DE1263275B

DE1263275B - Messerduesenkopf fuer Extruder od. dgl. zur Erzeugung von Kunststoffgranulat

Info

Publication number: DE1263275B
Application number: DEK45437A
Authority: DE
Inventors: Hans Werner Selbach
Original assignee: KESTERMANN MASCHF ROLF
Current assignee: KESTERMANN MASCHF ROLF
Priority date: 1961-12-15
Filing date: 1961-12-15
Publication date: 1968-03-14

Description

Messerdüsenkopf für Extruder od. dgl. zur Erzeugung von Kunststoffgranulat Die Erfindung betrifft einen Messerdüsenkopf für Extruder od. dgl. zur Erzeugung von Kunststoffgranulat, bestehend aus einer Düsenscheibe mit in einer oder mehreren Reihen kreisförmig angeordneten Düsenbohrungen und einer vor der Düsenscheibe rotierenden, gleichachsig mit ihr angeordneten Messeranordnung, deren Welle und Messer mit Kanälen für ein Kühlmedium versehen sind, welches aus Bohrungen austretend die Schneidstellen beaufschlagt.
Die Messeranordnungen zur Erzeugung von Kunststoffgranulat sind zumeist als ein- oder mehrflügeliges Schlagmesser ausgebildet. - Diese bekannte Ausführungsform von Messerdüsenköpfen ist nicht frei von Nachteilen. Einerseits ist die Konstruktion an und für sich aufwendig und teuer. So muß das Messer mit hoher Präzision genau an den Düsenscheiben vorbeigeführt werden, wenn anders an den Granulatkörnern, je nach dem zu verarbeitenden Kunststoff, mehr oder weniger lange, durch Abscheren entstandene Bärte auftreten, die erheblich stören, da sie das Schüttgewicht und damit das Volumen bei der Weiterverarbeitung beeinträchtigen. Darüber hinaus lassen sich weichgestellte Kunststoffe mit derartigen Messerdüsenköpfen im allgemeinen überhaupt nicht granulieren, da sie beim Schneiden schmieren und die gewünschte Granulatbildung nicht eintritt.
Zur Vermeidung dieses Nachteils hat man versucht, mit gekühlten Messern zu arbeiten. Dazu sind Messerdüsenköpfe des beschriebenen Aufbaus bekannt, bei denen die Welle und die Messer mit Kanälen für ein Kühlmedium versehen sind. Die erreichte Kühlwirkung ist jedoch zumeist nicht ausreichend. Das gilt auch dann, wenn man die Anordnung so trifft, daß das Kühlmedium aus Bohrungen austretend die Schneidstellen des zu granulierenden Gutes beaufschlagt. Hinzu kommt, daß bei dieser Ausführungsform die Gefahr besteht, daß die Kühlluft auch die Düsen scheibe beeinflußt, was zu Verstopfungen der Düsenbohrungen führen kann. Tatsächlich sind unter Berücksichtigung der erheblichen Temperaturabhängigkeiten der Viskosität thermoplastischer Kunststoffe die Düsenscheiben gegenüber Unterkühlung sehr empfindlich, aus welchem Grunde es an sich bekannt ist, durch Isolierungsmaßnahmen die Düsenscheibe gegen Unterkühlung zu schützen. An sich ist es bei Messerdüsenköpfen bekannt, noch zusätzliche Kühleinrichtungen vorzusetzen, diese bestehen aus Kühlmittelleitungen, deren Mündung auf die Messerschneiden bzw. die Düsenbohrungen in der Düsenscheibe gerichtet sind, was ebenfalls den schon beschriebenen Nachteil der Unterkühlung der Düsenscheibe zur Folge hat. - Wegen der beschriebenen Schwierigkeiten werden weichgestellte Kunststoffe daher in der Praxis zumeist in besonderen Stranggranulatoren granuliert. Das sind Einrichtungen, die den Extrudern nachgeschaltet werden und die ein Wasserbad aufweisen, in welchem die aus dem Extruder austretenden Stränge abgekühlt werden, die erst danach mit Messerwalzen od. dgl. granuliert werden. Diese Wasserbehandlung führt jedoch zu einer für viele Kunststoffe nachteiligen Wasseraufnahme und ist daher für viele Kunststoffe nicht zu verwenden. Darüber hinaus sind derartige Vorrichtungen einerseits in ihrer konstruktiven Gestaltung, andererseits aber auch in räumlicher Hinsicht außerordentlich aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Messerdüsenkopf zu schaffen, bei dem die Kühlung des zu granulierenden Gutes so erfolgt, daß auch weichgestellte Kunststoffe ohne Schwierigkeiten granuliert werden können und Funktionsstörungen durch unterkühlte Düsenscheiben vermieden sind.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Kühlmittelaustrittsöffnung vor den Messerklingen angeordnet sind. In weiterer Ausbildung der beschriebenen Maßnahmen kann es zweckmäßig sein, vor der Düsenscheibe eine zusätzliche Kühleinrichtung, bestehend aus einer Kühlplatte mit den Düsenbohrungen zugeordneten Kühlmittelbohrungen vorzusehen. Nach bevorzugter Ausführungsform ist dabei die Anordnung so getroffen, daß die Kühlmittelbohrungen austrittsseitig zu einem Kühlmittelausrittsschlitz erweitert sind. - Um eine Unterkühlung der Düsenplatte zu verhindern, empfiehlt es sich auch im Rahmen der Erfindung, die Kühlplatte unter Zwischenschaltung eines Isolationsmittels oder eines Iso- lationszwischenraumes an der Düsenscheibe, z..B mittels Schraubenbolzen, zu befestigen.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß bei dem Messerdüsenkopf nach der Erfindung infolge der Tatsache, daß die Kühlmittelaustrittsöffnungen vor den Messerklingen angeordnet sind und mit den Messerklingen rotierend einerseits eine einwandfreie Kühlung des zu granulierenden Gutes erreicht wird, andererseits aber auch jede Unterkühlung der Düsenscheiben vermieden wird. Das gilt auch dann, wenn in der beschriebenen Weise zusätzliche Kühleinrichtungen verwirklicht sind, da der Kühlmittelstrom der zusätzlichen Kühleinrichtung nicht mehr auf die Düsenscheibe gerichtet ist.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen Messerdüsenkopf nach der Erfindung der vor einen nur angedeuteten Extruder montiert ist, Fig.2 eine Stirnansicht des Gegenstandes nach Fig. lund F i g. 3 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 2.
Der in den Figuren dargestellte Messerdüsenkopf zur Erzeugung von Kunststoffgranulat ist für Extruder und ähnliche Einrichtungen bestimmt. Von dem Extruder ist in der F i g. 1 der Zylinder 1 angedeutet.
In dem Extruder, der beispielsweise ein üblicher Schneckenextruder ist, wird der zu granulierende Kunststoff plastifiziert, so daß er über den Austritt 2 des Extruders, der eine besondere Siebplatte 3 od dgl. besitzen kann, in den Messerdüsenkopf gemäß der Erfindung eintritt. Beim Ausführungsbeispiel ist ein dem Extruder nachgeschalteter und dem eigentlichen Düsenkopf vorgeschalteter Verteilungskopf 4 mit Verteilungstorpedo 6 vorgesehen, der den zu granulierenden Kunststoff aus dem Verteilungsraum 5 den Düsenbohrungen 7 in der Düsenscheibe 8 zuführt. Die Düsenscheibe 8 besitzt im Ausführungsbeispiel einen Kranz von Bohrungen 7, die den Mittelpunkt der Düsenscheibe kreisförmig umgeben.
Vor diesem Kranz von Düsenbohrungen 7 der Düsenscheibe rotiert ein durch ein Kühlmittel in besonderer Weise gekühltes Messer 9. Im übrigen sind die beschriebenen Elemente mittels Schraubenbolzen 10 mit dem Extruder und untereinander verbunden, was im einzelnen nicht der Beschreibung bedarf.
Außerdem ist in der Schnittfigur 1 eine Heizungseinrichtung 11 erkennbar, die beispielsweise aus einer elektrischen Heizwicklung besteht, die den Düsenkopf umgibt. Das Messer 9 rotiert um den Kreismittelpunkt der erwähnten Düsenscheibe 8 und ist zu diesem Zweck an einem besonderen Stativ 12 montiert, was im einzelnen weiter unten beschrieben wird.
Zunächst ist beachtlich (Fig. 2), daß in Rotationsrichtung vor den Messerklingen 13 das zu schneidende Gut beaufschlagende Kühlmittelaustrittsöffnungen 14 angeordnet sind, die die Mündungen von kleinen Röhrchen darstellen, welche an dem Kühlmittelkanal 15 der Messerflügelarme 16 angeschlossen sind, während jeder Messerflügel 16 einen weiteren Kanal 17 aufweist, durch den die Messerklinge 13 selbst unmittelbar mit einem Kühlmittel beaufschlagt wird (Fig. 3).
Zusätzlich ist vor der Düsenscheibe 8 eine das aus den Düsenbohrungen 7 austretende Gut ebenfalls mit einem Kühlmittel beaufschlagende Kühleinrichtung vorgesehen. Diese Kühleinrichtung besteht aus einer Kühlplatte 18 mit den Düsenbohrungen 7 zugeordneten Kühlmittelbohrungen 19. Sie erweitern sich an ihrer Austrittsseite zu einem Kühlmittelaustrittsschlitz 21. Die Kühlplatte 18 besteht dazu im übrigen aus einem inneren Teil 18 a und einem äußeren Teil 18 b, wobei die Schlitze durch Aufsetzen weiterer Teilplatten 118 c, 18 d gebildet sind. Auch hier ist die Verbindung über Schraubenbolzen 22 durchgeführt, was im einzelnen nicht der Erläuterung bedarf, doch sind gegenüber der heißen Düsenscheibe 8 isolierende Maßnahmen verwirklicht, und zwar in Form von Isolationszwischenräumen 23 einerseits und geringen Wärmeübergang verwirklichenden Abstützschneiden 24 andererseits.
Das Messer 9 rotiert mit der Welle 25, die an einen Antrieb angeschlossen ist, der im Ausführungsbeispiel nicht gezeichnet ist. Dieser Welle 25 wird das Kühlmittel über die Bohrungen 26 zugeführt, wozu ein entsprechendes Verteilergehäuse 27, in dem die Welle 25 rotiert, auf diese aufgesetzt sein kann. Der eigentliche Messerkopf 28 ist dabei seinerseits noch federnd in dieser Welle 25 gelagert, wobei die Abstützfeder29 in der Fig.2 deutlich erkennbar ist.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Messerklingen 13 sich unter federndem Andruck gegen die Düsenscheibe 8 bzw. die Kühlplatte 18 legen, so daß unmittelbar an der Düsenmündung das Abschneiden der Kunststoffstränge erfolgt. Im übrigen ist die zentrale Bohrung 26 unter Zwischenschaltung von Dichtungsmitteln 30 über ein Verteilerkammer 31 an die Bohrungen 15 angeschlossen, die in dem Messerflügelarm angeordnet sind und die zu den erwähnten Kühlmittelaustrittsöffnungen 14 sowie zu der zu kühlenden Messeridinge 13 führen. Dabei ist in der Fig. 3 erkennbar, daß die Messerklinge 13 in ihrer Gesamtheit von dem Kühlmittel umströmt wird, welches aus den Schlitzen 32 austritt, welche die Messerklinge 13 umgeben. Die Messerklingen 13 sind im übrigen durch Lösen der Schrauben 33 auswechselbar.
Rotiert das Messer 9 in Richtung des Pfeiles34 und arbeitet andererseits der Extruder, so tritt mit bestimmter Geschwindigkeit der Kunststoff in Strängen aus den Düsenbohrungen 7 der Düsenscheibe 8 aus. Bei der Rotationsbewegung des Messers 9 werden dabei die austretenden Stränge zunächst von der aus den Kühlmittelaustrittsöffnungen 14 austretenden Kühlluft beaufschlagt und abgekühlt bzw. abgeschreckt sowie dann von dem gekühlten Messer 9 geschnitten, wobei nach Maßgabe der Austrittsgeschwindigkeit und Rotationsgeschwindigkeit Form und Körnung des Granulats sich weitgehend beeinflussen lassen: Auch die Kühlluftmenge ist eine Größe, durch deren Einstellung man die Form des Granulats beeinflussen kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Messerdüsenkopf für Extruder od. dgl. zur Erzeugung von Kunststoffgranulat, bestehend aus einer Düsenscheibe mit in einer oder mehreren Reihen kreisförmig angeordneten Düsenbohrungen und einer vor der Düsenscheibe rotierenden, gleichachsig mit ihr angeordneten Messeranordnung, deren Welle und Messer mit Kanälen für ein Kühlmedium versehen sind, das aus Bohrungen austretend die Schneidstellen beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß dieKühlmittelaustrittsöffnungen (14) vor den Messerklingen (13) angeordnet sind.
2. Messerdüsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Düsenscheibe eine zusätzliche Kühleinrichtung, bestehend aus einer Kühlplatte (18) mit den Düsenbohrungen (7) zugeordneten Kühlmittelbohrungen (19), vorgesehen ist.
3. Messerdüsenkopf nach den Ansprüchen 1 und2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- mittelbohrungen (19) austrittsseitig zu einem Kühlmittelaustrittsschlitz (21) erweitert sind.
4. Messerdüsenkopf nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlplatte (18) unter Zwischenschaltung eines Isolationsmittels oder eines Isolationszwischenraumes (23) an der Düsenscheibe, z.B. mittels Schraubenbolzen, befestigt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Belgische Patentschrift Nr. 506 991; USA.-Patentschriften Nr. 2 850 764, 2594 894.