DE102004002401A1 - Einrichtung zum Anfahren einer Unterwasser-Granulier-Vorrichtung und einer mit dieser direkt gekoppelten hydraulischen Förder-Leitung und Verfahren hierzu - Google Patents

Einrichtung zum Anfahren einer Unterwasser-Granulier-Vorrichtung und einer mit dieser direkt gekoppelten hydraulischen Förder-Leitung und Verfahren hierzu Download PDF

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Abstract

Eine Einrichtung zum Anfahren einer einem Extruder (1) nachgeordneten Unterwasser-Granulier-Vorrichtung (6) und einer mit dieser direkt gekoppelten hydraulischen Förder-Leitung (15) für Granulat weist eine die Granulier-Vorrichtung (6) umgehende Bypass-Leitung (33) auf. Vor dre Granulier-Vorrichtung (6) und hinter dieser und in der Bypass-Leitung (33) sind Absperr-Organe (30, 36, 35) angeordnet. Außerdem ist der Granulier-Vorrichtung eine Pumpe (14) vorgeordnet, mittels derer Wasser durch die Granulier-Vorrichtung (6), die Förder-Leitung (25) und zurück zur Granulier-Vorrichtung (6) gefördert wird. Der Betrieb erfolgt in der Weise, dass nach vollständigem Füllen der Förder-Leitung (15) die Granulier-Vorrichtung (6) gefüllt wird und dass ohne Anhalten der Pumpe (14) auf den Normal-Betrieb übergegangen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren nach dem Anspruch 12.
  • Eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der US-PS 5,895,617 bekannt. Irgendwelche besonderen Maßnahmen zum Anfahren der Einrichtung sind hieraus nicht bekannt. Wenn bei derartigen Einrichtungen Extruder und Unterwasser-Granulier-Vorrichtungen mit hoher Produktionsleistung von primär Polyolefinen, in der Größenordnung von mindestens 40 t/h, vorgesehen sind, dann taucht das Problem auf, dass in einer langen Förder-Leitung von mindestens 40 Metern, in der Regel aber mindestens 100 bis 1000 Metern große Wassermengen beschleunigt werden müssen und die Granulier-Vorrichtung zugeschaltet werden muss. In der Praxis sind derartige Wasserkreisläufe relativ klein, wobei bei den erwähnten hohen Produktionsleistungen nur sehr kurze hydraulische Förderungen von wenigen Metern vorgesehen sind. Bei kleinen Produktionsleistungen sind auch schon Förder-Leitungen von bis zu 100 Metern Länge realisiert worden, wobei aber wegen der geringen Produktionsleistung die zu beschleunigenden Wassermengen begrenzt waren. Mögliche Rückströmungen von Wasser aus der Förder-Leitung in die Granulier-Vorrichtung wurden hierbei in Kauf genommen. Für große Produktionsleistungen und lange Förder-Leitungen ist dies aber nicht mehr vertretbar.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, dass auch bei großen Produktions leistungen und/oder sehr langen Förder-Leitungen zuverlässig ein störungsfreies Anfahren der Granulier-Vorrichtung ereicht wird.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Der Anspruch 12 gibt das Verfahren zum Anfahren dieser Einrichtung wieder. Kern der Erfindung ist, dass die Granulier-Vorrichtung und die Förder-Leitung erst zusammengeschaltet werden, wenn nach dem Füllen der Förder-Leitung auch die Granulier-Vorrichtung mit Wasser gefüllt ist, so dass also ein Rückströmen von Wasser aus der Förder-Leitung in die Granulier-Vorrichtung beim Anfahren vermieden wird. Der Übergang vom Füll-Betrieb zum Granulier-Betrieb ist ohne Anhalten der Pumpe möglich. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist weiterhin erreicht, dass ein relativ kleiner Ausgleichs-Tank ausreichend ist, da dieser im Wesentlichen nur die Wassermenge enthalten muss, die zum Füllen der Granulier-Vorrichtung erforderlich ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, die schematische Darstellungen von 4 Ausführungsbeispielen einer Einrichtung nach der Erfindung zeigt.
    •
  • Die in der Zeichnung dargestellte Anlage weist einen Extruder 1 auf, in dessen Gehäuse 2 mindestens eine Schnecke 3 angeordnet ist, die von einem Motor 4 über ein Getriebe 5 antreibbar ist. Dem Extruder 1 ist eine Unterwasser-Granulier-Vorrichtung 6 nachgeordnet, in die im Extruder 1 plastifizierter Kunststoff durch eine Lochplatte 7 extrudiert wird. Vor der Lochplatte 7 ist ein Messer 8 angeordnet, dass von einem Messer-Antriebs-Motor 9 drehantreibbar ist, wodurch die aus der Lochplatte 7 austretenden Kunststoffstränge zu Granulat zerschnitten werden.
  • In das Gehäuse 10 der Granulier-Vorrichtung 6 tritt eine Wasser-Zuführ-Leitung 11 ein, durch die dem Gehäuse 10 der Granulier-Vorrichtung 6 Wasser 12 aus einem Wasser-Ausgleichs-Tank 13 mittels einer Pumpe 14 zugeführt werden kann. Aus dem Gehäuse 10 mündet eine Förder-Leitung 15 für Wasser und Granulat aus, die in der Regel mindestens 100 Meter und oft 500 bis 1000 m lang ist. Am Ende dieser Förder-Leitung 15 ist ein Wasser-Abscheider 16 vorgesehen, von dem eine Wasser-Rückführ-Leitung 17 zum Ausgleichs-Tank 13 zurückführt. Im Wasser-Abscheider 16 ist weiterhin ein Agglomerat-Abscheider 18 vorgesehen. Dem Wasser-Abscheider 16 ist ein Granulat-Trockner 19 nachgeordnet, in dem eine vollständige Trocknung des nassen Granulats erfolgt. Diesem Trockner 19 ist wiederum eine Klassier-Vorrichtung 20 nachgeordnet, in der in bekannter Weise mittels Sieben 21 eine Klassierung des Granulats erfolgt, das dann mehreren Auslässen 22, 23, 24 für verschiedene Korngrößen zugeführt wird, wobei über die Auslässe 22 und 24 Unterkorn bzw. Überkorn abgezogen werden. Der Abscheider 16, der Trockner 19 und die Klassier-Vorrichtung 20 bilden eine Zielstelle 25.
  • In den Ausgleichs-Tank 13 mündet eine Frischwasser-Leitung 26 mit einem Hahn 27 ein. Außerdem ist am Tank 13 eine Heizung 28, beispielsweise in Form eines Dampf-Injektors, vorgesehen. Selbstverständlich kann jede andere Heizung verwendet werden. Diese kann auch in der Rückführleitung 17 angeordnet sein.
  • In der Wasser-Zuführleitung 11 ist – bezogen auf die Förder-Richtung 29 – vor der Granulier-Vorrichtung 6 eine Absperr-Klappe 30 als erstes Absperr-Organ vorgesehen. Zwischen dieser und der Granulier-Vorrichtung 6 mündet weiterhin ein Wasser-Ablass 31 aus der Zuführ-Leitung 11 aus, mittels dessen das Gehäuse 10 der Granulier-Vorrichtung 6 entleert werden kann.
  • Bezogen auf die Förder-Richtung 29 mündet vor der Absperr-Klappe 30 an einer Ausmündestelle 32 aus der Wasser-Zuführ-Leitung 11 eine die Granulier-Vorrichtung 6 umgehende Bypass-Leitung 33 aus, die hinter der Granulier-Vorrichtung 6 an einer Einmündestelle 34 in die Förder-Leitung 15 einmündet. In der Bypass-Leitung 33 ist vor der Einmündestelle 34 eine Absperr-Klappe 35 für die Bypass-Leitung 33 als zweites Absperr-Organ angeordnet.
  • Zwischen der Granulier-Vorrichtung 6 und der Einmündestelle 34 der Bypass-Leitung 33 in die Förder-Leitung 15 ist als drittes Absperr-Organ ein Schieber 36 in der Förder-Leitung 15 angeordnet. Dieser Schieber 36 und die Absperr-Klappen 30, 35 werden von einer zentralen Steuer-Einrichtung 37 betätigt, die mittels Druck-Mess-Sensoren 38, 39 den Wasserdruck in der Förder-Leitung 15 vor und hinter dem Schieber 36 erfasst.
  • Die Verfahrensweise ist wie folgt:
    Mit der geschilderten Anlage soll das in der Granulier-Vorrichtung 6 erzeugte Kunststoff-Granulat durch die sehr lange Förder-Leitung 15 zu der durch den Abscheider 16, den Trockner 19 und die Klassier-Vorrichtung 20 gebildeten Zielstelle 25 gefördert werden.
  • Zuerst soll die Förder-Leitung 15 mit Wasser gefüllt werden. Hierzu wird mittels der Pumpe 14 aus dem Ausgleichs-Tank 13 Wasser durch die Zuführ-Leitung 11 und die Bypass-Leitung 33 bei geöffneter Absperr-Klappe 35 in die Förder-Leitung 15 gepumpt. Soweit erforderlich wird hierbei Wasser über die Frischwasser-Leitung 26 in den Ausgleichs-Tank 13 eingelassen. Das Wasser wird über den Wasser-Abscheider 16 und die Rückführ-Leitung 17 zum Ausgleichs-Tank 13 zurückgeführt, und solange im Kreis geführt, bis es über die mittels der Heizung 28 bewirkte Erwärmung die gewünschte Betriebstemperatur von in der Regel 60° C aufweist. Der Schieber 36 ist während dieser Zeit geschlossen, während die Absperr-Klappe 35 geöffnet ist.
  • Nach Erreichen der Betriebstemperatur wird die Extrusion des im Extruder 1 plastifizierten Kunststoffs in die Granulier-Vorrichtung 6 in Gang gesetzt und die Absperr-Klappe 35 in der Bypass-Leitung 33 geschlossen. Dadurch wird der Wasserumlauf in der gesamten Anlage gestoppt. Die Pumpe 14 bleibt in Betrieb und arbeitet gegen die geschlossenen Absperr-Klappen 30 und 35.
  • Nunmehr wird das Gehäuse 10 der Granulier-Vorrichtung 6 mit auf Betriebstemperatur befindlichem Wasser gefüllt, indem die der Granulier-Vorrichtung 6 vorgeordnete Absperr-Klappe 30 geöffnet wird. Damit das Füllen des Gehäuses 10 schnell vonstatten gehen kann, ist der Ausgleichs-Tank 13 mindestens so groß ausgelegt, dass die in ihm befindliche Wassermenge ausreicht, das Gehäuse 10 zu füllen. Das Füllen des Gehäuses 10 mit Wasser erfolgt sehr schnell. Der Druck im Gehäuse 10 steigt an. Der Messer-Antriebs-Motor 9 wird in Gang gesetzt, so dass die aus der Lochplatte 7 austretenden Kunststoffstränge zu Granulat zerschnitten werden.
  • Der eigentliche Granulier-Prozess wird also gestartet. Das Gehäuse 10 füllt sich mit Granulat und Wasser.
  • Wenn der in der Förder-Leitung 15 vor und hinter dem Schieber 36 anstehende Wasserdruck, der durch die Sensoren 38 und 39 erfasst wird, gleich ist, gibt die Steuer-Einrichtung 37 ein Steuersignal auf den Schieber 36, so dass dieser sehr schnell geöffnet wird. Die Pumpe 14 ist so ausgelegt, dass sie innerhalb weniger Sekunden die an ihr anstehende Wassersäule beschleunigt und somit das Wasser im Kreis und gleichzeitig mit dem Wasser das Granulat in der Förder-Leitung 15 zur Zielstelle 25 fördert. Die geförderte Wassermenge muss so groß sein, dass die Konzentration des Granulats im Wasser 20 % nicht übersteigt.
  • Dadurch, dass der Schieber 36 erst bei Druck-Gleichheit vor und hinter dem Schieber 36 geöffnet wird, ist sichergestellt, dass ein Rückströmen des Wassers aus der Förder-Leitung 15 in das Gehäuse 10, also eine Wasser-Strömung entgegen der Förder-Richtung 29, zuverlässig vermieden wird.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist als drittes Absperr-Organ eine Rückschlag-Klappe 40 hinter der Granulier-Vorrichtung 6 angeordnet, die öffnet, wenn der Druck in der Granulier-Vorrichtung 6 geringfügig größer ist als der Druck in der Förder-Leitung 15. Die Druck-Mess-Sensoren 38, 39 können bei dieser Ausgestaltung entfallen. Durch diese Ausgestaltung wird vermieden, dass Druckstöße in das dritte Absperr-Organ und insbesondere die Granulier-Vorrichtung 6 mit den daraus resultierenden möglichen schädlichen Auswirkungen gelangen. Des weiteren wird dadurch vermieden, dass die Wassermenge in der Förder-Leitung 15 erneut beschleunigt werden muss. Die Wirkungsweise ist ansonsten wie beim Ausführungsbeispiel nach 1, wobei es allerdings möglich ist, die Absperr- Klappe 35 nach dem schnellen Öffnen der Absperr-Klappe 30 langsam zu schließen.
  • Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach 3 sind das zweite und das dritte Absperr-Organ zu einem Dreiwege-Kugelhahn 41 zusammengefasst. Wenn die Bypass-Leitung 33 geöffnet ist, ist also das zweite Absperr-Organ geöffnet. In diesem Fall ist die Verbindung zwischen Granulier-Vorrichtung 6 und Förder-Leitung 15 gesperrt; das dritte Absperr-Organ ist also geschlossen. Entsprechendes gilt umgekehrt. Bei dieser Ausgestaltung wird eine weitere Möglichkeit vorgesehen festzustellen, ob die Granulier-Vorrichtung 6 vollständig mit Wasser gefüllt ist. Hierzu ist in der Granulier-Vorrichtung 6 eine Füllstands-Messeinrichtung 43 vorgesehen, die entsprechend dem Wasser-Füllstand in der Granulier-Vorrichtung 6 ein oder mehrere Signale an die Steuer-Einrichtung 37 gibt und dadurch die Steuersignale auf den Dreiwege-Kugelhahn 41 gibt. Durch einen langsamen Wechsel von Öffnen der Förder-Leitung 15 zu Schließen der Bypass-Leitung 33 können Druckstöße im Gesamtsystem einschließlich der Granulier-Vorrichtung 6 vermieden werden. Die Füllstands-Messeinrichtung 42 kann selbstverständlich auch bei der Ausgestaltung nach 1 vorgesehen werden; gleichermaßen können die Druck-Mess-Sensoren 38, 39 bei der Ausgestaltung nach 3 vorgesehen werden.
  • Das Ausführungsbeispiel nach 4 unterscheidet sich von dem nach 3 nur dadurch, dass die Füllstand-Mess-Einrichtung nicht vorgesehen ist, sondern anstelle dessen in der zentralen Steuer-Einrichtung 37 ein Zeitglied 43 angeordnet ist, in dem empirisch abgelegt worden ist, wie lange das Füllen der Granulier-Vorrichtung 6 dauert. Danach erfolgt das Schließen der Bypass-Leitung 33 und das Anschließen der Granulier-Vorrichtung 6 an die Förder-Leitung 15. Eine solche Steuerungsmöglichkeit kann selbstverständlich auch bei der Ausgestaltung nach 1 vorgesehen werden.
  • Grundsätzlich gilt, dass das Öffnen der Absperr-Klappe 30 zügig erfolgt und dass abgesehen von der ersten Betriebs-Variante nach 1 gemäß einer zweiten Betriebs-Variante nach 2 bis 4 ein fließender Übergang von Wasser-Förderung über die Bypass-Leitung 33 und Wasser-Förderung durch die Granulier-Vorrichtung 6 vorgesehen ist, wobei das zweite Absperr-Organ langsam geschlossen und das dritte Absperr-Organ langsam geöffnet wird, wobei als maximale Zeit für diese Vorgänge 10 Sekunden anzusehen sind.

Claims (15)

  1. Einrichtung zum Anfahren einer einem Extruder (1) nachgeordneten Unterwasser-Granulier-Vorrichtung (6) und einer mit dieser direkt gekoppelten hydraulischen Förder-Leitung (15) für Granulat, – wobei die Förder-Leitung (15) von der Granulier-Vorrichtung (6) in einer Förder-Richtung (29) zu einer Zielstelle (25) mit einem Wasser-Abscheider (16) führt, – wobei vom Wasser-Abscheider (16) eine Wasser-Rückführ-Leitung (17) zu einem Wasser-Ausgleichs-Tank (13) führt, – wobei vom Wasser-Ausgleichs-Tank (17) eine Wasser-Zuführ-Leitung (11) mit einer Pumpe (14) zur Granulier-Vorrichtung (6) führt, dadurch gekennzeichnet, – dass eine die Granulier-Vorrichtung (6) überbrückende Bypass-Leitung (33) an einer Ausmündestelle (32) aus der Wasser-Zuführ-Leitung (11) ausmündet und an einer Einmündestelle (34) in die Förder-Leitung (15) einmündet, – dass zwischen der Ausmündestelle (32) und der Granulier-Vorrichtung (6) in der Wasser-Zuführ-Leitung (11) ein erstes Absperr-Organ (30) angeordnet ist, – dass in der Bypass-Leitung (33) ein zweites Absperr-Organ (35, 41) angeordnet ist, – dass in der Förder-Leitung (15) – bezogen auf die Förder-Richtung (29) – hinter der Granulier-Vorrichtung (6) und vor der Einmündestelle (34) ein drittes Absperr-Organ (36, 40, 41) angeordnet ist und – dass Einrichtungen vorgesehen sind, die ein Öffnen des dritten Absperr-Organs (36, 40, 41) erst dann bewirken, wenn die Granulier-Vorrichtung (6) vollständig gefüllt ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Absperr-Organ eine Absperr-Klappe (35) ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Absperr-Organ eine Absperr-Klappe (30) ist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Absperr-Organ ein Dreiwege-Kugelhahn (41) ist.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Absperr-Organ ein Schieber (36) ist.
  6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Absperr-Organ eine Rückschlag-Klappe (40) ist.
  7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Absperr-Organ durch den Dreiwege-Kugelhahn (41) gebildet ist.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer-Einrichtung (37) zur Ansteuerung von mindestens einem Absperr-Organ vorgesehen ist.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zum Erfassen der vollständigen Füllung der Granulier-Vorrichtung (6) mit Wasser vorgesehen sind, die durch eine Füllstand-Mess-Einrichtung (42) gebildet sind.
  10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zum Erfassen der vollständigen Füllung der Granulier-Vorrichtung (6) mit Wasser vorgesehen sind, die durch mindestens einen Druck-Mess-Sensor (38, 39) gebildet sind.
  11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeit-Glied (43) zum Ansteuern des zweiten Absperr-Organs (35, 41) und des dritten Absperr-Organs (36, 41) vorgesehen ist.
  12. Verfahren zum Anfahren einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, – wobei bei geschlossenem ersten und dritten Absperr-Organ (30, 36, 40, 41) und geöffnetem zweiten Absperr-Organ (35, 41) und laufender Pumpe (14) die Förder-Leitung (15) mit Wasser gefüllt wird, – wobei anschließend bei weiterhin geschlossenem dritten Absperr-Organ (36, 41) und geöffnetem ersten Absperr-Organ (30) die Granulier-Vorrichtung (6) bei laufender Pumpe (14) mit Wasser gefüllt wird, – wobei nach Füllung der Granulier-Vorrichtung (6) das dritte Absperr-Organ (36, 40, 41) sich öffnet und – wobei der Extruder (1) und die Granulier-Vorrichtung (6) in Betrieb gesetzt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (14) und der Extruder (1) derart betrieben werden, dass das Verhältnis von Granulat zu Wasser in der Granulier-Vorrichtung (6) höchstens 20 Prozent beträgt.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Absperr-Organ (36, 41) nach Füllen der Granulier-Vorrichtung (6) mit Wasser geöffnet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließen des zweiten Absperr-Organs (35, 41) und das Öffnen des dritten Absperr-Organs (36, 41) über einen Zeitraum von bis zu 10 Sekunden erfolgt.
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