DE2432861A1 - Plastics waste disintegrator batch operating cycle control - by the temp. and power demand of disintegrator motor - Google Patents
Plastics waste disintegrator batch operating cycle control - by the temp. and power demand of disintegrator motorInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Überführen von Kunststoffabfällen in ein Granulat Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Derartige Verfahren sind aus der DT-AS 1 679 834 und der DT-PS 2 005 360 bekannt; die entsprechenden Vorrichtungen sind unter dem Namen "Zerglomat" (Wz.) bzw. "Wasch-Zerglomat" in Fachkreisen eingeführt.Method and device for transferring plastic waste in a granulate The invention relates to a method according to the preamble of the claim 1 and a device for carrying out the method. Such procedures are known from DT-AS 1 679 834 and DT-PS 2 005 360; the corresponding devices are introduced in specialist circles under the name "Zerglomat" (watermark) or "Wasch-Zerglomat".
Das Abfallgut wird zwecks Aufbereitung bei umlaufendem Schlagzerkleinerungswerkzeug unzerkleinert in den Behälter geworfen, wobei sofort die Zerkleinerungsarbeit einsetzt. Ggf. läuft gleichzeitig hierzu ein Waschvorgang. Das Abfallgut erwärmt sich während der Zerkleinerung, wird agglomeriert, verdichtet und mittels einer in den Behälter eingespritzten Kühlflüssigkeit, meist Wasser, gekühlt.The waste material is processed for the purpose of a rotating impact shredding tool Thrown uncomminuted into the container, whereupon the crushing work starts immediately. If necessary, a washing process is running at the same time. The waste material heats up during the crushing, is agglomerated, compacted and by means of a into the container injected coolant, usually water, cooled.
Während der Zerkleinerungsarbeit entsteht ein gleichmäßig zerflocktes Haufwerk, das sich im Behälter kreislauf artig bewegt. Diese Bewegung entsteht durch die Überlagerung einer Drehbewegung des Abfallgutes auf Grund der Rotation des Schlagzerkleinerungswerkzeugs mit einer Umlaufbewegung hinsichtlich einer Längsebene durch den Behälter (senkrecht stehende Ebene). Die Umlaufbewegung kommt dadurch zustande, daß das Schlagzerkleinerungswerkzeug das Abfallgut von einer radial inneren Position radial nach außen wirft, daß es, auf der Innenwand des Behälters angelangt, nach oben gedrückt wird und in einer bestimmten Höhle der Innenwand des Behälters, die u.a. von der Menge des Abfallgutes und der Drehzahl des Schlagzerkleinerungswerkzeugs abhängt, radial nach innen und unten gefördert wird, wo es wieder vom rotierenden Schlagzerkleinerungswerkzeug erfaßt wird.During the shredding work, an evenly flaked one is created Debris that circulates in the container moves nicely. This movement arises from the superposition of a rotary movement of the waste material due to the Rotation of the impact crusher with an orbital motion with respect to a longitudinal plane through the container (vertical plane). The orbital motion comes about that the impact crusher the waste from a radially inner position that it throws radially outward, on the inner wall of the container arrived, is pushed up and in a certain cavity of the inner wall of the Container, which, among other things, depends on the amount of waste and the speed of the impact shredding tool depends, is conveyed radially inwards and downwards, where it is again from the rotating Impact crushing tool is detected.
Dabei entsteht ein gleichmäßiger Kreislauf in Form einer Einzugswirbelsenke, wie sie bereits bei Mischern bekannt ist.This creates a steady cycle in the form of a swirl sink, as it is already known from mixers.
Am Ende des Verdichtungsvorgangs erreicht das Material auf Grund der Kühlung bei weiter umlaufendem Schlagzerkleinerungswerkzeug eine Granulatform, wird aus dem Behälter ausgetragen und kann dann wiederum in Kunststoffverarbeitungsmaschinen, wie Spritzgießmaschinen, Extrudern, Kalandern, verwendet werden.At the end of the compaction process, the material reaches due to the Cooling when the impact grinding tool continues to rotate, a granulate form becomes discharged from the container and can then in turn in plastic processing machines, such as injection molding machines, extruders, calenders, can be used.
Der Ablauf einer Charge - beginnend mit dem Einwerfen des Abfallgutes und endend mit dem Austragen des Granulats bei dauernd umlaufendem Schlagzerkleinerungswerkzeug - wird im Hinblick auf die Zugabe der Kühlflüssigkeit und die Betätigung der Auslaßklappe automatisch gesteuert, und zwar wird bei einer bestimmten, durch ein Thermometer kontrollierten Temperatur des verdichteten Materials die Zufuhr einer - meist dosierten Kühlflüssigkeitsmenge und nach einer bestimmten Zeit ab Zufuhr der Kühlflüssigkeit, in der die Verdampfung der Kühlflüssigkeit erfolgt, die Austragung eingeleitet.The process of a batch - starting with the throwing in of the waste material and ending with the discharge of the granulate with the impact shredding tool continuously rotating - is with regard to the addition of the cooling liquid and the actuation of the outlet flap controlled automatically, at a certain point, by a thermometer controlled temperature of the compacted material the supply of a - mostly metered Amount of coolant and after a certain time from the supply of the coolant, in which the evaporation of the cooling liquid takes place, the discharge is initiated.
Diese Steuerverfahren weisen in einem Dauerbetrieb, bei dem sich die gesamte Vorrichtung erwärmt, insbesondere bei Materialien, die eine sehr hohe Agglomerierungstemperatur (Schmelztemperatur) erfordern, z.B. 200 bis 2200, und auch dann, wenn die aufgegebene Menge des Abfallgutes schwankt - die Aufgabemenge wird üblicherweise nicht gewogen und von Hand eingegeben - gewisse Nachteile auf. So kann die im Material enthaitene Wärmemenge so groß sein, daß zwar allenfalls für die Granulatbildung, aber trotz erhöhter Kühlflüssigkeitszugabe nicht für den Steuervorgang ein genügender, den nächsten Steuervorgang auslösender Temperaturabfall eintritt, zumal von der Vorrichtung her mit einem Rückfluß an Wärme in das Material zu rechnen ist, so daß die Gefahr besteht, daß zu viel Kühlflüssigkeit zugegeben wird oder daß eine dosierte Kühlflüssigkeitszugabe mehrfach erfolgt, so daß das Austragsgut zu feucht anfällt. Auch erfordert das Verarbeiten verschiedener Materialien eine störende Neueinstellung der Temperatursteuerung.These control methods show continuous operation in which the entire device is heated, especially with materials that have a very high agglomeration temperature (Melting temperature) require, e.g. 200 to 2200, and also if the abandoned The amount of waste material fluctuates - the input amount is usually not weighed and entered by hand - have certain disadvantages. So can the contained in the material The amount of heat must be so great that it is at best for the formation of granules, but in spite of this increased addition of coolant is not sufficient for the control process, the The temperature drop that triggers the next control process occurs, especially from the device re-flow of heat into the material can be expected is, so that there is a risk that too much cooling liquid is added or that a dosed addition of cooling liquid takes place several times, so that the discharge material is too moist accrues. The processing of different materials also requires a disruptive one Readjustment of the temperature control.
Die schwankende Aufgabemenge insbesondere bei hochschmelzenden Materialien in Verbindung mit einer über ein Zeitwerk geregelten Austragung des Granulats nach seiner Ausdampfung gewährleistet ebenfalls kein trockenes Endprodukt. Bei zu großer Eintragung ist die Menge der Kühlflüssigkeit zwar ausreichend; aber die Verdampfung erfolgt zu schnell, und es setzt auf Grund des umlaufenden Schlagzerkleinerungswerkzeugs und evtl. der Rückströmung der Wärme von der Vorrichtung bereits wieder eine Plastifizierung ein. Ist die Eintragmenge an Abfallgut zu gering, ist die in der verdichteten Masse zur Verfügung stehende Wärmeenergie zu gering, um die Kühlflüssigkeitsmenge vollständig zu verdampfen.The fluctuating feed quantity, especially with high-melting materials in connection with a discharge of the granulate controlled by a timer its evaporation also does not guarantee a dry end product. If too big Entry, the amount of coolant is sufficient; but the evaporation occurs too quickly and it sets due to the rotating impact shredding tool and possibly the return flow of heat from the device is already plasticizing again a. If the input amount of waste is too small, it is in the compacted mass The available thermal energy is too low to completely fill the amount of coolant to evaporate.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Steuerverfahren im Hinblick auf ein verbessertes Endprodukt zu verbessern, indem für beide Steuervorgänge neue Steuerkriterien verwendet werden. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 oder 2 oder beider Ansprüche 1 und 2, wobei bereits jeder einzelne der beiden Ansprüche eine Verbesserung des Verfahrens darstellt.The invention is based on the object of the control method with regard to to improve on an improved end product by adding new ones for both control operations Tax criteria are used. This task is solved according to the invention by the measures according to the characterizing part of claim 1 or 2 or both claims 1 and 2, whereby each of the two claims is an improvement of the Represents procedure.
Das Steuerverfahren nach Anspruch 1 beruht einerseits auf der Erkenntnis, daß die Vorrichtung sowohl während der eigen-lrchen Zerkleinerungsphase als auch dann, wenn die Verd-hçuns beendet ist und sich die Kühlphase anschließtg antriebsmig eine gesteigerte Antriebsleistung erfordert und andererseits auf der Erscheinung, daß das vor der Charge Zimmertemperatur aufweisende oder sogar noch kältere Abfallgut dann, wenn die erste Zerkleinerungsarbeit einsetzt, in jedem Fall eine Temperatur unterhalb der die Kühlflüssigkeitszugabe steuernden Temperatur aufweist.The control method according to claim 1 is based on the one hand on the knowledge that the device both during the intrinsic crushing phase and then, when the Verd-hçuns is finished and the cooling phase follows requires increased drive power and on the other hand on the appearance, that the waste material which is at room temperature or even colder before the batch then, when the first comminution work begins, a temperature in each case below the temperature controlling the addition of cooling liquid.
Das Steuerverfahren nach Anspruch 2 geht davon aus, daß die am Anfang der Kühlphase auftretenden und ggf. abgesaugten Dampfschwaden heißer sind als die nachfolgenden Dampfschwaden, die bei bereits etwas abgekühltem Material entstehen und mit mehr Luft vermischt sind.The control method according to claim 2 assumes that the beginning The vapor plumes that occur during the cooling phase and which may have been extracted are hotter than the subsequent plumes of steam that arise when the material has already cooled down somewhat and mixed with more air.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfahrungsbeispiels im folgenden erläutert.The invention is based on an exemplary embodiment shown in the drawing explained below.
Es zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung mit einem Blockschaltbild der Steuerung und Fig. 2 den Verlauf der Stromaufnahme des Antriebsmotors und der Temperatur des Materials im Rahmen einer Charge anhand eines Schaubildes.Show it: 1 shows a device with a block diagram the controller and FIG. 2 shows the course of the power consumption of the drive motor and the Temperature of the material in the context of a batch based on a graph.
Gemäß Fig.1 ruht ein zylindrischer Behälter 13 auf einem Grundgestell 1, in dem ein Antriebsmotor 2 axial verstellbar angeordnet ist. Dessen Nabe 3 reicht durch eine Dichtung 14 und den Behälterboden 12 in das Behälterinnere.According to Figure 1, a cylindrical container 13 rests on a base frame 1, in which a drive motor 2 is arranged to be axially adjustable. Its hub 3 is enough through a seal 14 and the container bottom 12 into the interior of the container.
@@n an der Nabe 3 befestigtes und bei Betrieb der Vorrichtung umlaufendes Schlagzerkleinerungswerkzeug 4 weist Schlagleisten 5 auf, die mittels Klemmplatten 6 beestigt sind.@@ n attached to the hub 3 and rotating when the device is in operation Impact crushing tool 4 has impact bars 5, which by means of clamping plates 6 are attached.
Etwa in gleicher Höhe wie das umlaufende Schlagzerkleinerungswerkzeug 4 sind am Umfang des zylindrischen Teils es Behälters 13 feststehende Zerkleinerungsorgane 8 in Ofl von Platten oder Stiften vorgesehen. Sie sind radial verstellbar ur£d lassen sich durch eine Klemmleiste 7 in der gewünschten Lage arretieren.About the same height as the rotating impact shredding tool 4 are on the circumference of the cylindrical part of the container 13 fixed comminuting organs 8 provided in ofl by plates or pins. They are radially adjustable ur £ d let lock in the desired position using a terminal strip 7.
Im Behälterdeckel 10 ist eine gegebenenfalls verschließbare Füllöffnung 11 vorgesehen, deren Durchmesser ein bestimmtes Maß nicht überschreiten darf, um die durch Schlagwirkung während des Zerkleinerns und Agglomerierens hochgeschleuderten Kunststoffabfallteile am Austritt zu hindern. Ein Auslaß 9 ist am zylindrischen Teil des Behälters 13 unmittelbar oberhalb des Behälterbodens 12 vorgesehen. Er ist durch eine mittels eines Hydraulikaggregats 20 betätigbare Klappe 18 verschließbar. Für die Zugabe von Flüssigkeit zum Kühlen sind im Behälterdeckel 10 mehrere Düsen 15 angebracht. Zum Abziehen des Dampfes während des Kühlvorganges dient ein mit einem Temperaturfühler 19 versehener Auslaß 16, an den ein Ventilator angeschlossen sein kann. Der Temperaturfühler 19 ist in einem Steuerkreis 21/22 mit einem Schaltorgan 23 des Hydraulikaggregats 20 verbunden. Im Steuerkreis 21/22 ist ein Komparator 24 angeordnet, der die vom Temperaturfühler 19 gemeldete Ist-Temperatur mit einer eingestellten Soll-Temperatur vergleicht. Ist Übereinstimmung der beiden Temperaturen gegeben, bewirkt das Schaltorgan 23, daß das Hydraulikaggregat 20 anspricht und die Klappe 18 öffnet.In the container lid 10 is an optionally closable filling opening 11 provided, the diameter of which is a Do not exceed a certain level allowed to be thrown up by the impact effect during crushing and agglomeration To prevent waste plastic from escaping. An outlet 9 is on the cylindrical Part of the container 13 is provided directly above the container bottom 12. He can be closed by a flap 18 which can be actuated by means of a hydraulic unit 20. There are several nozzles in the container lid 10 for adding liquid for cooling 15 attached. A is used to draw off the steam during the cooling process a temperature sensor 19 provided outlet 16 to which a fan is connected can be. The temperature sensor 19 is in a control circuit 21/22 with a switching element 23 of the hydraulic unit 20 connected. There is a comparator in control circuit 21/22 24 arranged, the actual temperature reported by the temperature sensor 19 with a compares the set target temperature. If the two temperatures match given, causes the switching element 23 that the hydraulic unit 20 responds and the flap 18 opens.
Zur Beobachtung des Agglomeriervorganges dient ein weiterer Temperaturfühler 17, der so angebracht ist, daß er in die Gutfüllung eintaucht. Er ist über einen Steuerkreis 25 mit einem Komparator 26 verbunden, der seinerseits über eine Verbindung 27 an ein UND-Glied 28 angeschlossen ist. Im Stromkreis 29/30/31 des Antriebsmotors 2 ist neben der Stromquelle 32 ein Stromfühler 33 vorgesehen, der über einen Steuerkreis 34 mit einem Komparator 35 verbunden ist. Dieser ist über eine Verbindung 36 ebenfalls an das UND-Glied 28 angeschlossen. Das UND-Glied 28 steuert über eine Leitung 37 ein Schaltorgan 38 einer nicht im einzelnen dargestellten Kühlflüssigkeitsdosiervorrichtung 39, der über eine Leitung 40 die Kühlflüssigkeit zugeführt wird und von der bei einen Impuls des Schaltorgans 38 eine dosierte Menge Kühlflüssigkeit über Leitungen 41 über die Düsen 15 in den Behälter 13 eingespritzt wird. Der Impuls wird dann gegeben, wenn die Ist-Stromaufnahme mit der Soll-Stromaufnahme des Antriebsmotors 2 und ferner die Ist-Temperatur mit Soll-Temperatur des Abfallgutes übereinstimmen.Another temperature sensor is used to observe the agglomeration process 17, which is attached so that it dips into the material filling. He's about one Control circuit 25 connected to a comparator 26, which in turn above a connection 27 is connected to an AND gate 28. In circuit 29/30/31 of the drive motor 2, a current sensor 33 is provided in addition to the power source 32, which is connected to a comparator 35 via a control circuit 34. This is Also connected to the AND element 28 via a connection 36. The AND element 28 controls via a line 37 a switching element 38 of a not shown in detail Cooling liquid metering device 39, which via a line 40 the cooling liquid is supplied and of which at a pulse of the switching member 38 a metered amount Cooling liquid is injected into the container 13 via lines 41 via the nozzles 15 will. The pulse is given when the actual current consumption matches the target current consumption of the drive motor 2 and also the actual temperature with the target temperature of the waste material to match.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand eines Schaubildes nach Fig.2 erläutert, das den Verlauf der Stromaufnahme (in A) des Antriebsmotors und der Temperatur (in °C) des Materials über der Zeit (in Minuten) zeigt.The sequence of the method according to the invention is illustrated using a diagram according to Fig.2, which explains the course of the current consumption (in A) of the drive motor and the temperature (in ° C) of the material over time (in minutes).
Zu Beginn der Charge wird in der ersten Minute das Abfallgut bei umlaufenden Schlagzerkleinerungswerkzeug 4 (nach Fig.1) in den Behälter 13 (nach Fig.1) geworfen. Der Behälter 13 und dessen benachbarte Teile sind noch von der vorhergehenden Charge warm, so daß das Material sich kurzzeitig aus diesem Grund im unteren Behälterbereich, wo die Temperatur gemessen wird, auf etwa 200°C erwärmt, dann aber auf eine Temperatur von etwa 160°C zurückgeht. Sofort nach Einwerfen des Abfallgutes in den Behälter setzt die Zerkleinerungsarbeit ein, die eine Belastungsspitzen bis über 300A aufweisende Stromaufnahme des Antriebsmotors 1 (nach Fig.1) aufweist. Nach eineinhalb Minuten ist die Zerkleinerungsarbeit im wesentlichen geleistet; die Stromaufnahme geht auf einen gleichmäßig verlaufenden Wert von etwa 200A zurück. Es folgt nun die Agglomerier-und Verdichtungsphase, in des>No deVerlauf (etwa nach zweieinhalb Minuten vom Chargenbeginn ab) die Temperatur des gesamten Abfallgutes auf Grund der geleisteten Zerkleinerungs- und Umwälzarbeit bis auf etwa 2200C ansteigt. Gegen Ende der Verdichtungsphase (etwa nach dreieinhalb bis vier Minuten ab Chargenbeginn) wird die Temperaturanstiegskurve sehr flach, so daß eine Temperatursteuerung allein zur Einleitung der Kühlphase sehr unsicher wäre; mit X ist der Temperatur-Streubereich kenntlich gemacht.At the beginning of the batch, the waste material is circulating in the first minute Impact crushing tool 4 (according to Figure 1) thrown into the container 13 (according to Figure 1). The container 13 and its adjacent parts are still from the previous Charge warm, so that the material is briefly due to this reason in the lower container area, where the temperature is measured, heated to around 200 ° C, but then to a temperature decreases from about 160 ° C. Immediately after throwing the waste into the container The crushing work begins, which has load peaks of over 300A Has power consumption of the drive motor 1 (according to Figure 1). After a minute and a half the crushing work is essentially done; the power consumption increases returns a steady value of about 200A. It now follows the agglomeration and Compaction phase, in the> No deVerlauf (approximately after two and a half minutes from the start of the batch ab) the temperature of the entire waste material based on the shredding and circulation work increases to about 2200C. Towards the end of the compression phase (approx after three and a half to four minutes from the start of the batch) the temperature rise curve becomes very flat, so that a temperature control only to initiate the cooling phase would be very insecure; The temperature range is marked with X.
Im Bereich der höchsten Material temperatur steigt aber auch die Stromaufnahme des Antriebsmotors wieder an, weil das plastifizierte Material zum Gemischt- und Umgewälztwerden eine erhebliche Energie benötigt. Sobald die Temperatur des Materials und die Stromaufnahme des Antrieb smo tors nach etwa vier Minuten ab Chargenbeginn bestimmte Werte erreicht haben, wird mittels der Steuerung nach Fig.1 die Kühlmittelzugabe ausgelöst, die nochmals zu Spitzen in der Stromaufnahme des Antriebsmotors, aber zur gewünschten Kühlung des Materials (Temperatursenkung) führt. Die Senkung der Temperatur bewegt sich nach Fig.2 in einem Bereich von etwa 100C, was zur Granulatbildung völlig ausreicht, was allerdings für eine Steuerung des Phasenablaufs mittels des Temperaturverlaufs allein sehr unsicher wäre. Die nach beendeter Granulatbildung einzuschaltende Austragung des granulierten Materials wird daher von der Temperatur der abziehenden oder abgesaugten Ioühlflüssigkeitsuämpfe gesteuert, wobei die Stromaufnahme des Antriebsmotors sofort stark zurückgeht. Nach viereinhalb Minuten kann dann die nächste Charge beginnen.In the area of the highest material temperature, however, the power consumption also increases of the drive motor again because the plasticized material for mixed and A considerable amount of energy is required to circulate. As soon as the temperature the material and the power consumption of the drive motor after about four minutes have reached certain values from the start of the batch, the control will use Fig.1 triggered the addition of coolant, which again led to peaks in the power consumption of the drive motor, but for the desired cooling of the material (temperature reduction) leads. The lowering of the temperature moves according to Fig. 2 in a range of about 100C, which is completely sufficient for the formation of granules, but what for a control the phase sequence by means of the temperature curve alone would be very uncertain. the after the end of granulate formation, discharge of the granulated material to be switched on is therefore dependent on the temperature of the cooling liquid vapor being drawn off or sucked off controlled, whereby the power consumption of the drive motor drops sharply immediately. To The next batch can then begin for four and a half minutes.
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