Schleuse kann durch entsprechende Signale von den Dosiereinrichtungen und vom Antrieb des Extruders aus erfolgen, und zwar in der Weise, dass die Leitung zum regulären Granulat-Wasserabscheider gesperrt wird, wenn eine Störung in den Dosiereinrichtungen auftritt, oder wenn der Antrieb ausfällt, sei es durch willkürliches Abschalten oder durch Störungen wie Stromausfall und dergleichen. Die Steuerung kann im einfachsten Fall so eingerichtet sein, dass sie bei Störungen oder beim Abstellen sofort anspricht. Es ist selbstverständlich möglich, das Ansprechen der Steuerung durch entsprechende Zeitrelais so zu verzögern, dass das bis zum Eintritt der Störung noch im Extruderzylinder bzw. in der Leitung vorhandene einwandfreie Material noch in den Granulat-Wasserabscheider gelangt.
Normalerweise wird jedoch der Antrieb bei Störungen an den Dosiereinrichtungen ohnehin abgeschaltet, so dass im allgemeinen auf ein verzögertes Ansprechen der Schleuse verzichtet werden kann.
Die Betätigung der Schleuse kann in bekannter Weise hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch erfolgen. Es ist im allgemeinen zweckmässig, die Umschaltung der Schleuse auf Normalbetrieb, d. h. die Freigabe der Leitung zum Granulat-Wasserabscheider, beim Anfahren der Anlage nach Betriebsunterbrechungen von Hand vorzunehmen. Zweckmässig wird in der Ableitung eine Öffnung für Probenahmen vorgesehen, so dass das Produkt visuell begutachtet werden kann.
Sobald das ankommende Granulat einwandfrei ist, wird die Schleuse auf Normalbetrieb umgestellt. Dieses Vorgehen ist meist zweckmässiger als das automatische Umschalten auf Normalbetrieb, weil sich die Zeiten vom Anfahren bis zum Erhalt einwandfreien Granulats nur unsicher festlegen lassen.
In der Abbildung ist eine Extrusionsanlage mit der erfindungsgemäss vorgesehenen Schleuse in beispielsweiser Ausführungsform gezeigt.
Der Extruder 1 wird über die angedeuteten Dosiereinrichtungen 2, 3 und 4 mit Kunststoffpulver, Farbstoff und Stabilisator beschickt. Der Granulierkopf 5 wird über die Umlaufleitung 6 vom Kühlwasser durchströmt, welches im normalen Betrieb das am Granulierkopf 5 austretende Granulat zum Granulat-Wasserabscheider 7 fördert. Bei 15 wird das von Wasser befreite Granulat abgezogen, während das Kühlwasser über die Umlaufleitung 6 wieder zum Granulierkopf gelangt. In der Umlaufleitung 6 befindet sich bei 8 eine Abzweigung mit einer Klappe 9, die im normalen Betrieb in der durch ausgezogenen Strich angedeuteten Stellung steht. Bei 10 ist ein Steuermechanismus angedeutet, der durch die schematisch gezeigten Leitungen 11 mit Signalgebern an den Dosiereinrichtungen 2, 3 und 4 und am Antrieb verbunden ist.
Bei Betriebsstörungen oder beim Abstellen des Antriebs wird der Steuermechanismus 10 ausgelöst und bringt die Klappe 9 in die gestrichelt gezeichnete Stellung. Das vom Granulierkopf 5 kommende, mit Granulat beladene Kühlwasser gelangt jetzt über die Leitung 12 in einen Absitzbehälter 13, wo das ausgeschleuste Fehlgranulat ausgeschieden wird. Das Wasser gelangt über die Leitung 14 zurück in die Umlaufleitung 6. Bei 16 kann das ausgeschiedene Granulat nach Bedarf abgenommen werden. In der Leitung 12 befindet sich zweckmässig, wie bei 17 angedeutet, ein Fenster oder eine Probenahmeklappe.
Beim Anfahren steht die Klappe 9 in der gestrichelt gezeigten Stellung. Sobald bei 17 einwandfreies Granulat auftritt, wird sie in die normale Betriebsstellung umgestellt.
Extrusion line with granulating head and water cooling
For the production of plastic granulate, large extruders with a granulating head and water cooling are used, in which the cooling water flowing past the granulating head takes the granulate with it and feeds it through a line to a water separator, from where the granulate, which has been roughly freed from water, is fed into a storage container downstream of the dryer. It is possible that several extruders can work on a common storage container.
In larger plants, extruders with pelletizing capacities of several tons per hour are used.
When starting up and shutting down such machines, fine granules and agglomerates are created which clog the sieves of the water separation devices, so that the following granules with too high a moisture content reach the dryer and storage container.
Because of the high throughputs, a high temperature in the extruder barrel is also required so that the material is sufficiently heated and plasticized during the rapid passage. Even with brief interruptions in operation, however, the material still in the extruder cylinder is overheated and thermally damaged, so that faulty granules are produced when the system is restarted, the presence of which in the regular granules may render them worthless.
Defective granules also arise in the event of malfunctions in the metering devices for plastic powder, dyes, stabilizers and the like.
Even small amounts of faulty granulate, if they get into the storage container, can contaminate several tons of material to such an extent that it has to be discarded.
It has now been found that the losses caused by defective granules that have entered the storage container and the difficulties caused by the fine cut and agglomerate occurring when starting and stopping can be avoided if, according to the invention, extrusion systems with a granulating head and water cooling are used for the production of plastic granules in which the Granulate is conveyed to the granulate water separator by the cooling water flow, in! The cooling water line between the granulating copy and the granulate water separator provides a lock that blocks the line to the water separator during start-up and shutdown and during operational disruptions and releases a branch line for discharging the defective granulate.
The lock can consist, for example, of a T or Y-shaped piece of pipe, in the interior of which a flap is pivotably arranged, which blocks the branch line during normal operation, and which releases the branch line in the event of malfunctions and blocks the line leading to the granulate water separator.
The branch line expediently leads to a second water separator, the water drainage of which is connected to the cooling water circulation line.
The lock can be controlled by corresponding signals from the metering devices and the drive of the extruder, in such a way that the line to the regular granulate water separator is blocked if a malfunction occurs in the metering devices or if the drive fails, be it through random shutdown or through disturbances such as power failure and the like. In the simplest case, the control can be set up in such a way that it responds immediately in the event of a fault or when it is switched off. It is of course possible to delay the response of the control by means of appropriate time relays so that the faultless material still in the extruder cylinder or in the line until the occurrence of the malfunction still reaches the granulate water separator.
Normally, however, the drive is switched off anyway in the event of malfunctions in the metering devices, so that there is generally no need for a delayed response of the lock.
The lock can be operated hydraulically, pneumatically or electromagnetically in a known manner. It is generally advisable to switch the lock to normal operation, i. H. the release of the line to the granulate water separator, to be carried out by hand when starting up the system after operational interruptions. An opening for sampling is expediently provided in the discharge line so that the product can be examined visually.
As soon as the incoming granulate is in good condition, the lock is switched to normal operation. This procedure is usually more useful than the automatic switch to normal operation, because the times from start-up to receipt of perfect granulate can only be determined uncertainly.
In the figure, an extrusion plant with the lock provided according to the invention is shown in an exemplary embodiment.
The extruder 1 is charged with plastic powder, dye and stabilizer via the indicated metering devices 2, 3 and 4. The granulating head 5 is flowed through by the cooling water via the circulating line 6, which, in normal operation, conveys the granulate emerging at the granulating head 5 to the granulate water separator 7. At 15, the granulate from which water has been removed is drawn off, while the cooling water is returned to the granulating head via the circulation line 6. In the circulation line 6 there is a junction with a flap 9 at 8, which during normal operation is in the position indicated by a solid line. At 10, a control mechanism is indicated which is connected by the schematically shown lines 11 to signal transmitters on the metering devices 2, 3 and 4 and on the drive.
In the event of malfunctions or when the drive is switched off, the control mechanism 10 is triggered and brings the flap 9 into the position shown in dashed lines. The cooling water loaded with granules coming from the granulating head 5 now passes via the line 12 into a sedimentation tank 13, where the discharged defective granules are separated out. The water returns to the circulation line 6 via the line 14. At 16, the granules which have separated out can be removed as required. In line 12, as indicated at 17, there is expediently a window or a sampling flap.
When starting, the flap 9 is in the position shown in dashed lines. As soon as perfect granulate appears at 17, it is switched to the normal operating position.