DE2215841B2 - - Google Patents
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Description
2. Granuliervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Fonnplatten
(41,42) relativ zur anderen verdrehbar ist
3. Granuliervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Formplatten
(41,42) relativ zur anderen axial verschiebbar ist.
4. Granuliervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Relativstelliir.e der Formplatten (41, 42) über eine
auf den Druck des Materials -nmittelbar stromauf der Formplatteneinrichtung (16) ansprechende
Steuereinrichtung (59) einstellbar -st.
Die Erfindung betrifft eine Granuliervorrichtung zur Herstellung von Pellets aus thermoplastischem Material, mit mindestens einer, einem Extruder nachgeschalteten, wenigstens teilzyindrisch ausgebildeten, eine
Anzahl von radial verlaufenden Düsen aufweisenden Formplatte, der ein Schneidwerkzeug mit einer
Mehrzahl von radial abstehenden Klingen zugeordnet ist, das um eine mit der Achse der Formplatte
fluchtende, senkrecht zur Extruderachse verlaufende Achse drehbar gelagert ist.
Bei einer derartigen, aus der GB-PS 10 94 663 bekannten Granuliervorrichtung ergeben sich insbesondere im Hinblick auf das regelmäßig im Schneidbereich
zirkulierende Fluid Probleme im Zusammenhang mit dem Anfahren und Abstellen der Maschine. Insbesondere bei Verwendung eines flüssigen Fluids, wie Wasser,
sind beim Anfahren und Abstellen des Extruders spezielle Maßnahmen erforderlich, um die Flüssigkeit an
einem Eindringen in die Düsenöffnungen der Formplatte zu hindern. Hierzu wird in der Regel die Fluidzufuhr
bereits vor dem Abstellen des Extruders beendet, so daß zum Zeitpunkt des Absteilens kein Fluid an den
Düsenöffnungen ansteht. Dadurch aber läuft das Schneidwerkzeug während der letzten Umdrehungen
ohne Fluidbeaufschlagung, so daß eine Überhitzung des Schneidwerkzeuges sowie eine Ansammlung von
Pellets am Schneidwerkzeug und an anderen Vorrichtungsteilen mit entsprechenden Verstopfungserscheinungen auftreten können. Entsprechende Nachteile
ergeben sich, wenn beim Anfahren in umgekehrter zeitlicher Reihenfolge zunächst der Extruder angefahren wird und erst anschließend die Fluidzufuhr erfolgt.
Darüber hinaus werden zwangsläufig während dieser Anfahr- und Abstellperioden, die auch Zeit kosten, von
der gewünschten Norm abweichende Pellets hergestellt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Granuliervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch
unmittelbar vor dem Abstellen und bereits unrr.uelbar nach dem Anlaufen der Pelleterzeugung unter quasi-stationären Bedingungen arbeitet und ohne merklichen
Zeitverlust ein Produkt stets gleichförmiger Qualität störungsfrei erzeugt
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Kennzeichnenden Teil des Patentanspruch! 1 angeführten Merkmale gelöst.
Durch die Anordnung einer aus zwei Formplatten bestehenden Formplatteneinrichtung ist es möglich, im
wesentlichen gleichzeitig mit dem Abstellen des Extruders die beiden Forrnplatten derart gegeneinander
zu verschieben, daß die Formplatteneinrichtung dicht ist
und weder Fluid von der Materialaustrittsseite der
Formplatteneinrichtung her in den Druckvorlageraum zum Extruder hineintreten, noch plastifizierter Kunststoff in den Bereich der Messer gelangen kann.
Entsprechend ist beim Anfahren des Extruders unter im
wesentlichen gleichzeitiger öffnung des Düsenöffnungen und bereits vorheriger Fluidzufuhr sofort wieder
derquasi-stationäre Erzeugungsprozeß erreicht
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden durch Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert Es
zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch eine Granuliervorrichtung, welche die Einzelheiten der Granuliervorrichtung und
der Formplatteneinrichtung zeigt,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-Il in Fig. 1,
Fig.3 einen Teilschnitt längs der Linie lll-lll in
Fig.2 einer handbetätigbaren Einricnuing zur Relativverschiebung der einen Formplatte der Anordnung
gegenüber der anderen Formplatte,
Fig.4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen
Teilschnitt durch die ineinandergefügten Formplatten, welcher das Extrudieren des wärmeerweichten Materials durch die Drosselung bzw. Verengung an der
<5 Grenzfläche zwischen den beiden Formplatten veranschaulicht und
F i g. 5 einen der F i g. 4 ähnlichen Teilschnitt, welcher die Granuliervorrichtung im Verlauf des Abscherens
von Pellets zeigt.
so Gemäß Fig. 1 ist die Granuliervorrichtung 10 einer
Strangpresse bzw. einem Extruder Il zugeordnet, der eine Extrudier-Kammer 12 mit einer Bohrung 13
aufweist, in welcher eine durch eine nicht dargestellte Antriebskraftquelle angetriebene Förderschnecke 14
drehbar gelagert ist. Stromab der Kammer 12 befindet sich eine Druckkammer 15, in welche das wärmeerweichte Material durch die Drehung der Förderschnekke 14 eingebracht wird. Am äußeren Ende des Extruders
11 befindet sich eine zylindrische Formplatteneinrich
tung 16 mit einer Anzahl radial verlaufender Öffnungen
bzw. Düsen 17, über welche das wärmeerweichte Material durch den in der Druckkammer 15 infolge der
Drehbewegung der Förderschnecke 14 erzeugten Druck ausgepreßt wird.
Am Extruder 11 ist ein Schneidkopf 18 mit einem Granuliergehäuse 19 und einem Schneidwerkzeug 20
angebracht, das einen zylindrischen Körper 21 aufweist, der um seine mit der Achse der Formplatteneinrichtung
16 fluchtende Längsachse herum drehbar gelagert ist. Das Schneidwerkzeug 20 trägt eine Anzahl von Klingen
22, die radial von ihm abstehen und sich wendelförmig längs des Körpers 21 erstrecken. Jede Klinge 22 weist an
ihrem freien Ende 23 eine Schneidkante 24 auf, welche der stromabseitigen Stirnfläche 25 der Formplatteneinrichtung
16 betrieblich zugeordnet ist. Genauer gesagt, ist zwischen Schneidkante 24 und Stirnfläche 25 ein sehr
kleiner Zwischenraum vorhanden. Bei der Drehung des Schneidwerkzeugs wird das wärmeerweichte, über die
in der Formplatteneinrichtung 16 vorgesehenen Düsen
17 ausgepreßte Material durch die Schneidkanten 24 des Schneidwerkzeugs 20 abgeschert bzw. abgeschnitten.
Die bei diesem Schneidvorgang gebildeten Pellets 26 besitzen einen durch den stromabseitigen Durchmesser
der Düsen 17 bestimmten Durchmesser und eine Dicke bzw. Länge, die von der Drehzahl des Schneidwerkzeugs
20 und dem Druck des wärmeerweichten Materials in der Druckkammer 15 abhängt.
Wie am besten aus Fig.5 hervorgeht, legen zwei
jeweils benachbarte Klingen 22 mit dem dazwischen liegenden Teil des Körpers 21 des Schneidwerkzeugs
längsverlaufende Nuten bzw. Kanäle 27 fest, in welche die Pellets hineinfallen, nachdem sie durch die
Schneidkanten 24 des Schneidwerkzeugs abgetrennt worden sind. Die Stirnfläche 25 der Formplatteneinrichtung
verschließt den längsverlaufenden Abschnitt der Nut 27, wenn sich die Klingen an den Düsen 17 befinden,
so daß diese Nuten oder Kanäle gemäß Fig. 2 nur an den axialen Enden 28 und 29 des Körpers 21 des
Schneidwerkzeugs 20 offen sind.
Gemäß F i g. 2 ist das Schneidwerkzeug 20 auf einer tragenden Welle 30 montiert, die von einem Elektromotor
31 in Richtung des Pfeils 40 angetrieben wird, der starr an einer Endplatte 32 montiert ist, welche das
axiale Ende des Gehäuses 19 nahe des axialen Endes 28 des Schneidwerkzeugs verschließt. Die Endplatte 32
besitzt Abstand zum Ende 28 des Schneidwerkzeugs und legt somit eine Einlaßkammer33 fest, die gegenüber
der Umgebungsatmosphäre durch eine in die Endplatte 32 eingesetzte und die Welle 30 umschließende
Dichtung 34 abgedichtet ist. Die Einlaßkammer 33 wird über eine Leitung 35 mit einem Behandlungsfluidum
unter Druck .gesetzt, das vom Ende 28 ruim Ende 29 des
Schneidwerkzeugs über die Nuten bzw. Kanäle 27 strömt und die Pellets, wenn sie von der Stirnfläche 25
abgeschert worden sind, von den Schneidkanten 24 der Klingen wegbefördert und in ein Aufnahme-Rohr 36
einbringt, das am Ende 29 des Schneidwerkzeugs an der Formplatteneinrichtung 16 befestigt ist. Das im Rohr 36
befindliche, die Pellets mit sich führende Behandlungsfluidum strömt dann in eine Kammer 37, in welcher die
Pellets vom Fluidum getrennt werden. Das Fluidum kann dann auf herkömmliche Weise in die Kammer 33
zurückgeführt werden, während die Pellets zur Weiterverarbeitung entnommen werden.
Das Gehäuse 19 ist mit einer inneren Umv/älzkammer
38 versehen, in welcher Konditionierfluidum mittels Leitungen 39 umgewälzt werden kann. Diese Anordnung
ermöglicht eine genaue Steuerung der Temperatur des Schneidkopfes 18 während des Granuliervorgangs.
Im folgenden wird die Formplatteneinrichtung 16
beschrieben. Diese besteht aus zwei ineinandergefügte Formplatten 41, 42, uie selektiv relativ zueinander
verstellbar gelagert sind. Jede dieser beiden Formplatten ist mit radial verlaufenden Öffnungen bzw. Düsen
versehen, die in der einen Relativstellung im wesentlichen miteinander fluchten C7 i g. 1 und 2), so daß sie eine
minimale Verengung bzw. Drosselung gegenüber dem Extrudieren des wärmeerweichten Materials an der
stromabseitigen Stirnfläche 25 der Formplatteneinrichlung bewirken. Die Relativstellung der Formplatten
kann von Hand oder automatisch geändert werden, um gemäß Fig.4 und 5 den Ausrichtungsgrad der in den
Formplatten vorgesehenen Düsen zu variieren. Durch vollständige Mißausrichtung der Düsen der beiden
Formplatten kann die das Schneidwerkzeug und das Behandlungsfluidum enthaltende Schneidkammer von
der das wärmeerweichte Material enthaltenden Druckkammer getrennt werden. In dieser Stellung der
Formplatten wird der Anfahr- und Abstell-Zyklus auf eine vernachlässigbare Zeitspanne reduziert. Außerdem
kann das Behandlungsfluidum dazu benutzt werden, die Schneidkammer in Vorbereitung auf den nächsten
Granuliervorgang nach dem Abstellen der Förderschnecke 14 oes Extruders durchzuspülen.
In bevorzugter Ausführungsform ist die — auf den
Materialstrom bezogen — stromaufseitigt Formplatte
41 als Teil eines äußeren Rohrzylinders 43 ausgebildet, der starr am Gehäuse 19 befestigt ist. Die stromabseitige
Formplatte 42 ist als Teil eines konzentrischen inneren F'.ohrzylinders 44 ausgebildet, der so dimensioniert
ist, daß er im Zylinder 43 sowohl über einen Winkelbetrag in Umfangsrichtung als auch axial
verschiebbar ist. Am einen Ende 45 des inneren Zylinders 44 ist das Aufnahme-Rohr 36 gemäß Fig.2
starr befestigt. Das Rohr 36 besitzt an dem mit dem Zylinder 44 verbundenen Ende eine Anschlag-Schulter
46, die nach außen über den Umfang des inneren Zylinders 44 hinausragt und sich an den äußeren
Rohrzylinder 43 anzulegen V3rmag, um die Axialverschiebung des Rohrs und des inneren Zylinders in der
einen Richtung zu begrenzen. Mittig zwischen den Enden des Rohres 36 befindet sich eine ringförmige
Andruck-Schulter 47, die vom Ende 45 des Zylindeis 44
abgewandt ist. An dem am weitesten vom Ende 45 entfernten Ende des Rohrs 36 befindet sich eine
Manschette 48.
An dem von der Endplatte 32 und vom Elektromotor 31 abgewandten axialen Ende des Gehäuses 19
vorgesehene Fortsätze 49 dienen als Halterung für eine Hülse 50, die auf diese Weise starr am Gehäuse befestigt
ist. Die Achse der Hülse 50 ist auf die Drehachse des Schneidwerkzeugs 20 und auf das Aufnahme-Rohr 36
ausgerichtet. Die Hülse 50 weist eine Innenfläche 51 auf, die eine Lagerung für das Rohr 36 bildet und dieses um
seine Achse drehbar -ind längsverschiebbar lagert und
zudem mit der Schulter 47 und der Außenfläche des Rohrs 36 eine Fluidum-Kammer 52 festlegt. An jeder
Seit? der Kammer 52 sind Dichtungen 53 und 54
vorgesehen. Eine zwischen die auf dem Rohr 36 sitzende Manschette 48 und oie am Gehäuse 19 angebrachte
Hülse 50 eingesetzte Feder 55 drängt die Schulter 46 in Anlage an den Rohrzylinder 43.
Um die Düsen der Formplatten 41 und 42 in voll ausgerichtetem Zustand zu halten, wenn sich die
Schulter 4fi an den Rohrzylinder 43 anlegt, muß die Winkelstellung des inneren Rohrzylinders 44 festgelegt
werden. Dies geschieht dadurch, daß am Rohr 36 ein radialer Arm 56 vorgesehen ist, der sich gemäß Fig. 3
zwischen die Fortsät?? 49 erstreckt und mit einem
herausnehmbaren Stift 57 versehen ist, der verschieblich in eine entsprechende Bohrung in einem einen Teil des
Gehäuses 19 bildenden Flansch 58 eingesetzt ist.
Wenn die Düsen, wie erwähnt, voll aufeinander ausgerichtet sind, ist eine geringstmögliclie Verengung
bzw. Drosselung für das Extrudieren des wärmeerweichten
Materials vorhanden. Wenn die Viskosität des Materials in der Druckkammer 15 beispielsweise infolge
einer Temperaturerhöhung in der Extrudier-Kammer abzunehmen beginnt, verringert sich der Druck des
wärmeerweichten Materials in dieser Kammer, während sich die Extrudiergeschwindigkeit zu erhöhen
beginnt. Ohne Kompensierung dieses Zustands würde sich auch die Länge der Pellets erhöhen.
Eine solche Kompensation wird durch eine Steuereinrichtung
59 gewährleistet, die auf Änderungen des in der Druckkammer 15 herrschenden Drucks anspricht und
abhängig davon den inneren Rohrzylinder 44 in Axialrichtung so weit verschiebt, daß der Strömungswiderstand
des wärmeerweichten Materials aus der Druckkammer 15 heraus durch eine Mißausrichtung der
in den Formplatten 41, 42 vorgesehenen öffnungen
den Formplattcn 41, 42 wird an der Grenzfläche
zwischen den Formplatte gemäß I" i g. 4 eine Verengung bzw. Drosselung hervorgerufen, durch welche die
Extrudiergeschwindigkeit reduziert und der in der Druckkammer 15 herrschende Druck auf seinen
ursprünglichen, durch die Handeinstellung des Ventils 63 bestimmten Wert zurückgeführt wird. Auf diese
Weise wird in der Druckkammer 15 automatisch ein praktisch konstanter Druck aufrechterhalten.
ίο Die Axialverschiebung des inneren Rohr/.ylinders 44
gegenüber dem äußeren Rohrzylinder 43 ist nicht die einzige Möglichkeit zur Steuerung der Ausrichtung
/wischen den Formplatten-Diisen. vielmehr kann auch eine Handsteuerung durch von Hand erfolgendes
Verdrehen des Rohrzylinders 44 vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird der Stift 57 aus seiner
zugeordneten Bohrung im Flansch 58 herausgenommen.
rungen erfolgen durch die Steuereinrichtung 59 in der Weise, daß den in der Druckkammer 15 auftretenden
Druckänderungen entgegengewirkt wird. Auf diese Weise kann der in der Druckkammer 15 herrschende
Druck unabhängig von Viskositätsänderungen des wärmeerweichten Materials praktisch konstant gehalten
werden.
Der in der Druckkammer 15 herrschende Druck wird durch einen Druckwandler 60 gemessen, der ein dem
Kammerdruck proportionales Signal erzeugt. Fin Empfänger 61 wandfit das Signal in ein Steuersignal für
einen Regler 62 um. dessen Ausgangssignal einem pneumatischen Ventil 63 eingespeist wird, welches den
einem Druckspeicher 64 eingespeisten Luftdruck auf unmittelbar vom Druck in der Druckkammer 15
abhängige Weise regelt. Dies bedeutet, daß eine Verringerung des in der Druckkammer 15 herrschenden
Drucks beispielsweise von einer Drucksenkung im Druckspeicher begleitet ist.
Das im Druckspeicher 64 befindliche Hydraulikfluidum
wird über eine Leitung 65 in die Fluidum-Kammer 52 geleitet. Beim vorstehend angenommenen Beispiel
hat somit eine Senkung des den Druckspeicher 64 beaufschlagenden Luftdrucks eine Verschiebung des im
Druckspeicher befindlichen Kolbens in einem das Volumen an Hydraulikfluidum in der Kammer 52
verringernden Sinn zur Folge. Infolge dieser Volumenverminderung kann die Feder 55 das Rohr 36 axial, d. h.
gemäß Fig. 2, nach unten verschieben. Durch die resultierende Mißausrichtung zwischen den Düsen in
am Arm 56 befestigter Bolzen 66 durchsetzt ein im Flansch 58 vorgesehenes l.angloch 67 und ermöglicht
damit eine begrenzte Winkelverschiebung des Rohrzylinders 44. Am Flansch 58 sind entsprechende
Markierungen 68 vorgesehen, die eine Sichtbestimmung des jeweiligen Ausrichtungsgrads ermöglichen. Ebenso
ermöglichen an einem der Fortsätze 49 vorgesehene Markierungen 69 die Verwendung des Arms 56 als
Zeiger z-.vrcks Ermöglichung einer Sichtanzeige des
Ausmaßes der axialen Ausrichtung. Die Möglichkeit einer von Hand erfolgenden Einstellung ist insofern
wichtig, als diese Betriebsart eine zusätzliche Steuerung gewährleistet, falls die automatische Steuerung ausfallen
sollte. Außerdem kann durch die von Hand erfolgende Einstellung die Druckkammer 15 selektiv mit
der Schneid-Kammer verbunden werden, wodurch das Anfahren und Abstellen erleichtert wird.
Gemäß Fig. 4 erfolgt die durch die ausgerichteten
Düsen der Formplatten 41, 42 eingeführte Drosselung des Stroms des wärmeerweichten Materials an der
Grenzfläche zwischen den beiden Formplatten, und zwar zwischen dem stromaufseitigen Eintritt in die
Düsen und dem stromabseitigen Austritt aus diesen. Infolgedessen wird der Strangpreß- bzw. Extrudierquerschnitt
nicht verändert, wenn die Drosselung von Hand oder automatisch geändert wird, um den gewünschten
«5 Extruderdruck aufrechtzuerhalten. Aus diesem Grund wird der Pelletdurchmesser durch die Steuerungen nicht
beeinträchtigt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Granuliervorrichtung zur Herstellung von Pellets aus thermoplastischem Material, mit mindestens einer, einem Extruder nachgeschalteten,
wenigstens teilzylindrisch ausgebildeten, eine Anzahl von radial verlaufenden Düsen aufweisenden
Formplatte, der ein Schneidwerkzeug mit einer Mehrzahl von radial abstehenden Klingen zugeordnet ist, das um eine mit der Achse der Formplatte
fluchtende, senkrecht zur Extruderachse verlaufende Achse drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Formplatteneinrichtung (16)
mit zwei aneinanderliegenden Formplatten (41, 42) vorgesehen ist, die zwischen einer Stellung, in der die
Düsen (17) der Formplatten (41,42) im wesentlichen miteinander fluchten und einer anderen Stellung, in
der der Durchtritt durch die Düsen (17) der Formplatteneinrichtung (16) im wesentlichen vollständig unterbunden ist, gegeneinander verstellbar
sind.
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