DE102013208993B4

DE102013208993B4 - Schneckenmaschine und Verfahren sowie Aufbereitungsanlage zur Aufbereitung von Schüttgut

Info

Publication number: DE102013208993B4
Application number: DE102013208993.7A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Stirner
Original assignee: Coperion GmbH
Current assignee: Coperion GmbH
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2033-05-16
Also published as: KR102233082B1; JP6322473B2; KR20140135121A; KR20200142488A; US20140338534A1; US9688003B2; KR102312053B1; CN104162971A; DE102013208993A1; CN104162971B; JP2014223804A

Abstract

Schneckenmaschine mit – einem Gehäuse (5), – mindestens einer in dem Gehäuse (5) ausgebildeten Gehäusebohrung (6, 7), – mindestens einer um eine zugehörige Drehachse (10, 11) drehantreibbaren Welle (8, 9), die in der zugehörigen Gehäusebohrung (6, 7) angeordnet ist, – mindestens einem Behandlungselement (13 bis 15) zur Behandlung eines aufzubereitenden Schüttguts (2, 3), das auf der mindestens einen Welle (8, 9) drehfest angeordnet ist, – einer Zuführöffnung (19) zum Zuführen des Schüttguts (2, 3) in die mindestens eine Gehäusebohrung (6, 7), und – einem Vakuum-Filtereinsatz (32) zur Entgasung des zugeführten Schüttguts (2, 3), wobei der Vakuum-Filtereinsatz (32) – in einer Förderrichtung (12) nach der Zuführöffnung (19) in dem Gehäuse (5) angeordnet ist, – mindestens ein Filterelement (50) aufweist, und – einen gasdurchlässigen und die mindestens eine Gehäusebohrung (6, 7) begrenzenden Wandabschnitt (76) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Filterelement (50) in einer Entgasungsrichtung (75) ein Schutzelement (63) mit Durchgangsöffnungen (74) vorgeordnet ist, dass das Schutzelement (63) mindestens zwei separate Schutzbereiche (70 bis 73) mit Durchgangsöffnungen (74) aufweist, und dass jedem Schutzbereich (70 bis 73) ein Zentralkanal (59 bis 62) zur Gaszuführung zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneckenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung von Schüttgut sowie eine Aufbereitungsanlage zur Aufbereitung von Schüttgut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
Aus der DE 20 2012 001 277 U1 ist eine Absaugvorrichtung zum Absaugen von Luft aus der Schneckenbohrung eines Extruders bekannt. Die Absaugvorrichtung weist ein Vlies auf, dass zwischen zwei Gittern gehalten ist.
Aus der EP 1 400 337 A1 ist eine Vorrichtung zum Extrudieren von Thermoplasten bekannt, die mindestens eine Entgasungsöffnung aufweist. Die Entgasungsöffnung ist mit einer Metalldrahtgewebe-Verbundplatte, einem Feinlochblech oder einer Schlitzlochblende ausgerüstet.
Aus der JP 2002-210 805 A1 ist ein Extruder bekannt, der seitlich angeordnete Vakuum-Filtereinsätze aufweist. Jeder Vakuum-Filtereinsatz umfasst ein Aufnahmeelement mit einem darin angeordneten Filterelement und einem Fixierelement.
Aus der EP 2 218 568 A1 (entspricht US 2010/ 0 202 243 A1 ) ist eine Schneckenmaschine bekannt, die zur Zuführung und Behandlung von Schüttgut einen Vakuum-Filtereinsatz aufweist, der bei einer Beaufschlagung mit Vakuum eine Entgasung des Schüttguts ermöglicht. Hierdurch kann pulverförmiges Schüttgut einfach in die Schneckenmaschine zugeführt werden. Um zu verhindern, dass Schüttgut durch den Vakuum-Filtereinsatz aus der Schneckenmaschine ausgetragen wird, weist der Vakuum-Filtereinsatz ein als Filterelement wirkendes Metall-Vlies auf. Überschreitet das Metall-Vlies einen zulässigen Verstopfungswert, wird dieses mittels eines Druckgasstoßes gereinigt. Nachteilig ist, dass das Filterelement nur eine begrenzte Standzeit aufweist und nach Ablauf der Standzeit gewechselt werden muss, was zu unerwünschten Stillstandzeiten der Schneckenmaschine führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneckenmaschine zur Zuführung bzw. Aufbereitung von Schüttgut zu schaffen, deren Vakuum-Filtereinsatz eine vergleichsweise lange Standzeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Schneckenmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das mindestens eine Filterelement durch das granulatförmige und/oder pulverförmige Schüttgut beschädigt und nach und nach zerstört wird. Insbesondere die vergleichsweise großen Schüttgutpartikel von granulatförmigem Schüttgut haben beim Zuführen in die Schneckenmaschine eine hohe kinetische Energie, die beim Auftreffen auf das mindestens eine Filterelement zumindest teilweise an dieses abgegeben wird. Um das mindestens eine Filterelement zu schützen, ist diesem in der Entgasungsrichtung ein Schutzelement vorgeordnet, das das mindestens eine Filterelement vor auftreffenden Schüttgutpartikeln schützt, jedoch eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, um das Schüttgut in üblicher Weise zu entgasen. Das Schutzelement weist in der Entgasungsrichtung eine Wanddicke im Bereich zwischen 0,5 mm bis 8 mm, insbesondere zwischen 0,8 mm bis 6 mm, und insbesondere zwischen 1 mm bis 4 mm auf. Das Schutzelement dient somit insbesondere als Granulatschutz. Das Schutzelement ist vorzugsweise aus Metall.
Die Durchgangsöffnungen sind derart ausgebildet, dass Schüttgut ab einer vordefinierten Partikelgröße, insbesondere granulatförmiges Schüttgut, nicht durch die Durchgangsöffnungen durchtreten und zu dem mindestens einen Filterelement gelangen kann. Die Durchgangsöffnungen weisen vorzugsweise eine minimale Abmessung von höchstens 2 mm, insbesondere von höchstens 1,5 mm, und insbesondere von höchstens 1 mm auf.
Dadurch, dass das Schutzelement mindestens zwei, insbesondere mindestens vier separate Schutzbereiche mit zugehörigen Durchgangsöffnungen aufweist, kann jeder Schutzbereich sowie der zugehörige Filterbereich unabhängig von einem anderen Schutzbereich durch ein unter Druck stehendes Gas bzw. Druckluft gereinigt werden. Die separaten Schutzbereiche sind insbesondere durch einen zugehörigen gasundurchlässigen Trennbereich getrennt. Durch die bereichsweise Reinigung des Schutzelements sowie des mindestens einen Filterelements wird somit gewährleistet, dass der Betrieb der Schneckenmaschine nicht unterbrochen werden muss, sondern die bereichsweise Reinigung parallel zu dem Betrieb der Schneckenmaschine stattfinden kann. Darüber hinaus erhält das Schutzelement durch den gasundurchlässigen Trennbereich eine zusätzliche mechanische Eigenstabilität. Dadurch, dass jedem Schutzbereich ein Zentralkanal zur Gas- bzw. Druckluftzuführung zugeordnet ist, können die Schutzbereiche sowie die zugehörigen Filterbereiche bzw. Filterelemente sowohl individuell als auch gemeinsam angesteuert werden, wodurch eine bereichsweise Reinigung des Vakuum-Filtereinsatzes sowie ein präventives Spülen des gesamten Vakuum-Filtereinsatzes bei einem Stillstand der Schneckenmaschine möglich ist. Hierdurch wird das Schutzelement und das mindestens eine Filterelement vor Verunreinigungen geschützt.
Zur Stützung des mindestens einen Filterelements weist der Vakuum-Filtereinsatz vorzugsweise ein Stützgewebe und/oder ein Drainagegewebe auf, das bzw. die dem mindestens einen Filterelement in der Entgasungsrichtung nachgeordnet sind. Das Stützgewebe weist eine Maschenweite im Bereich von 100 μm bis 400 μm auf, wohingegen das Drainagegewebe eine Maschenweite im Bereich von 500 μm bis 1000 μm aufweist. Das Stützgewebe hat somit allgemein eine feinere Maschenweite als das Drainagegewebe. Das mindestens eine Filterelement weist demgegenüber eine Filterfeinheit von 1 μm bis 10 μm gemäß ISO 16889 auf.
Bei dem granulatförmigen Schüttgut handelt es sich vorzugsweise um ein Kunststoffgranulat. Dem granulatförmigen Schüttgut ist ein pulverförmiges Schüttgut beigemischt. Bei dem pulverförmigen Schüttgut handelt es sich insbesondere um Füllstoffe und/oder Additive.
Die erfindungsgemäße Schneckenmaschine dient zur Zuführung und/oder Aufbereitung von Schüttgut. Die Schneckenmaschine ist beispielsweise als Seitenbeschickungsmaschine ausgebildet, die zum Zuführen von Schüttgut in eine weitere Schneckenmaschine zur Aufbereitung des Schüttguts dient. Die Seitenbeschickungsmaschine dient somit zum Einziehen und Dosieren des Schüttguts. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Schneckenmaschine beispielsweise zur Aufbereitung von Schüttgut ausgebildet und weist insbesondere mehrere Behandlungselemente, wie beispielsweise Schnecken- und/oder Knetelemente zur Behandlung des aufzubereitenden Schüttguts auf, die in Richtung der jeweiligen Drehachse hintereinander auf der mindestens einen Welle drehfest angeordnet sind.
Das Schutzelement ist zur Anpassung an die mindestens eine Gehäusebohrung im Querschnitt teilweise in Form eines Teilkreisbogens ausgebildet.
Hierdurch wird eine lange Standzeit des Vakuum-Filtereinsatzes gewährleistet. Dadurch, dass das Schutzelement in der Querschnittsform entsprechend der mindestens einen Gehäusebohrung ausgebildet ist, kann das Schüttgut bei Betrieb der Schneckenmaschine mittels eines Behandlungselements einfach und zuverlässig von dem Schutzelement abgestreift werden. Hierdurch werden an das Schutzelement angesaugte Schüttgutpartikel ständig von dem Behandlungselement mitgenommen, so dass eine ständige Reinigung des Schutzelements stattfindet.
Eine Schneckenmaschine nach Anspruch 2 gewährleistet eine lange Standzeit in Verbindung mit einer hohen Filterleistung des Vakuum-Filtereinsatzes. Dadurch, dass die Durchgangsöffnungen langlochförmig ausgebildet sind, weisen diese einerseits eine vergleichsweise kleine minimale Abmessung bzw. Breite auf, wodurch Schüttgutpartikel, die größer als die minimale Abmessung sind, nicht durch die Durchgangsöffnungen zu dem mindestens einen Filterelement gelangen können. Andererseits weisen die Durchgangsöffnungen aufgrund ihrer langlochförmigen Ausbildung eine große freie Filterfläche auf, so dass die Filterleistung kaum beeinträchtigt wird und das Schüttgut effektiv entgast werden kann. Vorzugsweise weisen die langlochförmigen Durchgangsöffnungen eine Breite von höchstens 2 mm, insbesondere von höchstens 1,5 mm, und insbesondere von höchstens 1 mm und eine Länge von 5 mm bis 100 mm, insbesondere von 10 mm bis 80 mm und insbesondere von 15 mm bis 50 mm auf.
Eine Schneckenmaschine nach Anspruch 3 gewährleistet eine lange Standzeit in Verbindung mit einer hohen Filterleistung des Vakuum-Filtereinsatzes. Durch das Verhältnis von Länge zu Breite der Durchgangsöffnungen wird sichergestellt, dass das Schutzelement – trotz einer vergleichsweise großen freien Filterfläche – eine ausreichende Eigenstabilität aufweist, um die mit hoher kinetischer Energie auftreffenden Schüttgutpartikel von dem mindestens einen Filterelement fernzuhalten und nicht selbst beschädigt zu werden. Die minimale Breite der Durchgangsöffnungen ist hierbei so gewählt, dass Schüttgutpartikel ab einer vordefinierten Partikelgröße nicht durch die Durchgangsöffnungen treten können.
Eine Schneckenmaschine nach Anspruch 4 gewährleistet eine lange Standzeit des Vakuum-Filtereinsatzes in Verbindung mit einer hohen Filterleistung. Dadurch, dass die Durchgangsöffnungen in Reihen angeordnet sind, wird – trotz einer großen freien Filterfläche – eine hohe mechanische Eigenstabilität des Schutzelements erzielt. Die jeweilige Mittellängsachse M ist vorzugsweise parallel zu der mindestens einen Drehachse ausgerichtet.
Eine Schneckenmaschine nach Anspruch 5 gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit des Vakuum-Filtereinsatzes. Durch die versetzte Anordnung der Durchgangsöffnungen wird eine hohe mechanische Eigenstabilität des Schutzelements in Verbindung mit einer großen freien Filterfläche erzielt. Vorzugsweise sind die Durchgangsöffnungen benachbarter Reihen im Halbversatz angeordnet.
Eine Schneckenmaschine nach Anspruch 6 gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit des Vakuum-Filtereinsatzes. Durch das Verhältnis des Abstandes benachbarter Durchgangsöffnungen zu der Breite der Durchgangsöffnungen wird gewährleistet, dass zwischen benachbarten Durchgangsöffnungen ein ausreichend breiter Steg verbleibt, so dass das Schutzelement eine ausreichende mechanische Eigenstabilität hat. Vorzugsweise weisen die Stege eine Wandstärke von 0,5 mm bis 4 mm, insbesondere von 0,5 mm bis 2 mm, und insbesondere von 0,5 mm bis 1 mm auf.
Eine Schneckenmaschine nach Anspruch 7 gewährleistet eine lange Standzeit des Vakuum-Filtereinsatzes. Die separaten Filterelemente können bei Bedarf einzeln getauscht und/oder gereinigt werden. Die Filterelemente können mit dem zugehörigen Schutzbereich unabhängig voneinander mittels eines unter Druck stehenden Gases bzw. Druckluft gereinigt werden, wodurch anhaftende Schüttgutpartikel in regelmäßigen Zeitabständen von dem jeweiligen Filterelement entfernt werden können, ohne dass der Betrieb der Schneckenmaschine gestoppt werden muss.
Eine Schneckenmaschine nach Anspruch 8 gewährleistet eine lange Standzeit des Vakuum-Filtereinsatzes. Durch die Verteilerkanäle wird einerseits eine gleichmäßige Erzeugung des Vakuums erzielt und andererseits eine gleichmäßige Beaufschlagung mit dem zugeführten Gas bzw. der zugeführten Druckluft gewährleistet.
Eine Schneckenmaschine nach Anspruch 9 gewährleistet eine lange Standzeit des Vakuum-Filtereinsatzes bei einem hohen Durchsatz der Schneckenmaschine. Dadurch, dass die Schneckenmaschine mindestens zwei parallel zueinander angeordnete und einander durchdringende Gehäusebohrungen mit zugehörigen Wellen und darauf angeordneten Behandlungselementen aufweist, hat diese einen hohen Durchsatz. Um Schüttgut mit einem entsprechend hohen Durchsatz einziehen zu können, ist der Vakuum-Filtereinsatz im Querschnitt entsprechend der Form von zwei benachbart angeordneten Teilkreisbögen ausgebildet, so dass das Schutzelement an die Querschnittsform der Gehäusebohrungen angepasst ist. Die auf den Wellen angeordneten Behandlungselemente streifen das Schutzelement im Bereich jeweils eines Teilkreisbogens ab, so dass an das Schutzelement angesaugte Schüttgutpartikel ständig mitgenommen und das Schutzelement ständig gereinigt wird. Hierdurch wird eine hohe Filterleistung erzielt, wobei das Schutzelement das mindestens eine Filterelement gleichzeitig vor Beschädigungen durch Schüttgutpartikel schützt.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges und effizientes Verfahren zur Aufbereitung von Schüttgut zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Dadurch, dass der Vakuum-Filtereinsatz bei einem Stillstand der Schneckenmaschine gespült wird, wird eine Beschädigung und/oder ein Verstopfen des mindestens einen Filterelements wirkungsvoll verhindert. Das mindestens eine Filterelement wird bei einem Stillstand der Schneckenmaschine präventiv und insbesondere vollflächig gespült. Bei einem Stillstand der Schneckenmaschine verhindert die entgegen der Entgasungsrichtung durch das mindestens eine Filterelement strömende Druckluft bzw. das unter Druck stehende Gas, dass heißes Gas aus der Schneckenmaschine zu der Oberfläche des mindestens einen Filterelements gelangt und an dem mindestens einen Filterelement befindliche Schüttgutpartikel aufschmilzt, die dann das mindestens eine Filterelement verstopfen bzw. irreversibel verstopfen und dementsprechend dauerhaft beschädigen. Durch die permanente bzw. präventive Spülung des Vakuum-Filtereinsatzes bei einem Stillstand der Schneckenmaschine wird somit eine Beschädigung und/oder ein Verstopfen des mindestens einen Filterelements verhindert, wodurch die Standzeit des Vakuum-Filtereinsatzes erhöht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dementsprechend zuverlässig und effizient. Der Volumenstrom kann bei dem Spülen je nach Bedarf eingestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit, da ein Verstopfen des mindestens einen Filterelements durch eine bedarfs- und/oder schüttgutgerechte Aktivierung des Spülens wirkungsvoll vermieden wird. Bei Erreichen bzw. Unterschreiten der vordefinierten Drehzahluntergrenze n_U wird sofort oder mit einer Zeitverzögerung das Spülen aktiviert. Die Zeitverzögerung kann abhängig von dem Schüttgut bzw. Produkt und/oder Prozess vordefiniert sein.
Das Spülen erfolgt insbesondere bei einem Nothalt der Schneckenmaschine oder bei einem planmäßigen Stopp der Schneckenmaschine. Die Schneckenmaschine ist beispielsweise als Seitenbeschickungsmaschine ausgebildet, die das Schüttgut einer Schneckenmaschine zur Aufbereitung zuführt. Alternativ ist die Schneckenmaschine zur Zuführung und Aufbereitung des Schüttguts ausgebildet.
Zusätzlich kann im Betrieb der Schneckenmaschine der Vakuum-Filtereinsatz durch eine Wasserkühlung und/oder eine Luftkühlung gekühlt werden. Zur Luftkühlung wird der Vakuum-Filtereinsatz beispielsweise vollflächig gespült. Die Zuschaltung der Luftkühlung kann beispielsweise mit der Wasserkühlung gekoppelt sein und zeitgleich oder zeitverzögert aktiviert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere auch mit den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 9 weitergebildet werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 11 gewährleistet eine hohe Effizienz. Dadurch, dass das Spülen des mindestens einen Filterelements wieder deaktiviert wird, wenn die Drehzahlobergrenze n_O erreicht bzw. überschritten ist, kann der Vakuum-Filtereinsatz wieder in der bestimmungsgemäßen Weise betrieben werden. Die Aufbereitung des Schüttguts kann dementsprechend wieder aufgenommen werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 12 gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit bei langen Betriebsunterbrechungen. Bei einer andauernden Betriebsunterbrechung wird das Spülen deaktiviert, wenn das Gehäuse die Temperaturuntergrenze T_U erreicht bzw. unterschritten hat. Die Temperaturuntergrenze T_U beträgt beispielsweise 100°C, insbesondere 80°C und insbesondere 40°C. Die Temperaturuntergrenze wird beispielsweise schüttgut- bzw. produktabhängig vordefiniert. Hierdurch wird das permanente Spülen deaktiviert, wenn für den Vakuum-Filtereinsatz bzw. das mindestens eine Filterelement nicht länger die Gefahr des Verstopfens bzw. der Beschädigung besteht. Die für das Spülen zuständige Spüleinrichtung wird hierdurch geschont. Das Spülen kann wieder aktiviert werden, wenn die Gehäusetemperatur eine Temperaturobergrenze T_O erreicht bzw. überschritten hat. Die Temperaturobergrenze T_O kann wiederum schüttgut- bzw. produktabhängig vordefiniert sein. Die Temperaturobergrenze T_O beträgt beispielsweise 40°C, und insbesondere 80°C.
Ein Verfahren nach Anspruch 13 gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit und Effektivität bei der Aufbereitung von Schüttgut. Dadurch, dass der Vakuum-Filtereinsatz bereichsweise mit Gas bzw. Druckluft gespült wird, ist eine bereichsweise Reinigung des Vakuum-Filtereinsatzes möglich, ohne dass die Schneckenmaschine gestoppt werden muss. Die Bereiche des Vakuum-Filtereinsatzes werden vorzugsweise sukzessive und/oder in regelmäßigen Abständen während des Betriebs gereinigt. Die bereichsweise Reinigung wird vorzugsweise bei einem konstanten Durchsatz im Betrieb der Schneckenmaschine aktiviert. Zur Aktivierung der bereichsweisen Reinigung wird beispielsweise mittels eines Drucksensors das an dem Vakuum-Filtereinsatz anliegende Vakuum überwacht und bei Erreichen eines vordefinierten Grenzwerts die Reinigung aktiviert. Beispielsweise kann für jeden Filterbereich ein Druckmessgerät vorgesehen sein, sodass bei Unterschreitung eines Grenzwerts der jeweilige Filterbereich mittels eines Druckimpulses gespült bzw. gereinigt wird. Die Reinigung der Filterbereiche kann hierdurch bedarfsgerecht erfolgen. Weiterhin können beispielsweise mittels eines Druckmessgeräts alle Filterbereiche überwacht werden. Bei Erreichen eines vordefinierten Grenzwerts wird eine sukzessive Reinigung der einzelnen Filterbereiche nach einer zuvor definierten zeitlichen Abfolge aktiviert. Beispielsweise werden die Filterbereiche nacheinander mit einem Zeitabstand von 30 Sekunden gereinigt.
Vorzugsweise ist mindestens ein Durchflussmessgerät vorgesehen, das das Volumen des Gases bzw. der Druckluft bei der bereichsweisen Reinigung bzw. beim präventiven Spülen misst. Hierdurch kann die Reinigung bzw. das präventive Spülen optimiert werden.
Darüber hinaus kann die bereichsweise Reinigung unabhängig von einem Druckmessgerät in vordefinierten Zeitabständen erfolgen. Beispielsweise können die einzelnen Filterbereiche sukzessive mit einem Zeitabstand von 10 Minuten gereinigt werden. Sind beispielsweise vier Filterbereiche vorhanden, so wird jeder Filterbereich im Betrieb nach 40 Minuten regelmäßig gereinigt. Der gewählte Zeitabstand kann abhängig vom Schüttgut bzw. Produkt und/oder Prozess definiert werden.
Zur Reinigung wird die Dauer des jeweiligen Druckimpulses so gewählt, dass sich der Filterkuchen von dem mindestens einen Filterelement ablöst, jedoch möglichst wenig Gas bzw. Druckluft dem Prozess zugeführt wird. Der zur Reinigung erzeugte Druckluftimpuls hat vorzugsweise eine Dauer von höchstens 2 Sekunden, insbesondere von höchstens 1 Sekunde und insbesondere von höchstens 0,5 Sekunden. Der Druck des Gases bzw. der Druckluft beträgt bei der bereichsweisen Reinigung und/oder dem präventiven Spülen vorzugsweise höchstens 4,5 bar, insbesondere höchstens 3,0 bar, insbesondere höchstens 1,5 bar, insbesondere höchstens 1,0 bar und insbesondere höchstens 0,5 bar über dem Umgebungsdruck. Der Druck wird vorzugsweise so gewählt, dass sich das mindestens eine Filterelement nicht aufbläht und in Kontakt mit einem Behandlungselement kommt und weiterhin möglichst wenig Gas bzw. Druckluft den Prozess stört. Andererseits wird der Druck so gewählt, dass eine zuverlässige Reinigung bzw. Spülung gewährleistet ist. Weist der Vakuum-Filtereinsatz ein Schutzelement auf, so kann der Druck beim bereichsweisen Reinigen bzw. präventiven Spülen vergleichsweise höher gewählt werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 14 gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit. Durch das Schutzelement wird das mindestens eine Filterelement vor Beschädigungen geschützt.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Aufbereitungsanlage zur Aufbereitung von Schüttgut zu schaffen, die eine hohe Zuverlässigkeit mit geringen Stillstandszeiten aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Aufbereitungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Aufbereitungsanlage entsprechen den bereits beschriebenen Vorteilen der erfindungsgemäßen Schneckenmaschine und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erfindungsgemäße Aufbereitungsanlage kann insbesondere auch mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 14 weitergebildet werden.
Durch die Vakuumerzeugungseinrichtung wird das Schüttgut in bekannter Weise entgast. Der Vakuum-Filtereinsatz weist aufgrund des Schutzelements eine lange Standzeit auf, da das mindestens eine Filterelement wirkungsvoll vor Beschädigungen durch das Schüttgut geschützt wird. Die Spüleinrichtung ermöglicht eine Reinigung des Vakuum-Filtereinsatzes mit unter Druck stehendem Gas bzw. Druckluft. Insbesondere ermöglicht die Spüleinrichtung aufgrund der Ausbildung der Steuereinrichtung ein präventives Spülen des Vakuum-Filtereinsatzes bei einem Stillstand der Schneckenmaschine.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
1 eine Aufbereitungsanlage zur Aufbereitung von Schüttgut gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Schneckenmaschine im vertikalen Längsschnitt,
2 die Schneckenmaschine gemäß 1 im horizontalen Längsschnitt,
3 eine perspektivische Ansicht eines Vakuum-Filtereinsatzes der Schneckenmaschine gemäß 1,
4 einen vertikalen Querschnitt durch den Vakuum-Filtereinsatz gemäß 3,
5 eine vergrößerte Ansicht des Vakuum-Filtereinsatzes in 4 im Bereich V eines Schutzelements,
6 eine perspektivische Ansicht des Vakuum-Filtereinsatzes ohne das Schutzelement,
7 eine Draufsicht auf den Vakuum-Filtereinsatz in 6 ohne Filterelemente,
8 eine perspektivische Ansicht des Schutzelements in 3,
9 eine vergrößerte Draufsicht auf das Schutzelement in 8 im Bereich von Durchgangsöffnungen, und
10 eine Aufbereitungsanlage zur Aufbereitung von Schüttgut gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer Schneckenmaschine zur Seitenbeschickung.
Nachfolgend ist anhand der 1 bis 9 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die in 1 dargestellte Aufbereitungsanlage 1 dient zur Aufbereitung einer Mischung aus pulverförmigem Schüttgut 2 und granulatförmigem Schüttgut 3. Die Aufbereitungsanlage 1 weist eine als Extruder ausgebildete Schneckenmaschine 4 auf, deren Gehäuse 5 aus mehreren nicht näher dargestellten Gehäuseschüssen aufgebaut ist. In dem Gehäuse 5 sind zwei einander durchdringende Gehäusebohrungen 6, 7 ausgebildet, die parallel zueinander verlaufen. In den Gehäusebohrungen 6, 7 sind zwei Wellen 8, 9 um zugehörige Drehachsen 10, 11 konzentrisch angeordnet. Auf den Wellen 8, 9 sind in einer Förderrichtung 12 jeweils hintereinander mehrere Behandlungselemente 13, 14, 15 angeordnet. Die auf den Wellen 8, 9 benachbart angeordneten Behandlungselemente 13, 14, 15 sind einander paarweise dichtkämmend ausgebildet.
Die Schneckenmaschine 4 weist in der Förderrichtung 12 nacheinander eine Einzugszone 16, eine Aufschmelz- und Aufbereitungszone 17 und eine Druckaufbauzone 18 auf. In der Einzugszone 16 weist die Schneckenmaschine 4 eine Zuführöffnung 19 mit einem zugehörigen Zuführtrichter 20 zum Zuführen des Schüttguts 2, 3 auf. Die Zuführöffnung 19 mündet in die Einzugszone 16, in der auf den Wellen 8, 9 erste Förderschneckenelemente 13 als Behandlungselemente angeordnet sind. Im Bereich der Einzugszone 16 sind in dem Gehäuse 5 Kühlkanäle 21 ausgebildet.
In der der Einzugszone 16 nachgeordneten Aufschmelz- und Aufbereitungszone 17 sind auf den Wellen 8, 9 Knetscheiben 14 als Behandlungselemente angeordnet. Die nachgeordnete Druckaufbauzone 18 wird durch zweite Förderschneckenelemente 15 als Behandlungselemente definiert. Das Gehäuse 5 wird endseitig durch eine Düsenplatte 22 mit Austrittsdüsen 23 abgeschlossen.
Zum Antrieb der Wellen 8, 9 ist eine Antriebseinrichtung 24 vorgesehen. Die Antriebseinrichtung 24 umfasst einen elektrischen Antriebsmotor 25, der über eine Kupplung 26 mit einem Untersetzungs- und Verteilergetriebe 27 gekoppelt ist. Mittels der Antriebseinrichtung 24 sind die Wellen 8, 9 gleichsinnig drehantreibbar. An das Getriebe 27 sind die Wellen 8, 9 in üblicher Weise angekoppelt.
Zum Zuführen des Schüttguts 2, 3 in die Schneckenmaschine 4 ist eine Dosiereinrichtung 28 vorgesehen, die eine in einem Gehäuse 29 mittels eines Antriebsmotors 30 drehantreibbare gravimetrische Dosierschnecke 31 aufweist.
Zum Zuführen und Entgasen des Schüttguts 2, 3 weist die Schneckenmaschine 4 einen Vakuum-Filtereinsatz 32 auf, der in der Förderrichtung 12 nach der Zuführöffnung 19 in der Einzugszone 16 angeordnet ist. Hierzu weist das Gehäuse 5 eine Aufnahmeöffnung 33 auf, die bis zu den Gehäusebohrungen 6, 7 reicht. In der Aufnahmeöffnung 33 ist der Vakuum-Filtereinsatz 32 mittels Schrauben 34 lösbar angeordnet.
Der Vakuum-Filtereinsatz 32 weist einen blockförmigen Grundkörper 35 auf, der an einer den Gehäusebohrungen 6, 7 abgewandten Seite mit einem umlaufenden Flansch 36 versehen ist. In dem Flansch 36 sind eine Vielzahl von Bohrungen 37 angeordnet, durch die die Schrauben 34 in das Gehäuse 5 einschraubbar sind. An einer dem Flansch 36 abgewandten Seite ist der Grundkörper 35 mit zwei teilzylindrischen Auflageflächen 38, 39 ausgebildet, die im Wesentlichen der Krümmung der Innenwände 40, 41 der Gehäusebohrungen 6, 7 entsprechen und die an ihrer Durchdringstelle einen Zwickel 42 ausbilden. Die Auflageflächen 38, 39 bilden in der Förderrichtung 12 jeweils zwei nacheinander angeordnete Filterbereiche 43, 44 und 45, 46 aus. Die Filterbereiche 43 bis 46 sind gegenüber der jeweils zugehörigen Auflagefläche 38, 39 zurückversetzt, so dass jeder Filterbereich 43 bis 46 jeweils einen Aufnahmeraum 47 für ein jeweils zugehöriges Drainagegewebe 48 und ein darauf angeordnetes Stützgewebe 49 ausbildet. Die Filterbereiche 43 bis 46 sind in der Förderrichtung 12 durch erhöhte Trennbereiche 51, 52 und quer zu der Förderrichtung 12 durch den Zwickel 42 voneinander getrennt und von einem erhöhten Randbereich 53 umgeben. Auf den Stützgeweben 49 ist mindestens ein Filterelement 50 angeordnet. Beispielsweise kann ein einziges Filterelement 50 vorgesehen sein, das alle Filterbereiche 43 bis 46 überdeckt. Alternativ können für jeweils zwei Filterbereiche 43, 44 bzw. 45, 46 oder 43, 45 bzw. 44, 46 zwei Filterelemente vorgesehen sein. Weiterhin können alternativ vier Filterelemente 50 für jeweils einen der Filterbereiche 43 bis 46 vorgesehen sein.
Die Filterbereiche 43 bis 46 weisen jeweils drei parallel zueinander in der Förderrichtung 12 verlaufende Längskanäle 54 bis 56 auf, die durch zwei Querkanäle 57, 58 miteinander und mit einem jeweils zugehörigen Zentralkanal 59 bis 62 verbunden sind. Die Kanäle 54 bis 58 bilden Verteilerkanäle. Die Zentralkanäle 59 bis 62 durchbrechen den Grundkörper 35 und münden in den jeweiligen Aufnahmeraum der Filterbereiche 43 bis 46, so dass diese mit den zugehörigen Längs- und Querkanälen 54 bis 58 verbunden sind.
In den Filterbereichen 43 bis 46 sind die zugehörigen Drainagegewebe 48 und Stützgewebe 49 von dem mindestens einen Filterelement 50 überdeckt. Zum Schutz des mindestens einen Filterelements 50 vor Beschädigungen durch das granulatförmige Schüttgut 3 weist der Vakuum-Filtereinsatz 32 ein Schutzelement 63 auf. Der Grundkörper 35 ist in einem dem mindestens einen Filterelement 50 zugewandten Endbereich 64 zurückspringend ausgebildet. Das als Aufsatz ausgebildete Schutzelement 63 ist im Endbereich 64 auf den Grundkörper 35 aufgesetzt und mittels Befestigungsmitteln 65 an dem Grundkörper 35 befestigt. Hierzu weist das Schutzelement 63 einen Rahmen 66 auf, an dem einteilig zwei teilzylindrische Schutzwände 67, 68 angeordnet sind. Die Schutzwände 67, 68 sind im Querschnitt in Form von Teilkreisbögen ausgebildet und sind entsprechend den Innenwänden 40, 41 gekrümmt, so dass die Innenwände 40, 41 und die Schutzwände 67, 68 bündig zueinander verlaufen. Im Durchdringungsbereich bilden die Schutzwände 67, 68 einen Zwickel 69 aus, der fluchtend und bündig mit dem durch die Gehäusebohrungen 6, 7 gebildeten Zwickel verläuft. Das mindestens eine Filterelement 50 ist zwischen dem Grundkörper 35 und dem aufgesetzten Schutzelement 63 im Bereich des Zwickels 42, der Trennbereiche 51, 52 und des Randbereichs 53 geklemmt.
Die Schutzwände 67, 68 bilden entsprechend den Filterbereichen 43 bis 46 jeweils zwei in Förderrichtung 12 nacheinander angeordnete Schutzbereiche 70 bis 73 aus, die entsprechend den Filterbereichen 43 bis 46 in den Schutzwänden 67, 68 angeordnet sind. Jeder der Schutzbereiche 70 bis 73 weist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 74 auf. Dadurch, dass das Schutzelement 63 in einer Entgasungsrichtung 75 dem mindestens einen Filterelement 50 vorgeordnet ist, wird dieses vor Beschädigungen durch das granulatförmige Schüttgut 3 geschützt. Aufgrund der Durchgangsöffnungen 74 sowie des mindestens einen gasdurchlässigen Filterelements 50 und der Längs- und Querkanäle 54 bis 58 sowie der Zentralkanäle 59 bis 62 bildet der Vakuum-Filtereinsatz 32 einen gasdurchlässigen Wandabschnitt 76 aus, der die Gehäusebohrungen 6, 7 begrenzt. Die Schutzbereiche 70 bis 73 sind in der Förderrichtung 12 durch gasundurchlässige Trennbereiche 77, 78 und quer zu der Förderrichtung 12 durch den Zwickel 69 begrenzt. Darüber hinaus sind die Schutzbereiche 70 bis 73 durch den Rahmen 66 begrenzt. Die Trennbereiche 77, 78 sowie der Zwickel 69 des Schutzelements 63 sind entsprechend den Trennbereichen 51, 52 und dem Zwickel 42 des Grundkörpers 35 angeordnet, sodass die Drainagegewebe 48 und Stützgewebe 49 in dem jeweiligen Aufnahmeraum 47 sicher gehalten und das mindestens eine Filterelement 50 sicher fixiert ist.
Nachfolgend sind anhand von 9 für den Schutzbereich 70 die Durchgangsöffnungen 74 im Detail beschrieben. Die Durchgangsöffnungen 74 der Schutzbereiche 71 bis 73 sind identisch ausgebildet.
Die Durchgangsöffnungen 74 sind langlochförmig ausgebildet und weisen in der Förderrichtung 12 eine Länge L und quer zu der Förderrichtung 12 eine Breite B auf. Für das Verhältnis der Länge L zu der Breite B gilt: 2 ≤ L/B ≤ 100, insbesondere 5 ≤ L/B ≤ 80, und insbesondere 10 ≤ L/B ≤ 40. Die Durchgangsöffnungen 74 weisen vorzugsweise eine minimale Breite von höchstens 2 mm, insbesondere von höchstens 1,5 mm, und insbesondere von höchstens 1 mm auf. Darüber hinaus weisen die Durchgangsöffnungen 74 vorzugsweise eine Länge L im Bereich von 5 mm bis 100 mm, insbesondere im Bereich von 10 mm bis 80 mm, und insbesondere im Bereich von 15 mm bis 50 mm auf.
Die Durchgangsöffnungen 74 sind mit ihren jeweiligen Mittellängsachsen M zueinander derart ausgerichtet, dass die Durchgangsöffnungen 74 eine Vielzahl von benachbarten Reihen ausbilden. Die Mittellängsachsen M verlaufen parallel zu der Förderrichtung 12. Die Durchgangsöffnungen 74 benachbarter Reihen sind versetzt zueinander angeordnet. Die Durchgangsöffnungen 74 benachbarter Reihen sind insbesondere im Halbversatz zueinander angeordnet, so dass die Durchgangsöffnungen 74 einer ersten Reihe jeweils mittig zu zwei Durchgangsöffnungen 74 einer benachbarten zweiten Reihe ausgerichtet sind. Am Rand der Schutzbereiche 70 bis 73 weist jede zweite Reihe endseitig Durchgangsöffnungen 74 auf, die aufgrund der Anordnung im Halbversatz eine verkürzte Länge L aufweisen.
Aufgrund der versetzten Anordnung der benachbarten Reihen der Durchgangsöffnungen 74 überlappen jeweils zwei benachbarte Durchgangsöffnungen 74 in einem Überlappungsbereich mit einer Länge L_O. Die Länge L_O liegt im Bereich zwischen 2 mm bis 50 mm, insbesondere zwischen 5 mm bis 40 mm, und insbesondere zwischen 7 mm bis 25 mm.
Aufgrund der Durchgangsöffnungen 74 bilden die Schutzwände 67, 68 Längsstege 79 sowie zugehörige Querstege 80 aus. Die Längsstege 79 verlaufen parallel zu der Förderrichtung 12 und trennen zwei benachbarte Reihen von Durchgangsöffnungen 74 quer zu der Förderrichtung 12, wohingegen die Querstege 80 quer zu der Förderrichtung 12 verlaufen und jeweils zwei benachbarte Durchgangsöffnungen 74 in der Förderrichtung 12 voneinander trennen. Die Längsstege 79 haben in der Förderrichtung 12 eine Länge L_L, die der Länge der Schutzbereiche 70 bis 73 entspricht. Darüber hinaus haben die Längsstege 79 quer zu der Förderrichtung 12 eine Breite B_L. Demgegenüber haben die Querstege 80 in der Förderrichtung 12 eine Länge L_Q, wohingegen die Querstege 80 quer zu der Förderrichtung 12 eine Breite B_Q haben, die der Breite B entspricht. Die Breite B_L der Längsstege 79 und/oder die Länge L_Q der Querstege 80 liegt im Bereich zwischen 0,5 mm bis 4 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm bis 2 mm, und insbesondere zwischen 0,5 mm und 1 mm. Vorzugsweise ist die Breite B_L der Längsstege 79 gleich der Länge L_Q der Querstege 80.
Durch die Breite B_L der Längsstege 79 und/oder durch die Länge L_Q der Querstege 80 wird zwischen jeweils zwei benachbarten Durchgangsöffnungen 74 ein minimaler Abstand A definiert, wobei für das Verhältnis des Abstands A zu der Breite B gilt: 0,1 ≤ A/B ≤ 2, insbesondere 0,2 ≤ A/B ≤ 1,5, und insbesondere 0,4 ≤ A/B ≤ 1.
In der Entgasungsrichtung 75 weisen die Schutzwände 67, 68 eine Wanddicke D_S auf, wobei die Wanddicke D_S im Bereich zwischen 1 mm bis 8 mm, insbesondere zwischen 1 mm bis 6 mm, und insbesondere zwischen 1 mm bis 4 mm liegt. Das Schutzelement 63 ist aus Metall.
Das mindestens eine Filterelement 50 weist eine Filterfeinheit gemäß ISO 16889 von 1 µm bis 10 µm auf. Weiterhin weist das mindestens eine Filterelement 50 eine Dicke D_F auf, die im Bereich von 0,1 mm bis 2,0 mm, insbesondere im Bereich von 0,2 mm bis 1,2 mm, und insbesondere im Bereich von 0,3 mm bis 0,7 mm liegt. Das mindestens eine Filterelement 50 ist beispielsweise als Metall-Vlies, Kunststoff-Vlies und/oder Sintermetall ausgebildet. Bei einer Ausbildung als Metall-Vlies oder Kunststoff-Vlies kann dieses direkt mit einem Gewebe verstärkt sein.
Zur Entgasung des Schüttguts 2, 3 dient eine Vakuumerzeugungseinrichtung 81 mit einer Vakuumquelle 82. Die Vakuumquelle 82 ist beispielsweise als Wasserringpumpe ausgebildet. Die Vakuumquelle 82 ist über eine jeweilige Vakuumleitung L₁ bis L₄ mit den Zentralkanälen 59 bis 62 verbunden. Dies ist in 1 lediglich angedeutet. In jeder Vakuumleitung L₁ bis L₄ ist ein zugehöriges Vakuumsteuerventil V₁ bis V₄ angeordnet. Zwischen der Vakuumquelle 82 und dem jeweiligen Vakuumsteuerventil V₁ bis V₄ ist in der jeweiligen Vakuumleitung L₁ bis L₄ ein Druckmessgerät M₁ bis M₄ angeordnet. Die Druckmessgeräte M₁ bis M₄ sind über eine jeweilige Signalleitung mit einer zentralen Steuereinrichtung 83 verbunden, so dass die mit den Druckmessgeräten M₁ bis M₄ gemessenen Messsignale des Drucks in den Vakuumleitungen L₁ bis L₄ der Steuereinrichtung 83 bereitgestellt werden. Die Vakuumquelle 82 wird von einem Antriebsmotor 84 angetrieben, der in Abhängigkeit der Messsignale der Druckmessgeräte M₁ bis M₄ von der Steuereinrichtung 83 ansteuerbar ist.
Zur Reinigung des Vakuum-Filtereinsatzes 32 weist die Aufbereitungsanlage 1 eine Spüleinrichtung 85 mit einer Druckgasquelle 86 auf. Die Druckgasquelle 86 ist über jeweilige Druckspülleitungen D₁ bis D₄ mit den Zentralkanälen 59 bis 62 verbunden. Dies ist in 1 lediglich angedeutet. In den Druckspülleitungen D₁ bis D₄ sind Spülventile S₁ bis S₄ angeordnet.
Die Vakuumsteuerventile V₁ bis V₄ und die Spülventile S₁ bis S₄ sind individuell und unabhängig voneinander mittels der Steuereinrichtung 83 ansteuerbar, so dass der Vakuum-Filtereinsatz 32 in den Filterbereichen 43 bis 46 bzw. den Schutzbereichen 70 bis 73 über die Zentralkanäle 59 bis 62 jeweils entweder mit Vakuum oder mit Druckgas bzw. Druckluft beaufschlagbar ist.
Die Antriebsmotoren 25, 30 sind mittels der Steuereinrichtung 83 ansteuerbar. Die Antriebseinrichtung 24 übermittelt die Drehzahl n der Wellen 8, 9 bzw. des Antriebsmotors 25 zur Steuerung an die Steuereinrichtung 83.
Zur Überwachung der Temperatur des Gehäuses 5 ist ein Temperatursensor 87 vorgesehen, der in Signalverbindung mit der Steuereinrichtung 83 ist.
Der Betrieb der Aufbereitungsanlage 1 ist wie folgt:
Mittels der Dosiereinrichtung 28 wird der Schneckenmaschine 4 eine Mischung aus pulverförmigem Schüttgut 2 und granulatförmigem Schüttgut 3 über die Zuführöffnung 19 zugeführt. Bei dem granulatförmigen Schüttgut 3 handelt es sich beispielsweise um ein Polymergranulat, wohingegen das pulverförmige Schüttgut 2 beispielsweise Füllstoffe und/oder Additive umfasst. Zur Verbesserung des Einzugsverhaltens der Schneckenmaschine 4 wird das Schüttgut 2, 3 mittels des Vakuum-Filtereinsatzes 32 entgast. Hierzu wird mittels der Vakuumerzeugungseinrichtung 81 ein Vakuum erzeugt und die Zentralkanäle 59 bis 62 mit diesem Vakuum beaufschlagt. Dadurch, dass der Vakuum-Filtereinsatz 32 einen gasdurchlässigen Wandabschnitt 76 der Gehäusebohrungen 6, 7 ausbildet, wird Luft und/oder Gas aus dem Schüttgut 2, 3 abgesaugt, wodurch das Einzugsverhalten der Schneckenmaschine 4 verbessert wird.
Das granulatförmige Schüttgut 3 wird beim Entgasen durch das Schutzelement 63 zurückgehalten, so dass das granulatförmige Schüttgut 3 nicht auf das mindestens eine Filterelement 50 auftreffen und dieses beschädigen kann. Das granulatförmige Schüttgut 3 kann somit keine kinetische Energie an das mindestens eine Filterelement 50 abgeben, wodurch dieses beschädigt werden könnte. Das pulverförmige Schüttgut 2 kann durch die Durchgangsöffnungen 74 bis zu dem mindestens einen Filterelement 50 gelangen, wo es zurückgehalten wird. Dadurch, dass die Schüttgutpartikel des pulverförmigen Schüttguts 2 klein sind und eine vergleichsweise geringe Masse haben, können diese das mindestens eine Filterelement 50 aufgrund ihrer kinetischen Energie nicht beschädigen.
Die ersten Förderschneckenelemente 13 nehmen das Schüttgut 2, 3 mit und streifen dieses insbesondere von dem Vakuum-Filtereinsatz 32 ab, so dass das Schüttgut 2, 3 in die Aufschmelz- und Aufbereitungszone 17 gefördert wird. Dort wird das Schüttgut 2, 3 mittels der Knetscheiben 14 aufgeschmolzen und homogenisiert. Die durch das Aufschmelzen und Homogenisieren entstehende Polymerschmelze wird in die Druckaufbauzone 18 gefördert und dort mit Druck durch die Austrittsdüsen 23 ausgetragen.
Das als Granulatschutz dienende Schutzelement 63 weist einerseits eine ausreichende mechanische Eigenstabilität und entsprechend dimensionierte Durchgangsöffnungen 74 auf, um die Schüttgutpartikel des granulatförmigen Schüttguts 3 zurückhalten zu können. Andererseits wird durch die langlochförmigen Durchgangsöffnungen 74 eine vergleichsweise große freie Filterfläche bereitgestellt, so dass die Filterleistung des Vakuum-Filtereinsatzes 32 kaum beeinträchtigt wird.
Jeder Schutzbereich 70 bis 73 stellt eine durch die Durchgangsöffnungen 74 gebildete freie Filterfläche bereit, die mindestens 60%, insbesondere mindestens 65%, und insbesondere mindestens 70% der freien Filterfläche ohne das Schutzelement 63 entspricht.
Im Betrieb der Aufbereitungsanlage 1 setzt sich das mindestens eine Filterelement 50 nach einer gewissen Zeit zu und verstopft, so dass die Filterleistung des Vakuum-Filtereinsatzes 32 deutlich nachlässt. Beim Zusetzen bildet sich an dem mindestens einen Filterelement 50 ein sich stetig verdichtender Filterkuchen. Dadurch, dass die Filterbereiche 43 bis 46 über die Zentralkanäle 59 bis 62 individuell mit Druckgas bzw. Druckluft beaufschlagt werden können, wird das mindestens eine Filterelement 50 während des Betriebs der Aufbereitungsanlage 1 sukzessive bzw. bereichsweise gereinigt. Beispielsweise werden die Filterbereiche 44 bis 46 in der bereits beschriebenen Weise mit Vakuum beaufschlagt, wohingegen der Filterbereich 43 durch das Schließen des Vakuum-Steuerventils V₁ und Öffnen des Sprühventils S₁ mit Druckluft beaufschlagt wird. Hierdurch wird der gebildete Filterkuchen im Filterbereich 43 während des Betriebs abgesprengt, sodass dieser wieder frei ist. Um die Zusammensetzung der Mischung durch das Absprengen des Filterkuchens nicht zu beeinträchtigen, wird das Absprengen in den Filterbereichen 43 bis 46 sukzessive und in kurzen Abständen durchgeführt. Ein Unterdruck in der jeweiligen Vakuumleitung L₁ bis L₄ ist ein Anzeichen dafür, dass das mindestens eine Filterelement 50 in dem jeweils zugehörigen Filterbereich 43 bis 46 einen vorgegebenen, zulässigen Verstopfungswert überschritten hat, sodass dann mittels er Steuereinrichtung 83 eine sukzessive Reinigung des mindestens einen Filterelements 50 eingeleitet wird. Beispielsweise wird das mindestens eine Filterelement 50 sukzessive in dem Filterbereich 43, dem Filterbereich 45, dem Filterbereich 44 und dem Filterbereich 46 gereinigt. Durch die Aufteilung des Vakuum-Filtereinsatzes 32 in mehrere Filterbereiche 43 bis 46 kann der gebildete Filterkuchen in den Filterbereichen 43 bis 46 frühzeitig abgesprengt werden, wodurch einerseits die Qualität der aufzubereitenden Polymerschmelze nicht beeinträchtigt wird und andererseits der Filterkuchen nicht zu unerwünschten Drehmomentschwankungen der Schneckenmaschine 4 führen kann. Durch die sukzessive bereichsweise Reinigung des Vakuum-Filtereinsatzes 32 wird die Standzeit des Vakuum-Filtereinsatzes 32 erhöht und dementsprechend eine lange Betriebsdauer der Aufbereitungsanlage 1 ohne Unterbrechungen ermöglicht.
Bei einem Stillstand der Schneckenmaschine 4, beispielsweise in Folge eines Nothalts oder einer planmäßigen Betriebsunterbrechung, werden alle Filterbereiche 43 bis 46 mittels der Spüleinrichtung 85 permanent mit Druckgas bzw. Druckluft beaufschlagt. Durch die permanente vollflächige Spülung des Vakuum-Filtereinsatzes 32 wird eine Verstopfung des mindestens einen Filterelements 50 vermieden. Der Grund hierfür ist, dass beim Stillstand der Schneckenmaschine 4 kein heißes und gegebenenfalls mit Partikeln beladenes Gas zu dem mindestens einen Filterelement 50 strömen kann und dort abgelagerte Schüttgutpartikel auf- und anschmelzen können. Durch die permanente vollflächige Spülung mit kalter Druckluft bzw. mit kaltem Druckgas wird somit ein Auf- und Anschmelzen von Partikeln, insbesondere von pulverförmigen Schüttgutpartikeln 2, vermieden. Der Volumenstrom kann bei der Spülung individuell durch die Spülventile S₁ bis S₄ eingestellt werden.
Das permanente bzw. präventive Spülen des Vakuum-Filtereinsatzes 32 wird aktiviert, wenn die Drehzahl n eine Drehzahluntergrenze n_U erreicht bzw. unterschritten hat. Das Spülen wird wieder deaktiviert, wenn im Falle einer erneuten Betriebsaufnahme die Drehzahl n eine Drehzahlobergrenze n_O erreicht bzw. überschritten hat oder im Falle einer dauerhaften Betriebsunterbrechung die Gehäusetemperatur T_G eine Temperaturuntergrenze T_U erreicht bzw. unterschritten hat. Das Spülen kann wieder aufgenommen werden, wenn die Gehäusetemperatur T_G eine Temperaturobergrenze T_O erreicht bzw. überschritten hat.
Nachfolgend ist anhand von 10 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Aufbereitungsanlage 1 weist die Schneckenmaschine 4 auf, die zur Seitenbeschickung einer weiteren Schneckenmaschine 88 dient, in der das Schüttgut 2, 3 aufbereitet wird. Die Schneckenmaschine 4 dient zum Mischen und dosierten Zuführen des Schüttguts 2, 3 in die Schneckenmaschine 88. Der Vakuum-Filtereinsatz 32 ist entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel in der Einzugszone 16 der Schneckenmaschine 4 angeordnet. Die Schneckenmaschine 4 weist als Behandlungselemente lediglich Schneckenelemente 13 auf, die zur Förderung des Schüttguts 2, 3 dienen. Hinsichtlich des weiteren Aufbaus und der weiteren Funktionsweise der Aufbereitungsanlage 1 wird auf das vorangegangene Ausführungsbeispiel verwiesen.

Claims

Schneckenmaschine mit – einem Gehäuse (5), – mindestens einer in dem Gehäuse (5) ausgebildeten Gehäusebohrung (6, 7), – mindestens einer um eine zugehörige Drehachse (10, 11) drehantreibbaren Welle (8, 9), die in der zugehörigen Gehäusebohrung (6, 7) angeordnet ist, – mindestens einem Behandlungselement (13 bis 15) zur Behandlung eines aufzubereitenden Schüttguts (2, 3), das auf der mindestens einen Welle (8, 9) drehfest angeordnet ist, – einer Zuführöffnung (19) zum Zuführen des Schüttguts (2, 3) in die mindestens eine Gehäusebohrung (6, 7), und – einem Vakuum-Filtereinsatz (32) zur Entgasung des zugeführten Schüttguts (2, 3), wobei der Vakuum-Filtereinsatz (32) – in einer Förderrichtung (12) nach der Zuführöffnung (19) in dem Gehäuse (5) angeordnet ist, – mindestens ein Filterelement (50) aufweist, und – einen gasdurchlässigen und die mindestens eine Gehäusebohrung (6, 7) begrenzenden Wandabschnitt (76) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Filterelement (50) in einer Entgasungsrichtung (75) ein Schutzelement (63) mit Durchgangsöffnungen (74) vorgeordnet ist, dass das Schutzelement (63) mindestens zwei separate Schutzbereiche (70 bis 73) mit Durchgangsöffnungen (74) aufweist, und dass jedem Schutzbereich (70 bis 73) ein Zentralkanal (59 bis 62) zur Gaszuführung zugeordnet ist.
Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (74) langlochförmig ausgebildet sind.
Schneckenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (74) eine Länge L und eine Breite B aufweisen, wobei gilt: 2 ≤ L/B ≤ 100, insbesondere 5 ≤ L/B ≤ 80, und insbesondere 10 ≤ L/B ≤ 40.
Schneckenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (74) in Reihen angeordnet sind und insbesondere mit einer jeweiligen Mittellängsachse (M) in einer Reihe ausgerichtet sind.
Schneckenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (74) aus benachbarten Reihen versetzt zueinander angeordnet sind.
Schneckenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei benachbarte Durchgangsöffnungen (74) einer Reihe einen Abstand A voneinander haben, wobei für den Abstand A im Verhältnis zu einer Breite B der Durchgangsöffnungen (74) gilt: 0,1 ≤ A/B ≤ 2, insbesondere 0,2 ≤ A/B ≤ 1,5 und insbesondere 0,4 ≤ A/B ≤ 1.
Schneckenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuum-Filtereinsatz (32) für jeden Schutzbereich (70 bis 73) ein Filterelement (50) aufweist.
Schneckenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zentralkanal (59 bis 62) mit einem zugehörigen Verteilerkanal (54 bis 58) verbunden ist.
Schneckenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens zwei parallel zueinander und einander durchdringend ausgebildete Gehäusebohrungen (6, 7) und zugehörige Wellen (8, 9) mit einander dicht kämmenden Behandlungselementen (13 bis 15) aufweist und dass das Schutzelement (63) zur Anpassung an die mindestens zwei Gehäusebohrungen (6, 7) im Querschnitt teilweise in Form von zwei benachbart angeordneten Teilkreisbögen ausgebildet ist.
Verfahren zur Aufbereitung von Schüttgut umfassend folgende Schritte: – Bereitstellen einer Schneckenmaschine (4) mit – einem Gehäuse (5), – mindestens einer in dem Gehäuse (5) ausgebildeten Gehäusebohrung (6, 7), – mindestens einer um eine zugehörige Drehachse (10, 11) drehantreibbaren Welle (8, 9), die in der zugehörigen Gehäusebohrung (6, 7) angeordnet ist, – mindestens einem Behandlungselement (13 bis 15) zur Behandlung eines aufzubereitenden Schüttguts (2, 3), das auf der mindestens einen Welle (8, 9) drehfest angeordnet ist, – einer Zuführöffnung (19) zum Zuführen des Schüttguts (2, 3) in die mindestens eine Gehäusebohrung (6, 7), und – einem Vakuum-Filtereinsatz (32) zur Entgasung des zugeführten Schüttguts (2, 3), wobei der Vakuum-Filtereinsatz (32) – in einer Förderrichtung (12) nach der Zuführöffnung (19) in dem Gehäuse (5) angeordnet ist, – mindestens ein Filterelement (50) aufweist, und – einen gasdurchlässigen und die mindestens eine Gehäusebohrung (6, 7) begrenzenden Wandabschnitt (76) ausbildet, – Zuführen von Schüttgut, insbesondere von granulatförmigem und/oder pulverförmigem Schüttgut (2, 3) durch die Zuführöffnung (19) in die mindestens eine Gehäusebohrung (6, 7), – Entgasen des Schüttguts (2, 3) durch den Vakuum-Filtereinsatz (32), wobei der Vakuum-Filtereinsatz (32) bei einem Stillstand der Schneckenmaschine (4) mit einem unter Druck stehenden Gas, insbesondere Druckluft, gespült wird und das Spülen aktiviert wird, wenn eine vordefinierte Drehzahluntergrenze (n_U) der mindestens einen Welle (8, 9) erreicht wird, und – Aufbereiten des Schüttguts (2, 3).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen deaktiviert wird, wenn eine vordefinierte Drehzahlobergrenze (n_O) der mindestens einen Welle (8, 9) erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen deaktiviert wird, wenn eine vordefinierte Temperaturuntergrenze (T_U) des Gehäuses (5) erreicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuum-Filtereinsatz (32) zur Reinigung bereichsweise mit einem unter Druck stehenden Gas, insbesondere Druckluft, gespült wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Filterelement (50) in einer Entgasungsrichtung (75) ein Schutzelement (63) mit Durchgangsöffnungen (74) vorgeordnet ist, das beim Entgasen das mindestens eine Filterelement (47 bis 50) vor Beschädigungen durch das Schüttgut (3) schützt.
Aufbereitungsanlage zur Aufbereitung von Schüttgut mit – einer Schneckenmaschine (4) mit – einem Gehäuse (5), – mindestens einer in dem Gehäuse (5) ausgebildeten Gehäusebohrung (6, 7), – mindestens einer um eine zugehörige Drehachse (10, 11) drehantreibbaren Welle (8, 9), die in der zugehörigen Gehäusebohrung (6, 7) angeordnet ist, – mindestens einem Behandlungselement (13 bis 15) zur Behandlung eines aufzubereitenden Schüttguts (2, 3), das auf der mindestens einen Welle (8, 9) drehfest angeordnet ist, – einer Zuführöffnung (19) zum Zuführen des Schüttguts (2, 3) in die mindestens eine Gehäusebohrung (6, 7), und – einem Vakuum-Filtereinsatz (32) zur Entgasung des zugeführten Schüttguts (2, 3), wobei der Vakuum-Filtereinsatz (32) – in einer Förderrichtung (12) nach der Zuführöffnung (19) in dem Gehäuse (5) angeordnet ist, – mindestens ein Filterelement (50) aufweist, und – einen gasdurchlässigen und die mindestens eine Gehäusebohrung (6, 7) begrenzenden Wandabschnitt (76) ausbildet, – einer Antriebseinrichtung (24) zum Drehantreiben der Schneckenmaschine (4), – einer Vakuumerzeugungseinrichtung (81) zur Entgasung des Schüttguts (2, 3) durch den Vakuum-Filtereinsatz (32), – einer Spüleinrichtung (85) zur Reinigung des Vakuum-Filtereinsatzes (32), und – einer Steuereinrichtung (83), dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Filterelement (50) in einer Entgasungsrichtung (75) ein Schutzelement (63) mit Durchgangsöffnungen (74) vorgeordnet ist, wobei das Schutzelement (63) mindestens zwei separate Schutzbereiche (70 bis 73) mit Durchgangsöffnungen (74) aufweist und jedem Schutzbereich (70 bis 73) ein Zentralkanal (59 bis 62) zur Gaszuführung zugeordnet ist, und/oder dass die Steuereinrichtung (83) derart ausgebildet ist, dass der Vakuum-Filtereinsatz (32) bei einem Stillstand der Schneckenmaschine (4) mit einem unter Druck stehenden Gas, insbesondere Druckluft, gespült wird und das Spülen aktiviert wird, wenn eine vordefinierte Drehzahluntergrenze (n_U) der mindestens einen Welle (8, 9) erreicht wird.