DE19729373C1 - Verfahren zum Kühlen einer Charge eines grobkörnigen Agglomerats aus Kunststoffpartikeln und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen einer Charge eines grobkörnigen Agglomerats aus Kunststoffpartikeln und eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens.

Agglomerate aus Kunststoffen fallen als Sekundärrohstof­ fe im Rahmen des Dualen Systems an, wo sie gesammelt und sortiert werden. Das Agglomerat wird in einem Agglomera­ tor erzeugt und verläßt diesen mit einer Temperatur von etwa 95°C. Bei diesen Temperaturen kann das Agglomerat nicht in einem Silo gelagert werden, da es verklumpt. Erst bei einer Temperatur von ca. 40°C ist das Agglome­ rat ohne Schwierigkeiten in einem Silo lagerbar.

Aus dem DE-GM 76 06 087 ist ein Behälter für zu kühlen­ des Schüttgut bekannt. Der bekannte Behälter ist dadurch gekennzeichnet, daß etwa sternförmig über den Behälter- Querschnitt verteilte Kühlrohre mit ihrem äußeren Ende an die Atmosphäre und mit ihrem inneren Ende an ein etwa vertikal und zentral im Behäler angeordnetes, kaminarti­ ges Abzugsrohr angeschlossen sind. Aufgrund der kaminar­ tigen Ausbildung wird durch natürlichen Zug Kühlluft über die äußeren Enden der Kühlrohre aus der Atmosphäre angesaugt, indirekt durch das Schüttgut hindurchgeführt und die verbrauchte Kühlluft wird dann nach oben in die Atmosphäre abgeführt. Nachteilig bei diesem bekannten Behälter ist, daß die Intensität der Kühlung nicht regel­ bar oder steuerbar ist, so daß die Kühlwirkung mehr zu­ fällig ist.

Aus der DE 41 32 039 A1 ist ein Silo für Kunststoff- Folienschnitzel und dergleichen bekannt. Zur Ermögli­ chung einer guten Durchmischung und Austragung des ge­ samten Inhalts eines Silos, bei dem keine gepreßten Schnitzelbereiche verbleiben, die nicht ausgetragen wer­ den können, weist ein Standbehälter seitlich angeordnet zu der zur Austragungsvorrichtung führenden Öffnung im Boden des Silos wenigstens eine teilzylindrische Apsis auf. In jeder Apsis ist eine Auflockerungseinrichtung angeordnet. Die Auflockerungseinrichtung ist mit im Ab­ stand übereinanderliegenden, propellerartigen Rührarmen ausgerüstet, die entlang der Apsisaußenwand unter Wah­ rung eines geringen Abstandes rotieren. Zwei sich gegen­ überliegende Apsiden bilden in etwa die Form einer "8", drei eine kleeblattförmige Konfiguration. Nachteilig ist dieser Silo für Kunststoff-Folienschnitzel nicht kühl­ bar.

Aus der DE-PS 10 76 571 ist eine Vorrichtung zur aufein­ anderfolgenden Trocknung und Kühlung von Getreide be­ kannt. In dieser bekannten Vorrichtung überwandern die Getreidekörner sowohl in einem Trocknungsraum als auch in einem darunter angeordneten Kühlraum von oben nach unten nacheinander kegelförmige und trichterförmige Rost­ flächen, durch die ein aufwärts gerichteter Luftstrom geblasen wird, wobei die obere kegelförmige Rostfläche des Kühlraums eine zentrale, durch einen heb- und senk­ baren Kegel abschließbare Öffnung besitzt. Nachteilig ist auch bei dieser bekannten Vorrichtung die Kühlung weder steuer- noch regelbar.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver­ fahren zur chargenweisen Kühlung eines Agglomerats aus Kunststoffpartikeln bereitzustellen, welches in etwa 4 Minuten eine Charge von 60 bis 100 kg von etwa 95°C auf eine Temperatur von etwa 40°C kühlt.

Eine weitere Aufgabe liegt darin, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1; die Lösung der wei­ teren Aufgabe erfolgt mit einer Vorrichtung mit den Merk­ malen des Patentanspruchs 4.

Dadurch, daß die Charge auf ein Lochblech in einem bis auf einen Luftauslaß verschließbaren Behälter einge­ bracht und dann von unten mit Kühlluft durchströmt wird, wobei der Luft eine Geschwindigkeit von 1 bis 2 m/s gege­ ben wird und wobei der Druckverlust des Lochblechs min­ destens so hoch gewählt wird wie der Druckverlust der schichtförmig auf dem Lochblech befindlichen Charge, wird eine gleichmäßige Fluidisierung der Charge und da­ mit deren gleichmäßige und vollständige Kühlung er­ reicht.

Der Druckverlust Δp der fluidisierten Wirbelschicht ist unabhängig von der Anströmgeschwindigkeit und beträgt:

Δp = P_sch . g . h.

Der Druckverlust durch ein Lochblech ist quadratisch von der Anströmgeschwindigkeit abhängig, wobei die Proportio­ nalitätskonstante von Herstellern entsprechender Loch­ bleche angegeben wird. Nach Festlegung der minimalen An­ strömgeschwindigkeit und der maximalen Schüttungshöhe h kann somit ein Blech mit geeigneter freier Lochfläche ausgewählt werden.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß eine Höhe h der schichtför­ migen Charge zum Durchmesser D des Lochblechs im Verhält­ nis h : D maximal 0,5, vorzugsweise 0,35, gewählt wird. Das Verhalten der Wirbelschicht bei weiter steigender An­ strömgeschwindigkeit ist vom Verhältnis der Wirbel­ schichthöhe zum Wirbelschichtdurchmesser abhängig. Eine flache Wirbelschicht mit einem Verhältnis h : D von 0,5 expandiert bei steigender Anströmgeschwindigkeit zuneh­ mend unruhiger und es spritzen immer höhere Feststofffon­ tänen heraus. Daher ist die Einhaltung eines Verhältnis­ ses h : D kleiner als 0,5 bei der Kühlung des Agglome­ rats vorteilhaft.

Besonders wirtschaftlich arbeitet das Verfahren, wenn eine Charge mit einer Anfangstemperatur von ca. 95°C mit der Kühlluft maximal 4 min., vorzugsweise 3 min., durch­ strömt und dabei auf mindestens 40°C abgekühlt wird. Die erreichte Abkühlung ist für eine problemlose Einlagerung des Agglomerats in einem Silo absolut ausreichend, so daß spätere Verklumpungen des Agglomerats im Silo sicher ausgeschlossen sind. Gleichzeitig läßt sich das Verfah­ ren aufgrund seiner sehr kurzen Zykluszeit von maximal 4 min. auch in schon bestehende Verfahrensabläufe und entsprechende Anlagen problemlos integrieren, so daß ei­ ne Nachrüstung mit geringem Aufwand möglich ist.

Das Kunststoffgranulat lädt sich während der Fluidisie­ rung elektrostatisch auf. Dieser Effekt bewirkt eine Haf­ tung der Partikel aneinander und an den Behälterwandun­ gen. Infolge der Aufladung steigen der Durchströmungs­ widerstand der Schicht und die minimal erforderliche Fluidisierungsgeschwindigkeit mit der Zeit an. Oberhalb einer Anströmgeschwindigkeit von 1 m/s wird in der Regel eine vollständige Fluidisierung erzielt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch einen Behälter gekennzeichnet, der an einer oberen Wand einen durch ein Verschließorgan ab­ sperrbaren Agglomerateinlaß und mindestens einen Luftaus­ laß aufweist, wobei oberhalb des Agglomerateinlasses ein Sammelbehälter angeordnet ist, der mit einer von einem Agglomerator kommenden Leitung verbunden ist, wobei der Behälter ein etwa waagerecht angeordnetes, mit Seiten­ wänden des Behälters kippbar verbundenes Lochblech auf­ weist, wobei unterhalb des Lochblechs in einer Seiten­ wand des Behälters ein Lufteinlaß vorhanden ist, der mit einem Gebläse verbunden ist, und wobei unterhalb des Lufteinlasses in einer unteren Wand des Behälters ein absperrbarer Agglomeratauslaß vorhanden ist, der mit ei­ nem Silo verbunden ist.

Vorteilhaft ist zwischen dem Sammelbehälter und der Lei­ tung ein Zyklon angeordnet, um Förderluft und zugeförder­ tes Agglomerat zu trennen.

Weiter ist zweckmäßig zwischen dem Gebläse und dem Luft­ einlaß ein Diffusor angeordnet, um über den gesamten Behälterquerschnitt und über die Fläche des Lochblechs gleichmäßige Luftströmungsverhältnisse zu gewährleisten.

Die untere Wand des Behälters ist zweckmäßig trichterför­ mig gestaltet, um eine Ausgabe des gekühlten Agglomerats in eine Leitung zu einem Silo möglichst einfach durch Schwerkraft zu ermöglichen.

Um Betriebsstörungen durch Überfüllung zu vermeiden, weist der Sammelbehälter zweckmäßig einen Vollmelder auf.

Zur Temperaturüberwachung ist oberhalb des Lochblechs und vor dem Agglomeratauslaß jeweils mindestens ein Tem­ peratursensor angeordnet, deren Meßwerte in die Steu­ erung der Vorrichtung einbezogen werden. Als Steuerein­ richtung kann z. B. eine speicherprogrammierbare Steue­ rung (SPS) eingesetzt werden.

Zweckmäßig ist das Verschließorgang ein Schieber, der ein relativ einfaches und zuverlässiges Bauteil ist.

Um eine Umweltbelastung durch aus dem Behälter während der Abkühlung des Agglomerats ausgetragene Feinanteile zu vermeiden, ist bevorzugt der Luftauslaß mit einem Filter versehen.

Für eine wirksame Fluidisierung der Agglomerat-Charge auf dem Lochblech während der Abkühlung ist es wichtig, daß die Kühlluft keine Ausweichwege mit geringem Strö­ mungswiderstand vorfindet. Aus diesem Grunde ist zweck­ mäßig zwischen dem Innenumfang des Behälters und dem Außenumfang des Lochblechs eine in dessen waagerechter Betriebsstellung durch ein Druckmedium expandierbare, umlaufende Schlauchdichtung angeordnet. Diese Schlauch­ dichtung sorgt während des Kühlbetriebes für einen abso­ lut luftdichten Sitz des äußeren Umfangs des Lochblechs im Behälter, so daß die gesamte Kühlluft gezwungen ist, durch die im Lochblech vorgesehenen Luftführungslöcher zu strömen.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Vorrichtung er­ läutert:

Das Agglomerat wird vom Agglomerator kommend mit einer Temperatur von etwa 95°C pneumatisch in den Zyklon geför­ dert und dort von der Förderluft getrennt. Der Zyklon ist oberhalb des Behälters aufgebaut. Aus dem Zyklon fällt das Material in den Sammelbehälter. Sobald eine gewünschte Chargengröße erreicht ist und der Förderven­ tilator abgeschaltet hat, öffnet sich der Schieber und das Agglomerat fällt auf das Lochblech. Danach schließt sich der Schieber wieder und es kann schon neues Agglomerat durch den Zyklon in den Sammelbehälter eingebracht werden. Im Sammelbehälter ist ein Vollmelder angebracht, der bei Überfüllung desselben eine Störmeldung abgibt.

Nachdem das Agglomerat auf das Lochblech gefallen ist, wird ein Radialventilator zugeschaltet, der Kühlluft seitlich in den Behälter unterhalb des Lochblechs ein­ bläst. Die Luft strömt durch das Lochblech und durch die Agglomerat-Schüttung hindurch nach oben und tritt durch den im oberen Bereich des Behälters angebrachten Luftaus­ laß aus.

Durch einen Temperaturfühler oberhalb des Lochblechs im Agglomerat wird dessen Temperatur erfaßt. Nach einer ent­ sprechenden Kühlzeit, z. B. 4 Minuten, schaltet der Radi­ alventilator ab und das Lochblech wird gekippt, wodurch das Agglomerat abgekippt wird und nach unten auf den ko­ nisch zulaufenden Behälterboden fällt. Im unteren Be­ reich ist zumindest ein weiterer Temperaturfühler ange­ bracht, der die Agglomerattemperatur nach dem Kühlvor­ gang erfaßt. Entspricht die Agglomerattemperatur den Vorgaben, wird das Kunststoffmaterial durch eine nicht gezeigte Fördereinrichtung aus dem Behälter abgeführt und in ein Silo gefördert.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfinderischen Vorrich­ tung wird nunmehr mit Bezugnahme auf eine Zeichnung nä­ her erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen aufrechtste­ henden, im Querschnitt quadratischen Behälter 1 mit ei­ ner oberen Wand 2, in der sich neben einem Luftauslaß 20 mit Filter 21 ein Agglomerateinlaß 3 befindet, der durch einen Schieber 15 verschließbar ist. Der Schieber 15 ist gestrichelt in seiner Offenstellung gezeichnet.

Oberhalb des Agglomerateinlasses 3 befindet sich ein sich nach oben verjüngender Sammelbehälter 4, der in sei­ nem oberen Bereich einen Vollmelder 13 enthält.

Auf dem Sammelbehälter 4 ist oben ein Zyklon 11 angeord­ net, der mit einer von einem nicht gezeigten Agglomera­ tor kommenden Leitung 5 verbunden ist.

In dem Behälter 1 befindet sich unterhalb des Agglomerat­ einlasses 3 ein in seiner Grundstellung waagerechtes Lochblech 6, das um eine horizontale Achse 60 kippbar an zwei Seitenwänden des Behälters 1 angebracht ist. Zwi­ schen dem Außenumfang des Lochblechs 6 und dem Innenum­ fang des Behälters 1 ist eine durch ein Druckmedium ex­ pandierbare, umlaufende Schlauchdichtung 16 angeordnet. Diese Schlauchdichtung 16 sorgt für einen luftdichten Sitz des Außenumfanges des Lochblechs 6 im Behälter 1. Wenn das Lochblech 6 zum Zweck des Abwurfs der gekühlten Agglomerat-Charge gekippt werden soll, wird zunächst das Druckmedium aus der Schauchdichtung 16 abgelassen oder abgezogen, wonach dann das Lochblech 6 behinderungsfrei um die Achse 60 gekippt werden kann, bis die Charge vom Lochblech 6 nach unten gefallen ist. Nach Rückstellung des Lochblechs 6 in seine horizontale Lage wird es wieder durch Expandieren der Schlauchdichtung 16 gegen den Innenumfang des Behälters 1 abgedichtet und fixiert.

Oberhalb des Lochblechs 6 befindet sich ein erster Tempe­ ratursensor 14.

Unterhalb des Lochblechs 6 ist seitlich in der Wand des Behälters 1 ein Lufteinlaß 7 angeordnet, der über einen Diffusor 12 zu einem Kühlluft-Gebläse 8 führt, welches im gezeigten Beispiel ein Radialventilator ist.

Unterhalb des Lufteinlasses 7 ist eine trichterförmige Wand 9 angebracht, in der ein zweiter Temperatursensor 14 angeordnet ist. Am tiefsten Punkt der trichterförmi­ gen Wand 9 ist ein Agglomeratauslaß 10 angebracht, der verschließbar ist und über eine Leitung 17 zu einem nicht gezeigten Silo führt.

Claims (12)

1. Verfahren zum Kühlen einer Charge eines grobkörnigen Agglomerats aus Kunststoffpartikeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Charge auf ein Lochblech in einem bis auf ei­ nen Luftauslaß verschließbaren Behälter eingebracht und dann von unten mit Kühlluft durchströmt wird, wobei der Luft eine Geschwindigkeit von 1 bis 2 m/s gegeben wird, wobei der Druckverlust des Lochblechs mindestens so hoch gewählt wird wie der Druckverlust der schichtförmig auf dem Lochblech befindlichen Charge.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höhe h der schichtförmigen Charge zum Durch­ messer D des Lochblechs im Verhältnis h : D maximal 0,5, vorzugsweise 0,35, gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Charge mit einer Anfangstempera­ tur von ca. 95°C mit der Kühlluft maximal 4 Minuten, vorzugsweise 3 Minuten, durchströmt und auf minde­ stens 40°C abgekühlt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Behälter (1), der an einer oberen Wand (2) einen durch ein Verschließorgan absperrbaren Agglomerateinlaß (3) und mindestens einen Luftauslaß (20) aufweist, daß oberhalb des Agglomerateinlasses (3) ein Sammelbehälter (4) angeordnet ist, der mit einer von einem Agglomerator kommenden Leitung (5) verbunden ist, daß der Behälter (1) ein etwa waage­ recht angeordnetes, mit Seitenwänden des Behälters (1) kippbar verbundenes Lochblech (6) aufweist, daß unterhalb des Lochblechs (6) in einer Seitenwand des Behälters (1) ein Lufteinlaß (7) vorhanden ist, der mit einem Gebläse (8) verbunden ist, und daß unter­ halb des Lufteinlasses (7) in einer unteren Wand (9) des Behälters (1) ein absperrbarer Agglomeratauslaß (10) vorhanden ist, der mit einem Silo verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der vom Agglomerator kommenden Leitung (5) und dem Sammelbehälter (4) ein Zyklon (11) ange­ ordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Gebläse (8) und dem Lufteinlaß (7) ein Diffusor (12) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die untere Wand (9) des Be­ hälters (1) trichterförmig gestaltet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (4) einen Vollmelder (13) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß oberhalb des Lochblechs (6) und vor dem Agglomeratauslaß (10) jeweils minde­ stens ein Temperatursensor (14) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verschließorgan ein Schieber (15) ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Luftauslaß (20) mit einem Filter (21) versehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenumfang des Behälters (1) und dem Außenumfang des Lochblechs (6) eine in dessen waagerechter Betriebsstellung durch ein Druckmedium expandierbare, umlaufende Schlauchdichtung (16) angeordnet ist.