DE2328019B2 - Granuliervorrichtung fuer kunststoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Granuliervorrichtung für Kunststoffe mit einer am Ausstoßende eines Extruders angeordneten, mit Düsenbohrungen versehenen Lochplatte, einem die Lochplatte im Bereich der Düsenbohrungen überstreichenden rotierenden Schneidwerkzeug und einer das Schneidwerkzeug und die Lochplatte allseitig umschließenden, das Granulat in einem Kühlflüssigkeitsstrom zu einem Auslaß führenden Haube, wobei aas Schneidwerkzeug und dessen Antriebswelle Leitungskanäle aufweisen.

Eine derartige Granuliervorrichtung ist aus der DT-OS 14 54 863 bekannt.

Diese besteht aus einem von einer hohlen Welle getragenen Schneidwerkzeug, dessen exzentrisch vor einer Lochplatte angeordnete Messerarme gleichfalls hohl ausgebildet sind und als Zuleitungsrohre für durch die Hohlwelle eingespeistes Wasser dienen, um eine Kühlung und einen Abtransport des abgeschlagenen Granulats aus den Messerarmen zu bewerkstelligen. Das Schneidwerkzeug und die Lochplatte sind innerhalb eines Granulat-Auffanggehäuses angeordnet.

Die Kühlung des Granulats durch das Wasser erfolgt dabei unmittelbar im Anschluß an das Abschneiden, wobei zugleich Wasserpartikel in Gestalt eines feinen Sprühnebels auch den Schneidvorgang beeinflussen. Die durch das Einwirken eines derartigen Sprühnebels im Bereich der Lochplatte hervorgerufene Kiihlwirkung kann zwar für eine intensive Kühlung der Granulatieilchen durchaus nützlich sein, sie begünstigt jedoch in besonders nachteiliger Weise auch eine zu starke Abkühlung der Lochplatte.

Diese Abkühlung der Lochplatte kann zwar durch Isoliermaßnahmen verhindert oder durch eine aufwendige Heizung kompensiert werden, es läßt sich aber auf diesem Wege nicht vermeiden, daß der auf der

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60 Lochplatte durch den Kunststoff selbst sich bildende feine Schmierfilm durch den Kühlmittelnebel unter die Schmelztemperatur abgekühlt wird. Er erstarrt dabei und wird durch die rotierenden Messer von der Schneidfläche der Lochplatte abgeschabt. Als Folge nimmt der Verschleiß an der Lochplatte und an den Messern ganz erheblich zu.

Gemäß einer anderen aus der US-PS 36 73 298 bekannten Granuliervorrichtung sind bereits Mittel vorgesehen, die eine direkte Berührung der in die Granulierhaube eingeleiteten Transport- und Kühlflüssigkeit mit der Lochplatte verhindern sollen. Hierzu ist im Abschlagbereich vor der Lochplatte eine von einer Hohlwelle getragene topfförmige Scheibe vorgesehen, welche die aus Durchtrittsbohrungen der Hohlwelle austretende Kühlflüssigkeit in einer von der Lochplatte weg weisenden Richtung versprüht.

Beim Abschleudern der Transportflüssigkeit auf die Wandung des Granulat-Auffanggehäuses und durch das Eintauchen der Granulate in den sich an der Wandung ausbildenden Kühlflüssigkeitsring entsteht ein sich leicht im Auffanggehäuse verteilender Kühlflüssigkeitsnebel.

Da die fropcllcrwirkung der Schneidmesser des rotierenden Schneidwerkzeuges zwangläufig eine Sogwirkung zur Folge hat, ist hierbei nicht verhindert, daß ein Teil des Kühl-Flüssigkeitsnebels auf die Düsenplatte gezogen wird.

Die Berührung des Kühlflüssigkeitsnebels mit der Düsenlochplatte und den Messern verursacht jedoch den bereits erwähnten erhöhten Verschleiß der Messer und der Lochplatte.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die von den Messern des Schneidwerkzeugs überstrichene Lochplattenstirnseite gegen das Auftreffen von Kühlmittelnebel oder -spritzcrn wirksam zu schützen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leitungskanäle im Bereich der Düsenbohrungen der Lochplatte aus dem Schneidwerkzeug austreten und zur Bildung eines die Lochplatte vor der Einwirkung der Kühlflüssigkeit schützenden Sperrvorhangs mit einer einen Luftstrom erzeugenden Einrichtung verbindbar sind.

Die hierdurch erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die bei der Grünulatkühlung mittels Kühlflüssigkeit auftretenden Nachteile der unerwünschten partiellen Flüssigkeitskühlung der Lochplatte mit einfachen Mitteln vermieden werden. Es lassen sich danach auch bislang schwierig zu granulierende Kunststoffsorten, insbesondere solche die bei Verarbeitungstemperatur eine relativ niedrige Viskosität aufweisen, wie z. B. Polystyrol, Polyamid, Polyester, einwandfrei beherrschen. Die abgeschnittenen Kunststoffteilchen können schon auf ihrer Flugbahn vor Erreichen des Kühlmittelmantels mit einem starken Kühlmittelnebel besprüht werden, wodurch ein schädliches Zusammenkleben mit anderen Teilchen vermieden wird, ohne daß dieser starke Kühlmittelnebel die Lochplatte selbst berühren würde, mit all den geschilderten nachteiligen Folgen. Die Schmiereigenschaft der zu granulierenden Stoffe während des Granuliervorganges bleibt vielmehr erhalten, so daß es zu keiner Klumpenbildung zwischen Messer und Lochplatte kommen kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der F.rfindung sieht vor. daß die einen Luftstrom erzeugende Einrichtung aus an dem Schneidwerkzeug angebrachten, Luft durch die Antriebswelle des Schneidwerkzeuges hindurch ansaugenden Lüfterflügeln besteht.

Dabei ist es an sich bekannt, die .Schneidorgane einer Granuliervorrichtiing zur Erzeugung eines Luftstromes mit Ventilatorflügeln zu verbinden, wobei der Luftstrom jedoch ausschließlich Kühl- und Transportzwecken dient.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung is: vorgesehen, daß die der. Luftstrom erzeugende Einrichtung eine Druckluftquelle ist.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielc näher erläutert. Hierbei zeigt

F i g. 1 eine Gesamtansicht einer an das Austrittsende eines Extruders angeschlossenen Granuliervorrichiung im Längsschnitt,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer Granuliervorrichtunggemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer anderen Ausführung einer Granuliervorrichtung.

Fig. 4 eine Ansicht gemäß Linie IV-IV auf das Schneidwerkzeug der Granuliervorrichtung nach Fig. 3 und

F i g. 5 einen Teilschnitt entsprechend der Linie V-V durch die Granuliervorrichtung von Fig. 3 in vergrößertem Maßstab. Diese Ansicht entspricht auch einem Schnitt gemäß Linie V-V in Fig. 4.

Ein am Ausstoßende eines hier (Fig. 1) nicht dargestellten Extruders angeordneter Granulierkopf 1 weist Verteilerkanäle 2 auf, durch die der zu granulierende Kunststoff in aufgeschmolzenem Zustand den kreisringförmig angeordneten Düsenbohrungen 3 einer Lochplatte 4 zuströmt. Pfeile A deuten die Strömungsrichtung des Kunststoffs an. Der austrittsseitigen Stirnfläche der Lochplatte 4 ist ein mit hoher Drehzahl antreibbares Schneidwerkzeug 5 vorgelagert, dessen Messer 6 die aus den Düsenbohrungen 3 austretenden Kunststoffstränge in Granulatkörner gleichmäßiger Form zerschneiden. Die Messer 6 sind auf radial angeordneten Haltearmen 7 eines scheibenförmigen Tragkörpers 8 befestigt und dieser wiederum ist mittels Befestigungsringen 9 und 10 auf einer drehbar gelagerten Antriebswelle 12 befestigt. Die Befestigung erfolgt mit Hilfe einer in das Wellenendc eingeschraubten Bundschraube 13.

Die Antriebswelle 12 ist in einer Nabe 14 gelagert, die über Stege 15 mit einer Platte 16 verbunden ist. Am aus dieser Platte herausragenden Ende der Welle 12 ist eine Keilriemenscheibe 17 befestigt, über die das Schneidwerkzeug angetrieben wird. Ferner ist das Wellenende mit einem Drehanschlußkopf 18 versehen, mittels dessen eine Druckgasströmung der Welle zugeführt und durch eine Axialbohrung 19 in der Welle sowie durch Kanäle 20 im Tragkörper 8 hindurch auf die Stirnseite der Lochplatte 4 aufgegeben werden kann. Weitere Einzelheiten hierzu werden weiter unten erläu'.ert. Ein Pfeil B deutet den Eintritt des Druckgasmediums in den Drehanschlußkopf 18 an. Eine ringförmige Scheibe 21 deckt die Austrittsöffnungen eier Kanäle 20 in Axialrichtung ab. Durch den zwischen dem Tragkörper 8 und der Scheibe 21 gebildeten Ringspalt trifft das Druckgasmedium sehr gleichmäßig verteilt auf die Lochplatte 4 auf.

Die Lochplatte 4, das Schneidwerkzeug 5 und dessen Antriebswelle 12 samt Lagerung sind von einer Haube 22 umgeben, die zusammen mit dem Granulierkopf I und der Platte l<> einen abgeschlossenen Granulierraum (15 2.3 bildet. Durch tangential in die Haube 22 einmündende Einlasse, von denen ein Einlaß 24 angedeutet ist, tritt unter Druck ein Külilmittelstrom in ilen Granulierraum 23 ein. Das flüssige Kühlmittel, in der Regel Wasser, fließt in schraubenförmigen Siromlinien entlang der Wand der Haube 22 in Richtung auf das zur Lochplatte entgegengesetzte Ende hin und tritt dort durch einen ebenfalls axial angeordneten Auslaß 25 wieder aus der Haube aus. Der Kühlmittelstrom wird durch die Zentrifugalkraft gegen die Wand der Haube gedrückt und bildet dort einen geschlossenen Flüssigkeitsmantel 26 etwa ringförmigen Querschnitts.

Die von den rotierenden Messern 6 des Schneidwerkzeugs abgeschnittenen Kunststoff-Granulatteilchen werden in Richtung zur Haubenwandung weggeschleudert und gelangen dort in den Flüssigkeitsmantel 26, wo sie gekühlt und in Richtung Austragsende mitgerissen werden. Der strömende Flüssigkeitsmantel erfüllt also gleichzeitig eine Kühl- und Transportfunklion.

Die rotierenden Messer 6 des Schneidwerkzeugs wirken, insbesondere bei den heute üblichen hohen Drehzahlen, als Propeller und blasen einen mehr oder weniger starken Luftstrom auf die Lochplatte 4. Durch Stromlinien 27 ist dieser Luftstrom angedeutet (Fig. 2). Die durch die Messer des Schneidwerkzeugs von den aus der Lochplatte austretenden Kunststoffsträngen abgeschnittenen Granulatteilchen 28 lassen, wenn sie mit großer Geschwindigkeit in den Kühlmittelmantel 26 eintauchen, Wassertropfen aufspritzen. Diese Tropfen werden von dem Luftstrom (Stromlinien 27) mitgerissen und auf die Stirnfläche der Lochplatte geschleudert. Auch der ohnehin im Granulierraum 23 — durch das Strömendes Kühlmittels — vorhandene Flüssigkeitsnebel wird durch die Propellerwirkung der Messer auf die Lochplatte geschleudert.

Durch die Axialbohrung 19 der Antrieb'■ welle 12 strömt ein gasförmiges Medium 29, das durch eine feine Punktierung angedeutet ist, in Richtung auf den Tragkörper 8 des Schneidwerkzeugs 5, durch die Kanäle 20 und zwischen Tragkörper 8 und Scheibe 21 hindurch auf die Lochplatte 4, auf die es im Bereich der Austrittsmündungen der Düsenbohrungen 3 auflrifft. Pfeile C deuten die Richtung des unter Druck strömenden gasförmigen Mediums an.

Vor der Lochplatte bildet das gasförmige Medium eine Art als Sperrvorhang 30 wirkendes Druckpolster, das durch einen Wulst zeichnerisch dargestellt ist. Dieser Sperrvorhang verhindert, daß die von der Propellerströmung der Messer mitgerissenen Kühlmitteltropfen auf die Lochplatte gelangen und sie abkühlen. Die Tropfen werden vielmehr in Richtung auf die Wandung der Granulierhaube 22 abgelenkt und gelangen so wieder in den Kühlmittelmantel. Indem der Druck des gasförmigen Mediums erhöht und damit seine Geschwindigkeit gesteigert wird, kann der Sperrvorhang so verstärkt werden, daß er auch bei den höchsten vorkommenden Schneidwerkzeugdrehzahlen eine wirksame Abschirmung der Lochplatte gewährleistet.

Das den Sperrvorhang bildende gasförmige Medium kühlt zwar selbst auch die Lochplatte ab, diese Kühlung ist aber viel weniger intensiv als die Kühlung durch Wassertropfen oder Wassernebel. Zum anderen hat der auf die Lochplatte geschleuderte Wassernebcl den ganz erheblichen Nachteil, daß er den feinen Schmierfilm auswäscht und zerstört, den der zu granulierende Kunststoff auf tier Lochplatte bildet. Dieser Schmierfilm wird durch die rotierenden Messer auf der Stirnfläche der Lochplatte gleichmäßig verteilt. Er vermindert, solange er intakt ist, Verschleiß an der Lochplatte und an den Messern in iranz erhohliohem Maße I-r snllto

deshalb möglichst immer vorhanden sein und seine Zerstörung hat entsprechend negative Auswirkungen auf die Standzeit der Granuliervorrichlung.

In der feststehenden Nabe 14 ist die Antriebswelle 12 mittels eines Wälzlagers 32. das mit einer Scheibe 34 abgedeckt ist, gelagert. Die Scheibe 34 ist mit zwei Dichtringen 33 versehen. Die Lagerung am linken Finde der Antriebswelle 12 ist in I'i g. 2 nicht mehr zu sehen.

Die I" i g. 3 bis 5 zeigen eine andere Ausführung einer Granuliervorrichlung, bei der das den Sperrvorhang vor der Lochplatte bildende gasförmige Medium nicht von außen unter Druck zugeführt wird, sondern durch eine besondere Gestaltung des Tragkörpers 8' des Schneidwerkzeugs 5' vom Schneidwerkzeug selbst durch die auch hier durchbohrte Antriebswelle 12' hindurch angesaugt und dann auf die Lochplatte geblasen wird. Der Tragkörper 8' ist auf seiner der Lochplatte zugewandten Stirnseite mit einer Reihe von gekrümmten Flügeln 36 versehen ( Γ i g. 3 und 4). Bei drehendem Schneidwerkzeug wirken diese Flügel als Radiallüfter, saugen durch die Axialbohrung 19' der Antriebswelle 12' hindurch von außerhalb des Granulierraums Luft an und blasen sie vor die Stirnfläche der Lochplatte 4. dort ähnlich, wie oben beschrieben, als Druckpolster einen Sperrvorhang bildend. Diese Ausführung der Granuliereinrichtung ist weniger aufwendig als die mit Druckgaszul'iihrung von außen,die Sperrwirkung des Luftpolsters kann aber nicht unabhängig von der Drehzahl des Schneidwerkzeugs verändert werden.

Der Tragkörper 8' ist hier mittels eines Gewinderinges 37 auf der Antriebswelle befestigt. Die Lagerung und Abdichtung der Antriebswelle entspricht der oben beschriebenen Ausführung. Die weiteren Uezugszeiehcn haben die gleiche Bedeutung wie bei I- i g. 1 und 2. Pfeile D in F i g. 4 deuten die Drehrichtung der Messer 6 des Schneidwerkzeugs und des Tragkörpers 8' mit Flügeln 36 an.

In F i g. 5 ist in vergrößerter Darstellung die Befestigung eines Messers 5 mittels Schrauben 38 aiii einem Haltearm 7 des Schneidwerkzeugs und die Lage des Messers 6 relativ zur Lochplatte 4 sowie seine Schnittrichtung (Pfeil D) zu erkennen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Granuliervorrichtung für Kunststoffe mit einer am Ausstoßende eines Extruders angeordneten, mit Düsenbohrungen versehenen Lochplatte, einem die Lochplatte im Bereich der Düsenbohrungen überstreichenden, rotierenden Schneidwerkzeug und einer das Schneidwerkzeug und die Lochplatte allseilig umschließenden, das Granulat in einem Kühlflüssigkeitsstrom zu einem Auslaß führenden Haube, wobei das Schneidwerkzeug und dessen Antriebswelle Leitungskanäle aufweisen, d a durch gekennzeichnet, daß die Leitungskanäle (20) im Bereich der Düsenbohrungen (3) der Lochplatte (4) aus dem Schneidwerkzeug (5) austreten und zur Bildung eines die Lochplatte (4) vor der Einwirkung der Kühlflüssigkeit schützenden Sperrvorhangs (30) mit einer einen Gasstrom erzeugenden Einrichtung verbindbar sind.

2. Granuliervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gasstrom erzeugende Einrichtung aus an dem Schneidwerkzeug (5') angebrachten. Luft durch die Antriebswelle (12') des Schneidwerkzeuges (5') hindurch ansaugenden Lüfterflügeln (36) besteht.

3. Granuliervurrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gasstrom erzeugende Einrichtung eine Druckluftquelle ist.

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