-
In Extrudern werden pulverförmige Kunststoffe mittels zugeführter
Wärme und zufolge der Reibungswärme plastiziert, homogenisiert, mit Beimengungen
zur Stabilisierung oder Änderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften
versehen oder auch mit Farbpigmenten vermischt. Das Einfärben kann auch über bereits
erzeugtes Granulat durch neuerliches Einschmelzen im Extruder erfolgen.
-
Der geschmolzene Kunststoff wird vom Extruder durch Lochscheiben
ausgetrieben und durch rotierende Messer unter Wasser in mehr oder weniger gleichmäßige
Teilchen zu Granulat zerschnitten. Die Unterwassergranulierung hat den Vorteil,
daß die stark verformbaren und zum Zusammenkleben neigenden vollplastischen Kunststoffgranulate
an der Außenhaut schnell erstarren und nicht mehr aneinander haften können, weil
das Wasser dem Kunststoff viel Wärme schnell entzieht.
-
Es ist bekannt, das Granulat in einer Zentrifuge zu entwässern. Hierbei
wird Granulat und Wasser aus dem Extruder in einen Behälter geführt, von dem aus
das Gemisch zur Zentrifuge geleitet und dort Granulat und Wasser voneinander getrennt
wird. Das in der Zentrifuge abgeschleuderte Wasser wird d in einem oben offenen
Wassertrog gesammelt und mittels einer Pumpe wieder dem Extruder zugeführt. Somit
bleibt das Wasser im Kreislauf und muß wegen der fortwährend aufgenommenen Wärme
unter Umständen rückgekühlt werden, wenn die Wärmeabgabe des Wassers im Kreislauf
geringer ist als die Wärmezufuhr von Kunststoffgranulat her.
-
Der pulverförmige Kunststoff wird zunächst zum Einschmelzen, je nach
Art des Grundstoffes, im Extruder auf eine Temperatur zwischen 180 und 2600 C gebracht.
Im Wasser nehmen die einzelnen Granulatkörner eine Temperatur zwischen 70 und 800
C an.
-
Das aus dem Extruder kommende Granulat muß sodann entwässert, getrocknet
und sodann auf eine Temperatur von etwa 400 C heruntergekühlt werden.
-
Die Eintrittstemperatur des Wassers in den Extruder muß auf 70 bis
800 C gehalten werden.
-
Kunststoffgranulate können spezifisch leichter oder schwerer als
Wasser sein. Beispielsweise hat Polyäthylen mittlerer Dichte ein spezifisches Gewicht
von 0,94g/cmS, es schwimmt also im Wasser; Polypropylen ist noch leichter; Polyvinylchlorid
hat demgegenüber ein spezifisches Gewicht von 1,35g/cm3 und wird von Wasser nicht
aufgetrieben.
-
Im ersteren Falle kann der Behälter zwischen Extruder und Zentrifuge
oberhalb des Extruders und im letzteren Falle unterhalb des Extruders angeordnet
werden. In beiden Fällen ist, außer einer Leitung, keine besondere Fördereinrichtung
erforderlich.
-
Zur Trennung von Granulat und Wasser ist der Siebeffekt allein geeignet.
Da sich das plastischelastische Granulat unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften
wegen seines geringen Elastizitätsmoduls stark verformt, sind üblich rundgelochte,
schlitzgelochte oder anders perforierte Siebe nicht verwendbar, weil sich das Granulat
in den Sieböffnungen festklemmt und diese fortschreitend verstopft. Wasser und Granulat
hat das Bestreben, an der tiefsten Stelle in Richtung der Zentrifugalkräfte einer
Siebzentrifuge auszuströmen. Aus diesem Grunde geht die Erfindung von einer Zentrifuge
aus, deren Trommelmantel sich konisch nach unten erweitert.
-
Die Zentrifugalkräfte überwinden in der Zentrifuge die Adhäsionskräfte
des am Granulat anhaftenden
Wassers nur unvollkommen, so daß auf der Kornoberfläche
des Granulats ein sehr kleiner Wasserfilm verbleibt, der verdunstet werden muß.
Hierzu hat man die Zentrifuge nachgeschaltete Trockner verwendet. Außerdem muß die
durch Oberflächenspannung in Form von Zwickel- und Kapillarwasser zwischen den Granulatkörnern
festgehaltene verhältnismäßig große Wassermenge entfernt werden.
-
Nach der USA.-Patentschrift 3 029 466 ist ein Unterwasser-Granulator
zur Herstellung von thermoplastischem Granulat bekannt, von dem aus das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch
einer Zentrifuge mit einer nicht näher bezeichneten Trocknungseinrichtung zugeführt
ist. Ob die Trocknungseinrichtung innerhalb der Zentrifugentrommel angeordnet oder
dieser nachgeschaltet ist, ist nicht gesagt. Allen bisher bekanntgewordenen Zentrifugen
zum Entwässern von Kunststoff-Granulat sind ein Wasserabscheider vor- und eine thermische
Trocknungsvorrichtung nachgeschaltet.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Granulat in einer Zentrifuge
ohne die Möglichkeit der Verstopfung von Sieböffnungen zu entwässern, zu trocknen
und zu kühlen, d. h. daß das Oberflächenwasser abgeschleudert, das Haftwasser verdunstet
und damit das Granulat gekühlt wird. Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung von
einer Zentrifuge mit einer rotierenden Schleudertrommel in einem feststehenden Gehäuse
aus und besteht darin, daß die Schleudertrommel, wie an sich bekannt, am Austragsende
erweitert und mit einem Ringspalt versehen ist, dessen Spaltweite kleiner als das
kleinste Granulatkorn ist, daß am Beschickungsbereich der Schleudertrommel Kanäle
für Warm- und Kühlluft vorgesehen sind, daß dem Ringspalt ein mit der Trommel rotierender
in einen Auffangkanal des Gehäuses hineinragender Abflußkanal für die Flüssigkeit
und die Warm- bzw. Kühlluft nachgeschaltet ist und daß der Ringspalt zum Austrag
des getrockneten Granulats in einen Auffangraum des Gehäuses durch Verschieben des
Trommelbodens zu einem größeren Austragsspalt veränderbar ist.
-
Mit der Erfindung wird erreicht, daß ohne zusätzliche Trocknungs-
und Kühlanlagen das Granulat so weit entwässert, getrocknet und gekühlt aus der
Zentrifuge kommt, daß es sofort bunkerfähig ist. Die dem Granulat entzogene Verdunstungswärme
setzt dabei die Granulattemperatur ebenfalls wesentlich herab, wobei die im Granulat
gespeicherte Eigenwärme mit Sicherheit ausreicht, um das Haftwasser zu verdunsten.
-
Obwohl die Granulierung im Extruder kontinuierlich erfolgt und das
Abschleudern des Wassers und die anschließende Verdunstung des letzten Wasserfilms
nacheinander durchgeführt werden kann, kann die mit kontinuierlicher Drehzahl umlaufende
Zentrifugentrommel diskontinuierlich beschickt werden.
-
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung wird auch darin gesehen, daß
zum Abschleudern des Wassers, zum Austreten der Luft und zum Austragen des Granulats
nur eine Ringöffnung benötigt wird.
-
Mit der Erfindung ist das Festklemmen einzelner Granulatkörner im
Ringspalt nicht zu vermeiden.
-
Eine fortschreitende Verstopfung ist jedoch nicht zu befürchten, weil
nach jeder Charge der Siebboden geöffnet und damit eine große Öffnung gebildet wird.
die die festgeklemmten Granulatkörner freigibt.
-
Ein weiterer Erfindungsgedanke wird darin gesehen, daß die Schleudertrommel
am weiten Austragsende
mit einem zylindrischen Teil versehen ist,
dem der axial bewegliche Zentrifugenboden mit einem zylindrischen Ansatz zugeordnet
ist, der mit dem zylindrischen Trommelteil den Ringspalt bildet und mit dem der
ringförmige oben und unten offene Flüssigkeitsabflußkanal verbunden ist, dessen
obere Stirnfläche mit einer unteren Stirnfläche des zylindrischen Trommelteiles
eine Dichtfläche bildet und tiefer liegt als der Zentrifugenboden.
-
Hiermit wird ein Ringspalt gebildet, der auch während des Öffnungsvorganges
seinen Querschnitt nicht verändert. Somit bringt die erfindungsgemäße Zentrifuge
den Vorteil, daß das abgeschleuderte Wasser zunächst nur in den unterhalb des Ringspaltes
befindlichen Flüssigkeitsabflußkanal gelangt und auch beim Öffnen des Ringspaltes
noch kein Granulat in den Flüssigkeitsabfiußkanal gelangen kann. Erst wenn die Oberkante
des Trommelbodens die untere Stirnfläche des Trommelmantels erreicht hat, können
die ersten Granulatteilchen ausströmen, die zufolge der Zentrifugalkraft sofort
nach außen geschleudert werden und damit wegen der tieferliegenden Stirnfläche des
Abflußkanals nicht in den Flüssigkeitsabflußkanal gegelangen. Somit ist Wasser und
trockengeschleudertes Granulat beim Austrag einwandfrei voneinander getrennt.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung wird darin gesehen, daß
der ringförmige Flüssigkeitsabflußkanal einerseits von dem zylindrischen Ansatz
des Trommelbodens und andererseits von einer Kanalringwand gebildet wird, die mittels
Stegen am Ansatz befestigt ist.
-
Zum Öffnen des Ringspaltes beim Austrag des trockenen und gekühlten
Granulats wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Trommelboden verschiebbar auf der
Zentrifugenwelle gelagert ist und der den Ringspalt bildende zylindrische Ansatz
mit auswechselbaren Kalibrierringen unterschiedlichen Durchmessers versehen ist.
Hiermit kann dem Ringspalt jede gewünschte Spaltbreite gegeben werden, die insbesondere
beim Abschleudern von Granulatkörnern unterschiedlicher Größe erforderlich ist.
-
Der Trommelboden kann mechanisch, pneumatisch oder auch hydraulisch
verschoben werden. Die einfachste und sicherste Art, den Trommelboden zu bewegen,
ist eine hydraulische Vorrichtung, insbesondere weil das hierfür erforderliche Medium
in ausreichendem Maße vorhanden ist. Hierzu sieht die Erfindung weiterhin vor, daß
dem beweglichen Trommelboden ein fester, an der Zentrifugenwelle befestigter Boden
zugeordnet ist, der an der Innenseite des zylindrischen Ansatzes des beweglichen
Bodens mittels einer kolbenringartigen Dichtung anliegt, und Mittel vorgesehen sind.
die das Einführen eines Druckmittels zwischen dem festen und dem beweglichen Boden
gestatten.
-
Diese Vorrichtung hat den besonderen Vorteil, daß mit einer normalen
Flüssigkeit gearbeitet werden kann, d. h., es wird kein Druckmedium benötigt; denn
der zum Anheben des Bodens erforderliche Flüssigkeitsdruck wird von der Zentrifuge
selbst mittels der Zentrifugalkraft erzeugt. Zum Senken des Bodens wird lediglich
ein Ventil außerhalb der Zentrifuge geschlossen und damit das Wasser abgelassen.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch
die Zentrifuge,
F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung des Trommelbodens, F i g. 3
eine Draufsicht auf F i g. 2, Fig. 4 den Trommelboden in verschiedenen Stellungen,
F i g. 5 eine Anordnung der Dichtung im Vorratsbehälter zwischen Extruder und Zentrifuge,
Fig. 6 bis 8 weitere Ausführungsformen für die Dichtung des Scheibenbodens, wobei
die F i g. 6 und 7 Schnitte gemäß der F i g. 2 und F i g. 8 teilweise eine Draufsicht
der F i g. 6 und 7 darstellen.
-
Die konische Schleudertrommel 1 sitzt starr und kraftschlüssig auf
der Zentrifugenwelle 3, die oben in einem Hauptlager 5 des Gehäuses 14 pendelndbeweglich
aufgehängt und unten in einem weiteren Lager 6 seitlich abgefangen ist. Über ein
zylinderringförmiges elastisches Glied 7 kann die Schleudertrommel 1 mit der Welle
3 bei Seitenkräften geringfügig seitlich ausweichen. Damit kann die Zentrifuge die
durch die vorübergehende Asymmetrie der Schwungmasse wirkenden Tangentialkräfte
kreiseltechnisch ausgleichen, die bei begrenzten Unwuchten auftreten, die beim Füllen
und Entleeren und in in der Phase der Verteilung der Füllung bzw. während der Beschleunigung
des Granulats entstehen.
-
Die Schleudertrommel 1 ist an der Zentrifugenwelle 3 mittels der
Nabenarme 8 befestigt, die schaufelförmig ausgebildet sind und das mit Umfangsgeschwindigkeit
Null eintretende Gut in die Schleudertrommel 1 befördern. Außerdem saugen die Arme
8 über Belüftungskanäle 9 Luft an und drükken sie durch die Schleudertrommel 1.
Innerhalb der Schleudertrommel 1 und mit dieser starr verbunden sind Beschleunigungsarme
10 angeordnet, die das eingegebene Granulat-Wasser-Gemisch schnell auf Umfangsgeschwindigkeit
der Schleudertrommel bringen.
-
Am unteren Ende der Welle 3 bzw. auf der Nabe 2 der Schleudertrommel
1 ist ein in Achsrichtung verschiebbarer Trommelboden 12 angeordnet, der am äußeren
Umfang mit einem nach unten weisenden zylindrischen Ansatz 13 versehen ist und damit
die Funktion eines Druckzylinders hat. Unterhalb des Trommelbodens 12 und innerhalb
des Ansatzes 13 ist ein Scheibenboden 11 vorgesehen, der starr und kraftschlüssig
mit der Zentrifugenwelle 3 verbunden ist und damit die Funktion eines Druckkolbens
hat.
-
Das Zentrifugengehäuse 14 trägt oben den festaufgeflanschten elektrischen
Antriebsmotor 15, der die Schleudertrommel 1 antreibt, und ist über eine nicht dargestellte
pendelbewegliche Kupplung mit der Schleudertrommel verbunden.
-
Das Gehäuse 14 weist im unteren Teil für das trokkengeschleuderte
Granulat einen Auffangraum 16 auf, der die Schleudertrommel 1 in Höhe der Austragzone
ringförmig umgibt. Der Auffangraum 16 ist mit einem tangential angeordneten Austrittstutzen
17 versehen, an den sich ein Ausfallstutzen 18 mit nach unten weisender Öffnung
anschließt. Weiterhin ist das Gehäuse 14 an der tiefsten Stelle mit einem Auffangkanal
21 versehen, in den das abgeschleuderte Wasser aufgefangen und über einen tangential
angeordneten Austrittstutzen 22 einem nach unten geöffneten Ausfallstutzen 23 zugeführt
wird. Am unteren Ende der Schleudertrommel 1 sitzt ein mit nicht dargestellten schrägen
Schaufeln versehener Ventilatorring 19, der über die Gehäuseöffnungen 20 Luft ansaugt
und in den Auffangraum 16 drückt. Der Ventilatorring
19 hat die
Aufgabe, im Granulatraum 16 statischen Uberdruck gegenüber dem benachbarten Auffangkanal
21 zu erzeugen. Außerdem unterstützt der Ventilatorring 19 zufolge der Luftbewegung
den tangentialen Austrag des Granulats.
-
Oberhalb der Zentrifuge befindet sich ein Füllbehälter 25, aus dem
die mit konstanter Drehzahl umlaufende Schleudertrommel 1 mit dem Wasser-Granulat-Gemisch
gefüllt wird. Das Granulat-Wasser-Gemisch wird, wenn es schwerer als Wasser ist,
kontinuierlich über den Einfüllstutzen 28 in den Behälter 25 eingespeist. Ist das
Granulat-Wasser-Gemisch leichter als Wasser, so erfolgt die Einspeisung in den Behälter
25 über den Einfallstutzen 29. Entleert wird der Behälter 25 diskontinuierlich durch
eine Austrittsöffnung 26, aus der das Gemisch mittels der Leitung 27 der Schleudertrommel
1 zugeführt wird. Über einen Preßluftzylinder 30 wird ein Ventilkegel 31 angehoben
und gesenkt.
-
Bei Schließstellung des Ventilkegels 31 füllt sich der Behälter 25
stetig mit dem Wasser-Granulat-Gemisch. Ein Sieb 32 begrenzt den Auftrieb des Granulats.
Das überflüssige Wasser tritt am tXberlaufstutzen 33 aus und wird durch die Leitung
34 zur Austrittsleitung 24 geführt und damit wieder in den geschlossenen Wasser-Kreislauf
der Gesamtanlage gegeben.
-
Im Bereich des unteren Wellenendes 4 ist am Gehäuse 14 ein an sich
bekanntes handelsübliches Wasserschloß 35 vorgesehen, um zunächst das zum Heben
und Senken des Trommelbodens 12 erforderliche Wasser der Zentrifuge zuzuführen und
zum anderen, um den Übergang des Wassers vom ruhenden auf den rotierenden Teil zu
überbrücken. Dem Wasserschloß wird das Wasser durch eine Leitung 36, die an den
Behälter 25 angeschlossen sein kann, zugeführt und gelangt sodann durch Kanäle 38
des Wellenendes 4 auf einen mitrotierenden Verteilerteller 39 und wird von diesem
über radiale Bohrungen 40 des Bodens 11 auf eine Ringdichtung 41 geführt. Außerdem
wird über axiale Bohrungen 43 des Bodens 11 Wasser in den Bodenraum 44 geführt.
Stauleisten 46 sorgen für ein schnelles Beschleunigen des Wassers, damit es die
gewünschte Umfangsgeschwindigkeit annimmt und einen entsprechenden Stirnflächendruck
auf den heb- und senkbaren Trommelboden 12 ausübt.
-
In den F i g. 2 und 3 sind die Einzelheiten zum Heben und Senken
des Trommelbodens 12 deutlicher dargestellt. Wird das Wasser über das Wasserschloß
35 auf den Verteilerteller 39 geführt, so tritt es zunächst in den Einspeiseraum
48 des Bodens 11 (s. F i g, 2) und wird zufolge der Fliehkraft durch die Bohrung
40 in den Dichtungsraum 49 vor die Ringdichtung 41 geschleudert. Die Dichtung 41
kann in verschiedener Weise geformt sein. Das Ausführungsbeispiel in F i g. 2 zeigt
beispielsweise einen massiven Metallring, der von zwei Rundschnurringen 50 abgedichtet
wird. Die Dichtung 41 ist wie ein Kolbenring gebaut, d. h., sie ist radial zerschnitten
und bildet einen oder mehrere radiale Spalte 51. Der Boden 11 ist derart ausgebildet,
daß zwischen ihm und dem zylindrischen Teil 13 des Trommelbodens 12 ein Ringspalt
52 verbleibt (F i g. 2) und somit vom Dichtungsraum 49 über dem radialen Spalt 51
und dem Ringspalt 52 eine Verbindung zur Atmosphäre einerseits und in den Bodenraum
44 andererseits besteht.
-
Fig. 4 zeigt den Trommelboden 12 in drei ver-
schiedenen Stellungen.
Nach rig.4a befindet sich der Boden 12 in der obersten Lage und damit - bis auf
den Ringspalt 63 - in geschlossener Stellung.
-
Fi g. 4b zeigt den Öffnungsvorgang, und nach Fig. 4 c befindet sich
der Trommelboden 12 in seiner tiefsten und damit geöffneten Stellung. Bei verschlossener
Schleudertrommel 1 (F i g. 4 a) bilden der zylindrische Ansatz 13 des beweglichen
Bodens 12 und der zylindrische Trommelteil 62 den erfindungsgemäßen Ringspalt 63.
Der zylindrische Ansatz 13 des Bodens 12 trägt am Umfang Stege 55, an die eine ringförmige
Kanalwand 56 befestigt ist. Der Ansatz 13 und die Wand 56 bilden gemeinsam den Flüssigkeitsabflußkanal
54. Im Trommelinnenraum 76 befindet sich das Granulat-Wasser-Gemisch, das im Ausführungsbeispiel
(F i g. 4) mit drei Granulatkörnern 59 dargestellt ist. Im zylindrischen Ansatz
13 des Bodens 12 ist ein Kaliberring 61 eingelassen, mit dem jede gewünschte Breite
des Ringspaltes 63 eingestellt werden kann, so daß er mit Sicherheit kleiner ist
als ein Granulatkorn.
-
Die Stirnfläche 57 der Kanalringwand 56 stützt sich gegen die Stirnfläche
74 des zylindrischen Trommelteiles 62 ab, tritt aber dabei etwas hinter einen kaskadenartigen
Ringsteg 64.
-
Die Stege 55 erstrecken sich im oberen Teil nicht über die gesamte
Höhe der Kanalringwand 56, so daß ein Ringraum 65 gebildet wird, der nach außen
durch eine kegelige Fläche 58 der Kanalringwand 56 begrenzt wird. Die Tendenz der
Kegelerweiterung geht in Richtung des Weges des ausgeschleuderten Wassers.
-
Die erfindungsgemäße Zentrifuge wird wie folgt in Betrieb genommen:
Zunächst muß die mit konstanter Schleuderdrehzahl umlaufende leere Schleudertrommel
1 geschlossen, d. h. der Trommelboden 12 gehoben werden. Hierzu werden die Ventile
37 und 47 (Fig. 1) geöffnet, so daß Wasser aus dem Behälter 25 fließt und über die
Leitung 36 und dem Wasserschloß35 auf den Verteilertelier 39 gelangt, wo es auf
die endgültige Umfangsgeschwindigkeit gebracht und abgeschleudert wird. Jetzt gelangt
das Wasser in den Einspeiseraum 48 (F ig. 2 und 3) und wird zufolge des Überlaufes
über die Bohrungen 43 in den Bodenraum 44 geführt, der zwischen dem festen Boden
11 und dem beweglichen Trommelboden 12 liegt.
-
Hier bildet das Wasser durch die Fliehkraft Flüssigkeitsdruck. Die
Kraft auf dem beweglichen Boden 12 verschiebt diesen in Achsrichtung nach oben,
bis er seine in Fig. 4 a gezeigte Stellung erreicht hat. Da gleichzeitig über die
Bohrung 40 dem Dichtungsraum 49 Wasser zufließt, wird die Ringdichtung 41 nicht
nur durch ihre eigene Fliehkraft, sondern zusätzlich durch Wasserdruck gegen die
Innenwand des zylindrischen Ansatzes 13 des Bodens 12 gepreßt und verschließt den
Ringspalt 52 bis auf den kleinen Durchlaß 53.
-
Wenn der Bodenraum 44 mit zu viel Wasser gefüllt wurde, so fließt
der Überschuß über die Bohrung 66 in den Auffangkanal 21 ab. Im Bodenraum 44 kann
nur ein Wasserring 45 verbleiben, der von zwei bestimmten Radien begrenzt wird.
Die maximale Stirnflächenkraft ist damit unüberschreitbar. Sobald der Boden 12 geschlossen
ist, wird das Hauptventil 37 geschlossen. Über ein kleines Bypaßventil 47 fließt
aber weiterhin Wasser in den Bodenraum 44. Diese Menge in der Zeiteinheit ist etwas
größer als die Menge, die über den Durchlaß 53 abfließt. Da wegen
der
größeren Radiendifferenz zwischen Dichtung 41 und Einspeiseraum 48 auf der Dichtung
ein größerer Druck lastet als vom Bodenraum 44 her, fließt über dem Durchlaß 53
sogar eine geringe Wassermenge in den Bodenraum 44 hinein; sie läuft an der Bohrung
66 über und verändert die Druckverhältnisse im Raum 44 nicht. Wegen dieser Druckdifferenz
kann sich aber jetzt der Raum 44 über den Durchlaß 53 bzw. den Ringspalt 52 nicht
entleeren.
-
In diesem Zustand bleiben die geschilderten Verhältnisse während
des Arbeitsprozesses.
-
Zum Füllen der Schleudertrommel 1 wird das im Behälter 25 befindliche
Wasser-Granulat-Gemisch durch die Leitung 27 in die Zentrifuge geleitet. Aus dem
nicht dargestellten Extruder wird auch während des Füllvorganges der Zentrifuge
kontinuierlich Granulat-Wasser-Gemisch zum Behälter 25 geführt.
-
Das Sieb 32 hält bei Granulaten, die spezifisch leichter als Wasser
sind, Granulat zurück, läßt aber schließlich Wasser durch, das am Überlauf 33 in
den Kreislauf zurückfließt. Der Zylinder 30 drückt den Ventilkegel 31 fest auf eine
Dichtung 67. Zum Füllen der Schleudertrommel 1 hebt der Zylinder 30 den Ventilkegel
31 an, und das Wasser-Granulat-Gemisch fließt schnell und frei in die Schleudertrommel
1. Da nun auch während des Füllens aus dem Granulierverfahren kontinuierlich weiterhin
Wasser mit Granulat in den Füllbehälter 25 gefördert wird, könnte beim Schließen
des Ventilkegels 31 gerade ein Granulatkorn zwischen Kegeldichtfläche und Dichtung
67 sein und die restlose Wasserabdichtung verhindern. Aus diesem Grund ist der Ventilkegel
31 gemäß Fig. 5 mit einer Dichtung 67 versehen, die als Weichdichtung ausgebildet
ist. Dabei zeigt F i g. 5 a den offenen Behälter 25 und damit für die Zentrifuge
die Füllstellung, in Ider also der Ventilkegel 31 angehoben ist.
-
Granulat und Wasser fließen ungehindert durch die Öffnung 27 des Behälters
25 aus. Fig. 5b zeigt die erste Phase des Schließvorganges, wobei sich ein Granulatkorn
60 zwischen die vorspringende ringförmige Nase 68 des Ventilkegels 31 gesetzt hat
und noch Wasser durchläßt, während das ankommende neue Granulat schon zurückgehalten
wird.
-
F i g. 5 c zeigt die Endstellung des Schließvorganges. Schließlich
gelangt die kegelige Endfläche 69 des Ventilkegels 31 auf die Weichdichtung 67,
verformt diese gleichmäßig am Umfang und stellt den erforderlichen Schließdruck
dar, der am Umfang ungehindert und gleichmäßig aufgebaut werden kann.
-
Jetzt wird auch Idas Wasser zurückgehalten.
-
Im folgend beschriebenen Schleudervorgang wird das Granulat entwässert,
getrocknet und gekühlt. Sobald das Granulat-Wasser-Gemisch in die Schleudertrommel
1 gelangt, wird es auf Umfangsgeschwindigkeit gebracht, wobei dieser Vorgang von
den Nabenarmen 8 und den Beschleunigungsprofilen 10 unterstützt wird. Sowie aber
Idas Gemisch zu rotieren beginnt, gleichgültig, ob sich dabei noch ein nennenswerter
Schlupf ergibt oder nicht, wird im Wasser statischer Druck gebildet, der das Wasser
sofort durch den Ringspalt 63 treten läßt. Im Ringraum 65 wird das Wasser durch
die Konizität der Fläche 58 in den Flüssigkeits abflußkanal 54 gedrückt und gelangt
schließlich durch diesen hindurch in den Wasserraum 21. Aus diesem fließt es tangential
aus. Die Entwässerung des Granulates geht sehr schnell. Ist aber das ganze Wasser
verdrängt, so tritt sofort Luft nach; denn die schaufelförmigen Arme 8 fördern durch
die
Schleudertrommel 1 Luft, die über die Belüftungskanäle 9 angesaugt wird. Durch
die Eigenwärme des Granulates wird das Restwasser schnell verdunstet.
-
Der Brüden verläßt die Schleudertrommel 1 auf dem gleichen Wege wie
das Wasser, nämlich durch den Ringspalt 63 und den Flüssigkeitsabflußkanal 54. Die
nachfolgend angesaugte Luft kühlt das abgeschleuderte Granulat durch Entzug von
Verdunstungswärme sehr schnell auf die gewünschte Temperatur.
-
Zum Entleeren der Trommel, d. h., zum Austragen des Granulates wird
das Ventil 47 ebenfalls abgesperrt, aus dem das Wasser der Dichtung 41 zufloß und
damit das Druckwasser im Bodenraum 44 zur Atmosphäre hin absperrte. Der Stirnflächendruck
dieses Druckwassers war größer als tdNer Gegendruck des Granulats. Ist das Ventil
47 geschlossen, dann wird die geringe Wassermenge in der Bohrung 40 und dem Dichtungsraum
49 (Fig.2) sehr schnell abgeschleudert. Damit ist die Dichtung 41 nur noch durch
sich selbst belastet. Der Druck aus zudem Bodenraum 44 ist größer und treibt die
Dichtung 41 radial zur Welle 3 hin auf. Vom Boden 44 zur Atmosphäre wird jetzt der
ganze Ringspalt 52 freigegeben und das Druckwasser aus dem Bodenraum 44 wird ausgeschleudert.
Damit schwindet der Stirnflächendruck auf den Trommelboden 12. Der Gegendruck vom
Granulat aber bleibt erhalten. Mit der Änderung dieser Drücke beginnt das Granulat
inden Boden 12 gemäß Fig. 4b zu verschieben. Da das Trommelende 62 zylindrisch ausgeführt
ist, ändert sich bei dieser Verschiebung die Größe des Ringspaltes 63 nicht. Das
Granulat folgt zwar dem zurückweichenden Boden 12 kann aber nicht austreten und
auch nicht in den Spalt 63 eindringen und somit auch nicht teilweise dem eigentlichen
Austragen voreilen.
-
Dieses Voreilen wäre schädlich, weil dann ein Teil des Granulates
über den Flüssigkeitsabflußkanal 54 in den Wasserraum 21 gelangen würde. Erst wenn
der Boden 12 so weit zurückgewichen ist, wie es F i g. 4 c darstellt, tritt Granulat
aus. Jetzt ist aber der Ringraum 65 und Idie Stirufläche 57 der Ringkanalwand 56
von der Austragsebene bzw. von der unteren Stirnfläche 74 des zylindrischen Trommelteiles
62 so weit entfernt, daß es von einzelnen Granulatkörnern weder erreicht noch getroffen
werden kann.
-
Das trocken geschleuderte und gekühlte Granulat verläßt die Schleudertrommell
zufolge der Zentrifugalkraft tangential und gelangt in den Auffangraum 16, aus dem
es ebenfalls tangential abgeführt wird.
-
Für die Steuerung beim Entleeren des Bodenraums 44 und damit der
Austragszeit für das Granulat werden weitere Ausführungsformen für die Dichtung
41 vorgesehen. Aus dieser Dichtung 41 wird ein Stück herausgeschnitten und durch
ein Metallstück75 ersetzt, das in verschiedener Weise durchbohrt ist und damit zu
verschiedenen Funktionen führen kann.
-
Nach F i g. 6 ist das metallische Dichtungsstück 75 T-förmig durchbohrt.
Diese Bohrung besteht aus einem radialen Kanal 42 und zwei senkrecht hierzu stehenden
Kanälen 70 und 71, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Der Dichtungsraum
49 mit dem Kanal 42 steht einmal mittels des Kanals 70 mit der Atmosphäre und andererseits
mittels des Kanals 71 mit dem Bodenraum 44 in Verbindung. Soll der Trommelboden
12 gesenkt werden, spielt sich folgendes ab: Das Ventil 37 war und Ventil 47 wird
geschlossen.
-
Beim Sperren der Wasserzufuhr werden die Bohrung
40
und der Dichtungsraum 49 schnell leergeschleudert. Ist die Dichtung 41/75 spezifisch
leichter als die Flüssigkeit, so wird sie jetzt vollständig aufgetrieben, gibt einen
großen Ringspalt frei und der Bodenraum 44 entleert sich sehr schnell. Ist die Dichtung
spezifisch schwerer als die Flüssigkeit, so wird sie nur so lange aufgetrieben,
als die Radiendifferenz über die zugehörigen statischen Drücke den Unterschied der
spezifischen Gewichte ausgleichen. Es erfolgt eine sehr rasche Teilentleerung des
Bodenraumes 44. Bei Druckgleichgewicht schließt die Dichtung 41/75 den vorher freigegebenen
Ringspalt wieder und der Rest des Druckwassers kann nur langsam nach Maßgabe der
Kanalquerschnitte 70 und 71 ausgeschleudert werden. Hierbei muß der Kanal 71 kleiner
als der Kanal 70 sein, damit in den Dichtungsraum 49 hinein kein Druck aufgebaut
werden kann.
-
Nach F i g. 7 ist das Dichtungsstück 75 nur winkelförmig durchbohrt.
Jetzt muß die Dichtung ausnahmslos spezifisch leichter als die Flüssigkeit sein.
Wird jetzt die Wasserzufuhr unterbunden, so schleudert Bohrung 40 und Dichtungsraum
49 sehr schnell leer, die Dichtung wird ganz und gar aufgetrieben, gibt einen großen
Ringspalt frei und der Bodenraum 44 wird sehr schnell entleert.
-
Nach Fig. 8 ist das Dichtungsstück 75 wie nach Fig. 7 winkelig durchbohrt,
hat daneben aber noch eine durchgehende Bohrung 73, die den Bodenraum 44 mit der
Atmosphäre verbindet. Ist die Dichtung spezifisch leichter als die Flüssigkeit,
so ergeben sich die gleichen Verhältnisse wie nach F i g. 7 bei Unterbrechung der
Flüssigkeitszufuhr. Ist die Dichtung aber spezifisch schwerer als die Flüssigkeit,
so ergeben sich zunächst die gleichen Verhältnisse wie im Parallelfall in F i g.
6. Während dort aber der Kanal 71 kleiner als der Kanal 70 sein muß, kann jetzt
die Bohrung 73 größer als der Winkelkanal 72 sein. Nach Maßgabe des Bohrungsquerschnittes
73 kann somit die Zeit der Entleerung des Bodenraumes 44 beliebig gewählt werden.
Gemäß der Ausführungsformen nach den Fig. 6 bis 8 und unter Benutzung der Variante
im spezifischen Gewicht der Dichtung 41/75 kann die Entleerung der Schleudertrommel
1 auf die unterschiedlichen Bedürfnisse in der Praxis abgestimmt werden.
-
Die Kanäle in dem Dichtungsstück 75 nach den Fig. 6 bis 8 können
zwar unmittelbar eingebohrt werden, dies um so eher, wenn das Stück 75 aus einem
massiven Werkstoff mit Rechteckprofil besteht.
-
Da aber für die Dichtung 41 auch handelsübliche Dichtungen in U- oder
anderen Profilen aus weichem Material verwendet werden können, empfiehlt sich für
das Dichtungsstück 75 ein metallisches Zwischen stück.
-
Handelsübliche Dichtungswerkstoffe haben einen verhältnismäßig großen
Wärmeausdehnungskoeffizienten. Deshalb besteht die Gefahr, daß durch Pressung innerhalb
der Dichtung die Bohrungsquerschnitte in der Dichtung unkontrollierbar verändert
werden. Ein Metallstück75 nimmt diese Preßkräfte ohne Eigenverformung auf, die Bohrungen
und Kanäle 42, 70, 71, 72 und 73 bleiben deshalb definiert.