DE102005027861B4

DE102005027861B4 - Vorrichtung zum Umwandeln von schüttfähigem Aufgabegut zu Granulaten, Agglomeraten, Pellets, Presslingen und dergleichen

Info

Publication number: DE102005027861B4
Application number: DE200510027861
Authority: DE
Inventors: Hartmut Pallmann
Original assignee: Pallmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Pallmann Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2025-06-17
Also published as: US20060283340A1; US7467585B2; DE102005027861A1

Abstract

Vorrichtung zum Umwandeln von schüttfähigem Aufgabegut (43), wie zum Beispiel Folien, Fasern, Schaumstoffe, Pulver und dergleichen aus organischem und/oder anorganischem Material zu Granulaten, Agglomeraten, Pellets, Presslingen und dergleichen unter Aufbringung von Druck mit einem um eine Achse (1) angeordneten zylindrischen Verdichtungsraum (17), der umfangseitig von einem Ringelement (18) mit Durchtrittsöffnungen (19) begrenzt ist und mit einem in dem Verdichtungsraum (17) um die Achse (1) in Umlaufrichtung (27) rotierenden Druckelement (10), wobei das Aufgabegut (43) dem Verdichtungsraum (17) axial aufgegeben und mittels des Druckelements (10) radial dem Ringelement (18) zugeführt wird, und wobei das Druckelement (10) mindestens einen sich bis zum Ringelement (18) erstreckenden und mit dieser zusammenwirkenden Druckflügel (9) besitzt, dessen in Umlaufrichtung (27) vordere Flanke (28) derart gekrümmt ist, dass zwischen Druckarm (9) und Ringelement (18) eine sich verengende Kompressionszone (30) entsteht, welche durch zwei Ringwände (13) und (16) in axialer Richtung beiderseits begrenzt wird und deren Ende von...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln von schüttfähigem Ausgangsmaterial zu Granulaten, Agglomeraten, Pellets, Presslingen und dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Profilteil innerhalb einer solchen Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 23.
Allgemein ist es bekannt anorganisches Aufgabegut, zumeist in Form von thermoplastischen Kunststoffen, die oftmals als Abfallstoffe vorliegen und in den Produktionsprozess zurückgeführt werden sollen, durch Verdichten und Erwärmen in rieselfähige Granulate umzuwandeln, die dann als Ausgangsstoff zur Beschickung von Extrudern, Spritzgussmaschinen, Blasmaschinen und dergleichen Verwendung finden. Im Zuge der Zwangsdurchmischung und Verdichtung des Aufgabeguts entsteht infolge der damit einhergehenden inneren Reibung Friktionswärme, die zu einem Erweichen der Thermoplaste führt. Erfolgt eine Erwärmung des Aufgabeguts auf den Schmelzpunkt des jeweiligen Materials, kommt es zu einer Plastifizierung, die die Bildung von Agglomeraten erst ermöglicht. Den Kunststoffen können auch Zusatzstoffe wie zum Beispiel Holzmehl oder -fasern beigemengt sein. Der plastifizierte Kunststoff übernimmt dann die Funktion eines Bindemittels für den Zusatzstoff, dessen Partikel er einbindet. Bleiben hingegen die Temperaturen unterhalb des materialspezifischen Schmelzpunktes, wird das Aufgabegut lediglich stark komprimiert, und es entstehen Presslinge, beispielweise in Form von Pellets.
In entsprechender Weise kann auch organisches oder eine Mischung aus organischem und anorganischem Aufgabegut verarbeitet werden. Beispielhaft seien neben dem bereits genannten Holzpartikel auch Paprikapulver, Zucker, Bagassefasern, Stärke und dergleichen erwähnt.
Die Schwierigkeit bei diesen Verfahren und insbesondere dem Agglomerieren liegt darin, die Temperaturentwicklung in einer geeigneten Vorrichtung so zu steuern, dass einerseits genügend Wärme vorhanden ist, um die thermoplastischen Kunststoffteilchen in den plastifizierten Zustand überzuführen, andererseits aber zu hohe Temperaturen vermieden werden, die ansonsten zu einer thermischen Materialschädigung führen würden. Die exakte und konstante Einhaltung der richtigen materialspezifischen Temperatur ist somit Voraussetzung für ein qualitativ hochwertiges Endprodukt.
Eine zu diesem Zweck bekannte Vorrichtung ist in der DE 32 10 974 A1 beschrieben. Dort werden Kunststofffolienschnitzel nach ihrer Zerkleinerung und Reinigung zu Granulat umgewandelt. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Schneckenpresse, die mit ihrem Ende in einen Spalt oder engen Ringraum mündet. Dabei wird das Aufgabegut in der Pressschnecke kontinuierlich verdichtet und dabei das Waschwasser ausgequetscht, bevor es im Spalt oder Ringraum seine grösste Dichte erfährt. Infolge der dort vorherrschenden Druck- und Reibungskräfte der Teilchen untereinander entsteht soviel Wärme, dass dadurch eine Resttrocknung des Aufgabeguts bei gleichzeitiger Bildung von Presslingen erreicht wird. Bei Steigerung des Drucks gegenüber einer am stirnseitigen Ende des Spalts oder Ringraums angeordneten Lochplatte und damit Erhöhung der Temperatur auf den Schmelzpunkt des Aufgabeguts setzt ein Sinterungsprozess ein, der zu Agglomeraten führt.
Als nachteilhaft macht sich dabei bemerkbar, dass der Betrieb der Vorrichtung in dem erforderlich engen Temperaturbereich nur schwer zu erreichen ist. Dadurch, dass das Aufgabegut bereits in der Schnecke grossen Druck- und Scherkräften ausgesetzt ist, kommt es zu einer sehr frühen Erwärmung des Aufgabeguts innerhalb der Vorrichtung. Durch Wärmekumulation beim Durchgang durch die Vorrichtung wird daher die maximale Grenztemperatur schon weit vor dem Durchtritt durch die Lochplatte erreicht, so dass Massnahmen zur Kühlung notwendig sind. Die dadurch bedingten grossen Temperaturschwankungen führen zu einem Granulat von uneinheitlicher physikalischer und chemischer Beschaffenheit, so dass dessen Weiterverwendung nur beschränkt möglich ist.
Eine demgegenüber stark verbesserte und in der Praxis bewährte Vorrichtung offenbaren jeweils die DE 26 14 730 A1 und DE 38 42 072 C1 . Die dort beschriebenen Agglomeratoren umfassen jeweils eine Förderschnecke mit Guteinlauf, die das Aufgabegut axial in einen ringscheibenförmigen Verdichtungsraum leitet. Der Verdichtungsraum wird umfangseitig von einer Lochmatrize begrenzt, durch weichen das Aufgabegut nach ausreichender Verdichtung und Erwärmung mittels eines rotierenden Druckflügels radial gepresst wird.
Durch die sichelförmige Ausbildung des Druckflügels entsteht zusammen mit der Lochmatrize eine sich zur Lochmatrize hin verjüngende Kompressionszone, in die die Kunststoffteilchen im Zuge der Rotation des Druckflügels eingezogen und im weiteren steigenden Druckkräften ausgesetzt werden. Zugleich führt die dem Aufgabegut durch den rotierenden Druckflügel aufgezwungene Durchmischung zu starken Scher- und Reibungskräften, was insgesamt eine rasche autogene Wärmeentwicklung im Verdichtungsraum verursacht.
Mit dem Temperaturanstieg geht ein Erweichen der Kunststoffteilchen einher, wodurch wiederum deren Haftwiderstand beim Durchtritt durch die Lochmatrize sinkt. Mit Erreichen dieses Zustandes ist daher eine weitere Steigerung der Druck- und Scherkräfte nicht mehr möglich, da das Aufgabegut diesen Tendenzen aufgrund der damit verbundenen Temperaturerhöhung durch Verringerung der Viskosität entgegensteuert. Es stellt sich somit ein Gleichgewichtszustand ein, dessen Parameter wie Druck, Temperatur und Viskosität im wesentlichen von der Art des Aufgabeguts und der geometrischen Ausbildung der Kompressionszone abhängen.
Aufgrund der vorgegebenen Konstruktionsweise bekannter Vorrichtungen ist eine Beeinflussung vorgenannter Parameter zur Anpassung an bestimmte Materialien oder Erreichung bestimmter Eigenschafen des Endprodukts nicht möglich, obwohl dies im Hinblick auf ein möglichst breites Einsatzgebiet der Vorrichtungen wünschenswert wäre.
Die JP 2005/095847 A offenbart eine Vorrichtung zum Behandeln von Schlamm mit dem Ziel, die darin enthaltenen festen Bestandteile zurückzugewinnen. Zu diesem Zweck besitzt die dort offenbarte Vorrichtung einen um eine Achse rotierenden Siebkorb, der nach oben offen und unten mittels eines Bodens verschlossen ist. An einem innerhalb des Siebkorbs koaxial angeordneten starren Schaft sind sich diametral gegenüberliegende geschwungene Arme befestigt, die sich in radialer Richtung bis zum Siebkorb erstrecken. Am Ende der Arme sitzt jeweils ein Druckstück, wobei der zwischen Druckstück und Schaft liegende Bereich von einer Rührplatte gebildet ist. Der Schlamm wird der Vorrichtung axial von oben über den gesamten vom Siebkorb umschlossenen Bereich aufgegeben, wo er zunächst von den Rührplatten erfasst und durchmischt wird, bevor er mittels der Druckstücke durch die Öffnungen des Siebkorbs gepresst wird. Dabei findet eine Trennung der wässrigen Phase vom Schlamm statt, was eine Rückgewinnung des körnigen Materials aus dem Schlamm ermöglicht.
In der JP 10192688 A ist eine Extruderschnecke zum Herstellen von Granulat beschrieben, an deren Ende ein scheibenförmiger Extraktor drehfest angeordnet ist, der wiederum von einem Ringsieb mit halbkreisförmigem Querschnitt umgeben ist. Der Extraktor besitzt zur Herstellung des Granulats achsparallele Schlitze, zwischen denen im Umfangsbereich Druckstücke angeordnet sind. Der der Rotationsachse zugeordnete Boden der Schlitze ist in axialer Richtung nach Art einer Rampe ausgebildet, um eine Umlenkung des Materialstroms in eine radiale Richtung zu erreichen. Beim Betrieb der Extrusionsvorrichtung wird das Aufgabegut zunächst der Extruderschnecke aufgegeben, wo es bereits unter Aufbringung von Druck mittels der Schneckenwendel zunehmend verdichtet wird, bis es schließlich in axialer Richtung in die Schlitze des Extraktors gelangt. In den Schlitzen wird das Aufgabegut einerseits infolge des anhaltenden Drucks durch die Extruderschnecke und Führung des rampenförmigen Schlitzbodens radial nach außen durch das Ringsieb gepresst. Andererseits wird dem Gutstrom infolge der Rotation des Extraktors und der damit rotierenden Schlitze eine Rotationsbewegung entlang der Siebfläche aufgezwungen, die sicherstellt, dass das Ringsieb gleichmäßig über seinen Umfang abgenutzt wird. Auf diese Weise ergeben sich längere Standzeiten der Siebe.
Aus der DE 590 113 ist eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Ton bekannt, bei der zur Erlangung einer homogenen Tonmischung das Ausgangsmaterial durch feine Löcher eines Siebkorbs gedrückt wird, was mit einen Zerreißen und gleichzeitigen Vermischen der austretenden Tonmasse verbunden ist. Die Vorrichtung weist eine feststehende Siebtrommel auf, in der das Ende einer umlaufenden Schnecke mit flügelartigen, das Gut gegen die Innenseite des Siebkorbs andrückenden Ansätzen umläuft. Durch Vorsehen zusätzlicher umlaufender Druckplatten wird eine Bewegung des Guts radial nach außen unterstützt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen derart weiterzuentwickeln, dass eine gezielte Steuerung des Gieichgewichtszustandes und damit der oben gekannten Parameter in Abhängigkeit von der Art des Aufgabematerials und der Beschaffenheit des Endprodukts erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, durch eine nachträglich herbeiführbare Veränderung der konstruktiven und geometrischen Ausbildung des Kompressionsraumes Einfluss auf die den Gleichgewichtszustand beschreibenden Parameter zu nehmen und damit eine Anpassung sowohl an die Art des Aufgabeguts als auch Form, Größe und Konsistenz des gewünschten Endprodukt erreichen zu können.
Erfindungsgemäß wird die Veränderbarkeit der Kompressionszone durch die Austauschbarkeit der diese Zone maßgeblich bildenden Bereiche gewährleistet. Zu diesem Zweck ist in den Druckflügel eine Profilteil lös- und austauschbar eingesetzt.
Ein großer Vorteil der Erfindung liegt darin, eine Anpassung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an das Aufgabegut oder an veränderte Anforderungen an das Endprodukt oder eine Optimierung des Endprodukts im Hinblick auf eine hohe Produktqualität ohne großen zeitlichen oder maschinellen Aufwand vornehmen zu können. Durch die Einstellbarkeit der optimalen Prozessparameter ist der Betreiber erfindungsgemäßer Vorrichtungen erstmals in der Lage, ohne nennenswerten wirtschaftlichen Mehraufwand konstant qualitativ hochwertiges Granulat herzustellen.
Da das Profilteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung starken mechanischen Beanspruchungen infolge der vorherrschenden Druck- und Reibungskräfte ausgesetzt ist, ist es einem entsprechend großen Verschleiß unterworfen, der in zunehmendem Maße eine Verschlechterung der Maschinenleistung bedingt. In diesem Zusammenhang erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass mit der Erfindung verbrauchte Profilteile schnell und einfach durch neue ersetzt werden können. Die Stillstandszeiten dafür fallen kaum ins Gewicht und der materielle Aufwand bleibt im Vergleich zum Austausch eines ganzes Druckelements wie bei bekannten Vorrichtungen sehr gering. Damit ist es möglich, die Profilteile öfters zu tauschen und damit die optimale Geometrie der Kompressionszone stets zu gewährleisten, mit dem Vorteil einer gleichbleibend hohen Maschinenleistung bei gleichbleibend hoher Qualität des Endprodukts. In Weiterführung dieses Gedankens ist die Verwendung eines verschleißfesten Materials für das Profilteil besonders bevorzugt.
Von Vorteil ist ferner eine Ausbildung des Profilteils in einer Länge, die einen bündigen und vorzugsweise stetigen Verlauf der wirksamen Flanke des Druckarms auch im Übergangsbereich zum Druckarm ermöglicht. Dadurch wird sichergestellt, dass ein gleichmäßiger Materialfluss ohne Stauungen im Verdichtungsraum stattfindet.
Durch eine konstruktive Ausbildung des Profilteils mit einem langen Schenkel, der im wesentlichen die Kompressionszone bildet, und einem kurzen Schenkel, der im Druckarm verankert ist, wird eine sichere Befestigung des Profilteils im Druckarm erreicht, ohne dessen Statik zu beeinträchtigen.
Die Befestigung des Profilteils am Druckarm wird vorteilhafterweise in erheblichem Umfang über einen Formschluss erreicht. Der Formschluss gewährleistet eine maximale Auflagefläche des Formteils im Druckarm, so dass das Formteil im wesentlichen nur Druckbeanspruchungen ausgesetzt ist. Zugleich verhindert eine formschlüssige Verbindung, dass Aufgabegut in Hohlräume und Rücksprünge eindringen könnte, was mit einem erheblichen Reinigungsaufwand verbunden wäre.
Vorteilhafterweise wird der Formschluss über Wulste erreicht, die in entsprechend geformte Nuten eingreifen. Auf diese Weise wird beim Einsetzen der Formteile in den Druckarm sowohl eine Zentrierung des Formteils in seiner bestimmungsgemäßen Position als auch eine Lagesicherung in dieser Position erreicht.
Zusätzlich können Sicherungsmittel angeordnet sein, die ein axiales Verschieben des Profilteils gegenüber dem Druckarm ausschließen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Profilteil stets in der Ebene des Druckelements angeordnet ist.
Zusätzlich zum Formschluss kann das Profilteil mittels einer Befestigungsschraube im Druckarm fixiert sein. Durch eine Anordnung der Befestigungsschraube im Bereich der Kontaktfläche mit dem Druckstück wird die Schraube im Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vom Druckstück überdeckt und so geschützt.
Dadurch ist die Befestigungsschraube nach Entnahme des Druckstückes sofort zugänglich, ohne dass Materialanlagerungen in diesem Bereich befürchtet werden müssten.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, Profilteil und Druckstück verbindbar, vorzugsweise einstückig auszubilden. Das Zusammenfügen der beiden Teile kann ohne Einfluss auf den Maschinenbetrieb außerhalb der Vorrichtung erfolgen, so dass es möglich ist, diese beiden Teile als Ganzes in einen Druckarm einzusetzen. Dadurch verringern sich die ohnehin schon kurzen Stillstandszeiten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Austauschen der Profilteile um eine weiteres.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der in 2 dargestellten Linie I-I,
2 einen vertikalen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Vorrichtung entlang der Linie II-II,
3 eine Detaildarstellung des in 2 dargestellten Querschnitts im Bereich der Kompressionszone und die
4 und 5 Ansichten auf zwei verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Profilteils.
Die 1 und 2 geben eine Übersicht über eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Man sieht ein eine Rotationsachse 1 umgebendes, in etwa trommelförmiges Gehäuse 2, dessen Stirnseiten von einer Vorderwand 3 und Rückwand 4 verschlossen sind. Die Vorderwand 3 besitzt eine zentrale Öffnung, die mit Hilfe einer schwenkbaren Gehäusetür 5 verschließbar ist. Die Rückwand 4 bildet im Bereich der Rotationsachse einen horizontalen Lagerbereich 6 zur Aufnahme und Durchführung einer Antriebswelle 7 aus. Das außerhalb des Gehäuses 2 liegende Ende der Antriebswelle 7 ist weiter nicht dargestellt und trägt in bekannter Weise eine Mehrrillenscheibe, die über Riemen mit einem Elektroantrieb verbunden ist.
Auf dem im Gehäuse 2 liegenden Ende der Antriebswelle 7 sitzt drehfest eine Nabe 8 mit sich diametral gegenüberliegenden sichelförmigen Druckarmen 9 (2). Die Nabe 8 und Druckarme 9 ergeben das mit 10 gekennzeichnete Druckelement.
Der horizontale Lagerbereich 6 ist im Inneren des Gehäuses 2 unter Bildung eines koaxialen Ringflansches 12 aufgeweitet, an den axial eine ebenfalls koaxiale Ringwand 13 anschließt. Mit ihrem inneren Umfang bildet die Ringwand 13 einen gleitenden Anschluss an die Nabe 8.
Die Gehäusetür 5 besitzt im Bereich der Rotationsachse 1 eine ringförmige Öffnung, durch welche sich der Außenmantel 14 einer ebenfalls koaxialen Förderschnecke 15 ins Innere des Gehäuses 2 erstreckt. Außerhalb des Gehäuses 2 ist an den Außenmantel 14 ein vertikaler Guteinlauf 11 angeschlossen. An der Innenseite der Gehäusetür 5 sieht man eine zweite, den Außenmantel 14 umgebende Ringwand 16, die mit axialem Abstand der Ringwand 13 gegenüberliegt. Die beiden Ringwände 13 und 16 bilden somit einen koaxialen ringscheibenförmigen Verdichtungsraum 17, der umfangsseitig von einer Ringelement 18 mit Durchtrittsöffnungen 19 begrenzt ist und der das rotierende Druckelement 10 aufnimmt. Infolge des größeren Durchmessers des Außenmantels 14 im Vergleich zum Außendurchmesser der Nabe 8 ergibt sich ein Ringspalt 20, über welchen der Verdichtungsraum 17 von der Förderschnecke 15 mit ihren Schneckenwendeln 21 mit Aufgabegut beschickt wird.
Das Ringelement 18 wird von zwei umlaufenden Messern 22 bestrichen, die an Messerhaltern 23 nachstell- und auswechselbar befestigt sind. Die Messerhalter 23 sind wiederum auf eine Messerhalternabe 24 angeordnet, die mittels Lager 25 auf dem horizontalen Lagerbereich 6 gelagert und zum Antrieb mit einem Kettenrad 26 versehen ist.
In 3 ist der Verdichtungsraum 17 mit ihm umgebenden Ringelement 18 und darin umlaufendem Druckelement 10 in größerem Maßstab dargestellt. Die Umlaufrichtung des Druckelements 10 ist mit 27 bezeichnet. Der Druckarm 9 des Druckelements 10 besitzt in der Draufsicht sichelförmige Gestalt, wobei das äußere Ende des Druckarms 9 bis zum Ringelement 18 reicht.
Für die Umwandlung des Aufgabeguts ist vor allem die in Umlaufrichtung 27 vordere Flanke 28 des Druckarms 9 von Bedeutung. Diese krümmt sich zum äußeren Ende des Druckarms 9 hin entgegen der Umlaufrichtung 27, wodurch der Abstand zwischen Ringelement 18 und Flanke 28 stetig abnimmt. Dadurch entsteht eine entgegen der Umlaufrichtung 27 sich verjüngender, zwickelförmiger Kompressionszone 30. Die Kompressionszone 30 wird von einem Druckstück 29 abgeschlossen, das in eine Ausnehmung am Druckarm 9 eingesetzt und von dessen Rückseite aus angeschraubt ist. Das Druckstück 29 liegt gleitend an der Innenseite des Ringelements 18 an.
Der in Umlaufrichtung 27 vor dem Druckstück 29 befindliche Teil des Druckarms 9 wird von einem Profilteil 31 gebildet, das in 4 in einer Schrägansicht näher dargestellt ist. Das Profilteil 31 besitzt winklige Form mit einem langen Schenkel 32 und einem kurzen Schenkel 33. Der lange Schenkel 32 weist einen gekrümmten Rücken 34 auf, der Teil der Flanke 28 ist und somit die Geometrie der Kompressionszone 30 maßgeblich beeinflusst. Das freie Ende sowohl des langen Schenkels 32 als auch des kurzen Schenkels 33 weisen jeweils eine im Querschnitt halbkreisförmige Wulst 35 und 36 auf, die zur formschlüssigen Verankerung des Profilteils 31 in entsprechenden Nuten im Druckarm 9 dienen. Die Innenseiten der Schenkel 32 und 33 verlaufen ohne Krümmung plan und bilden eine Auflagefläche mit einer entsprechenden Ausnehmung im Druckarm 9.
Zur zusätzlichen Lagesicherung ist an der Innenseite des langen Schenkels 32 eine quaderförmige Ausnehmung 37 angebracht. In die Ausnehmung 37 greift ein sich aus der Kontaktfläche des Druckflügels 9 heraus erstreckender Passstift 38 (3). Ferner sieht man eine Stufenbohrung 39, die quer durch den kurzen Schenkel 33 reicht und zur Aufnahme einer im Druckarm 9 verankerten Schraube dient um das Profilteils 31 am Druckarm 9 zu befestigen. Die Stufenbohrung 39 dient zur Aufnahme des Schraubenkopfes, so dass ein spaltloses Aneinanderfügen des Profilteils 31 an das Druckstücks 29 möglich ist.
In 5 ist ein Profilteil 40 in einer Seitenansicht gezeigt, das im wesentlichen dem in 4 dargestellten entspricht und insofern für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Im Unterschied zu dem vorbeschriebenen Profilteil 31 ist an das Profilteil 40 im Bereich des kurzen Schenkels 41 ein Druckstück 42 angeformt. Somit sind Profilteil 40 und Druckstück 42 einstückig ausgebildet und werden als Ganzes in den Druckflügel 9 eingesetzt bzw. diesem entnommen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:
Das durch den Pfeil 43 versinnbildlichte Aufgabegut gelangt über den Einlaufstutzen 11 in den Bereich der Förderschnecke 15, deren Schneckenwendeln 21 es axial durch den Ringspalt 20 in den Verdichtungsraum 17 fördern. Dort kommt es in den Wirkungsbereich des Druckelements 10, dessen Druckarme 9 das Aufgabegut erfassen und radial nach außen in Richtung des Ringelements 18 umlenken. Dabei gelangt das Aufgabegut in die Kompressionszone 30, deren entgegen der Umlaufrichtung 27 kontinuierliche Volumenabnahme zu einer immer stärkeren Verdichtung führt. Gleichzeitig bewirken die Druckflügel 9 eine intensive Durchmischung des Aufgabeguts. Die dadurch bedingten Scher- und Reibkräfte verursachen eine intensive Erwärmung des Aufgabeguts, was zu dessen Erweichen führt. Die damit verringerte Viskosität führt bei anhaltendem Druck dazu, den Fließ- und Haftwiderstand in den Durchtrittsöffnungen 19 zu überwinden, so dass das plastifizierte Aufgabegut durch das Ringelement 18 hindurch entweicht. Das auf der Außenseite des Ringelements 18 austretende Aufgabegut wird dort von den umlaufenden Messern 22 in gleichförmiges homogenes und hoch verdichtetes Granulat geteilt.
Durch Verwendung eines auswechselbaren Profilteils 31, 40 kann die Geometrie der Kompressionszone 30 und damit die Parameter des Gleichgewichtszustandes erheblich beeinflusst werden. Stärkere Krümmungen des Rückens 34 des Profilteils 31, 40 führen zu einer spitzeren Zwickelbildung der Kompressionszone 30. Die Kompressionszone 30 besitzt bei dieser Ausführungsform ein geringeres Volumen, und der durch die Flanke 28 ausgeübte Druck auf das Aufgabegut ist annähernd achsparallel zu den Durchtrittsöffnungen 19 des Ringelements 18 ausgerichtet. In der Folge ergeben sich beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung geringere Temperaturen in den Verdichtungsraum 17 bzw. der Kompressionszone 30 bei einem vergleichsweise höheren Druckaufbau.
Bei Verwendung von Profilteilen 31, 40 mit flacheren Krümmungen des Rückens 34 erfolgt hingegen eine starke Verjüngung der Kompressionszone 30 in Richtung des Druckstücks 29 mit der Folge niederer Drücke und höherer Temperaturen.
Durch geeignete Auswahl eines entsprechend ausgebildeten Profilteils 31, 40 lässt sich somit eine Anpassung und Optimierung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an äußere Umstände wie z. B. Art des Aufgabeguts und Form und Eigenschaften des herzustellenden Endprodukts anpassen.

Claims

Vorrichtung zum Umwandeln von schüttfähigem Aufgabegut (43), wie zum Beispiel Folien, Fasern, Schaumstoffe, Pulver und dergleichen aus organischem und/oder anorganischem Material zu Granulaten, Agglomeraten, Pellets, Presslingen und dergleichen unter Aufbringung von Druck mit einem um eine Achse (1) angeordneten zylindrischen Verdichtungsraum (17), der umfangseitig von einem Ringelement (18) mit Durchtrittsöffnungen (19) begrenzt ist und mit einem in dem Verdichtungsraum (17) um die Achse (1) in Umlaufrichtung (27) rotierenden Druckelement (10), wobei das Aufgabegut (43) dem Verdichtungsraum (17) axial aufgegeben und mittels des Druckelements (10) radial dem Ringelement (18) zugeführt wird, und wobei das Druckelement (10) mindestens einen sich bis zum Ringelement (18) erstreckenden und mit dieser zusammenwirkenden Druckflügel (9) besitzt, dessen in Umlaufrichtung (27) vordere Flanke (28) derart gekrümmt ist, dass zwischen Druckarm (9) und Ringelement (18) eine sich verengende Kompressionszone (30) entsteht, welche durch zwei Ringwände (13) und (16) in axialer Richtung beiderseits begrenzt wird und deren Ende von einem Druckstück (29) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der in Umlaufrichtung (27) vor dem Druckstück (29) liegende, die Kompressionszone (30) bildende Abschnitt des Druckflügels (9) zur nachträglichen Veränderbarkeit der Geometrie der Kompressionszone (30) wenigstens teilweise von einem lös- und austauschbar mit dem Druckflügel (9) verbundenen Profilteil (31) gebildet ist, welches unter Bildung eines langen Schenkels (32) und eines kurzen Schenkels (33) Winkelform besitzt und dessen Rücken (34) die Kontur der Kompressionszone (30) zur Einflussnahme auf die Druck- und Wärmeentwicklung in der Kompressionszone (30) bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (31) bündig, vorzugsweise stetig an den Druckarm (9) und/oder das Druckstück (29) anschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Druckarm (9) und Profilteil (31) formschlüssig miteinander verbindbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (31) an dem Ende des langen Schenkels (32) einen Wulst (35) aufweist, der zur Aufnahme radialer Abhebekräfte mit einer Nut im Druckarm (9) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wulst (35) und die Nut im Wesentlichen tangential zur Rotationsachse (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (31) an dem Ende des kurzen Schenkels (33) einen Wulst (36) aufweist, der zur Aufnahme im wesentlich tangentialer Kräfte mit einer Nut im Druckarm (9) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wulst (36) und die Nut im Wesentlichen radial zur Rotationsachse (1) oder parallel dazu angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kontaktfläche zwischen Druckarm (9) und Profilteil (31) Sicherungsmittel gegen eine axiale Relativbewegung von Druckarm (9) und Profilteil (31) zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel aus einer Längsnut (37) und darin eingreifenden Passstift (38) bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Befestigungsmittel, vorzugsweise eine Schraube, ausgehend von der Kontaktfläche mit dem Druckstück (29) durch das Profilteil (31) in den Druckarm (9) erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (31) mit einem Druckstück (29) außerhalb des Druckarms (9) kraftschlüssig und lösbar verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (31) aus einem verschleißfesten Material, vorzugsweise aus härtbarem Werkzeug- oder Messerstahl besteht.
Vorrichtung zum Umwandeln von schüttfähigem Aufgabegut (43), wie zum Beispiel Folien, Fasern, Schaumstoffe, Pulver und dergleichen aus organischem und/oder anorganischem Material zu Granulaten, Agglomeraten, Pellets, Presslingen und dergleichen unter Aufbringung von Druck mit einem um eine Achse (1) angeordneten zylindrischen Verdichtungsraum (17), der umfangseitig von einem Ringelement (18) mit Durchtrittsöffnungen (19) begrenzt ist und mit einem in dem Verdichtungsraum (17) um die Achse (1) in Umlaufrichtung (27) rotierenden Druckelement (10), wobei das Aufgabegut (43) dem Verdichtungsraum (17) axial aufgegeben und mittels des Druckelements (10) radial dem Ringelement (18) zugeführt wird, und wobei das Druckelement (10) mindestens einen sich bis zum Ringelement (18) erstreckenden und mit dieser zusammenwirkenden Druckflügel (9) besitzt, dessen in Umlaufrichtung (27) vordere Flanke (28) derart gekrümmt ist, dass zwischen Druckarm (9) und Ringelement (18) eine sich verengende Kompressionszone (30) entsteht, welche durch zwei Ringwände (13) und (16) in axialer Richtung beiderseits begrenzt wird und deren Ende von einem Druckstück (42) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (42) und der in Umlaufrichtung (27) vor dem Druckstück (42) liegende, die Kompressionszone (30) bildende Abschnitt des Druckflügels (9) zur nachträglichen Veränderbarkeit der Geometrie der Kompressionszone (30) wenigstens teilweise von einem lös- und austauschbar mit dem Druckflügel (9) verbundenen Profilteil (40) gebildet werden, welches unter Bildung eines langen Schenkels (32) und eines kurzen Schenkels (41) Winkelform besitzt und dessen Rücken (34) die Kontur der Kompressionszone (30) zur Einflussnahme auf die Druck- und Wärmeentwicklung in der Kompressionszone (30) bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (40) bündig, vorzugsweise stetig an den Druckarm (9) anschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass Druckarm (9) und Profilteil (40) formschlüssig miteinander verbindbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (40) an dem Ende des langen Schenkels (32) einen Wust (35) aufweist, der zur Aufnahme radialer Abhebekräfte mit einer Nut im Druckarm (9) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wulst (35) bzw. die Nut im Wesentlichen tangential zur Rotationsachse (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (40) an dem Ende des kurzen Schenkels (41) einen Wulst (36) aufweist, der zur Aufnahme im wesentlich tangentialer Kräfte mit einer Nut im Druckarm (9) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Wulst (36) bzw. die Nut im Wesentlichen radial zur Rotationsachse (1) oder parallel dazu angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kontaktfläche zwischen Druckarm (9) und Profilteil (40) Sicherungsmitteln gegen eine axiale Relativbewegung von Druckarm (9) und Profilteil (40) zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel aus einer Längsnut (37) und darin eingreifenden Passstift (38) bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (40) aus einem verschleißfesten Material, vorzugsweise aus härtbarem Werkzeug- oder Messerstahl besteht.
Profilteil, weiches in den Druckarm (9) der Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 13 einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (31, 40) zur Bildung einer Kompressionszone (30) einen Rücken (34) mit stetiger Krümmung besitzt und unter Bildung eines langen Schenkels (32) und eines kurzen Schenkels (33, 41) Winkelform besitzt.
Profilteil nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (31, 40) an dem Ende des langen Schenkels (32) einen Wulst (35) aufweist, der vorzugsweise in Längserstreckungsrichtung des Profilteils (31, 40) ausgerichtet ist.
Profilteil nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (31, 40) an dem Ende des kurzen Schenkels (33, 41) einen Wulst (36) aufweist, der vorzugsweise in Quererstreckungsrichtung des Profilteils (31, 40) ausgerichtet ist.
Profilteil nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (31, 40) aus einem verschleißfesten Material besteht.
Profilteil nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass an das Profilteil (31) ein Druckstück (42) einstückig angeformt ist.