DE19655373B4 - Sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe - Google Patents
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Abstract
Messerkörperanordnung zur Verwendung in einem Unterwassergranulator, der einen Düsenteller (18) mit einer Vielzahl von an einem Abschlagkopf endenden Extrusionsöffnungen (16) aufweist, wobei die Messerkörperanordnung auf einer Antriebswelle (42) angeordet ist, um die Messerkörperanordnung gegenüber dem Düsenteller drehen zu können, wobei die Messerkörperanordnung eine Vielzahl von Schneidelementen (48) aufweist, die im Wesentlichen parallel zu dem Düsenteller (18) zu bewegen sind, um aus den Extrusionsöffnungen (16) extrudierten Kunststoff zu Pellets zu zerschneiden, wobei die Messerkörperanordnung eine sich selbst ausrichtende, die genannten Schneidelemente (48) tragende Messerkörpernabe (46), ein an die Antriebswelle (42) angeschlossenes Einsatzstück (62), das in einer Nabenbohrung (58) der Messerkörpernabe aufgenommen ist, sowie ein Drehmoment übertragendes Element umfasst, das zur Übertragung von Drehmoment zwischen der Antriebswelle (42) und der Messerkörpernabe auch bei einem Verkippen der Messerkörpernabe (46) gegenüber der Antriebswelle (42) zur Selbstausrichtung der Schneidelemente (48) an dem Düsenteller (18) ausgebildet ist, wobei die Nabenbohrung (58) und das Einsatzstück (62) einander gegenüberliegende, kugelförmig gekrümmte Oberflächen (60; 66) besitzen, die ihren Mittelpunkt im Mittelpunkt der Nabe haben, wobei in der Nabe (46) Ausnehmungen (76) vorgesehen sind, so dass das Einsatzstück (62) mit seiner Außenfläche in die Innenfläche der Nabenbohrung (58) mit um etwa 90 Grad zu der Nabenbohrung (58) verdrehtem Einsatzstück einsetzbar ist und das Einsatzstück dann im in die Nabenbohrung (58) eingesetzten Zustand um etwa 90 Grad verdrehbar ist, so dass die aneinander angepassten, gekrümmten Oberflächen des Einsatzstückes (62) und der Nabenbohrung (58) einander überdecken.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messerkörperanordnung mit einer sich selbst ausrichtenden Messerkörpernabe zur Verwendung in einem Unterwassergranulator, die mit einer Antriebswelle verbindbar ist und es Messerklingen an der Messerkörpernabe ermöglicht, sich an einem Abschlagkopf an einem Extrusionsdüsenteller auszurichten und sich parallel zu diesem zu bewegen.
- Unterwassergranulatoren zur Herstellung von Pellets aus Kunststoff durch Einsatz einer Extrusionsdüse mit Öffnungen, durch die eine Polymerschmelze durch einen Abschlagkopf extrudiert wird und von Messerklingen erfaßt wird, die auf einer drehbaren Messerkörpernabe befestigt sind und von einer Antriebswelle angetrieben werden, sind wohlbekannt. Eines der Probleme, die bei gegenwärtig verwendeten Anlagen auftreten, ist die Notwendigkeit, die Messer und den Abschlagkopf in entsprechend ausgerichteter Anordnung zu halten, so daß sich die Schneiden der Klingen an der Messerkörpernabe in sehr enger paralleler Anordnung im Verhältnis zu dem Abschlagkopf bewegen, um den extrudierten Kunststoff zu Pellets zu zerschneiden, wenn dieser aus den Öffnungen in dem Extrusionsdüsenteller herausgedrückt wird. Die folgenden US-Patente, deren Inhaber der Abtretungsempfänger dieser Anmeldung ist, betreffen Unterwassergranulatoren, Messerkörpernabenanordnungen und Konstruktionen zur Positionierung der Messer und der Messerkörpernabe in dem gewünschten Verhältnis zu dem Abschlagkopf an dem Düsenteller.
US 4,123,207 A US 4,621,996 A
US 4,251,198 A US 4,728,276 A
US 4,500,271 A US 5,059,103 A - In den oben aufgezählten Patenten und den in diesen Patenten angegebenen Referenzdokumenten, die hier mit einbezogen werden, werden zwar verschiedene Konstruktionen von Unterwassergranulatoren und Elemente derselben offenbart, doch wird darin keine sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe offenbart.
- Zusätzlich zu den oben genannten US-Patenten sind den Anmeldern auch die folgenden US-Patente bekannt:
US 1,916,442 A
US 3,176,477 A
US 3,196,487 A
US 5,146,831 A - In der
US 3,196,487 A werden eine federvorgespannte Nabe und eine Klingenanordnung an einem Granulator offenbart, in dem der radiale Spielraum zwischen den Keilnuten eines Keilwellenantriebs ein begrenztes Maß an Ausrichtung der Schneidmesser des Messerkörpers mit dem Abschlagkopf zuläßt. In derUS 5,146,831 A wird eine Schnelltrennkupplung zwischen der Messerkörpernabe und der Welle zusammen mit einem Werkzeug zur Verwendung beim Verbinden und Trennen der Nabe von der Welle offenbart. DieUS 1,916,442 A undUS 3,176,477 A betreffen Universaldoppelgelenke, durch die eine Kraft zwischen Wellen übertragen werden kann, die im Winkel zueinander angeordnet sind. Das Verhältnis zwischen den Elementen in den Universalgelenken ist jedoch nicht das gleiche wie das Verhältnis zwischen den Elementen bei dieser Erfindung. - Aus der
DE 1 811 493 A ist ein Messerkopf für einen Granulator bekannt, der über einen Balg axial gegen die Lochplatte zustellbar ist. Über aus reibfestem Material bestehende Scheiben, die zwischen dem Messerkopf und der Lochplatte angeordnet sind, wird der Abstand der Schneidmesser von der Lochplatte konstant gehalten. Der Ausgleich von Winkelversatz zwischen Messerkopf und Lochplatte ist jedoch nicht vorgesehen. Weiterhin zeigt dieUS 4,500,271 A einen Messerkopf für einen Unterwassergranulator, der radial und axial eine manuelle Verstellung zwischen Messerkopf und Lochplatte zuläßt. Eine Selbsteinstellung ist jedoch nicht vorgesehen. - Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe für einen Unterwassergranulator zu schaffen, die die Messerklingen an der Messerkörpernabe in die Lage versetzt, selbst eine optimale parallele Anordnung in bezug auf den Abschlagkopf eines Extrusionsdüsentellers in dem Granulator zu finden, um den extrudierten Kunststoff wirkungsvoll zu Pellets zu zerschneiden.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Messerkörperanordnung mit einer sich selbst ausrichtenden Messerkörpernabe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die sich selbst ausrichtende Nabe weist also ein Einsatzstück auf, das an dem Ende einer Antriebswelle angebracht ist, wobei das Einsatzstück eine teilweise kugelförmige Außenfläche aufweist, die mit einer teilweise kugelförmigen Innenfläche oder Bohrung in der Messerkörpernabe zusammenpaßt. Das Einsatzstück weist diametral zueinander angeordnete Ausnehmungen zur Aufnahme einer kugelförmigen Kugel auf, die auch in spezielle Ausnehmungsanordnungen in der Innenfläche der Messerkopfnabe eingebracht sind, um eine Antriebskraft von dem Einsatzstück auf die Messerkörpernabe zu übertragen. Die Innenfläche der Messerkörpernabe weist längsgerichtete Ausnehmungen auf, die sich in Richtung zu einem Rand derselben erstrecken und das Einbringen der Kugeln in die teilweise kugelförmige Fläche des Einsatzstücks ermöglichen, wenn das Einsatzstück in einem Verhältnis von 90° zu der Fläche des Messerkörpernabe angeordnet wird, wobei das Einsatzstück und die Kugeln in die Bohrung und die Ausnehmungen eingeführt und dann um 90° gedreht werden, so daß sie parallel zu den Flächen der Nabe zu liegen kommen. Dadurch wird das Einsatzstück in der Innenseite der Bohrung in der Messerkopfnabe verriegelt, so daß es die Elemente in zusammengefügtem Zustand hält und dennoch die Messerkörpernabe in die Lage versetzt, sich allseitig in dem Bereich zu bewegen, der von den zusammenpassenden, teilweise kugelförmigen Flächen begrenzt wird, wobei die Kugeln das Drehmoment von dem Einsatzstück, das fest auf der Antriebswelle befestigt ist, auf die Nabe übertragen.
- Vorteilhafterweise ist die Messerkörpernabe durch ihre spezielle Befestigung auf der Antriebswelle in die Lage versetzt, sich begrenzt allseitig in bezug auf die Rotationsachse der Antriebswelle zu bewegen, wobei die Elemente in einer solchen Weise konstruiert sind, daß die Elemente der Messerkörpernabe wirksam zusammengefügt werden können.
- Dabei weist die Nabe eine mittige Bohrung auf, die eine Innenseite bildet, sowie ein Einsatzstück, das in der Bohrung aufgenommen ist und fest an dem Ende einer Antriebswelle angebracht ist, wobei die Innenseite der Nabenbohrung und die Außenseite des Einsatzstücks mit entsprechenden teilweise kugelförmigen Flächen versehen sind, die so zusammenwirken, daß sie eine allseitige Bewegung der Messerkörpernabe in bezug auf die Antriebswelle ermöglichen.
- Vorteilhafterweise ist das Einsatzstück mit dem Ende der Antriebswelle verschraubt und weist ein Paar diametral zueinander angeordnete Ausnehmungen zur teilweisen Aufnahme von Kugeln auf, die dazu dienen, das Antriebsmoment von der Antriebswelle auf die Messerkörpernabe zu übertragen.
- Dabei kann die Innenseite der Messerkörpernabe ein Paar sich diametral gegenüberliegende Ausnehmungen aufweisen, die sich von einer Seitenfläche der Messerkörpernabe aus nach innen erstrecken, jedoch nicht vollständig bis zum anderen Ende der Messerkörpernabe verlaufen, wobei die Ausnehmungen das Einbringen des Einsatzstücks und der drehmomentübertragenden Kugeln in die Bohrung ermöglichen, wenn das Einsatzstück in einem Verhältnis von 90° zu der Fläche der Messerkörpernabe orientiert wird, wobei das Einsatzstück dann um 90° gedreht wird, um die teilweise kugelförmigen Flächen in der Bohrung der Messerkörpernabe und an der Außenfläche des Einsatzstücks miteinander in Eingriff zu bringen.
- Vorteilhafterweise können die Ausnehmungen in der Innenseite der Bohrung des Messerkörpers eine mittig angeordnete Ausnehmung oder Nut aufweisen, die die drehmomentübertragenden Kugeln beim Einbringen des Einsatzstücks aufnimmt, wobei das Einsatzstück in eine Endposition gedreht wird, in der die drehmomentübertragenden Kugeln an Ort und Stelle verriegelt werden und die Zusammenfügung des Einsatzstücks auf der Antriebswelle durch einen Schraubengewindezusammengriff zwischen der Antriebswelle und der Innenfläche des Einsatzstücks zustande kommt.
- Die Einzelheiten der Konstruktion und der Funktionsweise werden im folgenden ausführlicher beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen wird, die Bestandteil dieser Beschreibung sind, wobei gleiche Bezugszeichen durchweg gleiche Teile bezeichnen.
-
1 ist eine Schnittansicht eines Granulators und stellt die sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe in Verbindung mit weiteren Elementen eines Granulators dar. -
2 ist eine Draufsicht auf die Messerkörpernabe ohne die Schneidmesser und veranschaulicht die Orientierung der Elemente der Nabe. -
3 ist eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab längs der Schnittlinie 3-3 von2 und veranschaulicht die zusammenpassende Anordnung der einander entsprechenden, teilweise kugelförmigen Flächen außen an dem Einsatzstück und innen in der durch die Messerkörpernabe führenden Bohrung. -
4 ist eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab längs der Schnittlinie 4-4 von2 und veranschaulicht weitere konstruktive Einzelheiten der sich selbst ausrichtenden Messerkörpernabe einschließlich der Ausnehmungen in der Messerkörpernabe. -
5 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die die Konstruktion der Messerkörpernabe und des Einsatzstücks sowie die Art und Weise veranschaulicht, in der das Einsatzstück in die Bohrung der Messerkörpernabe eingebracht wird. - In den Zeichnungen stellt
1 die Konstruktion eines Unterwassergranulators dar, in den die sich selbst ausrichtende Messerkörpernabe gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. Der Granulator weist ein Einlaßgehäuse10 mit einem Einlaßkanal12 zur Aufnahme einer Polymerschmelze aus weiter oben angeordneten Anlagen auf. Die Polymerschmelze wird durch einen Kegelvorsprung14 nach außen abgelenkt und strömt in eine Vielzahl von Extrusionsöffnungen16 in einem Düsenteller18 . Der Düsenteller18 ist mittels Befestigungsschrauben20 oder dergleichen an dem Einlaßgehäuse befestigt und mit Heizelementen22 versehen, die in Höhlungen24 in dem Düsenteller angeordnet sind. Der Düsenteller weist einen Abschlagkopf26 aus verschleißfestem Material auf, der zusammen mit Wärmeübertragungsplatten28 an dem Düsenteller angebracht ist. An dem Gehäuse und dem Düsenteller ist eine Schneidkammer befestigt, die allgemein mit dem Bezugszeichen30 bezeichnet ist und einen Einlaßkanal32 für das Umlaufwasser und einen Ablaßkanal34 für das Wasser und die Pellets aufweist. Die Schneidkammer besitzt einen Flansch36 , der an dem Düsenteller und dem Gehäuse befestigt ist, sowie einen Flansch38 am entgegengesetzten Ende desselben, der eine geneigte Fläche40 zum Zusammenwirken mit einem ähnlichen Flansch an einem mit einer Antriebseinheit verbundenen Einsatzstück aufweist. Durch die Schneidkammer30 verläuft eine Antriebswelle42 und und hält und treibt eine Messerkörperanordnung44 an, die eine Nabe46 und eine Vielzahl von Schneidmessern48 aufweist, deren Klingen mit dem Abschlagkopf26 und der Austrittsstelle der Düsen16 zusammenwirken. Die gesamte soeben beschriebene Konstruktion ist von herkömmlicher Art, und die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Nabe46 und die Art und Weise, in der diese auf der Antriebswelle42 befestigt ist und von dieser zwecks Selbstausrichtung der Nabe und dadurch der Schneidelemente48 mit dem Abschlagkopf26 gehalten wird. - Wie in
2 dargestellt, weist die Messerkörperanordnung44 eine Vielzahl von Armen50 mit Einschnitten52 auf, die die Messerklingen aufnehmen, die unter Anwendung herkömmlicher, in die Gewindebohrungen54 eingeschraubter Befestigungsvorrichtungen befestigt sind, wie dies im Stand der Technik wohlbekannt ist. Die Arme50 sind einstückig mit der mittigen Nabe46 ausgebildet, die mit einem mit Außengewinde versehenen, verkleinerten Endabschnitt56 an der Antriebswelle42 verbunden ist. Die Nabe46 ist mit einer axialen Bohrung58 versehen, die durch diese verläuft und eine Innenseite aufweist, die teilweise kugelförmig ist und mit dem Bezugszeichen60 bezeichnet ist und in den3 und5 dargestellt ist. In der Bohrung58 ist ein Einsatzstück62 positioniert, das eine durch dieses hindurchführende, mit Innengewinde versehene Bohrung64 zum Aufschrauben auf das mit Gewinde versehene verkleinerten Ende56 der Welle42 aufweist. Die Außenfläche des Einsatzstücks62 ist zum Teil kugelförmig, ist mit dem Bezugszeichen66 bezeichnet und in den3 –5 dargestellt, wobei die Krümmung der teilweise kugelförmigen Flächen, wie in3 zu sehen ist, mit dem Durchmesser der teilweise kugelförmigen Flächen an den Endrändern desselben zusammenpaßt oder diesem entspricht und eng mit diesem zusammenwirkt, und wobei dieser kleiner ist als der Durchmesser an den mittigen Abschnitten der teilweise kugelförmigen Flächen. - Die zum Teil kugelförmige Außenfläche
66 des Einsatzstücks62 ist mit einem Paar einander diametral gegenüberliegender, im allgemeinen halbkugelförmiger Ausnehmungen68 versehen, die von den Endrändern der teilweise kugelförmigen Fläche66 gleich weit entfernt sind, wie in den4 und5 zu sehen ist. In jeder der halbkugelförmigen Ausnehmungen68 befindet sich eine Kugel70 . - Die Nabenbohrung
58 weist ein Paar einander diametral gegenüberliegender, halbzylindrischer Ausnehmungen72 auf, die an ihren inneren Enden nahe an dem entgegengesetzten Ende der Bohrung58 , jedoch im Abstand davon, und in einem teilweise kugelförmigen inneren Ende74 enden. Die Ausnehmungen72 nehmen die Kugeln70 auf, die für die Übertragung des Drehmoments von der Welle42 und dem Einsatzstück62 auf die Nabe46 sorgen. - Damit das Einsatzstück
62 und die Kugeln70 in bezug auf die Bohrung58 eingebracht werden können, weist die Bohrung58 eine axiale Ausnehmung76 auf, die am Umfang in einem kurzen Abstand von den Rändern der Ausnehmung72 verläuft und an einem inneren Ende78 endet, das sich in einem Abstand von dem kugelförmigen Abschnitt74 der Ausnehmung72 befindet. Die Ausnehmungen76 sind vorgesehen, damit die zum Teil kugelförmige Fläche66 des Einsatzstücks62 in die Bohrung eingeführt werden kann, wenn das Einsatzstück62 in senkrechter Lage zur Bohrung orientiert ist, wie in5 veranschaulicht ist. Die Kugeln70 , die in geeigneter Weise durch Einbringen von Fett oder dergleichen in die Höhlungen68 eingelegt und dort festgehalten werden, werden in die Ausnehmungen72 eingebracht, wenn das zusammengefügte Einsatzstück62 in die Bohrung58 gebracht wird, bis die Kugeln70 an einen mittigen Punkt zwischen den beiden Enden der Bohrung58 gelangen. Nunmehr läßt sich das Einsatzstück62 um 90° in die Bohrung58 eindrehen, wobei die teilweise kugelförmigen Flächen60 und66 in der in3 dargestellten Weise eng mit der Krümmung der Flächen60 und66 zusammenwirken, die dazu dienen, das Einsatzstück62 in der Bohrung58 zu halten und die Kugeln70 in den Ausnehmungen68 und72 festzuhalten. - Die Kugeln
70 übertragen das Drehmoment, und die Flächen60 und66 versetzen die Nabe46 in die Lage, sich allseitig in bezug auf die Antriebswelle zu drehen, wodurch die Messerkörpernabe und die Schneidmesser48 parallel und in einem geringen Abstand von dem Abschlagkopf orientiert werden können, um den extrudierten Kunststoff zu Pellets zu zerschneiden. Wenn das Einsatzstück aus der in5 dargestellten Position in die in den2 –4 dargestellte Position in die Messerkörpernabe eingebaut ist, können die Messerkörpernabe und das Einsatzstück auf der Antriebswelle42 befestigt werden, indem das Innengewinde64 mit dem Außengewinde56 zusammengeschraubt wird, bis die in einem Ende des Einsatzstücks62 ausgebildete axiale Ausnehmung80 das Schulterelement82 am Ende der Welle aufnimmt, wobei die zusammenpassenden kugelförmigen Flächen60 und66 auf Grund des Abstands zwischen dem Umfang der inneren Ausnehmung80 und dem Umfang der Flächen66 und60 etwas radial nach außen orientiert sind. Dadurch kann sich die Messerkörpernabe allseitig auf dem Einsatzstück62 drehen. Die Nabe und das mit dieser zusammengefügte Einsatzstück können von Hand auf das Wellengewinde56 aufgeschraubt werden, um das Einsatzstück und die Nabe zu befestigen oder zu lösen. Bei Bedarf kann ein Holzhammer benutzt werden, um leicht auf die Nabe zu klopfen, um die Nabe festzuschlagen oder zu lockern. Die sich selbst ausrichtende Nabe wurde zwar in Verbindung mit einer Messerkörperanordnung für Unterwassergranulatoren beschrieben, sie kann jedoch auch für andere Zwecke eingesetzt werden, bei denen ein sich drehendes Element auf einer Welle befestigt ist, damit sich das sich drehende Element mit einer zugehörigen Konstruktion ausrichten kann. - Die obige Beschreibung soll lediglich als Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung verstanden werden. Des Weiteren soll die Erfindung, da für die Fachleute zahlreiche Modifikationen und Änderungen leicht erkennbar werden, nicht auf die dargestellte und beschriebene spezielle Konstruktions- und Funktionsweise beschränkt werden, und demgemäß kann auf alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente zurückgegriffen werden, die im Rahmen der Erfindung liegen.
Claims (4)
- Messerkörperanordnung zur Verwendung in einem Unterwassergranulator, der einen Düsenteller (
18 ) mit einer Vielzahl von an einem Abschlagkopf endenden Extrusionsöffnungen (16 ) aufweist, wobei die Messerkörperanordnung auf einer Antriebswelle (42 ) angeordet ist, um die Messerkörperanordnung gegenüber dem Düsenteller drehen zu können, wobei die Messerkörperanordnung eine Vielzahl von Schneidelementen (48 ) aufweist, die im Wesentlichen parallel zu dem Düsenteller (18 ) zu bewegen sind, um aus den Extrusionsöffnungen (16 ) extrudierten Kunststoff zu Pellets zu zerschneiden, wobei die Messerkörperanordnung eine sich selbst ausrichtende, die genannten Schneidelemente (48 ) tragende Messerkörpernabe (46 ), ein an die Antriebswelle (42 ) angeschlossenes Einsatzstück (62 ), das in einer Nabenbohrung (58 ) der Messerkörpernabe aufgenommen ist, sowie ein Drehmoment übertragendes Element umfasst, das zur Übertragung von Drehmoment zwischen der Antriebswelle (42 ) und der Messerkörpernabe auch bei einem Verkippen der Messerkörpernabe (46 ) gegenüber der Antriebswelle (42 ) zur Selbstausrichtung der Schneidelemente (48 ) an dem Düsenteller (18 ) ausgebildet ist, wobei die Nabenbohrung (58 ) und das Einsatzstück (62 ) einander gegenüberliegende, kugelförmig gekrümmte Oberflächen (60 ;66 ) besitzen, die ihren Mittelpunkt im Mittelpunkt der Nabe haben, wobei in der Nabe (46 ) Ausnehmungen (76 ) vorgesehen sind, so dass das Einsatzstück (62 ) mit seiner Außenfläche in die Innenfläche der Nabenbohrung (58 ) mit um etwa 90 Grad zu der Nabenbohrung (58 ) verdrehtem Einsatzstück einsetzbar ist und das Einsatzstück dann im in die Nabenbohrung (58 ) eingesetzten Zustand um etwa 90 Grad verdrehbar ist, so dass die aneinander angepassten, gekrümmten Oberflächen des Einsatzstückes (62 ) und der Nabenbohrung (58 ) einander überdecken. - Messerkörperanordnung nach Anspruch 1, bei der jede teilweise kugelförmige Fläche einander gegenüberliegende Ausnehmungen (
68 ;72 ) aufweist. - Messerkörperanordnung nach Anspruch 2, wobei das besagte Drehmoment übertragende Element (
70 ) in den gegenüberliegenden Ausnehmungen (68 ;72 ) aufgenommen ist, um die Messerkörpernabe (46 ) unter Verkippbarkeit gegenüber der Antriebswelle anzutreiben. - Messerkörperanordnung nach Anspruch 3, wobei das besagte Drehmoment übertragende Element eine Mehrzahl von Kugeln aufweist.
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