DE1454754C

DE1454754C - Machine for underwater pelletizing of melted thermoplastics

Info

Publication number: DE1454754C
Application number: DE19641454754
Authority: DE
Inventors: Robert Eugene Koppehele Hugo Paul Hamilton Ohio Hoffman (V St A)
Original assignee: The Black Clawson Company, Hamilton, Ohio (V St A )
Priority date: 1963-02-27
Filing date: 1964-02-22
Publication date: 1973-03-01

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Unterwassergranulieren von geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffen, bestehend aus einer vor einer Auspreßvorrichtung angeordneten Lochplatte mit einer Vielzahl von axial verlaufenden und von Heizkanälen umgebenen Ausstoßbohrungen, einer unmittelbar vor der Außenfläche der Lochplatte umlaufenden Nabe, die mit mehreren Messern bestückt ist, und einem die Lochplatte samt Messeranordnung umschließenden Granulatauffanggehäuse, das mit einem Wassereinlaß und einem gemeinsamen Auslaß für Granulat und Wasser versehen ist.The invention relates to a machine for underwater pelletizing of molten thermoplastics Plastics, consisting of a perforated plate arranged in front of an extrusion device with a plurality of axially extending ejection bores surrounded by heating channels, one directly in front of the outer surface of the perforated plate rotating hub, which is equipped with several knives, and a granulate collecting housing which encloses the perforated plate together with the knife assembly and which is equipped with a Water inlet and a common outlet for granules and water is provided.

Es ist bereits eine Maschine zum Unterwassergranulieren von geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffen bekannt, bei der in der Ausstoßkammer ein Dorn vorgesehen ist, so daß ein ringförmiger Auspreßkanal entsteht. Der Auspreßkanal ist durch eine mit dem Dorn fest verbundene Lochplatte abgedeckt, durch welche die zu zerteilenden Kunststoffstränge in eine Kühlflüssigkeit ausgepreßt werden. Zum Zerteilen der Stränge laufen nahe der Außenfläche der Lochplatte Schneidmesser um, deren Nabe in dem Dorn gelagert ist. Ferner sind zum Ausgleich von Wärmeverlusten sowohl die Lochplatte als auch der Dorn beheizt.It is already a machine for underwater pelletizing of molten thermoplastics known, in which a mandrel is provided in the ejection chamber, so that an annular ejection channel arises. The extrusion channel is covered by a perforated plate firmly connected to the mandrel, through which the plastic strands to be divided are pressed into a cooling liquid. To cut up of the strands run around the outer surface of the perforated plate cutting knife, the hub of which is in the Mandrel is mounted. Furthermore, both the perforated plate and the Heated mandrel.

^v Es ist für das störungsfreie Laufen und für eine hohe Kapazität einer Granuliermaschine der eingangs beschriebenen Art von entscheidender Bedeutung, daß die zwar an der Außenfläche schon erstarrten, aber in ihrem Kern noch weichen Kunststoffstrangteilchen sanft aber doch möglichst schnell von der Lochplatte fortgeschwemmt werden. ^v It is of decisive importance for the trouble-free operation and high capacity of a granulating machine of the type described above that the plastic strand particles, although already solidified on the outer surface but still soft in their core, are gently but quickly washed away from the perforated plate.

Nachteilig ist es bei der bekannten Granuliermaschine, daß es bei hohem Granulatausstoß unweigerlich zu einem Verkleben des frisch abgeschnittenen Granulats und damit zu empfindlichen Betriebsstörungen kommt.The disadvantage of the known granulating machine is that it inevitably occurs when there is a high output of granules to sticking of the freshly cut granulate and thus to sensitive operational disruptions comes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Unterwassergranulieren von thermoplastischen Kunststoffen mit hoher Ausstoßmenge zu schaffen, bei der die geschnittenen Kunststoffteilchen schnell von der Lochplatte weggeschwemmt werden und somit keine Zeit zum Zusammenkleben haben. Dabei soll die beim hochtourigen Rotieren von Schneidmessern auftretende Kavitation vermieden werden.The invention is based on the object of a machine for underwater pelletizing of thermoplastic To create plastics with a high output, in which the cut plastic particles are quickly washed away from the perforated plate and therefore have no time to stick together. The purpose of this is to avoid the cavitation that occurs when cutting knives rotate at high speeds will.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Nabe Bohrungen angeordnet sind, die von einer in der Nabenachse befindlichen Wassereinlaßbohrung ausgehen, wobei jeweils eine Bohrung unmittelbar vor und eine Bohrung hinter einem Blatt der Messer endet.According to the invention, the stated object is achieved in that bores are arranged in the hub are that extend from a water inlet hole located in the hub axle, each one Hole ends immediately in front of and one hole behind a blade of the knife.

Der Vorteil dieser Ausbildung liegt darin, daß die Maschine bei hoher Kapazität über lange Zeiträume kontinuierlich mit hohen Umdrehungszahlen zu arbeiten vermag, und durch die geschickte Kühlwasserführung wird die eine Zerstörung von Nabe und Messer hervorrufende Kavitation vermieden. Da Kühlwasserkanäle unmittelbar vor den Messern enden, kann das weiche, noch leicht verformbare Granulat, so wie es von der Lochplatte abgeschnitten wird, in den kalten Wasserstrom geführt werden. Das zwar an der Außenfläche schon erstarrte, aber in seinem Kern noch weiche Granulat wird sanft, aber doch rasch von den Ausstoßbohrungen fortgeschwemmt.The advantage of this design is that the machine can run over long periods of time at a high capacity able to work continuously at high speeds, and the clever cooling water flow the cavitation causing destruction of the hub and knife is avoided. Because cooling water channels end immediately in front of the knives, the soft, easily deformable granulate can, just like it is cut off from the perforated plate, are fed into the cold water flow. On the outside, to be sure Granules that have already solidified but are still soft in their core are gently but quickly removed from the Ejection holes washed away.

Um eine übermäßige Abkühlung der Lochplatte durch das Kühlwasser zu vermeiden, sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Ausstoßbohrungen von einer in die Außenfläche der Lochplatte eingelassenen Isolierplatte umgeben. Dieser Wärmeschild aus Kunststoffmaterial beschränkt den Kontakt zwischen Wasser und Lochplatte auf die sehr S kleinen Oberflächen der Düsen. Dies ist für einen störungsfreien Betrieb bei hoher Kapazität Voraussetzung, weil die Düsenenden in der ganz im Wasser liegenden Lochplatte bei zu starker Abkühlung sich mit schon fest gewordenem Kunststoff verstopfen, ίο Würde die Lochplatte ohne Isolierung auf der erforderlichen Temperatur gehalten, so würde der entstehende Dampf zu Störungen führen. Auch dies wird durch die Erfindung in vorteilhafter Weise vermieden. Besonders günstig ist es ferner gemäß der Erfindung, wenn die in der Lochplatte in radialen Reihen angeordneten Ausstoßbohrungen von einem serpentinenartig verlaufenden Flüssigkeitskanal umgeben sind. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise für eine gleichmäßige Temperatur der Ausstoßdüsen gesorgt. Es wird somit eine gleichmäßige Größe des Granulats und damit eine erhebliche Qualitätskonstanz gewährleistet. In order to avoid excessive cooling of the perforated plate by the cooling water, after a further embodiment of the invention, the discharge bores surrounded by an insulating plate embedded in the outer surface of the perforated plate. This Heat shield made of plastic material limits the contact between water and perforated plate to the very S small surfaces of the nozzles. This is a prerequisite for trouble-free operation at high capacities, because the nozzle ends in the perforated plate lying completely in the water when it cools down too much clog with already solidified plastic, ίο the perforated plate without insulation on the required If the temperature is maintained, the resulting steam would lead to malfunctions. This too will avoided by the invention in an advantageous manner. It is also particularly favorable according to the invention, when the ejection bores arranged in radial rows in the perforated plate of a serpentine running liquid channel are surrounded. This is advantageous for a Uniform temperature of the discharge nozzles is ensured. The granulate size is thus uniform and thus a considerable consistency of quality is guaranteed.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigtThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawings.
It shows

Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Granuliervorrichtung gemäß der Erfindung,1 shows a vertical longitudinal section through a granulating device according to the invention,

F i g. 2 einen Teilschnitt durch die Granuliervorrichtung in einer Ebene senkrecht zu F i g. 1,F i g. 2 shows a partial section through the granulating device in a plane perpendicular to FIG. 1,

F i g. 3 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht eines Teils der Lochplatte,F i g. 3 is a partially broken away plan view of part of the perforated plate;

F i g. 4 einen Querschnitt durch einen Teil der Lochplatte im wesentlichen nach der Linie 4-4 der Fig. 3,F i g. 4 shows a cross section through part of the perforated plate essentially along the line 4-4 of FIG Fig. 3,

F i g. 5 eine Draufsicht auf den Zusammenbau von Nabe und Messer von der Innenseite der Nabe aus gesehen,F i g. Figure 5 is a top plan view of the hub and knife assembly from inside the hub seen,

F i g. 6 einen vergrößerten Querschnitt durch die Nabe mit einem angesetzten Messerblatt, im wesentlichen längs der Linie 6-6 der F i g. 5,F i g. 6 shows an enlarged cross-section through the hub with an attached knife blade, essentially along the line 6-6 in FIG . 5,

F i g. 7 eine Ansicht der Nabe mit einem angesetzten Messerblatt.F i g. 7 is a view of the hub with a knife blade attached.

Der Granulierkopf 10 ist gemäß der F i g. 1 z. B. am Ende einer Schneckenstrangpresse montierbar.The granulating head 10 is shown in FIG. 1 z. B. can be mounted at the end of a screw extruder.

Ein Längskanal 15 führt über eine Querbohrung 21 zu einer Auspreßbohrung 20 innerhalb des Granulierkopfes 10, die eine sich nach außen konisch erweiternde Wandfläche 22 aufweist.A longitudinal channel 15 leads over a transverse bore 21 to an ejection bore 20 within the granulating head 10, which is an outwardly widening conically Has wall surface 22.

Die Auspreßbohrung 20 ist an der Grundfläche der Wandfläche 22 durch eine ringförmige Formungsoder Lochplatte 25 abgeschlossen. Diese Lochplatte 25 besitzt einen äußeren verdickten Ringteil 25, der dicht anliegend am Granulierkopf 10 befestigt ist. Wie F i g. 1 erkennen läßt und in größerer Einzelheit aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, weist die Lochplatte 25 eine ringförmige Auspreßzone 29 mit mehreren von dieser ausgehenden Ausstoßbohrungen 30 auf. Die Ausstoßbohrungen sind ringförmig innerhalb der Zone 29 in konzentrischen Reihen angeordnet und endigen an der Schneidfläche der Lochplatte 25.The extrusion bore 20 is closed off at the base of the wall surface 22 by an annular forming or perforated plate 25. This perforated plate 25 has an outer, thickened ring part 25 which is fastened tightly to the granulating head 10. Like F i g. 1 can be seen and in greater detail from Fig. 3 and 4 can be seen, has the perforated plate 25 an annular extrusion zone 29 with a plurality of ejection bores 30 extending therefrom. the Ejection bores are annularly arranged in concentric rows within zone 29 and end at the cutting surface of the perforated plate 25.

Die zentrische Lagerung der Lochplatte 25 erfolgt mittels eines lösbar in der Querbohrung 21 befestigten Hohldornes 32.The central mounting of the perforated plate 25 takes place by means of a detachably fastened in the transverse bore 21 Hollow mandrel 32.

Der Dorn 32 bildet in Fortsetzung des Längskanals 15 eine schraubenförmig gewundene Wand 37, die vom Längskanal 15 zur Auspreßbohrung 20 führt, und die Kunststoffschmelze zur Lochplatte 25 umlenkt.The mandrel 32 forms, in continuation of the longitudinal channel 15, a helically wound wall 37 which leads from the longitudinal channel 15 to the ejection bore 20, and deflects the plastic melt to the perforated plate 25.

Der Dorn 32 ist hohl, um eine Hülse 40 zur Aufnahme der Messerwelle50 zu tragen, wie aus Fig. 2 deutlich ersichtlich ist.The mandrel 32 is hollow in order to carry a sleeve 40 for receiving the cutter shaft 50 , as can be clearly seen from FIG. 2.

Die innerhalb der Hülse 40 gelagerte Messerwelle 50 ist an ihrem dem Granulierkopf 10 abgewandten Ende mit einer elastischen Antriebskupplung verbunden. Das gegenüberliegende Ende der Welle 50 ragt durch die Lochplatte 25 ins Innere eines wasserdichten Granulatauffanggehäuses 60. Das Gehäuse 60 ist dicht an die Lochplatte 25 angesetzt und an den Granulierkopf 10 angeschraubt.The knife shaft 50 mounted inside the sleeve 40 is connected to an elastic drive coupling at its end facing away from the granulating head 10. The opposite end of the shaft 50 protrudes through the perforated plate 25 into the interior of a watertight granulate collecting housing 60. The housing 60 is attached tightly to the perforated plate 25 and screwed to the granulating head 10.

Das granulierseitige Ende der Welle 50 trägt eine Nabe 65. Diese besitzt, wie aus F i g. 5 bis 7 ersichtlich, eine radiale, flache Innenfläche 66 und ist vorzugsweise mit mehreren in gleichem Abstand liegenden Abflachungen 68 versehen, um die daran durch Schrauben 71 befestigten Messerblätter 70 zu tragen. Wie Fig. 6 und 7 zeigen, sind die Abflachungen 68 mit zunehmendem Abstand von der Lochplatte schräg nach innen gegen die Drehachse geneigt, um die Messerblätter 70 unter einem Winkel zur Schneidfläche 31 der Lochplatte 25 zu halten. Hierdurch wird das durch die Löcher ausgepreßte Kunststoffmaterial mit einer Komponente der Messerbewegung zertrennt, welche das Granulat gleichzeitig von der Schneidfläche 31 abhebt.The end of the shaft 50 on the granulation side carries a hub 65. As shown in FIG. 5 to 7, a radial, flat inner surface 66 and is preferably provided with several equally spaced flat areas 68 in order to carry the knife blades 70 fastened thereto by screws 71. As FIGS. 6 and 7 show, with increasing distance from the perforated plate, the flats 68 are inclined obliquely inward towards the axis of rotation in order to hold the knife blades 70 at an angle to the cutting surface 31 of the perforated plate 25 . As a result, the plastic material pressed out through the holes is severed with a component of the knife movement which simultaneously lifts the granulate from the cutting surface 31.

Gemäß F i g. 5 sind die Messerblätter 70 an den Abflachungen 68 so montiert, daß sie tangential zu einem Kreis liegen, dessen Mittelpunkt mit der Achse der Welle 50 zusammenfällt, so daß sie eine radial nach auswärts fegende und scherende Bewegung hervorrufen, wenn sie über die Schneidfläche 31 rotieren. Die Drehung der Nabe 65 und der Messerblätter 70 verdrängt auch das Wasser innerhalb des Gehäuses 60 und pumpt es zusammen mit Granulat durch den Gehäuseauslaß 75 (s. Fig. 2).According to FIG. 5, the knife blades 70 are mounted on the flats 68 so that they are tangent to a circle, the center of which coincides with the axis of the shaft 50 , so that they produce a radially outward sweeping and shearing movement as they rotate over the cutting surface 31 . The rotation of the hub 65 and knife blades 70 also displaces the water within the housing 60 and pumps it along with granules through the housing outlet 75 (see FIG. 2).

Das Gehäuse 60 besitzt einen zentrisch liegenden Wassereinlaß 80, der auf die Achse der Nabe 65 und der Welle 50 ausgerichtet ist. Es ist mit einem Anschluß an ein Wasserrohr 81 versehen und mit mehreren Abgabeöffnungen 82 für die unmittelbare Einführung von Wasser in das Innere des Gehäuses 60 ausgerüstet.The housing 60 has a centrally located water inlet 80 which is aligned with the axis of the hub 65 and the shaft 50. It is provided with a connection to a water pipe 81 and equipped with several discharge openings 82 for the direct introduction of water into the interior of the housing 60.

Die Nabe 65 besitzt eine axiale Wassereinlaßbohrung 85, die sie teilweise durchsetzt, wie F i g. 6 zeigt. Die Bohrung steht in offener Verbindung mit mehreren äußeren 87 und inneren Bohrungen 88. Die Nabe 65 ist mit mindestens einer Bohrung 87 für jedes Messerblatt 70 versehen, durch die Wasser vor dem umlaufenden Messerblatt abgegeben wird. Die inneren Bohrungen 88 münden an der Innenfläche 66 der Nabe. Es ist mindestens eine Bohrung 88 für jedes Messerblatt 70 vorgesehen, und jede gibt Wasser vom Wassereinlaß 80 unmittelbar hinter einem der Messerblätter 70 ab, um Kavitation zu verhindern.The hub 65 has an axial water inlet bore 85 which it partially penetrates, as shown in FIG. 6 shows. The bore is in open communication with a plurality of outer 87 and inner bores 88. The hub 65 is provided with at least one bore 87 for each knife blade 70, through which water is discharged in front of the rotating knife blade. The inner bores 88 open on the inner surface 66 of the hub. There is at least one bore 88 for each knife blade 70 and each discharges water from the water inlet 80 immediately behind one of the knife blades 70 to prevent cavitation.

Für einige Anwendungsfälle ist es zweckmäßig, der Lochplatte Wärme zuzuführen, um die abkühlende Wirkung des zur Kühlung verwendeten Wassers innerhalb des Gehäuses 60 zu kompensieren und eine wirksamere und störungsfreie Auspressung durch die Bohrungen 30 zu gewährleisten.For some applications it is useful to supply heat to the perforated plate in order to prevent the cooling To compensate for the effect of the water used for cooling within the housing 60 and a to ensure more effective and trouble-free extrusion through the bores 30.

Besonders aus Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, daß die Lochplatte 25 mit einem Einlaßkanal 135 und einem Auslaßkanal 136 für ein Heizmedium versehen ist. Mehrere solcher Kanäle können über den Umfang der Platte verteilt sein, um einen kurzen Weg zwischen den Einlassen und Auslassen herzustellen. Die der Schneidfläche 31 zugewandte Seite der Lochplatte weist in der Auspreßzone einen Kanal 140 auf, der im wesentlichen quer zu den Ausstoßbohrungen 30 und dicht an diesen verläuft. Wie F i g. 3 zeigt, kann der Kanal 140 die Form einer schlangenförmigen Leitung besitzen, die in der Lochplatte 25 ausgearbeitet ist und sich zwischen den Ein- und Auslaßkanälen 135 bzw. 136 erstreckt.3 and 4, in particular, it can be seen that the perforated plate 25 is provided with an inlet channel 135 and an outlet channel 136 for a heating medium. Several such channels can be distributed around the circumference of the plate in order to create a short path between the inlets and outlets. The side of the perforated plate facing the cutting surface 31 has in the ejection zone a channel 140 which runs essentially transversely to the ejection bores 30 and close to them. Like F i g. 3 shows, the channel 140 may be in the form of a serpentine conduit machined in the perforated plate 25 and extending between the inlet and outlet channels 135 and 136 , respectively.

Der Abdeckung des Kanals 140 kann eine dünne Ringscheibe 142 dienen, die für den Durchtritt derThe cover of the channel 140 can be a thin washer 142 , which is used for the passage of the

ίο Ausstoßbohrungen 30 in geeigneter Weise gebohrt oder gelocht und mit der Lochplatte 25 z. B. verschweißt ist. Die Ausstoßbohrungen 30 können von einer Isolierschicht 145 umgeben sein, die z. B. aus Siliconkunststoff besteht, der unter Druck in die Zwischenräume zwischen den Enden der Bohrungen 30 gegen die Scheibe 142 unter hohem Druck eingeführt und gehärtet ist. Die Schneidfläche 31 der Lochplatte kann dann z. B. durch Schleifen gebildet werden, so daß die Messer gegen eine glatte Oberfläche arbeiten.ίο ejection holes 30 drilled or perforated in a suitable manner and with the perforated plate 25 z. B. is welded. The ejection bores 30 may be surrounded by an insulating layer 145 which, for. B. made of silicone plastic, which is inserted under pressure into the spaces between the ends of the bores 30 against the disc 142 under high pressure and cured. The cutting surface 31 of the perforated plate can then, for. B. formed by grinding so that the knives work against a smooth surface.

Während des Betriebs der Vorrichtung wird die Welle 50 angetrieben. Die Kunststoffschmelze wird dem Längskanal 15 des Granulierkopfes 10 zugeführt, wo sie durch die Wand 37 in die Querbohrung 21 umgelenkt wird und in die Auspreßbohrung 20 gelangt, von wo sie durch die Ausstoßbohrungen 30 in der Lochplatte 25 ausgepreßt und durch die umlaufenden Messer 70 zerteilt wird.During operation of the device, the shaft 50 is driven. The plastic melt is fed to the longitudinal channel 15 of the granulating head 10 , where it is deflected by the wall 37 into the transverse bore 21 and into the ejection bore 20, from where it is pressed out through the ejection bores 30 in the perforated plate 25 and divided by the rotating knife 70 .

Wasser wird vorzugsweise unter Druck in das Innere des Gehäuses 60 am Einlaß 80 eingeführt. Ein Hauptteil dieses Wassers fließt durch die Abgabeöffnungen 82 ins Innere des Gehäuses. Die Pumpwirkung der Messerblätter ergibt zwangläufig ein Druckdifferential zwischen dem Einlaß 80 und dem Auslaß 75 für Wasser und Kunststoff. Zusatzwasser wird durch die Bohrungen 87 und 88 in der Nabe 65 eingeführt, um das Granulat rasch von der Lochplatte 25 zum Auslaß 75 fortzuführen.Water is preferably introduced into the interior of housing 60 at inlet 80 under pressure. A The main part of this water flows through the dispensing openings 82 into the interior of the housing. The pumping action of the knife blades inevitably results in a pressure differential between inlet 80 and the Outlet 75 for water and plastic. Make-up water is supplied through the bores 87 and 88 in the hub 65 introduced to the granules quickly from the perforated plate 25 to outlet 75.

Claims

Patent claims:

1. Machine for underwater pelletizing of melted thermoplastics, consisting of a perforated plate with a multiplicity of axially extending ejection bores surrounded by heating channels, one immediately in front the outer surface of the perforated plate rotating hub, which is equipped with several knives, and a granulate collecting housing enclosing the perforated plate together with the knife assembly, which with a water inlet and a common outlet for granulate and water is provided, characterized in that bores (87 or 88) are arranged in the hub (65) which are from one located in the hub axis Water inlet bore (85) go out, each with a bore (87) immediately in front of and a bore (83) ends behind a blade of the knife (70).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the ejection bores (30) are surrounded by an insulating layer (145) embedded in the outer surface of the perforated plate (25).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the ejection bores (30) arranged in radial rows in the perforated plate (25) are surrounded by a serpentine liquid channel (140).

1 sheet of drawings