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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von
Granulat aus plastifizierbaren Stoffen, insbesondere aus Kunststoffen, bestehend
aus einem in einem Gehäuse angeordneten Förderorgan, welches das plastifizierte
Material einem ebenfalls in dem Gehäuse und zu dem Förderorgan koaxial angeordneten,
an seinem Umfang mit Längsschlitzen versehenen, drehbaren Formkopf zuführt, welcher
axial gegen eine mit Durchlaßöffnungen versehene Formplatte anliegt, ferner aus
einer zentral angeordneten, die Formplatte durchsetzenden und bis in den Formkopf
reichenden Zuführung für ein Druckgasmedium, von der ein Verteilersystem von radialen
Kanälen ausgeht, die nahe dem Umfang des Formkopfes zwischen den Längsschlitzen
enden, wobei die Enden der Kanäle und der Längsschlitze aDwectnslungsweise mit den
Durchlaßöffnungen der Formplatte zur Deckung gebracht werden.
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Aus der USA.-Patentschrift 2958 099 ist bereits eine Vorrichtung
zum Formen von Granulatteilchen bekannt, bei der für diezuverarbeitenden Kunststoffmassen
ein zylindrischer Förderraum vorgesehen ist, in dem eine Förderschnecke umläuft.
Am vorderen Ende der Förderschnecke befindet sich ein Formkopf, der mit seiner Stirnfläche
an eine Formplatte anschließt. Im Formkopf sind axial verlaufende Randnuten vorgesehen,
die beim Umlauf des Formkopfes periodisch mit Durchlaßöffnungen in der Formplatte
in Verbindung treten. Die Durchlaßöffnungen in der Formplatte bestehen aus sich
in der Förderrichtung erweiternden Bohrungen. Die bekannte Vorrichtung kann auch
so abgewandelt werden, daß der zu behandelnde Kunststoff in nicht näher angegebener
Weise in den Formkopf eintritt.
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Die Wandung des in diesem Falle von einem Zylinder gebildeten Formkopfes
ist an ihrer Außenfläche mit axial verlaufenden Längsschlitzen versehen. Über den
mit Längsschlitzen versehenen Teil des Formkopfes ist eine Formhülse geschoben,
die Auslaßöffnungen aufweist. Auch hier tritt der erweichte Kunststoff durch die
Längsschlitze an die Formhülse heran und wird beim Vorbeilaufen der Längsschlitze
an den Auslaßöffnungen portionsweise in die Auslaßöffnungen gefördert.
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Zum Auswerfen der in die Auslaßöffnungen eingetretenen Kunststoffportionen
wird ein Druckgas, vornehmlich Wasserdampf, benutzt. Der Wasserdampf tritt bei der
erstgenannten Ausführungsform entgegen der Förderrichtung von der Seite der Formplatte
her an den Formkopf heran. Dieser ist an seiner Stirnfläche mit einer Ausnehmung
versehen, über die der Wasserdampf zu einer Ringnut gelangt, die zur Stirnseite
des Formkopfes hin und damit in Richtung zur Formplatte offen ist. Von der Ringnut
zweigen radial verlaufende, ebenfalls offene Nuten ab, die so weit in radialer Richtung
nach außen reichen, daß sie mit den Auslaßöffnungen in Berührung kommen können.
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Sobald das beim Umlaufen des Formkopfes der Fall ist, gelangt Wasserdampf
zu den Auslaßöffnungen und drückt die in diesen befindlichen Kunststoffportionen
heraus. Dieser Ausdrückvorgang wird auch bei der erwähnten anderen Ausführungsform
mit einer Formhülse angewandt.
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Diese bekannte Vorrichtung weist jedoch beachtliche Nachteile auf.
Infolge von Fertigungstoleranzen ist es möglich, daß der Andruck zwischen Formkopf
und : ; FormplatteXw. Formhülse nicht in jedem Fall in gewünschten Ausmaß gewährleistet
ist. Insbe-
sondere nach längerem Gebrauch der Vorrichtung können sich Spalte zwischen
Formk.opf und Formplatte bzw. -hülse ausbilden. Dies führt dann dazu, daß der Wasserdampf
ständig aus den Nuten austritt und sich über die gesamte Formplatten- oder Hülsenoberfläche
ausbreitet. Im Betrieb der Vorrichtung können sich damit merkliche Störungen ergeben,
die äußerst unerwünscht sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Formen
von Granulatteilchen aus enveichungsfähigem Material zu schaffen, bei der das zum
Ausstoßen dienende Gasmedium nicht die Möglichkeit hat, bei bestehenden oder entstehenden
Toleranzen zwischen Formplatte und Formkopf in größerem Umfang herauszulecken.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der mit Abstand
von dem Förderorgan angeordnete und von diesem unabhängig drehbare Formkopf axial
verstellbar ist und Idaß die radialen Kanäle des Verteilersystems, von der Zuführung
ausgehend, als innerhalb des Formkopfes verlaufende Bohrungen ausgebildet sind.
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Mit der axialen Verstellbarkeit des Formkopfes ist gewährleistet,
daß dieser ständig mit einem ausreichenden Druck an der Formplatte anliegt. Damit
wird ein unbeabsichtigtes Entweichen von Druckgas insbesondere während den Zeiten
unterbunden, während denen keine Verbindung zwischen den radialen Kanälen des Verteilersystems
und den Auslaßöffnungen besteht. Des weiteren hat die Ausbildung nach der Erfindung
den Vorzug, daß die das Druckgasmedium den Auslaßölfnungen zuführenden Kanäle geschlossen
sind und nur in die Auslaßöffnungen der Formplatte münden, so daß im Vergleich zu
den vorbekannten radialen, zur Stirnseite des Formkopfes hin offenen Kanälen ohnehin
die Entweichungsmöglichkeiten für das Druckgasmedium weitgehend eingeschränkt sind.
Schließlich wird mit der Erfindung auch bei einem zunehmenden Verschleiß der Vorrichtung
ein unerwünschtes Entweichen des Druckgasmediums verhindert.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Bohrungen
jeweils aus einer den Formkopf radial durchsetzenden und an dessen Umfang verschlossenen
Bohrung sowie aus einer sich an diese anschließenden, quer verlaufenden und zur
Formplatte führenden Bohrung bestehen. Die Kanäle lassen sich auf diese Weise recht
einfach herstellen.
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Der erste Kanal wird von außen her bis zur Zuführung gebohrt und sodann
an seinem äußeren, am Formkopfmantel befindlichen Ende verschlossen.
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Der jeweils zugehörige zweite Kanal wird dann von der an der Formplatte
anliegenden Ringfläche des Formkopfes her bis zur Verbindung mit dem ersten Kanal
eingebohrt. Diese Arbeitsgänge lassen sich mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand
durchführen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß sich der Formkopf
in Form einer die Zuführung für das Druckgasmedium aufnehmenden Welle fortsetzt,
die durch den sie umgebenden Ring der Durchlaß öffnungen in der Formplatte hindurch
zu einer Stellvorrichtung führt. Der Formkopf und die Zuführung für das Druckgasmedium
bilden somit eine bauliche Einheit, so daß auch im Bereich der Zuführung Druckgasleckverluste
ausgeschlossen sind.
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Die Stellvorrichtung weist vorteilhafterweise eine Führungsbahn auf,
die ein mittels einer Schraubenspindel
axial verstellbares Gleitstück
aufnimmt, in dem sowohl die Welle als auch eine diese verlängernde Antriebswelle
gelagert sind. Hiermit läßt sich die Andrückkraft des Formkopfes an die Formplatte
leicht einstellen und regeln; die Vorrichtung zum Herstellen von Granulat und die
Stellvorrichtung sind außerdem in einer vorteilhaft geschlossenen Bauweise zusammengefaßt.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht
einer Vorrichtung zum Herstellen von Granulat und einen senkrechten Längsschnitt
durch eine zugehörige Stellvorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung
nach der Linie II-II in Fig. 5 in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 einen Schnitt durch
die Vorrichtung nach der Linie III-III in F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig.
4 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Linie IV-IV in F i g. 2 in vergrößertem
Maßstab und F i g. 5 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Linie V-V in F
i g. 2 in vergrößertem Maßstab.
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Eine Einrichtung 10 zum Herstellen von Granulat aus plastifizierbaren
Stoffen, insbesondere aus Kunststoffen, weist eine Vorrichtung 11 mit einem in einem
Gehäuse 16 angeordneten Förderorgan 24 auf. Das Förderorgan führt in der nachfolgend
näher beschriebenen Weise das plastifizierte Material einem ebenfalls in dem Gehäuse
und zu dem Förderorgan koaxial angeordneten, an seinem Umfang mit Längsschlitzen
54 versehenen, drehbaren Formkopf 52 zu.
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Der Formkopf liegt axial gegen eine mit Durchlaßöffnungen 46 versehene
Formplatte 36 an. Die Vorrichtung 11 ist ferner mit einer zentral angeordneten,
die Formplatte 36 durchsetzenden und bis in den Formkopf 52 reichenden Zuführung
58 für ein Druckgasmedium ausgestattet. Von der Zuführung 58 geht ein Verteilersystem
von radialen Bohrungen 61 aus, die nahe dem Umfang des Formkopfes 52 zwischen den
Längsschlitzen 54 enden. Die Enden der Bohrungen und der Längsschlitze werden bei
dem nachfolgend beschriebenen Betrieb der Vorrichtung abwechslungsweise mit den
Durchlaßöffnungen 46 der Formplatte 36 zur Deckung gebracht.
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Der Formkopf 52 ist mit Abstand von dem Förderorgan 24 angeordnet
und von diesem unabhängig drehbar sowie axial verstellbar. Die radialen Kanäle des
Verteilersystems sind, von der Zuführung 58 ausgehend, als innerhalb des Formkopfes
52 verlaufende Bohrungen 61, 63 ausgebildet. Die Bohrungen bestehen jeweils aus
einer den Formkopf radial durchsetzenden und an dessen Umfang verschlossenen Bohrung
61 sowie aus einer sich an diese anschließenden, quer verlaufenden und zur Formplatte
36 führenden Bohrung 63.
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Wie insbesondere die F i g. 1 und 2 erkennen lassen, setzt sich der
Formkopf 52 in Form einer die Zuführung 58 für das Druckgasmedium aufnehmenden Welle
51 fort, die durch den sie umgebenden Ring der Durchlaßöffnungen 46 in der Formplatte
36 hindurch zu einer Stellvorrichtung 12 führt. Die Stellvorrichtung weist eine
Führungsbahn 72 auf, die ein mittels einer Schraubenspindel 88 axial verstellbares
Gleitstück 74 aufnimmt, in dem sowohl die Welle 51 als auch eine diese verlängernde
Antriebswelle 78 gelagert sind.
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Aus der F i g. 2 ist ersichtlich, daß der Formkopf
52 in einer zentrischen
Bohrung 17 des Gehäuses 16 drehbar und axial verstellbar angeordnet ist. Die zentrische
Bohrung 17 bildet mit einer zu dieser koaxial angeordneten, in einem Zylinder 21
befindlichen weiteren zentrischen Bohrung 23 eine Strangpreßkammer 26. Der Zylinder
21 ist mittels eines Gewindes 22 im Gehäuse 16 eingeschraubt. In der zentrischen
Bohrung 23 befindet sich das Förderorgan 24. Der Formkopf 52 ist zur Strangpreßkammer
26 hin mit einer konvexen Stirnfläche 53 versehen.
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An der Außenfläche des Gehäuses 16 sind mehrere miteinander in Verbindung
stehende Ringnuten 31 vorgesehen, die mittels einer als Kühlmantel dienenden zylindrischen
Hülse 32 überdeckt sind. Die Hülse ist mit Öffnungen 33 und 34 für das Zuführen
und Abführen eines flüssigen Kühlmittels ausgestattet. An der in den Fig. 1 und
2 rechten Stirnfläche des Gehäuses 16 ist die Formplatte 36 mittels Schrauben 37
und Zentrierstiften 38 befestigt. Die Formplatte liegt dabei mit ihrer ringförmigen
Innenfläche 57 am Gehäuse an. In der Mitte der Formplatte befindet sich eine konische
Bohrung 41, die zum Gehäuse 16 hin in eine zylindrische Öffnung 42 übergeht. In
der konischen Bohrung 41 befinden sich an deren Umfang in gleichen Abständen verteilt
die Durchlaßöffnungen 46 (F i g. 3), die zur Außenseite der Formplatte 36 hin (Fig.
2) in Verlängerungen 47 übergehen.
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Wie bereits erwähnt, setzt sich der Formkopf 52 in Form einer die
Zuführung 58 für das Druckgasmedium aufnehmenden Welle 51 fort, die durch den sie
umgebenden Ring der Durchlaßöffnungen 46 in der Formplatte hindurch zu der Stellvorrichtung
12 führt. Die Stellvorrichtung ruht auf einer Grundplatte 71, die einen Lagerbock
73 trägt. Dieser ist mit einer Führungsbahn 72 ausgestattet, auf der ein Gleitstück
74 ruht. In dem Gleitstück ist mittels Lagern 76, 77 eine mit der Welle 51 mittels
einer Kupplung 81 verbundene Antriebswelle 78 drehbar gelagert. Die Kupplung 81
ist mittels eines Keiles 80 mit der Welle 51 verbunden und mittels Schrauben 82
an der Antriebswelle 78 angeflanscht. Im Innern der Antriebswelle befindet sich
eine Leitung 83 zum Zuführen eines Druckgasmediums zur Zuführung 58 in der Welle
51. Das Gleitstück 74 ist außerhalb der Lager 76, 77 mit Schmiermitteldichtungen
79 ausgestattet.
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An der Oberseite des Lagerbockes 73 sind zwei eine Schraubenspindel
88 aufnehmende Spindelmuttern 91 befestigt. Auf der Schraubenspiedel lagert mittels
einer Bohrung 89 zwischen zwei Bünden 92, 93 ein mit dein Gleitstück 74 verbundener,
durch eine obere Durchtrittsöffnung 87 des Lagerbockes 73 ragender Mitnehmer 86.
Ein Teil der Bohrung 89 im Mitnehmer weist einen größeren Durchmesser zur Aufnahme
einer am Mitnehmer und am Bund 93 anliegenden Druckfeder 94 auf.
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Es wurde bereits erwähnt, daß der Formkopf 52 eine zur Strangpreßkammer
26 hinweisende konvexe Stirnfläche 53 aufweist. Mit dieser wird der vom Förderorgan
24 zugeführte plastifizierte Stoff in der Strangpreßkammer radial von innen nach
außen gelenkt. Aus den Fig. 4 und 5 ist ersichtlich, daß die am Umfang des Formkopfes
52 mit gleichen Abständen verteilt angeordneten Längsschlitze 54 einen etwa rechteckigen
Querschnitt aufweisen und in eine in der Zeichnung am rechten Ende des Formkopfes
befindliche
Ringfläche 56 münden. Diese liegt ohne Spielraum im Bereich der zylindrischen Öffnung
42 der Formplatte 36 an deren ringförmiger Innenfläche 57 an. Vorzugsweise werden
die Längsschlitze 54 rechteckig und mit derselben Breite wie der Durchlaßöffnungen
46 ausgebildet. Es ist zweckmäßig, eine gleiche Anzahl von Längsschlitzen 54 und
Durchlaßöffnungen 46 vorzusehen; es können aber auch unterschiedlich viele Längsschlitze
und Durchlaßöffnungen verwendet werden. Die radiale Tiefe der Längsschlitze wird
mit Vorteil geringer gewählt als die radiale Tiefe der Durchlaßöffnungen.
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Die in die Zuführung 58 übergehende Leitung 83 wird aus einer nicht
dargestellten Quelle mit einem unter Druck stehenden Ausstoßströmungsmittel gespeist.
Dieses Strömungsmittel wird nach der Art des zu behandelnden plastifizierten Stoffes
bzw. Kunststoffes und der Verwendbarkeit in der verwendeten Vorrichtung gewählt.
Bei vielen Anwendungsfällen wird als Strömungsmittel Dampf verwendet. Das Strömungsmittel
tritt aus der Zuführung 58 in die radialen Bohrungen 61, die sich (vgl. F i g. 5)
zwischen den Längsschlitzen 54 befinden. Aus den Fig. 1, 4 und 5 geht hervor, daß
von den radialen Bohrungen 61 Bohrungen 63 abzweigen, die an der Ringfläche 56 des
Formkopfes 52 münden. Die äußeren Enden der radialen Bohrungen 61 werden nach deren
Herstellen mittels Schweiß- oder Lötverschlüssen 62 (F i g. 2) abgedeckt.
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Beim Betrieb der beschriebenen Einrichtung wird die Antriebswelle
78 mittels eines nicht dargestellten Motors angetrieben. Die Drehbewegung der Antriebswelle
wird über die Welle 51 auf den Formkopf 52 übertragen. Zugleich wird aus einer nicht
dargestellten Quelle ein Ausstoßströmungsmittel, beispielsweise Dampf, durch die
Leitung 83 und die Zuführung 58 in die Bohrungen 61,63 geleitet. Das Förderorgan
24 wird von einem ebenfalls nicht gezeichneten Motor in Drehung versetzt und fördert
den plastifizierten, zu granulierenden Stoff in die Strangpreßkammer 26.
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Dieser wird an der konvexen Stirnfläche 53 des Formkopfes 52 radial
nach außen gelenkt und tritt in die Längsschlitze 54 ein. Diese unterteilen den
zu behandelnden Stoff in Längsstränge, deren in der Zeichnung (F i g. 2) rechte
Enden während der kurzen Zeiträume, bei denen die Längsschlitze 54 sich an den ortsfesten
Durchlaßöffnungen 46 vorbeibewegen, in die Durchlaßöffnungen gedrückt werden. Nachdem
die Längsschlitze durch die Drehbewegung des Formkopfes aus dem Bereich der Durchlaßöffnungen
gelangt sind, bewegen sich die Mündungen der Bohrungen 63 vor die Durchlaßöffnungen.
Das durch die Bohrungen 63 zugeführte Ausstoßströmungsmittel, beispielsweise der
Dampf, tritt nun unter Druck in die Drucklaßöffnungen 46 und drückt den in diesen
befindlichen granulierten Stoff aus diesen heraus, so daß der behandelte Stoff als
Granulat auf der Oberfläche der zentrischen konischen Bohrung 41 aus der Formplatte
36 austritt und in nicht dargestellte Weise aufgefangen oder weggefördert wird.
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Damit das zum Ausstoßen verwendete Druckgasmedium verlustlos in die
Durchlaßöffnungen 46 übergeführt wird und nicht bei bestehenden oder sich bildenden
Toleranzen zwischen der Formplatte und dem Formkopf unter Druck herauslecken kann,
wird die axiale Andrückkraft der Ringfläche 56 des Formkopfes 52 an der ringförmigen
Innenfläche 57 der
Formplatte 36 mittels der Schraubenspindel 88 der Stellvorrichtung
12 eingestellt bzw. im Bedarfsfalle nachgestellt oder reguliert. Die Druckfeder
94 gewährleistet ein elastisches Anliegen des Formkopfes 52 an der Formplatte 36.
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Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel können bei anderen
Ausführungsformen der Erfindung Formplatten verwendet werden, deren Durchlaß öffnungen
zum Herstellen von Granulaten mit unterschiedlichen Kugelformen gegenüber den Durchlaßöffnungen
46 entsprechend abgewandelt sind.
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Wenn Granulate mit unterschiedlichen Kugelgrößen hergestellt werden
sollen, wird bei Verwenden des gleichen Formkopfes die Fördergeschwindigkeit des
Förderorgans 24 geändert, um in der Zeiteinheit größere oder kleinere Stoffmengen
in die Durchlaßöffnungen 46 der Formplatte 36 zu bringen.