DE20117461U1

DE20117461U1 - Vorrichtung zum Granulieren von extrudierten Kunststoffsträngen

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Publication number: DE20117461U1
Application number: DE20117461U
Authority: DE
Original assignee: CF Scheer und Cie GmbH and Co KG
Current assignee: CF Scheer und Cie GmbH and Co KG
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2002-02-21
Anticipated expiration: 2011-10-30

Description

LIPPERT, STACHOW, SCHMIDT & PARTNER Wy/kr

Patentanwälte European Patent Attorneys European Trademark Attorneys

Bahnhofstraße6, D-09111 Chemnitz 29. Oktober 2001

Telefon +49(0)371.515510
Telefax +49(0)3 71.5 90 53 70

CF. Scheer & Cie GmbH & Co 70435 Stuttgart

Vorrichtung zum Granulieren von extrudierten Kunststoffsträngen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Granulieren von durch die Löcher in einer Lochplatte in eine Wasserkammer extrudierten Kunststoffsträngen.

Für die Qualität des erzeugten Granulates ist von wesentlicher Bedeutung, daß die relative Lage der Messerschneidebene des rotierenden Messerträgers zur Stirnseite der Lochplatte definiert ist und auch über einen längeren Funktionszeitraum unter sich ändernden Parametern beibehalten wird bzw. angepaßt werden kann.

In DE 198 46 286 A ist eine derartige Granuliervorrichtung beschrieben und dargestellt. In einer Fanghaube rotiert ein mit einer hohlgebohrten Antriebswelle verbundener, an der Außenseite der Lochplatte anliegender Messerkopf, wobei die auf ihm befestigten Messer die aus der Lochplatte austretenden Kunststoffstränge abtrennen. Die hohlgebohrte Antriebswelle wird von einem Antriebsmotor angetrieben und besitzt eine Einrichtung zum axialen Verschieben des Messerkopfes bezüglich der Lochplatte. Diese Einrichtung ist dadurch charakterisiert, daß die Antriebswelle in zwei getrennte Wellenabschnitte unterteilt ist, von denen der erste den Messerkopf trägt und der zweite aus der Antriebswelle selbst besteht. Die Wellenabschnitte sind durch einen elastischen Faltenbalg zur Übertragung des Drehmomentes verbunden. Die axiale Verschiebung des Messerkopfes in Richtung der Lochplatte wird durch Spreizung des Faltenbalges mittels einer Spreizvorrichtung erzielt.

Dabei wirkt infolge des aufgebrachten Druckes eines Fluids oder der Wirkung einer Druckfeder in Verbindung mit mechanischen Stellelementen eine Kraft auf den Faltenbalg ein, der sich unter deren Einwirkung nur in axialer Richtung verformen soll. Über den elastisch verformbaren Faltenbalg, der die beiden Wellenabschnitte verbindet, wird das Antriebsdrehmoment und die axiale Anpreßkraft der Messer des Messerkopfes an die Stirnseite der Lochplatte übertragen, aber gleichzeitig auch die relative Lage der Messerschneidebene zur Lochplattenstirnseite festgelegt. Die Anforderungen an die Federsteifigkeiten des elastischen Faltenbalges sind deshalb nur schwierig zu erfüllen, weil sie einerseits eine relativ feinfühlige axiale Verstellung ermöglichen müssen, andererseits aber in seitlicher und winkliger Richtung nur geringe Verformungen zulassen dürfen. Die Festlegung und Erzielung optimaler axialer, angularer und lateraler Federsteifigkeiten des Faltenbalges sind deshalb schwierig zu erzielen und mit hohem Aufwand verbunden. Zur Umgehung dieses Mangels sieht eine Ausgestaltung der Granuliervorrichtung nach DE 198 46 286 A vor, daß der den Messerkopf tragende Wellenabschnitt einen Zapfen besitzt, der in einer Bohrung in der Lochplatte geführt wird. Diese vorgeschlagene Lösung ist insofern mit sehr hohen Kosten verbunden, weil die Lagerung des Zapfens in der verfahrensbedingt auf Schmelzetemperatur aufgeheizten Lochplatte wärmestabil erfol-5 gen muß.

Weiterhin ist nachteilig, daß bei der Montage der Vorrichtung, beispielsweise nach vorangegangener Öffnung der Fanghaube zum Zwecke der Messerkontrolle oder zum Lochplattenwechsel, die Einführung des Zapfens in das Lager in der Lochplatte infolge des Eigengewichtes des Messerträgers und der dadurch erfolgten angularen Verformung des Faltenbalges schwierig ist und die Benutzung entsprechender Vorrichtungen erfordert.
In DE 44 08 2 35 Cl wird eine Einrichtung zur gesteuerten hydraulischen Anstellung der am Messerkopf befestigten Schneidmesser an die Düsenplatte über eine Steuereinrichtung beschrieben und dargestellt. Dabei wird davon ausgegangen, daß in der Wasserkammer innerhalb des stirnseitig rings der Längsachse der Messerwelle des Messerkopfes gebildeten schnitt-

freien Bereiches zwischen dem Messerkopf und der Düsenplatte und außerhalb des den Innenraum der Granulierhaube durchsetzenden und durch den Laufbahndurchmesser der Schneidmesser bestimmten Bereich unterschiedliche hydraulische Drücke herrsehen. Über Meßstellen werden die hydraulischen Drücke erfaßt, einer Steuer- und Speichereinrichtung zugeführt und für die axiale Betätigung der Anstelleinrichtung für die Messerwelle benutzt um eine bestimmte Andrückkraft der Messer zu erzielen. Nachteilig hierbei ist, daß zwei Sensoren die Drücke erfassen und der eine Sensor sein Signal nur über eine die Düsenplatte durchdringende Bohrung zugeführt bekommt. In diese Bohrung kann Wasser eindringen, daß beim Aufheizen der Düsenplatte verdampfen wird. Die Anordnung des Sensors in der Wasserkammer allein ist schon problematisch.

Infolgedessen genannter Nachteile entstehen Meßfehler, die negativen Einfluß auf die Erzielung der axialen Verstellung und der gewünschten Anpreßkraft der Messer an die Düsenplatte haben werden. Die Beschädigung des Sensors durch den heißen Dampf kann nicht ausgeschlossen werden.

Die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe besteht darin eine Vorrichtung zum Granulieren extrudierter Kunststoffstränge nachzuweisen, die die definierte relative Lage der Messerschneidebene zur Lochplattenstirnseite besser einzuhalten ermöglicht und eine feinfühlige axiale Anstellung des Messerkopfes an die Lochplatte zum Zwecke der Erzielung einer gewünschten Anpreßkraft der Messer mit geringerem Aufwand und niedrigeren Kosten gestattet.
Die Aufgabe wird gelöst durch die in Anspruch 1 beschriebene Vorrichtung.

Infolge der Führung in dem Lager kommt es nur zu sehr geringen, durch das Lagerspiel bedingten, angularen Verformungen des Metallbalges und dadurch auch nur zu geringen Abweichungen der Parallelität der Schneidebene der Messer und der Stirnseite der Lochplatte.

Das gering ausgelegte Lagerspiel begrenzt formschlüssig die angulare Verformung des Metallbalges und gewährleistet den Ausgleich der Abweichungen der Parallelität der Schneidebene

der Messer auf dem Messerträger zur Stirnseite der Lochplatte. Durch die Möglichkeit definierter axialer Verstellung von Antriebswelle und Messerträger gegeneinander über die axiale Verformung infolge elastischer Dehnung des Metallbalges kann die Anpreßkraft der Messer an die Lochplatte feinfühlig eingestellt werden.

Der Metallbalg ist Stellelement für die Anpreßkraft der Messer an die Lochplatte.
Die Befestigung des Metallbalges an speziellen Aufnahmekörpern erleichtert die Handhabung.

Zweckmäßigerweise ist deshalb auch für die Lösbarkeit der festen Verbindung eine Schraub-Klemm-Verbindung zur Befestigung auf der Antriebswelle vorgesehen.
Die axiale Verschiebbarkeit des Messerträgers gegenüber der Antriebswelle kann durch Anordnung des Lagers entweder seitens des Messerträgers oder seitens der Antriebswelle erzielt werden.

Um eine definierte axiale Verstellung messen zu können, ist eine Wegmeßeinrichtung zur Ermittlung des Hubes vorhanden.

Deren Signale werden auch zur definierten axialen Verstellung genutzt.

Eine andere Möglichkeit der Ermittlung des Hubes und der Nutzung daraus abgeleiteter Signale für die definierte axiale Verstellung ergibt sich aus der Anordnung eines Drucksensors 5 für das Druckmedium innerhalb des Druckraumes.

Der Vorteil einer direkten und unkomplizierten Anzeige des Hubes mit einem Sensor außerhalb der Vorrichtung ergibt sich aus der Befestigung einer Stange direkt an dem Messerträger und deren Hindurchführung durch die axiale Bohrung der Antriebswelle.

Die ausschließlich axiale Ausdehnung des elastischen Metallbalges wird zusätzlich unterstützt durch die Anordnung einer diesen ihn umgebenden Hülse.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die als Druckmedium ausgebildete Spreizeinrichtung des Metallbalges als Stellelement für die definierte Verschiebung des Messerträgers, und damit für eine definierte Anpreßkraft der Messer an die Lochplatte benutzbar.

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Zweckmäßigerweise sind Drucksensoren angeordnet, deren Meßergebnisse einer Regeleinrichtung zugeführt werden, die die axiale Anstellung des Messerträgers an die Lochplatte mit gewünschter Anpreßkraft in einfacher Weise realisiert.
Für den Druckausgleich des Fluids innerhalb des Metallbalges ist eine Querbohrung in der Antriebswelle angebracht.

Nachfolgend soll die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung ist eine Vorrichtung zum Granulieren von Kunststoffsträngen in einem Längsschnitt dargestellt.

Auf der Antriebswelle 1 mit der axialen Bohrung 2 ist mittels der Schraub-Klemm-Verbindung 15 der Aufnahmekörper 11 für den reversibel verformbaren Metallbalg 4 befestigt. Der Metallbalg 4 ist andererseits fest mit dem Aufnahmekörper 9, und damit mit dem Messerträger 7, verbunden. Der Metallbalg 4 wird zusätzlich in der Hülse 14 geführt. Eine Dichtung 3 dichtet den Druckraum 12 in dem Metallbalg 4 gegenüber der Wasserkammer 10 ab. Die Antriebswelle 1 besitzt ein Wellenende 17 kleineren Durchmessers, auf dem sich das Lager 5 befindet. Die Querbohrung 13 in der Antriebswelle 1 gewährleistet, daß der Druckraum 12 zwischen dem Metallbalg 4 und den Aufnahmekörpern 9;11 Fluid aufnimmt, welches unter Druck auf die Teilflächen 18;22 der inneren Stirnfläche des Aufnahmekörpers 9 eine axiale Ausdehnung des Metallbalges 4 und eine axiale Bewegung des Aufnahmekörpers 9 mit dem Messerträger 7 bewirkt. Infolge der Führung in dem Lager 5 mit geringem radialem Spiel gegenüber dem - Aufnahmekörper 9 und/oder dem Wellenende 17 kommt es nur zu geringen angularen Abweichungen der Parallelität der Schneidebene 19 der Messer 6 und der Stirnseite 21 der Lochplatte 8.

Der Metallbalg 4 überträgt das Drehmoment der Antriebswelle 1 auf den Messerträger 7.

Infolge der Umwandlung des auf die Teilflächen 18;22 der Stirnseite des Aufnahmekörpers 9 in dem Druckraum 12 wirkenden Druckes des Fluids in eine Kraft, die über die elastische Dehnung des Metallbalges 4 werden die Messer 6 an die Loch-

platte 8 mit einer variablen Kraft angedrückt. Abweichungen der Parallelität der Schneidebene der Messer 6 gegenüber der Stirnseite 21 der Lochplatte 8 werden ausgeglichen, weil die Durchmesserpaarung des Lagers 5 so gewählt ist, daß das Lager 5 nur ein so kleines radiales Spiel besitzt, daß die axiale Bewegung möglich ist. Durch die Hebelwirkung auf den erheblich größeren Durchmesser der Schneidkanten der Messer 6 wird ein größerer Ausgleich möglich. Der Metallbalg 4 ist Stellelement für die Anpreßkraft der Messer 6 an die Lochplatte 8.

Dabei wird die Anpreßkraft der Messer 6 an die Lochplatte 8 durch die an dem Aufnahmekörper 9 des Metallbalges 4 angreifenden Kräfte bestimmt. Von "außen" wirkt die sich aus der Druckdifferenz in der Wasserkammer 10 und in dem schneidfreien Raum 20 ergebende Kraft. Von "innen" wirkt der herrschende absolute Druck, der sowohl ein "Überdruck", Druckluft, als auch
ein "Unterdruck", Vakuum, sein kann.

Über die Bohrung 2 in der Antriebswelle 1 und eine nicht dargestellte Druckregeleinrichtung außerhalb der Wasserkammer 10 wird der entsprechende Druck bereitgestellt.

Bei einer nicht dargestellten Ausführung ist an der inneren Stirnseite des Aufnahmekörpers 9 im Druckraum 12 ein Wegsensor zur Erfassung der Entfernung zu der inneren Stirnseite des Aufnahmekörpers 11 angeordnet.
Dieser Sensor erfaßt den sich infolge der Druckänderung des Fluids ergebenden Hub 24 des Metallbalges 4 und leitet ihn als elektrisches Signal weiter.

Die dazugehörenden Leitungen für die Energiezuführung und Signalleitung werden durch die Bohrung 2 geführt, wobei die Druckbeaufschlagung des Druckraumes 12 mit dem Fluid nicht beeinträchtigt wird.

Aus der Zeichnung ist die Erfassung des Hubes 24 des Metallbalges 4 über eine fest am Aufnahmekörper 9 angebrachte Stange 16 ersichtlich. Dabei wird die Stange 16 durch die Bohrung 2 bis an das Ende der Antriebswelle 1 geführt, wo ein nicht dargestellter Wegsensor angeordnet ist. Der Durchmesser der Stange 16 ist kleiner als der Durchmesser der Bohrung 2 der Antriebswelle 1 um die Durchführung des Fluids in den Druckraum 12 nicht zu beeinträchtigen.

LIPPERT, STACHOW, SCHMIDT & PARTNER Wy/kr

Patentanwälte European Patent Attorneys-European Trademark Attorneys

Bahnhofstraße6, D-09111 Chemnitz 29. Oktober 2001

Telefon +49(0)371.515510 Telefax +49(0)3 71.5 90 53

CF. Scheer & Cie GmbH & Co 70435 Stuttgart

Vorrichtung zum Granulieren von extrudierten Kunststoffsträngen

Bezuaszeichenliste

1	. . . Antriebswelle
2	. . . axiale Bohrung
3	... Dichtung
4	... Metallbalg
5	. .. Lager
6	... Messer
7	... Messerträger
8	... Lochplatte
9	... Aufnahmekörper
10	... Wasserkammer
11	... Aufnahmekörper
12	... Druckraum
13	... Querbohrung
14	... Hülse
15	... Schraub-Klemm-Verbindung
16	. . . Stange
17	. .. Wellenende
18	... Teilfläche
19	. . . Schneidebene
20	... schneidfreier Raum
21	. . . Stirnseite;
22	... Teilfläche
23	... Fanghaube
24	... Hub
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Claims

1. Vorrichtung zum Granulieren von durch die Löcher in einer Lochplatte in eine Wasserkammer extrudierten Kunststoffsträngen, mit Messern, die auf einem von einer hohlgebohrten Antriebswelle eines Elektromotors drehantreibbaren Messerträger rotationssymmetrisch angeordnet sind, mit einem drehmomentenübertragenden Metallbalg, welcher zum Zwecke axialer Anstellung des Messerträgers an die Lochplatte durch eine Spreizeinrichtung spreizbar ausgebildet ist und der einerseits mit der Antriebswelle und andererseits mit dem axial verstellbaren Messerträger verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerträger (7) mit der Antriebswelle (1) in einem Lager (5), mit der Möglichkeit definierter axialer Verschiebung gegeneinander, verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbalg (4) an einem Aufnahmekörper (9) des Messerträgers (7) und an einem Aufnahmekörper (11) der Antriebswelle (1) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmekörper (11) eine Schraub-Klemm-Verbindung (15) zur Befestigung auf der Antriebswelle (1) besitzt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (5) in einem Aufnahmekörper (9) des Messerträgers (7) angeordnet ist und ein Wellenende (17) der Antriebswelle (1) aufnimmt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (5) in dem Wellenende (17) angeordnet ist und einen Zapfen des Aufnahmekörpers (9) des Messerträgers (7) aufnimmt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung zur Ermittlung der axialen Verschiebung des Messerträgers (7) gegenüber der Antriebswelle (1) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung als Wegmeßeinrichtung zur Ermittlung der Entfernung zwischen den inneren, gegenüberliegenden Stirnseiten der Aufnahmekörper (9; 11) des Metallbalges (4) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen innerhalb des Druckraumes (12) angeordneten Drucksensor zur Ermittlung des Druckes des als Spreizeinrichtung für den Metallbalg (4) ausgebildeten Druckmediums besitzt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine an dem Aufnahmekörper (9) des Messerträgers (7) befestigte Stange (16) besitzt, die durch die axiale Bohrung (2) der Antriebswelle (1) hindurchgeführt ist, an deren Ende ein Sensor zur Ermittlung des Hubes (24) der Stange (16) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse (14) zur äußeren Führung des Metallbalges (4) an dem Aufnahmekörper (9) befestigt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die als Druckmedium ausgebildete Spreizeinrichtung des Metallbalges (4) als Stellelement für die definierte axiale Verstellung des Messerträgers (7), und damit mit definierter Anpreßkraft, an die Stirnseite (21) der Lochplatte (5) benutzbar ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wasserkammer (10) ein Drucksensor und in dem schneidfreien Raum (20) ein weiterer Drucksensor angeordnet sind zur hydraulischen Druckmessung, die Drucksensoren über Leitungen mit einer Druckregeleinrichtung zur Regelung der Anstellung des Messerträgers (7) über den Druckausgleich zwischen der Druckdifferenz aus dem Druck in der Wasserkammer (10) und dem Druck im schneidfreien Raum (20) einerseits und dem Druck in dem Druckraum (12) andererseits.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antriebswelle (1) innerhalb des Druckraumes (12) eine Querbohrung (13) angeordnet ist.