DE10161591A1

DE10161591A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Entleerung und Neubefüllung von Granulattrichtern zur Produktionsumstellung

Info

Publication number: DE10161591A1
Application number: DE2001161591
Authority: DE
Inventors: Rolf Hessenbruch
Original assignee: Individual
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2021-12-15
Also published as: DE10161591B4

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur schnellen Entleerung von Granulattrichtern durch zentral gesteuertes Fördermittel wie Luft oder mechanische Teile wie z. B. Förderschnecken. Durch Vorbestimmung der zu leerenden Trichter und Festsetzen verschiedener Kriterien für die Entleerung werden bei Aktivieren des Fördermediums alle vorbestimmten Trichter, die auch evtl. noch andere Vorgaben erfüllen müssen, gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig in sehr kurzer Zeit automatisch geleert und u. U. auch wieder neu gefüllt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kostengünstigen Entleerung von Granulaten und Batchen innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes.

Bei der Produktionsumstellung müssen z. B. bei Coextrusionsanlagen häufig viele Granulatsorten gewechselt werden. Dies ist bei diesen Anlagen, bei denen 3 bis 7 Extruder im Einsatz sind, ein großes Problem. Heute sind viele Extruder mit einer Hauptkomponente und 2-4 Nebenkomponenten ausgerüstet, von denen zumindest einige beim Produktionswechsel ausgetauscht werden müssen. In der Regel werden die Granulate aus den Trichtern entleert, indem man das Granulat in Säcke einfüllt, die von Hand an das Auslassrohr gehalten werden. Dieser Entleerungsvorgang dauert sehr lange, ist sehr umständlich und oft fällt dabei soviel Granulat auf den Boden, dass anschließend der Boden gesaugt werden muss, um die Sicherheit des Bedienungspersonals nicht zu gefährden. Rechnet man die Kosten bei 4 Produktionswechsel/Woche und durchschnittlich 5 Komponenten/Wechsel, so ergeben dies Kosten pro Woche von ca. 3000-3500 DM, das sind über 150.000 DM/Jahr.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Kosten ganz oder zum größten Teil zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Granulate aus den Trichtern, die geleert werden sollen, mittels Fördermedien wie Schnecken oder Luft abgesaugt werden. Der Zeitpunkt des Beginnes der Entleerung kann so bestimmt werden, dass zum Produktionsende die Entleerung beginnt und in kurzer Zeit abgeschlossen ist. Wesentlich dabei ist, dass zur eigentlichen Entleerung keine Bedienungskräfte benötigt werden. Die abgesaugten Granulate werden in dafür vorgesehene Behälter gefüllt, die mit den Granulatbehältern über eine feste oder flexible Rohrleitung verbunden sind. Für die Auslösung der Entleerung wird lediglich das Fördermedium aktiviert, da das System ohne irgendwelche Öffnungs- oder Schließmechanismen auskommt.

Anhand des in den beigefügten Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispieles wird die Erfindung erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Extrusionseinheit mit Granulattrichtern für manuelle Entleerung
Fig. 2 einen Granulattrichter für die manuelle Entleerung
Fig. 3 einen Trichter mit der erfindungsgemäßen Entleerung
Fig. 4 eine andere Lösung für die erfindungsgemäße Entleerung
Fig. 5 eine Extrusionseinheit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
Fig. 6 das Schaltschema im Ausschnitt für einen Extruder
Fig. 7 die Bedienungstafel für die Entleerung und Befüllung.
Fig. 1 zeigt der Einfachheit halber eine Extrusionseinheit mit einem Extruder für manuelle Entleerung. Bei Coextrusionsanlagen können bis zu 7 solcher Einheiten eingesetzt sein. Die gezeigte Einheit besteht aus dem Extruder 1 mit dem Trichtergehäuse 2 und den Granulattrichtern 3.1, 3.2 usw. Im vorliegenden Fall sind eine Hauptkomponente 3.2 und vier Nebenkomponenten 3.1, 3.3 usw. vorgesehen. Das Granulat wird über Einspeiserohre 5.1, 5.2 usw. in die Trichter eingefüllt. Über Ventile 4.1 kann die Granulatzufuhr gestoppt werden. Jeder Granulattrichter 3 . . . ist mit einem nach unten geneigten Entleerungsrohr 6.1, 6.2 usw. ausgestattet. Soll nun bei einem Produktionswechsel das Granulat entleert werden, wird an das Entleerungsrohr 6.1, 6.2 ein Sack oder ein ähnlicher Behälter gehalten, in den das Granulat nach Öffnen eines Schiebers geleert wird. Das Granulat fällt durch die Schwerkraft herunter. Die Nebenkomponenten werden mittels Förderrohren 9 durch einen kleinen Zylinder mit Schnecke, die vom Motor 9 angetrieben wird, in das Trichtergehäuse 2 gefördert. Da die Trichter der Nebenkomponenten sternförmig um den Haupttrichter 3.2 angeordnet sind, ist der Zugang zu den Entleerungsrohren 6 . . . nicht einfach. Es ist daher sehr schwierig, die Entleerungen ohne Granulatverluste durchzuführen.
Fig. 2 zeigt einen Granulattrichter 3 für Handentleerung. Das Entleerungsrohr 10 ist nach unten geneigt, um den freien Ablauf durch die Schwerkraft zu erleichtern. Mit dem Schieber 11 wird die Entleerung freigegeben oder unterbrochen.
Fig. 3 zeigt nun eine erfindungsgemäße Lösung des Granulattrichters 3. Das Entleerungsrohr 16 ist nach oben gerichtet angebracht.
Durch diese Anordnung kann kein Granulat aus dem Rohr durch Schwerkraft fließen, da der Schüttwinkel des Granulates dieses verhindert. Mit dem Injektor 14, der durch die Zuleitung 17 mit z. B. Pressluft versorgt wird, wird im Rohr 13 ein Unterdruck erzeugt, durch den das Granulat angesaugt und in den Behälter 16 über den Einfüllstutzen 15 geleitet wird. Wird die Pressluftzufuhr unterbunden, stoppt der Entleerungsvorgang ohne jede weitere Maßnahme wie Schieberverschluß oder ähnliches. Der Entleerungsvorgang für jeden Trichter kann individuell automatisch gestoppt werden, wenn der Sensor 18 das Signal gibt, dass der Trichter 3 leer ist. Von diesen Trichtereinheiten können bei Coextrusionsanlagen bis über 30 Einheiten vorhanden sein.
Fig. 4 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie in Fig. 3. In diesem Fall wird die Mitnahme zur Entleerung des Granulates dadurch bewirkt, dass aus der Pressluftleitung 17 Luft mit hoher Geschwindigkeit in das Entnahmerohr 13 gepresst wird und das Granulat mitgerissen wird. Auch in diesem Fall wird die Entleerung begonnen, wenn die Pressluftleitung freigeschaltet wird und endet mit dem Schließen der Pressluftzufuhr. Eine weitere Lösung der Granulatentleerung besteht darin, dass das Granulat von einem außen angebrachten Saugförderer abgesaugt wird, wobei der Saugförderer zweckmäßigerweise auf dem Behälter 16 montiert ist. Für die Freigabe des Entleerungsvorganges sind mehrere Bedingungen zu erfüllen, wie in Fig. 6 der Einfachheit halber nur für einen Trichter mit Pressluft als Fördermedium gezeigt wird.

1. Ein Granulattrichter soll entleert werden. Die Freigabe erfolgt elektrisch durch Schalter 20 auf ein Pressluftsperrventil 22, das dem Trichter zugeordnet ist. Diese Freischaltung wird vom Bedienungspersonal getätigt.
2. Der Einfüllstutzen 15 ist im Vorratsbehälter 16 ordnungsgemäß eingesetzt, was durch einen Sensor über die Leitung 21 am Einfüllstutzen überprüft wird. Auch diese Information ist dem jeweiligen Trichter zugeordnet und arbeitet nach einer "und-Schaltung" auf das oben erwähnte Pressluftsperrventil 22.
3. Der Schieber 4 muss geschlossen sein, bevor die Entleerung beginnt, sonst erfolgt keine Freigabe. Diese Information wirkt wie Punkt 2 über die "und-Schaltung" auf das Pressluftventil 22.
4. Bei der Hauptkomponente muss zusätzlich gesichert sein, dass oberhalb des Granulatschiebers 4.2 das neue Granulat schon vorhanden ist, was durch den Füllstandssensor 38 bestätigt wird. Bei den Nebenkomponenten schaltet bei Nichtwiederbefüllung die Förderschnecke 8 über den Motor 9 ab. Hier wird das Abschalten von dem Füllstandssensor 18 bewirkt, der nach einer Nichtbefüllung über eine einstellbare Zeitverzögerung die Ausschaltung der Förderschnecke 8 auslöst.
5. Durch Aktivieren der zentralen Pressluftleitung 24 über Schalter 25 werden nun alle freigegebenen Trichter gleichzeitig entleert, wobei der Druckluftbehälter 23 für die notwendige Luftmenge sorgt.

In der Praxis wird während der Produktion bestimmt, welche Trichter entleert werden müssen, so dass für den jeweiligen Trichter der Schalter 20 aktiviert wird. Des weiteren muss sicher gestellt sein, dass der Einfüllstutzen 15 . . . ordnungsgemäß montiert ist, so dass Schalter 21 ebenfalls freigegeben ist. Es kann auch noch über einen Sensor überprüft werden, ob der Behälter 16 leer ist. Dies kann eine weitere Bedingung für die Freigabe der Entleerung sein.
Da alle freigeschalteten Trichter erst entleert werden, wenn der Schalter 25 freigegeben werden, kann der Zeitpunkt der Entleerung aller Trichter mit der Freigabe von Schalter 25, der auf das Absperrventil 24 wirkt, beliebig festgesetzt werden. Somit erfolgt die Entleerung aller relevanten Trichter gleichzeitig und in kurzer Zeit.
Fig. 5 zeigt eine Extrusionseinheit nach der vorliegenden Erfindung, wegen der besseren Übersichtlichkeit nur mit einem Extruder. Aus den nach oben gerichteten Entleerungsrohren 12.1 und 12 . . . wird das Granulat über Rohr- oder Schlauchverbindungen in die Behälter 16 . . . mit den Einfüllstutzen 15 . . . geführt. Ist der jeweilige Trichter 3 . . . leer, gibt der Sensor 18 ein Signal zum Schließen des Druckluftventils 22. Die Entleerung ist beendet. Mit dem Abschalten des Ventils 22 wird zeitverzögert der Schieber 4 geöffnet und gibt somit die Granulatzufuhr für den jeweiligen Trichter frei. Soll kein Granulat in den entleerten Trichter gefüllt werden, wird der Befehl zum Öffnen des Ventils 4 nicht ausgeführt. Das Ventil 4 bleibt geschlossen.
Fig. 7 zeigt eine Tafel für die Vorbereitung der automatischen Entleerung. Die 5 Extruder sind durch die Buchstaben A bis E gekennzeichnet, die Anzahl der Komponenten (= Granulattrichter) ergibt sich aus der Hauptkomponente H und den Nebenkomponenten N1, N2 usw. Die Funktion der einzelnen Bedienungsknöpfe wird an der Tafel von Extruder A erklärt. N1 steht für Nebenkomponente 1, 30. Knopf 31 aktiviert die Entleerung, Kontrolllampe 31 zeigt bei grün den ordnungsgemäßen Zustand des Einfüllstutzens 16. Die Kontrolllampe 36 zeigt an, dass der Granulatschieber 4 geschlossen ist. Die Kontrolllampe 37 (nur bei Hauptkomponenten) bestätigt die neue Granulatfüllung über dem Granulatschieber 4.2. Diese Information wirkt ebenfalls auf die Freigabe des Ventils 22, da gewährleistet sein muss, dass bei den Hauptkomponenten der Granulatfluß nicht unterbrochen wird. Der Bedienungsknopf 34 aktiviert oder deaktiviert die automatische Neubefüllung nach der Trichterentleerung. Damit bleibt bei Nichtaktivierung der entsprechende Trichter nach der Entleerung leer.
Im beschriebenen Fall sollen bei Extruder A die Komponenten H, N1 und N2 geleert werden, N3 und N4 nicht.
Nach Einstellung und Überprüfung kann durch Betätigen des Bedienungsknopfes 35 "Start" die Entleerung und evtl. Neubefüllung der vorbestimmten Trichter ausgelöst werden.

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zum Entleeren und Wiederbefüllen von einzelnen oder mehreren Granulatbehältern 3 . . . z. B. bei Extrusionsanlagen, wobei der Granulatwechsel automatisch oder nahezu automatisch abläuft, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die zu leerenden Trichter vorbestimmt werden

b) der Entleerungsvorgang für alle vorbestimmten Granulattrichter zeitgleich oder nahezu zeitgleich durch Aktivieren des Fördermittels erfolgt

c) das Fördermittel für jeden einzelnen Granulattrichter mittels Sensor dann abgeschaltet wird, wenn der Trichter bis zum Füllstandssensor 18 geleert wurde

d) das neue Granulat nach Abschalten des Fördermittels, ausgelöst vom Füllstandssensor 18, für jeden einzelnen Trichter durch Freigabe der Granulatzufuhr in den Trichter eingefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fördermedium Luft eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fördermedium mechanische Bauteile wie Förderschnecken eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt der Entleerung aller vorbestimmten Trichter 3 . . . nur von der Aktivierung des Fördermediums bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerung eines Trichters 3 . . . nicht ausgelöst wird, wenn der Einfüllstutzen 16 nicht ordnungsgemäß eingesetzt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerung nicht ausgelöst wird, wenn der Trichter 3 nicht zum Entleeren frei gegeben ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerung erst ausgelöst wird, wenn der Granulatschieber 4 geschlossen ist und kein Granulat während der Entleerung nachfließen kann.

8. Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerung beendet wird und das Fördermedium für den jeweiligen Trichter 3 . . . abgeschaltet wird, wenn der Sensor 18 im Trichter bestätigt, dass das Granulat entleert wurde.

9. Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung der Entleerung das Ventil 4 . . . geöffnet wird und das neue Granulat in den Trichter 3 . . . eingefüllt wird, sofern die Absicht des Öffnens des Granulatschiebers 4 an der Bedientafel bestätigt wurde.

10. Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Hauptkomponenten der Entleerungsvorgang erst ausgelöst werden kann, wenn der Füllstandssensor 38 das Vorhandensein des neuen Granulates bestätigt.

11. Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Nebenkomponenten die Förderschnecken 8 abgeschaltet werden, wenn der Füllstandssensor das Ausbleiben der Wiederbefüllung signalisiert.

12. Granulattrichter mit einer Vorrichtung zum Entleeren des Granulates, dadurch gekennzeichnet, dass das Entleerungsrohr 13 am Trichter nach oben gerichtet ist.

13. Granulattrichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich am Entleerungsrohr 13 ein Injektor befindet, der nach Beaufschlagung mit Druckluft im Entleerungsrohr 13 Unterdruck erzeugt, durch den das Granulat abgesaugt wird.

14. Granulattrichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Trichter eingebaute Druckluftleitung 17 so im Bereich des Entleerungsrohres 13 angebracht ist, dass durch den durch die schnell strömende Druckluft ein Sog erzeugt wird, der das Granulat über das Entleerungsrohr 13 nach außen gefördert wird.

15. Granulattrichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Entleerungsrohr 13 eine Saugleitung eines Granulatfördergerätes montiert ist und dass Granulat durch Unterdruck abgesaugt wird und das Granulatfördergerät auf dem Behälter 16 montiert ist.