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Die Erfindung betrifft eine Pelletierpresse und insbesondere Flachmatrizenpelletierpresse und ein Verfahren zum Betreiben derselben.
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Matrizenpelletierpressen sind bekannt. Insbesondere sind Maschinen dieser Art im Markt durch Einsätze im Agrarsektor für Futtermittel, im Tee- und Kaffeebereich sowie im Holzbereich, insbesondere zur Erzeugung von Holzpellets, sowie im Kunststoff- und Abfallbereich bekannt.
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Bei der Verarbeitung von Mischmaterialien und insbesondere Mischmaterialien plastomeren Ursprungs, besteht ein Problem darin, dass die unterschiedlichen Schmelzpunkte und Reibungsverhältnisse dieser Materialien unterschiedliche Bearbeitungen benötigen, welche jedoch nicht ohne weiteres zur Verfügung gestellt werden können.
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Sortenreine Eingangsprodukte aus Produktionsabfällen zur Rückführung in den Fabrikationskreislauf bedingen daher Anpassungen an die Koller und Matrizen und diverse Presskanallängen und Einlaufkonen.
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Die Funktionsweise von Pelletierpressen ist hierbei insbesondere so ausgeführt, dass das zu pelletierende Produkt gegebenenfalls mit Bindemitteln versehen oder weiteren Zusatzstoffen der Pelletierpresse aufgegeben wird. In der Pelletierpresse wird das Material üblicherweise zunächst mechanisch bearbeitet und durch eine Matrize gepresst. Die mechanische Bearbeitung erfolgt zum Beispiel dadurch, dass schwere Kollerräder über das Material rollen, das Material verdichten und bei der Materialverdichtung, wenn es sich um Materialien handelt, die aufgeschmolzen werden können, aufschmilzt, ansonsten das Material durch eine Matrize drückt. Eine solche Matrize besteht aus einer Platte oder Trommel mit einer Mehrzahl von üblicherweise zylindrischen Bohrungen, wobei die zylindrischen Bohrungen von der Seite der Materialzufuhr her üblicherweise mit einem Konus ausgebildet sind, der zu einer Verdichtung des Materials hin zu der engeren eigentlichen Bohrung führt.
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Die mechanische Bearbeitung wird beispielsweise durch einen sogenannten Kollergang erzeugt, hierbei rollen eine oder mehrere Rollen auf einer Kreisbahn über die Matrize und pressen das Gut durch die Löcher in der Matrize, wobei der Kollergang beispielsweise den Druck, den die Walzen auf das Material ausüben, entweder über das Gewicht der Walzen oder über geeignete Andruckeinrichtungen.
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Üblicherweise wird dabei die Materialzufuhr so gesteuert, dass die Kollergänge nicht direkt auf der Matrize abrollen, sondern auf einem Materialbett einer bestimmten Stärke.
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Gemischte Kunststoffe und Abfallprodukte werden meistens in der thermischen Verwertung eingesetzt und erheben keinen Anspruch auf die Homogenität des Kompaktates und werden dann als sogenannte „Fluff-Pellets“ mit stabilem Schüttgewicht in den Hochöfen der Stahlindustrie oder den Drehöfen der Zementindustrie als Sekundärbrennstoff eingebracht.
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Bei sortenreinen Eingangsprodukten, wie Produktionsabfällen von Kunststoffen, ergeben sich nach Art des Kunststoffs erhebliche Gewichts-, Reibungs- und Schmelzpunktdifferenzen, welche berücksichtigt werden müssen, um zu einem einwandfreien und homogenen Kompaktat zu gelangen, welches der Verarbeitung wieder rückgeführt werden kann.
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Beispielsweise muss ein Polyamidstaub oder ein Polyamidgranulat bei gleicher Werkzeugbeschaffenheit (Matrizenmaße) mit höheren Drücken und Reibungswiderständen verpresst werden als ein Polyethylen in Form von Folienstäuben oder Spänen.
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Auch Fasern aus Polypropylen und Nylon (Polyamid) benötigen andere Drücke oder Reibungsverhältnisse, um einen homogenen Agglomeratsvorgang in den Pressbohrungen bzw. Pelletierbohrungen der Matrize zu ermöglichen.
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Es ist bekannt, Reibungsverhältnisse dadurch anzupassen, dass unterschiedliche Presslochlängen für unterschiedliche Materialien verwendet werden. Dies bedingt jedoch den Umbau der Pelletierpresse beim Einsatz unterschiedlicher Rohrstoffe.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flachmatrizenpelletierpresse zu schaffen, welche in verbesserter Weise in der Lage ist, unterschiedliche Materialien zu pelletieren und insbesondere bezüglich der Materialien variabel einsetzbar ist.
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Die Aufgabe wird mit einer Flachmatrizenpelletierpresse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Es ist eine weitere Aufgabe ein Verfahren zum Betreiben einer Flachmatrizenpelletierpresse zu schaffen, mit dem es gelingt, abhängig von unterschiedlichen Materialien eine Matrizenpelletierpresse mit einer hohen Variabilität und verringertem Umbauaufwand zu betreiben.
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Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Es ist zudem eine weitere Aufgabe, eine Steuervorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen.
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Die Aufgabe wird mit einer Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 10 geschaffen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Erfindungsgemäß wird eine Flachmatrizenpelletierpresse geschaffen, die weitestgehend automatisiert die Umlaufgeschwindigkeit des Kollerganges, die Druckverhältnisse und die dosierte Materialverteilung zwischen den Kollerrollen steuert. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dies Distanz zwischen Kollerrollen und Matrize variabel programmierbar auszubilden, so dass eine Voragglomeration des Kunststoffes bei Kunststoffverpressungen stattfinden kann. Zudem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, zwischen Koller und Matrize eine Druckmessung derart durchzuführen, dass der Pressvorgang kontrolliert wird einerseits und andererseits eine leistungsgeregelte Materialzufuhr ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß ist auch die Kollergeschwindigkeit variabel und zwar derart, dass eine automatische Inbetriebnahme für ein in der Matrize abgekühltes und wieder ausgehärtetes Material dadurch erfolgen kann, dass ein Vorlauf des Kollerganges über eine Zeitsteuerung und eine aufregelbare Materialzufuhr stattfindet zur Erwärmung der Matrize und zum Lösen des in der Matrize befindlichen Kompaktats. Hierfür ist eine programmgesteuerte zeitlich reduzierte Umlaufgeschwindigkeit des Kollerganges notwendig, der den Materialdruck nach unten in die Bohrlöcher der Matrize gewährleistet. Sobald die Matrize ihre vorbestimmte programmierte Betriebstemperatur besitzt und damit auch der darin befindliche Kunststoff und die entsprechende Gleitfähigkeit in den Bohrlöchern hierdurch sichergestellt ist, wird die Umdrehung des Kollerganges aufgeregelt.
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Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass es nachteilig ist, wenn sich das Beschickungsmaterial zwischen den Kollerrollen aufbaut und zur Verkeilung vor und zur Blockade der Kollerrollen führt. Dies führt im Stand der Technik zum Abschmieren und schlussendlich zur Blockade der Koller. Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, dass hierfür die üblicherweise im Kunststoffeinsatz verwendeten Verteilpaddel verantwortlich sind, welche zwischen den Kollerrollen angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird auf Verteilpaddel zwischen den Kollerrollen verzichtet, wobei zur Sicherstellung des Materialzulaufs in den Kollergang ein schräger Materialablauf von einer inneren Außenwandung der Pelletierpresse her vorgesehen ist. Hierdurch ergibt sich erfindungsgemäß ein Zwangsmaterialeinzug.
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Erfindungsgemäß wurde zudem herausgefunden, dass es vorteilhaft ist, die Königswelle des Kollerganges nicht rund, sondern mehreckig und insbesondere vieleckig, zum Beispiel drei- bis zwölfeckig, herzustellen. Es hat sich herausgestellt, dass bei herkömmlichen Anlagen es an der Antriebskönigswelle zu einem Materialstau kommen kann, wobei herausgefunden wurde, dass eine solche Materialanhaftung nicht stattfindet, wenn die Königswelle einen mehreckigen Querschnitt besitzt, was insbesondere zudem dazu führt, dass das Material nicht nur nicht anhaftet, sondern unter die Kollerrollendruckflächen gefördert wird.
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Erfindungsgemäß können zusätzlich Abstreifer an der Königswelle angeordnet sein, welche das Material entsprechen abstreifen oder vor den Kollergängen bzw. zwischen dem Laufweg der Kollerräder und deren äußersten Umfang der Königswelle, d.h. den äußeren Kanten, Abstreiferelemente, wie Abstreifbleche oder Abstreifsäulen vorhanden sind, welche das Material von der Königswelle bzw. von den äußeren Kanten der Königswelle abstreifen und in Richtung des Weges der Kollerrollen leiten.
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Erfindungsgemäß wird zudem eine Profilierung der Kollerrollen vorgesehen, so dass die Kollernuten eine Spezialprofilierung durch schräge und konische Profilführung erhalten.
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Erfindungsgemäß wurde zudem herausgefunden, dass eine fundamentale Voraussetzung für eine automatische Kunststoffpelletierung eine Temperierung der Matrize und optional eine zusätzliche Auflagentemperierung derselben ist. Insbesondere können die Auflage und die Matrize gekühlt werden.
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Erfindungsgemäß wird dies durch einen Temperierkanal mit definiertem Ein- und Ausgang gewährleistet. Der Ausgang kann hierbei einen aufgeschraubten Kanaldeckel oder fest verschweißte Temperierkanaldeckel besitzen. Vorteilhafterweise wird der Temperierkanal für größere Flüssigkeitsmengen bei höherem Temperierbedarf ausgelegt, insbesondere kann er auch für Luft, Stickstoff oder andere Temperier- oder Kühlmedien verwendet werden. Hierbei ist auch der Einsatz von entsprechenden Heizmedien möglich, insbesondere um beim Anlauf einer Presse, welche noch erhärtetes Material enthält, schneller zu einer Plastifizierung zu gelangen.
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Erfindungsgemäß wird die Temperierung automatisch derart gesteuert, dass der Schmelzbereich des Kunststoffs durch die Temperierung möglichst angepasst und eng eingehalten wird und hiermit die Homogenität des Kompaktats gewährleistet wird. Hierbei kann die Temperierung dem entsprechend insbesondere anfangs einer Beheizung entsprechen und nach einer hinlänglichen Zeit, insbesondere bei einer Aufheizung des Kunststoffes über eine vorbestimmte gewünschte Temperatur, insbesondere durch die Friktion des Materials in den Kanälen zu einer Kühlung hin verschoben werden.
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Insbesondere wird bei der automatisierten Steuerung der Presse eine, mehrere oder alle der folgenden Parameter kontrolliert und/oder gesteuert und/ oder geregelt:
- 1. Geschwindigkeit bzw. Tourenanzahl Kollergang mit einer Steuerungsbreite zwischen 30 und 100 %;
- 2. Druck vom Kollergang auf Material und Matrize, insbesondere zwischen 80 und 250 bar;
- 3. Leistungsregelung der Dosierschnecke zur Dosierung des Materials;
- 4. Verstellung des Transkollergangs zur Matrize. Hierbei wird eine manuelle oder automatische, mit einer Messvorrichtung der Distanz ausgebildete Verstellung ausgebildet, wobei abhängig vom definierten Material der Druck hydraulisch oder in anderer Weise aufgebracht werden kann. Hierbei wird ein definierter Materialeinsatz angestrebt, um beispielsweise einen direkten Pressvorgang in die Matrize mit einer Minimaldistanz zwischen Koller und Matrize auszubilden oder um eine Vorverschmelzung des Materials durch eine Materialschwarte zu erreichen, durch welche das neue Material hindurchgedrückt wird.
- 5. Temperierung variabel zuschaltbar zwischen 30 und 180° Matrizentemperatur für die Anpassung an den Schmelzpunkt des Kunststoffs;
- 6. Eine automatische Abschlag- oder Abschneidvorrichtung der Presse, wobei die Pellets abgeschnitten oder abgeschlagen werden, wobei die Schneid- oder Schlaggeschwindigkeit eingestellt ist und stufenlos Geschwindigkeits-regulierbar ist und sich in Bezug auf die Höhe zur Matrize so anordnen lässt, dass sich bei direktem Matrizenkontakt ein Abschneiden und bei distanziertem Anordnen ein Abschlagen ergibt.
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Der Druck, die Temperatur und/oder die Umdrehungsgeschwindigkeit bilden Regelgrößen, die einzeln oder in Kombination geregelt werden können. Die Regelung berücksichtigt eine oder mehrere weitere Störgrößen, wie z.B. Temperatur der Vorrichtung, Temperatur des eingesetzten Materials, Schmelzpunkt des Materials, Form des Materials, Menge des Materials, Drehwiderstand des Kollerganges auf dem Material, Abstand des Kollerganges von einer Matritzenplatte, Druck des Kollerganges auf eine Matritzenplatte, Druck des Kollerganges auf das Material, Betriebszustand der Pelletiervorrichtung. Sofern diese Größen als Regelgrößen verwendet werden, sind sie nicht bei den Störgrößen zu berücksichtigen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, für eine gewünschte Anzahl von vorbestimmten Materialien bestimmte Routinen vorzusehen und diese Routinen entsprechend in einer Datenverarbeitungsanlage der Presse abzulegen.
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Das Verfahren sieht ferner vor, aus Sicherheitsgründen bei einer zeitlichen Überlastung oder einer Blockade der Presse und zur Gewährleistung einer Rückkehr in den Normalbetrieb automatisch die Materialzufuhr zu unterbrechen und/oder den Kollergang in eine obere Endlage abzuriegeln und/oder den Kollergang in eine Minimalrotationsgeschwindigkeit zu versetzen und/oder den Kollergang aus einer oberen Endlage etappenweise abzusenken, um etwaige Materialverkeilungen unter den Kollern zu ebnen.
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Insbesondere kann eine solche Betriebsart bei einer Blockade oder Überlastung vorzusehen, die Materialzufuhr zu unterbrechen, anschließend den Kollergang in die obere Endlage abzuheben und in die Minimalrotationsgeschwindigkeit zurück zu versetzen, anschließend etappenweise oder stufenlos abzusenken, um die Materialverkeilungen zu ebnen, bis der Kollergang wieder in seiner programmierten Endlage angekommen ist und nach der Ankunft in der Endlage den Koller mit Sollgeschwindigkeit weiter rollen zu lassen und entweder sofort oder nach einer hinlänglichen Wartezeit den Beschickungsvorgang wieder auszulösen.
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Erfindungsgemäß kann es zusätzlich vorgesehen sein, zusätzlich oder anstelle der Temperierung eine Wassersprüheinrichtung vorzusehen, die zum Beispiel bei Holz-, Spanplattenstäuben mit Leimanteilen oder Papierstäuben, Schnitzeln oder Laminaten durch Wassernebelbeigabe einen kontrollierbaren Reibungsprozess auszulösen und damit eine Materialbindung zu erzielen, die die Pellets als Zuschlagstoffe für Verbundmaterialherstellung geeignet macht.
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Erfindungsgemäß wird der Kollergang vorzugsweise hydraulisch angetrieben, was eine Synchronisation des Andrucks der Kollerräder auf das Material und/oder die Matrize eine entsprechende Geschwindigkeitsverstellung der Koller und der Pelletabschlagvorrichtung und die entsprechende Distanzverstellung der Koller zur Matrize in einem ermöglicht.
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Eine Messvorrichtung kann erfindungsgemäß die Distanzverstellung manuell auf Endanschlag mit Anzeige der Distanz oder elektronisch variabel über Ölmengenmessung oder elektronische Distanzmessung erfolgen.
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Zudem kann eine Leistungsregelung durch eine Druckaufnahmemessung der Koller auf das Material und die Matrize zur Dosierschnecke oder zur Vorrichtung gegeben sein.
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Erfindungsgemäß kann die Presse auch mobil mit Kufen für den Staplertransport ausgebildet sein. Günstig hierfür sind Stromanschlüsse von insbesondere mobilen Pressen insbesondere von 30 kW- oder feste Pressen für einen 37 kW-Anschluss ausgebildet bei Matrizendurchmessern von 600 mm bis hin zu 60 kW bei Matritzen bis 800 mm.
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Insbesondere bei stationärer Installation der erfindungsgemäßen Presse kann die Austragrichtung der Pellets durch Verdrehen eines Auswerferrings bzw. der Matrizenauflage nach vorne seitlich oder nach hinten erfolgen.
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Bei stationären Anlagen mit hydraulischem Antrieb und einer separaten Steuerung über ein abgesetztes Stehpult oder bei einer Ständerausführung ist es zudem möglich, den Antrieb die Steuerung und die eigentliche Pelletierpresse räumlich als separate Einheiten vorzusehen.
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So können bei dieser Ausführungsform die Steuerung und die Hydraulik als eine Antriebs-/Steuerungseinheit räumlich abgesetzt für eine einzelne oder mehrere Pelletierpressen vorgesehen sein.
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Die Steuerung/Regelung und/oder der hydraulische Antrieb können außerhalb des eigentlichen Produktionsbereiches, z.B. in einem separaten Kontrollraum untergebracht sein.
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In dem Fall, in dem der Antrieb räumlich getrennt ist, sind separate Hydraulikversorgungsleitungen vorgesehen, welche die Pelletierpresse(n) mit Antriebsenergie versorgen.
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Vorzugsweise ist dabei jeder Hydraulikkreislauf gesondert angesteuert.
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Somit würde aus diesem Raum zum Beispiel eine Mehrzahl von Pelletierpressen in anderen Räumen angetrieben und gesteuert/geregelt.
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Dies kann vorteilhaft in Fällen sein, in denen man eine elektrische Anlage von der Pelletierpresse gesondert anordnen will/muss, zum Beispiel bei einer Explosions-Schutzausführungen.
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Die erfindungsgemäße Pelletierpresse kann neben den bereits beschriebenen Anwendungsfällen im Kunststoffbereich auch für die Bereiche für Bio Abfall Futtermittel , Müllaufbereitung für die thermische Verwertung oder für die Trennungsverfahren von Verbundstoffen, z.B. Gummi mit Textil und Drähten verwendet werden.
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Über eine entsprechende Anzahl von Silos kann eine Mischung von Materialien und Zuschlagstoffen erfolgen, wobei vorzugsweise die Silos über eine steuerbare Austragsleistung verfügen, wobei die Silos direkt in die Presse fördern können, so dass eine Mischung in der Pelletierpresse selber durch die Kollergänge vorgenommen werden kann, ohne dass externe Vorrichtungen eingesetzt werden müssen.
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Die Erfindung betrifft somit insbesondere eine Pelletiervorrichtung aufweisend eine ebene Matritzenplatte und einen Kollergang mit zumindest einer Kollerrolle welche mit einer Königswelle um eine im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der ebenen Matritzenplatte vorhandenen Hochachse drehbar ist, wobei das zumindest eine Kollerrad auf die Matritzenplatte zu und von ihr wegbewegbar ist und eine mehrere oder alle einer Abstands-, Weg-, oder Druckmesseinrichtung zur Erfassung und Einstellung des Abstandes und oder des Drucks des zumindest einen Kollerrades von der Matritzenplatte oder auf die Matritzenplatte, oder ein zwischen Matritzenplatte und Kollerrad befindlichen Pelletiergutes vorhanden ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass sich die zumindest eine Kollerrolle auf einer Kreisbahn um die Hochachse bewegt.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Geschwindigkeitssteuerung des Kollerganges vorhanden ist, wobei die Königswelle oder eine Antriebswelle des Kollergangs elektrisch oder hydraulisch angetrieben wird.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Pelletiervorrichtung ein Aufnahmebehältnis umfasst, wobei sich das Aufnahmebehältnis um den Kollergang und die Königswelle herum erstreckt, wobei das Aufnahmebehältnis durch eine äußere umlaufende Wandung begrenzt wird wobei die äußere umlaufende Wandung einen Durchmesser besitzt, welcher größer ist als die Kreisbahn des Kollerganges, wobei benachbart zur Matritzenplatte ein umlaufender konusförmiger Wandungsabschnitt vorhanden ist, welcher die umlaufende Wandung trichterartig zur Kreisbahn und diese begrenzend verengt, so dass im Aufnahmebehältnis befindliches Material auf die Kreisbahn geführt ist.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Königswelle eckig und insbesondere mehreckig insbesondere 3 bis 12 eckig ausgebildet ist, wobei der äußerste Durchmesser der Königswelle dem Innendurchmesser der Kreisbahn entspricht oder geringer ist, wobei einen gegebenenfalls vorhandener Abstand zwischen Kreisbahn und äußerstem Durchmesser der Königswelle überbrückend leistenartige Abstreifer an der Königswelle und/oder an der Matritzenplatte angeordnet sind.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Pelletiervorrichtung, wobei abhängig von einem eingesetzten Material und/oder des Materialzustandes, der Materialviskosität, der Materialtemperatur, der Temperatur der Matritzenplatte oder abhängig von einem Betriebszustand der Pelletiervorrichtung wie Anfahren, Dauerbetrieb, Abschaltung, Materialwechsel die Umdrehungsgeschwindigkeit eines Kollerganges mit zumindest einem Kollerrad und oder der Abstand oder Druck oder Weg eines Kollerganges bezogen auf die Matritzenplatte oder bezogen auf ein zu pelletierendes Gut eingestellt wird.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Daten der Betriebszustände (Anfahren, Dauerbetrieb, Abschaltung, Materialart, Materialwechsel, Umdrehungsgeschwindigkeit, Viskosität des Materials abhängig von der Bearbeitungszeit), der Temperaturen, der Materialien in Kennfeldern abgelegt sind, wobei abhängig von einem Material oder Betriebszustand der Pelletiervorrichtung die Pelletiervorrichtung gesteuert wird.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass zumindest die Matritzenplatte temperiert wird, wobei die Matritzenplatte elektrisch beheizbar ist und/oder mit einem Temperierfluid zumindest teilbereichsweise durchströmt wird, wobei das Temperierfluid so temperiert wird, dass die Matritzenplatte wahlweise gekühlt oder erwärmt oder auf einer Temperatur gehalten wird.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Temperierung abhängig von einem Betriebszustand oder einem eingesetzten Material, einem Aggregatzustand des Materials, einer Form des Materials vorgenommen wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wobei die Steuerung der Pelletiervorrichtung zum Regeln des Druckes, der Temperatur und/oder der Umdrehungsgeschwindigkeit des Kollergangs in Abhängigkeit von zumindest einem aus Temperatur der Vorrichtung, Temperatur des eingesetzten Materials, Schmelzpunkt des Materials, Form des Materials, Menge des Materials, Drehwiderstand des Kollerganges auf dem Material, Abstand des Kollerganges von einer Matritzenplatte, Druck des Kollerganges auf eine Matritzenplatte, Druck des Kollerganges auf das Material, Betriebszustand der Pelletiervorrichtung, um eine gewünschte Viskosität und/oder Dichte zum Pelletieren des Materials einzustellen, ausgebildet ist.
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Der Druck, die Temperatur und/oder die Umdrehungsgeschwindigkeit bilden Regelgrößen, die einzeln oder in Kombination geregelt werden können. Die Regelung berücksichtigt eine oder mehrere weitere Störgrößen, wie z.B. Temperatur der Vorrichtung, Temperatur des eingesetzten Materials, Schmelzpunkt des Materials, Form des Materials, Menge des Materials, Drehwiderstand des Kollerganges auf dem Material, Abstand des Kollerganges von einer Matritzenplatte, Druck des Kollerganges auf eine Matritzenplatte, Druck des Kollerganges auf das Material, Betriebszustand der Pelletiervorrichtung. Sofern diese Größen als Regelgrößen verwendet werden, sind sie nicht bei den Störgrößen zu berücksichtigen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Steuerungsvorrichtung ausgelegt ist zum Empfang von Messdaten ausgebildet ist wobei die Messdaten Daten von Messsensoren sind die zumindest einen aus Temperatur der Vorrichtung, Temperatur des eingesetzten Materials, Schmelzpunkt des Materials, Form des Materials, Menge des Materials, Drehwiderstand des Kollerganges auf dem Material, Abstand des Kollerganges von einer Matritzenplatte, Druck des Kollerganges auf eine Matritzenplatte, Druck des Kollerganges auf das Material, Betriebszustand der Pelletiervorrichtung.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Steuerungsvorrichtung ausgelegt ist zum Steuern von zumindest einem aus Umdrehungsgeschwindigkeit des Kollerganges, Temperatur der Matritzenplatte, Abstand der Kollerräder des Kollerganges von der Matritzenplatte, Druckes des Kollerganges auf die Matritzenplatte.
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Eine Ausführungsform sieht ein Bedien- und Anzeigefeld vor, anzeigend eine Auswahl an Materialien und/oder Betriebszuständen und/oder Eigenschaften eines pelletierten Materials (Dichte, Länge der Pellets, Gewicht der Pellets) zur Auswahl einer Abfolge von Arbeitsschritten in der Datenverarbeitung.
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Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:
- 1: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Pelletierpresse;
- 2: ein Längsschnitt entsprechend der Schnittlinie A-A nach 1;
- 3: eine Draufsicht auf den Kollergang von oben;
- 4: einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform.
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1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer möglichen Ausführungsform der Pelletiervorrichtung 1. Die Pelletiervorrichtung weist von oben nach unten eine Zufuhreinrichtung 2 zum Aufnehmen und Verarbeiten eines zu pelletierenden Gutes, eine Austragseinrichtung 3 zum Sammeln und Austragen des pelletierten Gutes und eine Antriebseinrichtung 4 zum Antreiben der Pelletiervorrichtung auf. Der Aufnahmebereich 2 (1, 2) ist beispielsweise ein hohlzylindrisches Aufnahmebehältnis, wobei das hohlzylindrische Aufnahmebehältnis 5 eine Mantelwandung 6 besitzt und oberseitig eine Einfüllöffnung 7. Das hohlzylindrische Aufnahmebehältnis 5 ist unterseitig mit einer Matrizenplatte 8 verbunden bzw. steht auf der Matrizenplatte 8 auf. Die Matrizenplatte 8 ist flach-kreisscheibenförmig ausgebildet.
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Unterhalb der Matrizenplatte 8 ist die Austragseinrichtung 3 angeordnet, wobei die Austragseinrichtung 3 eine ringförmige, umlaufende Wandung 9 besitzt, mit der die Austragseinrichtung 3 außenseitig abschließt. Die ringförmige, umlaufende Wandung 9 besitzt dabei einen Durchmesser, der im Wesentlichem dem Durchmesser der zylindrischen Wandung 6 des Aufnahmebehältnisses 5 entspricht.
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Die umlaufende Wandung 9 besitzt zudem eine Austragsöffnung (nicht gezeigt), an der eine Materialrutsche 10 zum Austragen des pelletierten Gutes vorhanden ist.
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Unterhalb der umlaufenden Wandung 9 sind ein Abstandsring 11 und eine Tragplatte 12 angeordnet. Innerhalb des Abstandsringes 11 ist ein Abstreiferantrieb angeordnet, auf den näher später näher eingegangen wird. An der Tragplatte 12 ist seitlich eine Antriebseinheit 13 angeordnet.
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An die Tragplatte 12 schließt sich ein insbesondere mehrteiliges zylindrisches, jedoch zumindest in Teilen konzentrisches Antriebsgehäuse 14 an, wobei an einem der Einfüllöffnung 7 gegenüberliegenden Ende 15 der Pelletiervorrichtung 1 eine Antriebseinheit 16 für die Pelletierpresse angeordnet ist, wobei die Antriebseinheit 16 elektrisch oder hydraulisch ausgebildet sein kann.
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Entlang einer Längsachse 17 der Vorrichtung 1 erstreckt sich oberseitig der Antriebseinrichtung 16 ein Antriebsritzel 18 in das Gehäuse 14 hinein, wobei das Antriebsritzel 18 mit einer Kupplungseinrichtung 19 verbunden ist, von der axial eine Antriebswelle 20 das Antriebsgehäuse, die umlaufende Wandung 9, die Matrizenplatte 8 und das Aufnahmebehältnis 5 durchgreift.
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Im Bereich des Aufnahmebehältnisses 5 ist die Antriebswelle 20 von einer Königswelle 21 umgeben.
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Die Matrizenplatte 8 besitzt eine kreisringförmige Ausnehmung 22, welche einerseits von der Antriebswelle 20 durchgriffen wird, wobei in der kreisförmigen Ausnehmung 22 den Austragsbereich bzw. die Austragseinrichtung 3 innenseitig begrenzend und mit derTragplatte 12 einstückig verbunden, eine Lagerhülse 23 vorhanden ist, welche die Antriebswelle 20 vorzugsweise über eine Mehrzahl von Lagern drehbar lagert.
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Außenseitig der Lagerhülse 23 ist eine hohlzylindrische Abschlag- und Förderhülse 24 drehbar angeordnet, wobei diese Abschlag- und Förderhülse 24 einen zylindrischen Grundkörper 25 besitzt und unterhalb der Matrizenplatte 8 oder innerhalb einer ringförmigen Ausnehmung 26 der Matrizenplatte 8 ein Abschlagrad 27, welche gegebenenfalls mit entsprechenden Streben oder Fortsätzen dafür sorgt, dass pelletiertes Material abgeschlagen wird, wobei unterseitig ein Förderteller 28 vorhanden ist, welcher sich mit der zylindrischen Hülse 25 dreht und gegebenenfalls nach außen geneigt ist, um in der Austragseinrichtung angesammeltes Material durch Zentripetalkräfte nach außen zu fördern. Der Austragsteller kann oberseitig konturiert sein oder mit Stegen oder Rippen ausgebildet sein, um die Förderung des Materials zu verbessern.
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Die Abschlag- und Förderhülse 24 wird durch die Antriebseinrichtung 13 angetrieben, wobei hierfür unterhalb des Austragstellers ein Antriebsring 29 vorhanden sein kann, der außenseitig eine Zahnung besitzt und mit einem Zahnritzel 30 der Antriebseinrichtung 13 angetrieben wird.
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Die Königswelle ist vorzugsweise eckig, beispielsweise drei- oder mehreckig ausgebildet und trägt drei Kollerräder 31, welche auf der Königswelle drehbar gelagert angeordnet sind. Die Kollerräder 31 laufen dabei auf einer Kreisbahn 32 auf der Matrizenplatte 8 ab. Im Bereich der Kreisbahn 32 besitzt die Matrizenplatte Bohrungen 33, durch die ein innerhalb der Zufuhreinrichtung vorhandenes Material hindurchgepresst und hierdurch pelletiert wird.
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Die Lauffläche 34 der Kollerräder 31 kann hierbei konturiert sein.
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Vorzugsweise ist entweder der Abstand der Lauffläche 34 der Kollerräder 31 von der Matrizenplatte 8 und/oder der Anpressdruck der Kollerräder 31 auf die Matrizenplatte einstellbar und insbesondere stufenlos einstellbar und auch während des Betriebes variierbar.
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Hierfür kann die Königswelle 20 axial beweglich auf der Antriebswelle 20 derart angeordnet sein, dass zum Beispiel eine hydraulische Abstandsverstellung oder eine mechanische Abstandsverstellung (beispielsweise über Schrauben) vorhanden ist.
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Bei einer Ausführungsform gemäß der 1 und 2 ist die Antriebseinheit im Bereich des Endes 15 angeordnet.
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In 4 erkennt man eine Messzuleitung 35 die an ein oberes Ende der 36 der Königswelle von einer Außenwandung 6 her verläuft. Hierdurch kann eine Aufnahme von Messdaten bezüglich der Parameter Druck des Kollerganges, Geschwindigkeit des Kollerganges Abstand des Kollerganges gemessen und weitergeleitet werden. Dies ist jedoch nur eine mögliche Ausführungsform, die Messdaten können auch an anderer Stelle über Leitungen geleitet werden. Es ist auch möglich die Antriebswelle beispielsweise hohl oder mit Bohrungen auszustatten und die Messwerte über Schleifringe am unteren Ende oder telemetrisch berührungslos weiterzuleiten.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen der Wandung 6 einerseits und der Matrizenplatte 8 eine schräge, umlaufende und konusartige Wandung 37 vorhanden, welche dazu dient, Material immer auf die Kreisbahn 32 zu bringen, so dass sich neben der Kreisbahn und zwischen den Kollerrädern 31 und der Wandung 6 kein Material ablagert.
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Darüber hinaus kann die Königswelle neben ihrer kantigen Ausgestaltung noch zusätzlich Rippen oder Stege oder dergleichen besitzen, um Material von der Königswelle weg ebenfalls auf die Kreisbahn 32 zu bringen, um zu verhindern, dass sich Material an der Königswelle anlagert und den Pelletierdurchsatz zu verbessern.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, die Pelletiervorrichtung mittels einer elektronischen Steuerung anzusteuern, wobei für unterschiedliche Kunststoffe und/oder Kunststoffgemische insbesondere eine Kennfeldsteuerung hinterlegt ist, so dass abhängig vom eingesetzten Material ein Bediener in leichter Weise die Betriebsart der Pelletiervorrichtung ansteuern kann. Hierbei ist beispielsweise abhängig vom zu pelletierenden Material und vom Wärmezustand des in der Zufuhreinrichtung 2 vorhandenen Gutes es vorgesehen, einerseits die Umlaufgeschwindigkeit des Kollergangs, bestehend aus Kollerrolle und Kreisbahn 32 der Matrizenplatte zu steuern und insbesondere beispielsweise zunächst mit einer geringeren Drehzahl anzufahren, bis das Material erweicht ist und erst dann die Drehzahl zu erhöhen.
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Zudem ist es vorgesehen, ebenfalls abhängig vom Beladungszustand, von der Temperatur und des Materials den Anpressdruck der Kollerräder 31 auf der Matrizenplatte 8 zu regeln.
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Insbesondere kann zum Beispiel bei einem noch festen Material, beispielsweise nach dem Abstellen der Pelletiervorrichtung und dem Wiederanfahren mit einem geringen Druck und einer geringen Umdrehungsgeschwindigkeit zunächst das Material erneut verdichtet und erwärmt werden, bevor mit einem stärkeren Druck und stärkeren Umdrehungsgeschwindigkeiten die Temperatur weiter gesteigert wird, um das Material durch die Bohrungen 33 der Pelletiervorrichtung hindurch zu pelletieren. Das hängt allerdings vom Material ab, so dass es auch umgekehrt möglich ist, den Anfahrdruck und die Anfahrgeschwindigkeit hoch zu wählen und nach dem Erreichen des gewünschten Betriebszustandes eines von beiden oder beides herunterzufahren. Insbesondere bei Verbundwerkstoffen und Harzen kann nämlich beobachtet werden, dass mit steigender Temperatur der Reibungswiderstand steigt.
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Um die Temperatur des Gutes beim Pelletieren beeinflussen zu können ist es vorgesehen, die Matrizenplatte 8 außerhalb des Bereichs der Bohrungen, d.h. sowohl innenseitig benachbart zur Lagerhülse 23 oder außerhalb benachbart zur zylindrischen Wandung 6 Kühlbohrungen 38 vorgesehen bzw. Temperierungsbohrungen 38, mit denen ein Temperierungsfluid durch die Matrizenplatte 8 geleitet werden kann, um beispielsweise den Anfahrvorgang dadurch zu unterstützen, dass die Matrizenplatte aufgeheizt wird, um schneller auf Betriebstemperatur zu kommen und nachdem eine solche erreicht ist, gegebenenfalls zu kühlen, um die Betriebstemperatur nicht zu überschreiten.
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Auch die Temperierung der Matrizenplatte 8 kann selbstverständlich in den entsprechenden Kennfeldern abgelegt sein.
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Der Druck, die Temperatur und/oder die Umdrehungsgeschwindigkeit bilden Regelgrößen, die einzeln oder in Kombination geregelt werden können. Die Regelung berücksichtigt eine oder mehrere weitere Störgrößen, wie z.B. Temperatur der Vorrichtung, Temperatur des eingesetzten Materials, Schmelzpunkt des Materials, Form des Materials, Menge des Materials, Drehwiderstand des Kollerganges auf dem Material, Abstand des Kollerganges von einer Matritzenplatte, Druck des Kollerganges auf eine Matritzenplatte, Druck des Kollerganges auf das Material, Betriebszustand der Pelletiervorrichtung. Sofern diese Größen als Regelgrößen verwendet werden, sind sie nicht bei den Störgrößen zu berücksichtigen.
