DE202016006519U1 - Vertropfungsvorrichtung mit Auffangvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Vertropfungsvorrichtung zum Herstellen von Granulatkörnern (9) aus einer Schmelze, aufweisend: – eine Gießerdüse (3) mit Bohrungen, in welcher die Schmelze so mit einer harmonischen Druckschwingung beaufschlagbar ist, dass die dort aus den Bohrungen austretende Schmelze Granulatkörner-Tropfen (8) bildet, – einen Behälter (1), mit – einer Fallstrecke (f) in einem Gasraum (4) und – einer Kühlstrecke (k) mit einem Kühlfluid (5), in welches die Granulatkörner-Tropfen (8) eintauchen, und einem Kühlfluidbad (12), in welchem die gebildeten Granulatkörner (9) zumindest zeitweise verbleiben, – eine Austragsvorrichtung (10), mittels welcher die Granulatkörner (9) aus dem Behälter (1) austragbar sind, und – eine Trennvorrichtung (11), mit welcher die Granulatkörner (9) von dem Kühlfluid (5) abtrennbar sind, wobei – die Länge der Fallstrecke (f) im Gasraum (4) so einstellbar ist, dass die einzelnen Granulatkörner-Tropfen (8) mit kugelförmiger oder im Wesentlichen kugelförmiger Form formbar sind, bevor sie in das Kühlfluid (5) eintauchen, und – eine Auffangvorrichtung (6) nach der Fallstrecke (f) vorgesehen ist, so dass die fallenden Granulatkörner-Tropfen (8) an dem Ort, an dem sie in das Kühlfluid (5) eintauchen, eine möglichst geringe Relativgeschwindigkeit zum Kühlfluid (5) aufweisen, wobei die Auffangvorrichtung (6) zumindest abschnittsweise als Kegelstumpf ausgebildet ist, durch dessen Inneres das Kühlfluid (5) an seine Deckfläche geleitet ist und außen an seiner Mantelfläche abläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangvorrichtung (6) einen Randbereich der Mantelfläche aufweist, welcher quer zur Mittelachse des Kegelstumpfs angeordnete Führungsschlitze (13) aufweist, so dass die Granulatkörner (9) und/oder das Kühlfluid (5) von der Auffangvorrichtung (6) mit einer umfänglichen Bewegungskomponente wegführbar sind/ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vertropfungsvorrichtung zur Herstellung von Granulatkörnern aus einer Schmelze, z. B. Schmelze zur Herstellung pharmakologischer Granulatkörner oder einer niedrigviskosen Kunststoffschmelze, aus Polyamid 6 oder Copolyamiden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Generell können Granulatkörner aus einer Schmelze mittels einer Vertropfungsvorrichtung hergestellt werden, wobei in einem Vertropfungskopf mit einer Gießerdüse ein Ausgleichsraum mit unter Druck stehendem Gas gefüllt sein kann und die Vertropfungsvorrichtung in ihrem unteren Bereich ein Granulatkörner-Tropfen auffangendes Bad aufweist mit einem z. B. unter Druck stehenden Prozessfluid. Die Schmelze, z. B. bevorzugt eine Kunststoffschmelze, wird durch die Gießerdüse mit Bohrungen im oberen Bereich der Vertropfungsvorrichtung gedrückt, so dass die Schmelze, welche mit einer harmonischen Druckschwingung beaufschlagbar ist, Granulatkörner-Tropfen ausbildet, welche eine Fallstrecke durchfallen, bevor sie in das Prozessfluidbad eintauchen.
  • Ein allgemeiner Aufbau einer Vertropfungsvorrichtung ist beispielsweise im einleitenden Teil der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 022 555 A1 kurz erläutert ohne näher auf das Vertropfen einzugehen, da dort technische Problemlösungen bezüglich der Behandlung eines Prozessfluids behandelt werden.
  • Das Europäische Patent EP 2 244 869 B1 beschreibt eine Vertropfungseinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Granulatkörnern aus niedrigviskosem Kunststoffschmelzematerial, bei welcher/welchem ein z. B. konische Auffangvorrichtung Verwendung findet.
  • Nun ergeben sich gerade bei der Vertropfung von Schmelzen zur Herstellung pharmakologischer Granulatkörner oder von niedrigviskoser Kunststoffschmelze besondere Probleme dadurch, dass zum einen ein Aufschäumen der Granulatkörner bzw. der fallenden Granulatkörner-Tropfen aufgrund der in der Schmelze enthaltenen flüchtigen Stoffe zuverlässig vermieden werden soll und zum anderen auch dafür Sorge zu tragen ist, dass die Granulatkörner eine möglichst kugelförmige Form erhalten und auch beibehalten, da dies für die weitere Verarbeitung von entscheidender Bedeutung ist. Gerade aber bei Granulatkörnern bzw. Granulatkörner-Tropfen aus Schmelze zur Herstellung pharmakologischer Granulatkörner oder niedrigviskoser Kunststoffschmelze besteht das Problem, dass aufgrund der niedrigen Viskosität des Materials leicht Verformungen der Körner/Tropfen auftreten können. Ferner neigen gerade solche Granulatkörner dazu, besonders leicht zu verkleben, was ebenfalls zuverlässig verhindert werden sollte.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vertropfungsvorrichtung zur Herstellung von Granulatkörnern aus einer Schmelze, insbesondere einer Schmelze zur Herstellung pharmakologischer Granulatkörner oder einer niedrigviskosen Kunststoffschmelze vorzusehen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet, und insbesondere eine Vorrichtung vorzusehen, welche auf konstruktiv einfache Weise eine zuverlässige Herstellung und Handhabung von Granulatkörnern bzw. Granulatkörner-Tropfen aus einer solchen Schmelze ermöglicht, so dass einfach und zuverlässig für die Weiterverarbeitung geeignete Granulatkörner bereitgestellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vertropfungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 bzw. einer entsprechenden Auffangvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.
  • Die erfindungsgemäße Vertropfungsvorrichtung dient zum Herstellen von Granulatkörnern aus einer Schmelze, wobei die Schmelze bevorzugt beispielsweise eine Schmelze aus pharmakologisch aktiven Substanzen zur Herstellung pharmakologischer Granulatkörner oder eine niedrigviskose Kunststoffschmelze, etwa aus Polyamid 6 oder Co-Polyamiden bestehend, sein kann. Die erfindungsgemäße Vertropfungsvorrichtung weist eine Gießerdüse mit Bohrungen auf, in welcher die Schmelze so mit einer harmonischen Druckschwingung beaufschlagbar ist, dass die dort aus den Bohrungen austretende Schmelze Granulatkörner-Tropfen bildet. In einem Behälter der Vertropfungsvorrichtung ist eine Fallstrecke (f) in einem Gasraum, wobei der Gasraum mit Luft oder beispielsweise auch mit einem Inertgas, wie etwa Stickstoff, gefüllt sein kann, welches gegebenenfalls bevorzugt auch unter Druck stehen kann, wobei der Behälter dann als entsprechender Druckbehälter ausgeführt sein kann, und in dem Behälter ist eine Kühlstrecke (k) mit einem Kühlfluid, wie beispielsweise Wasser, in welches die Granulatkörner-Tropfen eintauchen, und ein Kühlfluidbad, in welchem die gebildeten Granulatkörner zumindest zeitweise verbleiben. Über eine Austragsvorrichtung sind die erzeugten Granulatkörner aus dem Behälter austragbar und eine Trennvorrichtung ist vorgesehen, mittels welcher die Granulatkörner von dem Kühlfluid abtrennbar sind. Die Länge der Fallstrecke (f) im Gasraum ist so einstellbar, dass die einzelnen Granulatkörner-Tropfen mit kugelförmiger oder im Wesentlichen kugelförmiger Form formbar sind, bevor sie in das Kühlfluid eintauchen. Eine Auffangvorrichtung ist erfindungsgemäß nach der Fallstrecke (f) vorgesehen, so dass die fallenden Granulatkörner-Tropfen an dem Ort, an dem sie in das Kühlfluid eintauchen, eine möglichst geringe Relativgeschwindigkeit zum Kühlfluid aufweisen, wobei die Auffangvorrichtung zumindest abschnittsweise als Kegelstumpf ausgebildet ist, durch dessen Inneres das Kühlfluid an seine Deckfläche geleitet ist und außen an seiner Mantelfläche abläuft. Somit fallen die Granulatkörner-Tropfen in das Kühlfluid an der Deckfläche, welches eine Geschwindigkeitskomponente in Richtung der fallenden Granulatkörner zusätzlich aufweist, so dass die Granulatkörner eine möglichst geringe Verformung beim Auftreffen auf das Kühlfluid aufweisen.
  • Erfindungsgemäß weist die zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmig ausgebildete Auffangvorrichtung einen Randbereich der Mantelfläche davon auf, welcher quer zur Mittelachse des Kegelstumpfs angeordnete Führungsschlitze aufweist, so dass die Granulatkörner und/oder das Kühlfluid von der Auffangvorrichtung mit einer umfänglichen Bewegungskomponente wegführbar sind bzw. ist. Die Mittelachse der Auffangvorrichtung ist dabei im Wesentlichen als in Einbaulage senkrecht verlaufende Symmetrieachse der Auffangvorrichtung zu verstehen. Die erfindungsgemäßen Führungsschlitze für die Granulatkörner bzw. für das Kühlfluid und die Granulatkörner und das Kühlfluid sind dabei im unteren Bereich am Rand der Auffangvorrichtung vorgesehen.
  • Die erfindungsgemäßen Führungsschlitze in der Auffangvorrichtung erfüllen also den Zweck, den Granulatkörnern und/oder dem Kühlfluid eine zusätzliche Bewegungskomponente aufzuprägen, so dass in Umfangsrichtung der Auffangvorrichtung und in Folge im Kühlfluidbad eine spiralförmige bzw. eine wendelförmige Bewegung der Granulatkörner und gegebenenfalls auch des Kühlfluids vorliegt, so dass Granulatkörner und Kühlfluid zum einen eine gute Durchmischung erfahren und andererseits die Granulatkörner auch entsprechend länger nach unten im Kühlfluid sinken, da der Weg der Granulatkörner im Kühlfluidbad dadurch erfindungsgemäß verlängert wird, nämlich durch die Führung weg von der mit den Führungsschlitzen versehenen Auffangvorrichtung.
  • Bevorzugt verlaufen die erfindungsgemäßen Führungsschlitze in Längsrichtung ihrer Erstreckung davon im Wesentlich quer zur Mittelachse der Auffangvorrichtung und weisen zumindest abschnittsweise eine Leitfläche auf, welche im Vergleich zum Winkel des Kegelstumpfs im dortigen Bereich einen flacheren Winkel aufweist. Somit erfahren die Granulatkörner bzw. die in den Führungsschlitzen geführte Mischung aus Kühlfluid und Granulatkörnern oder nur Kühlfluid eine entsprechende Richtungsänderung und eine Aufprägung einer horizontalen zusätzlichen Bewegungskomponente, was die Verweildauer der Granulatkörner und die Durchmischung von Granulatkörnern und Kühlfluid im Kühlfluidbad weiter erhöht.
  • Eine besonders effektive Kühlung ist dann gegeben, wenn die Führungsschlitze und/oder der Randbereich der Mantelfläche der Auffangvorrichtung direkt in das Fluidbad eintauchen, da somit eine besonders effiziente Ankopplung zwischen aufgeprägter Bewegung und der weiteren Bewegung im Fluidbad erreicht werden kann.
  • Die Führungsschlitze sind erfindungsgemäß bevorzugt in gleichmäßigem Winkelabstand um den Randbereich umfänglich verteilt angeordnet, so dass eine gleichmäßige Bewegung über den Umfang der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung so aufprägbar ist. Dazu können bevorzugt 3 bis 16 Führungsschlitze in gleichmäßigem Winkelabstand im Randbereich umfänglich verteilt angeordnet sein, bevorzugt 4 bis 8 Führungsschlitze und besonders bevorzugt 4 Führungsschlitze, welche im Wesentlichen im 90° Abstand umfänglich voneinander beabstandet sind.
  • Zur leichteren Anpassbarkeit an verschiedene Vertropfungsgeometrien und verschiedene zu vertropfende Materialen ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Auffangvorrichtung in zwei Achsen verstellbar, bevorzugt zentrierbar ist, so dass der Ort, an dem die Granulatkörner-Tropfen in das Kühlfluid eintauchen, einstellbar ist, bevorzugt am Umfang gleichmäßig einstellbar ist, insbesondere auch in der Höhe einstellbar ist.
  • Besonders bevorzugt ist eine Gestaltung der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung, bei welcher der Kegelstumpf eine zumindest abschnittsweise gekrümmte Mantelfläche aufweist, besonders bevorzugt in Form eines Ellipsoids, ganz besonders bevorzugt konkav gekrümmt.
  • Bevorzugt ist die Auffangvorrichtung, wie bereits erwähnt, höhenverstellbar, so dass die Länge der Fallstrecke (f) im Gasraum einstellbar ist, wodurch eine Anpassung an unterschiedliche zu vertropfende Schmelzematerialien besonders einfach erreichbar sein kann.
  • Eine besonders zuverlässige Vertropfung kann erreicht werden, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt eine auf Frequenz, der auf die Schmelze überlagerten Druckschwingung zur Einstellung eines mittleren Durchmessers der Granulatkörner-Tropfen einstellbar so aufweist, dass eine maximale Abweichung des Gewichts der Granulatkörner im Bereich von +/–10% liegt.
  • Bevorzugt kann die Austragsvorrichtung zum Ausschleusen der Granulatkörner aus dem Behälter Schleusen, Ventile, eine Impellerschleuse oder dergleichen aufweisen, wobei im Fall einer Druckbeaufschlagung des Behälters, welcher dann als Druckbehälter ausgeführt sein kann, die entsprechende Austragsvorrichtung auch dem Druckabbau in dem Kühlfluid mit den darin enthaltenen Granulatkörnern bzw. dem Druckabbau beim Ausschleusen der Granulatkörner dienen kann.
  • Zur Sicherstellung des besonders zuverlässigen Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann mittels einer dafür vorgesehenen Einrichtung, bevorzugt eines Anfahrventils, zumindest beim Anfahren der Granulierung der Vertropfungskopf ausspülbar vorgesehen sein.
  • Die Erfindung betrifft, soweit gemäß den obigen Ausführungen zutreffend, auch die entsprechende Auffangvorrichtung zur Anwendung in der beschriebenen Vertropfungsvorrichtung. Gegebenenfalls kann eine solche erfindungsgemäße Auffangvorrichtung mit den beschriebenen Merkmalen dann auch in bereits bestehende Vertropfungsvorrichtungen nachrüstbar sein.
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:
  • 1 eine teilweise geschnittene schematische Seitenansicht einer Vertropfungsvorrichtung mit einer Auffangvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine teilweise geschnittene schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer Auffangvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 3a und 3b eine schematische Seitenansicht (3a) und eine schematische Draufsicht (3b) einer Auffangvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 ist eine teilweise geschnittene schematische Seitenansicht einer Vertropfungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die erfindungsgemäße Vertropfungsvorrichtung zum Herstellen von Granulatkörnern 9 aus einer Schmelze weist gemäß der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform auf, einen Vertropfungskopf 2 mit einer Gießerdüse 3, welche Bohrungen aufweist, die bevorzugt ringförmig angeordnet sind, aber auch in anderer geeigneter Art und Weise z. B. sektorartig angeordnet sein können, wobei in der Gießerdüse 3 die Schmelze so mit einer harmonischen Druckschwingung beaufschlagbar ist, dass die dort aus den Bohrungen austretende Schmelze Granulatkörner-Tropfen 8 bildet. Der Vertropfungskopf weist einen Ausgleichsraum 12 und einen Vertropfungsraum 13 auf, welche jeweils einen bestimmten Innendruck aufweisen. Bevorzugt beträgt eine maximale Druckdifferenz zwischen einem Gasraum 4 in einem Behälter 1 der Vertropfungsvorrichtung und dem Ausgleichsraum 12 des Vertropfungskopfs 2 weniger als 5 bar, bevorzugt weniger als 2 bar. Bevorzugt ist der Druck in dem Vertropfungsraum 13 des Vertropfungskopfs 2 um mindestens 0,5 bar und höchstens 2 bar höher einstellbar als ein Überdruck über Umgebungsdruck in dem Gasraum 4.
  • Die aus den Bohrungen der Gießerdüse 3 austretenden Granulatkörner-Tropfen 8 fallen in dem Gasraum 4 des Behälters 1, in welchem ein Überdruck über Umgebungsdruck herrschen kann. In dem Behälter vorgesehen sind eine Fallstrecke (f) in dem Gasraum 4 und eine Kühlstrecke (k) mit einem Kühlfluid 5, in welches die Granulatkörner-Tropfen 8 nach Durchfallen der Fallstrecke (f) eintauchen und in welchem die gebildeten Granulatkörner 9 in einem Kühlfluidbad 12 zumindest zeitweise verbleiben. Der Druck in dem Behälter 1 kann erfindungsgemäß bevorzugt mindestens so hoch einstellbar sein, wie der Dampfdruck der in der Schmelze enthaltenen flüchtigen Stoffe, insbesondere wie der Dampfdruck des darin enthaltenen Wassers.
  • Nach Durchfallen der Fallstrecke (f) treffen die Granulatkörner-Tropfen 8 auf eine erfindungsgemäße Auffangvorrichtung 6 und tauchen dort in das Kühlfluid 5 so ein, dass die fallenden Granulatkörner-Tropfen 8 an dem Ort, an dem sie in das Kühlfluid 5 eintauchen, eine möglichst geringe Relativgeschwindigkeit zum Kühlfluid 5 aufweisen. Gemäß der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist die Auffangvorrichtung 6 zumindest abschnittsweise als Kegelstumpf ausgebildet, durch dessen Inneres das Kühlfluid 5 an seine Deckfläche geleitet ist und außen an seiner Mantelfläche abläuft. Diese Gestaltung ist erfindungsgemäß verhältnismäßig einfach, zumal die Auffangvorrichtung 6 ja in dem (zumindest beim Betrieb der Vorrichtung abgeschlossenen) Behälter 1 abgeschottet angeordnet ist.
  • Die Granulatkörner-Tropfen 8 treten also nach Durchfallen der Fallstrecke (f) in das außen an der Mantelfläche ablaufende Kühlfluid 5 der kegelstumpfförmigen Auffangvorrichtung 6 ein, Gemäß der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich der untere Bereich der kegelstumpfförmigen Auffangvorrichtung 6 in dem Kühlfluidbad 12, und die Granulatkörner 9 werden von der Auffangvorrichtung 6 weiter nach unten in das Bad von Kühlfluid 5 in dem Kühlfluid geführt, welches an der Mantelfläche abläuft.
  • Erfindungsgemäß weist die Auffangvorrichtung 6 einen Randbereich ihrer Mantelfläche auf, welcher wiederum quer zur Mittelachse des Kegelstumpfs angeordnete Führungsschlitze 13 aufweist, so dass die Granulatkörner 9 und das Kühlfluid 5 von der Auffangvorrichtung 6 mit einer umfänglichen Bewegungskomponente wegführbar in dem Kühlfluidbad 12 sind, was in der 1 durch entsprechende Pfeile dargestellt ist. Die Führungsschlitze 13 weisen dazu in Längsrichtung davon im Wesentlichen quer zur Mittelachse verlaufen und zumindest anschnittsweise eine Leitfläche 14 auf, welche im Vergleich zum Winkel des Kegelstumpfs im Bereich dort einen flacheren Winkel aufweist. Gemäß der gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind 4 Führungsschlitze 13 in gleichmäßigem Winkelabstand um den Randbereich umfänglich verteilt angeordnet. Mittels den erfindungsgemäßen Führungsschlitzen (13) kommt es zu einer längeren Verweildauer der Granulatkörner (9) in dem Kühlfluid (5) bzw. im Kühlfluidbad (12) aufgrund der geführten und zusätzlich aufgeprägten Bewegung. Die Bewegung der Granulatkörner (9) bzw. des Kühlfluids (5) ist dabei, wie in der 1 dargestellt, bevorzugt spiral- bzw. wendelförmig.
  • Eine jeweilige Umwälzvorrichtung 7 für das Kühlfluid 5 kann sowohl innerhalb als auch außerhalb des Behälters 1 (also gesamt zwei Umwälzvorrichtungen 7) so vorgesehen sein, dass die Granulatkörner 9 bzw. die Granulatkörner-Tropfen 8 nach der Beaufschlagung mit dem Kühlfluid 5 bzw. nach dem Eintauchen in das Kühlfluid 5 vereinzelt und unverklumpt in dem Kühlfluid 5 sind und aus dem Behälter 1 austragbar sind, wobei durch die jeweilige Umwälzvorrichtung 7 zusätzlich Turbulenzen in dem Kühlfluid 5 erzeugbar sein können. Es ist auch möglich, dass nur im Innern des Behälters 1 oder nur außerhalb des Behälters 1 jeweils eine Umwälzvorrichtung 7 vorgesehen sein kann. Dies kann je nach geometrischen und/oder strömungstechnischen Gegebenheiten des Einzelfalls festgelegt sein, wobei dann immer eine optimale Umwälzung im oben genannten Sinne erfolgen kann.
  • Als Umwälzvorrichtung 7 kann eine Umwälzpumpe oder ähnliches dienen. Bei einer außerhalb des Behälters 1 angeordneten Umwälzvorrichtung 7 kann diese (wie in 1 auch gezeigt) über eine Kühlfluid-Zuführleitung mit dem Behälter in Verbindung stehen.
  • Eine Austragsvorrichtung 10 ist vorgesehen, mittels welcher die Granulatkörner 9 aus dem Behälter 1 austragbar sind und der Überdruck abbaubar ist, und es ist eine Trennvorrichtung 11 vorgesehen, mittels welcher die Granulatkörner 9 von dem Kühlfluid abtrennbar sind. Eventuelle nachgeordnete Förder- und/oder Siliereinrichtungen zur Lagerung bzw. Weiterverarbeitung der Granulatkörner 9, können vorgesehen sein.
  • Gemäß der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vertropfungsvorrichtung werden die Granulatkörner 9 in dem Kühlfluid 5 über die Austragsvorrichtung 10 aus dem Behälter 1 ausgetragen und erst dann mit der Trennvorrichtung 11 von dem Kühlfluid 5 getrennt, es kann jedoch auch der Fall sein (nicht dargestellt), dass die Granulatkörner 9 zunächst mit einer Trennvorrichtung 11 von dem Kühlfluid 5 abtrennbar sind und dann über eine Austragsvorrichtung 10 aus dem Behälter 1 austragbar sind und gegebenenfalls der Überdruck abbaubar ist. Dies kann beispielsweise durch eine Zellenradschleuse oder ähnliches erfolgen.
  • Es sei noch angemerkt, dass der Gasraum 4 bevorzugt mit einem Inertgas, z. B. mit Stickstoff, gefüllt sein kann.
  • Die Kühlstrecke (k) wird gemäß der in 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vertropfungsvorrichtung entlang der Strecke vom Auftreffpunkt auf die Auffangvorrichtung 6 und das Bad mit Kühlfluid 5 im Kühlfluidbad 12 bis zum Fußbereich des Behälters 1 gebildet.
  • Es sei angemerkt, dass die gesamte erfindungsgemäße Vertropfungsvorrichtung mit Fallstrecke (f) und Kühlstrecke (k) erfindungsgemäß in dem Behälter 1 in senkrechter Anordnung untereinander vorgesehen sein kann, wodurch auch erfindungsgemäß der benötigte Raum – gerade im Hinblick auf die Anordnung mit bzw. in dem Behälter 1 – möglichst kompakt und auch von den Abmessungen her einfach gehalten werden kann.
  • Die Auffangvorrichtung 6 kann in zwei Achsen verstellbar, bevorzugt arretierbar, sein, so dass der Ort, an dem die Granulatkörner-Tropfen in das Kühlfluid 5 eintauchen, einstellbar ist. Dabei erfolgt die Einstellung entlang der zwei waagrechten Raumachsen. Die gesamte Auffangvorrichtung 6 ist auch entlang der senkrechten Raumachse höhenverstellbar, wie dies auch durch den Doppelpfeil in 1 angedeutet ist. Auf diese Weise kann eine individuelle Anpassbarkeit an unterschiedliche Vertropfungsmaterialien und/oder eine Einstellbarkeit der Länge der Fallstrecke (f) im Gasraum 4 erfindungsgemäß einfach im Innern des Behälters 1 vorgesehen sein, wobei die Länge der Fallstrecke (f) im Gasraum 4 so einstellbar ist, dass die einzelnen Granulatkörner-Tropfen 8 mit kugelförmiger oder im Wesentlichen kugelförmiger Form formbar sind, bevor sie in das Kühlfluid 5 eintauchen.
  • 2 zeigt schematisch ein vergrößertes Detail der Auffangvorrichtung 6 im Bereich zumindest eines Abschnitts des Kegelstumpfs der 1. Dabei ist gut zu sehen, wie die Granulatkörner-Tropfen 8 auf das Kühlfluid 5 auftreffen und in das Kühlfluid 5 eintauchen, nachdem sie die Fallstrecke (f) durchlaufen haben. Auch zu sehen ist, dass die Fallstrecke (f) ausreichend lang ist, so dass sich kugelförmige oder im Wesentlichen kugelförmige Granulatkörner-Tropfen 8 und somit auch Granulatkörner 9 ausbilden können. Das Kühlfluid 5 wird im Inneren der kegelstumpfförmigen Auffangvorrichtung 6 nach oben geführt, über eine Kappe, welche einen Spalt zwischen sich und der Mantelfläche des Kegelstumpfs definiert, umgelenkt und läuft dann an der Mantelfläche des Kegelstumpfs nach unten ab.
  • 3a zeigt eine schematische Seitenansicht und 3b zeigt eine schematische Draufsicht einer Auffangvorrichtung 6 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • In 3a ist die konische Grundform der erfindungsgemäßen Auffangvorrichtung besonders gut zu erkennen, wobei insbesondere mittig im unteren Bereich des dortigen Kegelstumpfs der Führungsschlitz 13 neben den seitlich andeutungsweise zu sehenden Führungsschlitzen 13 besonders gut zu sehen ist. Die Mittenachse ist in 3a ebenfalls eingezeichnet. Bevorzugt ist, wie in 3a zu erkennen, der Übergang von Mantelfläche zu Führungsschlitz kontinuierlich abgerundet ausgeführt, so dass eine weitgehend lineare Strömung für die entsprechend wegführbaren Granulatkörner und/oder das Kühlfluid dort im Bereich der Führungsschlitze und gegebenenfalls auch in Anschluss im Fluidbad 12 erzeugbar ist.
  • Die 3b zeigt die bevorzugte Ausführungsform der Auffangvorrichtung der 3a in einer Draufsicht. Dabei ist gut zu erkennen, dass über den Umfang im 90° Winkel gleichmäßig angeordnet vier Führungsschlitze 13 dort vorgesehen sind. Ebenfalls zu erkennen ist, dass die Führungsschlitze 13 jeweils zumindest abschnittsweise eine zusätzliche Leitfläche 14 aufweisen, welche im Vergleich zum Winkel des Kegelstumpfs im Bereich dort einen flacheren Winkel aufweist. Auch die abgerundet ausgeführte Gestaltung der erfindungsgemäßen Führungsschlitze ist in der Darstellung gemäß 3b gut erkennbar. Die radiale Ausdehnung der Auffangvorrichtung 6 ist durch entsprechend senkrecht aufeinander stehende Achsen in 3b ebenfalls schematisch angedeutet.
  • Die Anordnung der erfindungsgemäßen Führungsschlitze 13 quer zur Mittelachse des Kegelstumpfs, so dass die Granulatkörner und/oder das Kühlfluid von der Auffangvorrichtung mit einer umfänglichen Bewegungskomponente wegführbar sind, ist in den 3a und 3b gut zu erkennen.
  • Generell können die erfindungsgemäßen Führungsschlitze 13 in einen entsprechenden Rohkörper einer Auffangvorrichtung 6 beispielsweise durch Einfräsen oder schon bei der Herstellung beispielsweise im Gussverfahren eingebracht sein. Insgesamt ist eine solche erfindungsgemäße Auffangvorrichtung 6 konstruktiv relativ einfach.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006022555 A1 [0003]
    • EP 2244869 B1 [0004]

Claims (13)

  1. Vertropfungsvorrichtung zum Herstellen von Granulatkörnern (9) aus einer Schmelze, aufweisend: – eine Gießerdüse (3) mit Bohrungen, in welcher die Schmelze so mit einer harmonischen Druckschwingung beaufschlagbar ist, dass die dort aus den Bohrungen austretende Schmelze Granulatkörner-Tropfen (8) bildet, – einen Behälter (1), mit – einer Fallstrecke (f) in einem Gasraum (4) und – einer Kühlstrecke (k) mit einem Kühlfluid (5), in welches die Granulatkörner-Tropfen (8) eintauchen, und einem Kühlfluidbad (12), in welchem die gebildeten Granulatkörner (9) zumindest zeitweise verbleiben, – eine Austragsvorrichtung (10), mittels welcher die Granulatkörner (9) aus dem Behälter (1) austragbar sind, und – eine Trennvorrichtung (11), mit welcher die Granulatkörner (9) von dem Kühlfluid (5) abtrennbar sind, wobei – die Länge der Fallstrecke (f) im Gasraum (4) so einstellbar ist, dass die einzelnen Granulatkörner-Tropfen (8) mit kugelförmiger oder im Wesentlichen kugelförmiger Form formbar sind, bevor sie in das Kühlfluid (5) eintauchen, und – eine Auffangvorrichtung (6) nach der Fallstrecke (f) vorgesehen ist, so dass die fallenden Granulatkörner-Tropfen (8) an dem Ort, an dem sie in das Kühlfluid (5) eintauchen, eine möglichst geringe Relativgeschwindigkeit zum Kühlfluid (5) aufweisen, wobei die Auffangvorrichtung (6) zumindest abschnittsweise als Kegelstumpf ausgebildet ist, durch dessen Inneres das Kühlfluid (5) an seine Deckfläche geleitet ist und außen an seiner Mantelfläche abläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangvorrichtung (6) einen Randbereich der Mantelfläche aufweist, welcher quer zur Mittelachse des Kegelstumpfs angeordnete Führungsschlitze (13) aufweist, so dass die Granulatkörner (9) und/oder das Kühlfluid (5) von der Auffangvorrichtung (6) mit einer umfänglichen Bewegungskomponente wegführbar sind/ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschlitze (13) in Längsrichtung davon im Wesentlichen quer zur Mittelachse verlaufen und zumindest abschnittsweise eine Leitfläche (14) aufweisen, welche im Vergleich zum Winkel des Kegelstumpfs im Bereich dort einen flacheren Winkel aufweist
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschlitze (13) und/oder der Randbereich der Mantelfläche der Auffangvorrichtung (9) in das Fluidbad (12) eintauchen.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschlitze (13) in gleichmäßigem Winkelabstand um den Randbereich umfänglich verteilt angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 3 bis 16 Führungsschlitze (13), bevorzugt 4 bis 8 Führungsschlitze (13), besonders bevorzugt 4 Führungsschlitze (13), vorgesehen sind.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangvorrichtung (6) in zwei Achsen verstellbar, bevorzugt zentrierbar, ist, so dass der Ort, an dem die Granulatkörner-Tropfen (8) in das Kühlfluid (5) eintauchen, einstellbar ist, bevorzugt am Umfang gleichmäßig einstellbar ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest abschnittsweise Kegelstumpf eine zumindest abschnittsweise gekrümmte Mantelfläche, bevorzugt in Form eines Ellipsoids, besonders bevorzugt konkav gekrümmt, aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangvorrichtung (6) höhenverstellbar ist, so dass die Länge der Fallstrecke (f) im Gasraum (4) einstellbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasraum (4) mit einem Inertgas gefüllt ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der auf die Schmelze überlagerten Druckschwingung zur Einstellung eines mittleren Durchmessers der Granulatkörner-Tropfen (8) so einstellbar ist, dass eine maximale Abweichung des Gewichts der Granulatkörner (9) +/–10% ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragsvorrichtung (10) zum Ausschleusen der Granulatkörner (9) aus dem Behälter (1) Schleusen, Ventile, eine Impellerschleuse oder dergleichen aufweist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer dafür vorgesehenen Einrichtung, bevorzugt eines Anfahrventils, zumindest beim Anfahren der Granulierung der Vertropfungskopf ausspülbar ist.
  13. Auffangvorrichtung (6) einer Vertropfungsvorrichtung mit den Merkmalen nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12.
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