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Granulat-Schneide- und Kühlvorrichtung Die Erfindung betrifft eine
Granulat-Schneide- und Kühlvorrichtung, vorzugsweise zum Granulieren von thermoplastischen
Stoffen.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, für die Weiterverarbeitung gewisser
Stoffe, insbesondere thermoplastischer Kunststoffe, das Material in Form eines Granulates
bereitzustellen. Die Erzeugung eines derartigen Granulates am Kopf eines Extruders
oder einer mit einer Heizung versehenen Presse oder Schnecke erfolgt im allgemeinen
durch rotierende Messer, die entweder zentral oder exzentrisch am Kopf angeordnet
sind, wobei die rotierenden Messer die aus Öffnungen der Extruderplatte austretenden
Stränge des Materials im gleichen Abstand abtrennen und wegschleudern. Bei zahlreichen
thermoplastischen Kunststoffen läßt sich diese Granulierung ohne weiteres durchführen.
Bei sehr viskosen Massen ist jedoch die Gefahr des Aneinanderklebens der einzelnen
Granalien sehr groß, da sie nach dem Austritt aus der Extruderplatte noch zähflüssig
sind.
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Zur Behebung dieser Schwierigkeit sind bereits verschiedene Vorschläge
gemacht worden. So werden bei einer bekannten Vorrichtung, bei welcher die Abstreifmesser
auf einer gelochten Extruderplatte gleiten, die Granalien mittels einer kalten Luftströmung
von der Extruderplatte weggeblasen. Bei dieser Anordnung wird jedoch durch die zwangläufig
erfolgende unsymmetrische Abkühlung der Extruderplatte das Granulat sehr ungleichmäßig.
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Es ist auch bekannt, eine Flüssigkeitskühlung, insbesondere Wasserkühlung,
anzuwenden. Im einfachsten Fall ist an der Granuliervorrichtung ein Wasserbehälter
angeordnet, in welchen das abgeschnittene Granulat fällt und von einer Strömung
weiterbefördert wird.
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Bei einer anderen bekannten Granuliermaschine ist unterhalb der Schneidstelle
eine zur Fallrichtung des Granulates geneigte Prallfläche vorhanden, die von einer
Flüssigkeit bespült wird. Die Anwendung der Wasser- oder Flüssigkeitskühlung erfordert
jedoch eine nachträgliche Trocknung des Granulates.
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Durch die Verwendung eines koaxial zu den Abstreifmessern gcrcnttåufig
rotierenden Flügelrades werden bei einer anderen bekannten Vorrichtung die einzelnen
Granalien einer Schleuderbewegung unterworfen, wobei der Flugweg der Granalien so
groß gewählt ist, daß sie auf ihrem Wege vom Flügelrad zu einer Prallfläche so weit
ahgeliühlt werden, daß sie nicht an der Vorrichtung oder untereinander klebenbleiben.
Entsprechend der Ausbildung dieser bekannten Vorrichtung kann die Extruderplatte
jedoch nur eine kreisförmige Reihe von Öffnungen
aufweisen. Dies ergibt eine geringe
Leistungsfähigkeit dieser bekannten Granuliervorrichtung und führt andererseits
zu Schwierigkeiten in der Materialführung innerhalb der Schnecke oder Presse. Außerdem
erfordert die konzentrische Anordnung der gegenläufig rotierenden Messer und des
Flügelrades einen hohen konstruktiven Aufwand, insbesondere auf der Antriebsseite.
Auch an die Präzision werden hohe Anforderungen gestellt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Granulat-Schneide-
und Kühlvorrichtung zu schaffen, die auch bei großer Leistung ein Aneinanderkleben
der Granalien bzw. ein Kleben der Granalien an der Vorrichtung mit Sicherheit verhindert.
Auch soll die Vorrichtung möglichst einfach und betriebssicher aufgebaut sein.
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Dies wird erfindungsgemäß bei einer Granulat-Schncide- und Kühlvorrichtung
zum Granulieren von vorzugsweise thermoplastischen Stoffen mit vor der Extruderplatte
rotierenden Granuliermessern dadurch erreicht. daß exzentrisch gelagerte rotierende
Schneidmesserbalken vorgesehen sind und daß jedem Schneidmesser ein Kanal im Schneidmesserbalken
zur Kühlung und zeitweiligen Trennung der abgeschnittenen Granalien zugeordnet ist.
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Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die einzelnen Granalien
nach dem Schneidvorgang zwangläufig n den dem jeweiligen Schneidmesser zugeordneten
Kanal geführt werden, wodurch sie bis zur ausreichenden Abkühlung voneinander getrennt
bleiben. Die Kanäle im Schneidmesserbalken bewirken, daß sich die Granalien nicht
mit den von den anderen Schneidmessern gleichzeitig abgeschnittenen Granalien treffen.
Dadurch wird auch die bisher verwendete aufwandreiche Flüssigkeitskühlung und die
damit verbundene notwendige nachfolgende Trocknung überflüssig.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind zwischen je zwei Schneidmessern
keilartige Vorsprünge in Schneidrichtung angeordnet, die sich nach hinten verjüngen.
Diese keilförmigen Vorsprünge an den Schneidkanten dienen der Luftführung. Sie wirken
düsenartig, um die Lift glatt in die Kanäle des Schneidmesserbalkens einströmen
zu lassen. Durch diese Ausbildung wird ein Kühlluftstrom erzeugt, der die Abkühlung
der Granalien wesentlich beschleunigt. Die Verjüngung der keilförmigen Vorsprünge
nach hinten ergibt eine Verbreiterung der einzelnen Kanäle, so daß der erzeugte
Luftzug die Granalien während des Aufenthaltes in dem jeweiligen Kanal kräftig umspült.
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An die unmittelbar den Schneidvorgang ausübende Schneidkante schließt
sich eine Schneidfläche an, die zur Führung der Granalien in den zugeordneten Kanal
dient.
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Um eine hohe Schnittfolge zu erzielen, ist die Unterseite des Schneidmesserbalkens
um einen spitzen Winkel gegen die Extruderplatte geneigt. Dadurch wird einerseits
ein glatter Schnitt mit sauberer Schnittfläche erhalten, und andererseits kann nach
erfolgter Abtrennung eines Granulates von einem durch eine Austrittsöffnung der
Extruderplatte herausgetretenen Strang dieser Strang bereits wieder vorgeschoben
werden, obwohl sich der Schneidmesserbalken noch über der entsprechenden Austrittsöffnung
befindet.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der
Zeichnung näher erläutert, die schematisch ein Ausführungsbeispiel darstellt. Dabei
zeigt Fig. 1 eine teilweise Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Granulat-Schneide-
und Kühlvorrichtung, Fig. 2 einen seitlichen Schnitt durch die Extruderplatte und
den Schneidmesserbalken.
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Die Extruderplatte 1 bildet den Abschluß einer nicht dargestellten
Schnecke, Presse od. dgl. Durch die Austrittsöffnungen 2 wird das Material in Form
zähflüssiger Stränge 3 ausgepreßt. Exzentrisch zur Extruderplatte 1 ist eine Schneidevorrichtung
4 mit Schneidmesserbalken 5 drehbar angebracht. Die Schneidevorrichtung 4 besitzt
je nach der Extrudergröße bzw. nach der verlangten Leistung einen oder mehrere Schneidmesserbalken
5. Die Schneidmesserbalken 5 rotieren in Richtung des Pfeiles 16 gegenüber der Extruderplatte
1.
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Der Schneidmesserbalken 5 weist Schneidkanten 6 auf, die zur Abtrennung
der Granalien 7 von den Strängen 3 dienen. Jeder Schneidkante 6 ist ein Kanal 8
innerhalb des Schneidmesserbalkens 5 zugeordnet. Zwischen je zwei Schneidkanten
6 sind keilförmige Vorsprünge 9 vorgesehen. Diese keilförmigen Vorsprünge 9 bilden
im Schneidmesserbalken 5 rippenförmige Wände 10. Nach hinten verjüngen sich diese
Rippen 10 derart, daß die Kanäle 8 von der Schneidkante 6 ab einen vergrößerten
Querschnitt erhalten.
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An die Schneidkante 6 schließt sich eine Schneidfläche 11 an, die
zur Führung der abgetrennten Granalien 7 in den Kanal 8 dient. Auch die Oberseite
12 des Schneidmesserbalkens 5 ist zur Führung der Granalien 7 am Eingang des Kanals
8 verstärkt und abgerundet.
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Die einzelnen Austrittsöffnungen 2 in der Extruderplatte 1 sind im
Hinblick auf die Drehachse der
Schneidevorrichtung 4 konzentrisch angeordnet, derart,
daß hintereinanderfolgende Öffnungen 2 jeweils auf einem Kreisabschnitt der Bahn
des zugehörigen Schneidmessers 6 liegen.
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Die Unterseite 13 des Schneidmesserbalkens 5 ist gegenüber der Oberfläche
der Extruderplatte 1 um einen kleinen Winkel geneigt. Die Länge des Kanals 8 bzw.
die Breite des Schneidmesserbalkens 5 richtet sich nach der Extrudergröße bzw. der
geforderten Leistung. Bei einer hohen Leistung der Granulat-Schneidevorrichtung
erfolgt auch der Vorschub der Stränge 3 aus der Presse oder Schnecke mit relativ
großer Geschwindigkeit. Nach Abtrennung eines Granulates 7 durch eine Schneidkante
6 wird der Materialstrang3 schon aus der Austrittsöffnung 2 der Extruderplatte 1
herausgepreßt, während sich der Schneidmesserbalken 5 noch über der entsprechenden
Öffnung befindet. Der eingeschlossene Winkel richtet sich dabei nach der verlangten
Größe der Granalien einerseits, nach der Umdrehungsgeschwindigkeit der Schneidevorrichtung
4 andererseits und nach der Austrittsgeschwindigkeit der Stränge 3.
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Beim eigentlichen Schneidvorgang wird von dem Materialstrang 3 durch
das Schneidmesser 6 ein entsprechendes Stück abgeschnitten. Durch die Ausbildung
der Schneidfläche 11 wird das Granulat in den Kanal 8 des Schneidmesserbalkens 5
geführt.
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Bei der hohen Umfangsgeschwindigkeit des Schneidmesserbalkens 5 bzw.
der Schneidmesser wandern die Granalien im Kanal 8 nach oben bzw. im Hinblick auf
die Schneidmesserkante 6 nach rückwärts.
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Sie fallen aus dem Kabel 8 erst heraus, wenn der Schneidmesserbalken
5 in Aufwärtsrichtung begriffen ist. Durch die Schneidfläche bzw. Schrägkante 11
wird eine Verzögerung und Ablenkung der Granalien bewirkt, so daß sich gegebenenfalls
gemeinsam in einem Kanal befindliche Teilchen nicht treffen können. Durch die keilförmigen
Vorsprünge an den Schneidkanten wird ein Kühlluftstrom in den Kanälen 8 erzeugt.
Die Umfangsgeschwindigkeit des Schneidmesserbalkens 5 wird dabei vorzugsweise größer
als die Fallgeschwindigkeit der Granalien gewählt. Dadurch werden die von konzentrischen
Austrittsöffnungen 2 einzeln abgeschnittenen Granalien in die den jeweilig wirksam
werdenden Schneidmessern 6 zugeordneten Kanäle 8 geleitet und bleiben in diesen
Kanälen, bis der Schneidmesserbalken 5 seine Aufwärtsbewegung antritt und die Granalien
infolge ihres Gewichtes aus den relativ großen Öffnungen der Kanäle 8 nach unten
fallen.
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In geeigneter Weise kann ein Auffangbehälter, Trichter od. dgl. vorgesehen
werden.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt. So sind insbesondere änderungen der Schneidmesserkanten, der Kanalwände
und der Schneidflächen möglich. Ebenso können die Austrittsöffnungen in der Extruderplatte
nach Anzahl und Anordnung von dem Ausführungsbeispiel abweichen. Die Zahl der Schneidmesser
und der Kanäle richtet sich nach der Größe der Extruderplatte und nach der Größe
der Austrittsöffnungen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß abweichend vom Ausführungsbeispiel
ein Schneidmesserbalken mehr als drei derartige Schneidmesser und zugehörige Kanäle
aufweisen kann.
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Ebenso ist auch die Verwendung von weniger Schneidmessern möglich.