DE2442497A1

DE2442497A1 - Vorrichtung zur aufbereitung von duennwandigen kunststoffabfaellen zu kunststoffgranulat

Info

Publication number: DE2442497A1
Application number: DE2442497A
Authority: DE
Inventors: Helmut Weiss
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-09-05
Filing date: 1974-09-05
Publication date: 1976-03-18
Also published as: DE2442497B2; AT332713B; JPS5138372A; US4033517A; ATA942874A

Description

L. Q A Q¹Jh. Patentanwälte 63 Giessen * ^y' ^J

Dipl.-lng. Helmut MissIing Bismarckstrasse 43

, _n ,, Telefon: (0641) 71019

Dipl.-lng. Richard Schlee

Dr.-lng. Joachim Boecker

S/B 12.194

Helmut Weiß, 6340 Dillenburg-Manderbach, Weiherstraße 10

Vorrichtung zur Aufbereitung von dünnwandigen Kunststoffabfällen zu Kunststoffgranulat

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zerklei-. nerung, anschließenden Plastifizierung und daran anschließenden Agglomerierung von dünnwandigen Abfällen, insbesondere Folien, aus thermoplastischen Kunststoffen, mit einem stehenden Behälter und einem nahe über dem Behälterboden angeordneten drehbaren Zerkleinerungswerkzeug, das auch zur Erzeugung von Reibungswärme dient.

In Vorrichtungen dieser Art können dünnwandige Abfälle aus thermoplastischen Kunststoffen, wie z.B. Folienreste, Einkaufstüten oder beim Blasen von Kunststoffen entstehende Abfälle zu einem wiederverwendbaren Kunststoffgranulat verarbeitet werden. Bei entsprechend großer Antriebsleistung für das Zerkleinerungswerkzeug ist es möglich, die für die Plastifizierung erforderliche Temperatur ausschließlich durch Erzeugung von Rei-

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bungswärme zu erzielen, die bei der Reibung zwischen Werkzeug und Abfällen entsteht. Dieses Verfahren zur Plastifizierung von Kunststoffabfällen ist bekannt (DT-PS 1 118 959, GB-PS 970 822).

Es ist auch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt (DT-AS 1 679 834), die einen zylindrischen Behälter aufweist, über dessen Boden mit geringem Abstand von diesem ein Schlagwerkzeug drehbar angeordnet ist, das zwei um 180 gegeneinander versetzte Schlagarme aufweist, die mit Messern besetzt sind. An der Behälterwand sind Zerkleinerungsorgane angeordnet, die etwa auf der gleichen Ebene liegen, in der auch die Schlagarme rotieren. Mit dieser bekannten Vorrichtung ist zur Verarbeitung einer Charge aus Kunststoffabfällen zu Granulat eine verhältnismäßig lange Zeit erforderlich, da die Umwälzung der Abfälle im Behälter verhältnismäßig träge ist. Die erforderliche Antriebsleistung ist im Verhältnis zu der für die Plastifizierung erforderlichen Wärmemenge groß, da die Reibungswärme zu einem guten Teil beim Durchpressen des Kunststoffes zwischen den Schlagarmen und den Zerkleinerungswerkzeugen entsteht und zu einem wesentlichen Teil über die Zerkleinerungsorgane, die zum Zwecke der Verstellbarkeit durch die Behälterwand hindurchragen, nach außen abgeführt wird.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine "Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei gegebener Verarbeitungsleistung der Vorrichtung der Leistungsbedarf für den Antrieb der Zerkleinerungswerkzeuge niedriger ist als bei der bekannten Vorrichtung.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Zerkleinerungswerkzeug mindestens zwei drehbare Wellen aufweist, die beide mit Schlagarmen bestückt sind, wobei die von den äußeren Enden der Schlagarme beschriebenen Umfangskreise in der Draufsicht gesehen nahe beieinanderliegen oder sich überschneiden und mindestens bei einer Überschneidung die Schlagarme benachbarter Wellen eine Höhenversetzung gegeneinander haben.

Bei einer so ausgebildeten Vorrichtung findet der Zerkleinerungsvorgang nicht mehr hauptsächlich in der Nähe der Behälterwand statt, sondern dort, wo sich die Schlagarme aneinander annähern. Wenn sich die Schlagarme mit gleichen Drehrichtungen drehen, wie dies vorzugsweise der Fall sein soll, entsteht eine Gegeneinanderbewegung nach Art einer Schneidbewegung einer Schere. Hierbei wird eine sehr gute Zerkleinerungswirkung

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erzielt. Die Umwandlung mechanischer Energie in Reibungswärme findet nicht wie bei der bekannten Vorrichtung in der Nähe der Behälterwand statt, so daß auch die Wärmeabfuhr nach außen geringer ist. Die erforderliche Antriebsleistung für die Zerkleinerungswerkzeuge ist einmal deshalb geringer als bei der bekannten Vorrichtung, weil der Schneidvorgang günstiger abläuft und zum anderen deshalb, weil die Wärmeabfuhr nach außen verringert ist. In der Schneidzone, d.h. in dem Bereich, in dem sich die Umfangskreise berühren oder überschneiden, entsteht auch eine Art Sogwirkung, die die Umwälzung der Abfälle im Behälter begünstigt, wodurch kurze Verarbeitungszeiten für eine Charge erreicht werden. Durch die Verwendung von mehr als einem Schlagmesser wird auch eine Reduzierung der Bauhöhe erreicht.

Jede Welle kann von einem eigenen, unabhängig vom Antriebsmotor der anderen Welle laufenden Motor angetrieben werden, wobei die Anordnung vorzugsweise in an sich bekannter Weise so ist, daß die Schlagarme unmittelbar auf der Motorwelle sitzen. Es ist aber auch möglich, daß die Wellen miteinander gekuppelt sind, vorzugsweise derart, daß sie gleiche Drehzahlen haben und die Schlagarme sich dem Nahbereich oder Überschneidungsbereich der Umfangskreise gleichzeitig nähern. Hierbei wird ein Maximum an Schneidbewegungen erzielt. Die praktische Erprobung hat jedoch gezeigt, daß dies nicht erforderlich ist, daß also auf eine Kupplung der Wellen verzichtet werden

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kann, was den Vorteil einer wesentlichen Vereinfachung und Verbilligung der Konstruktion hat. ' -..-...-.

An jeder Welle können zwei um 180° gegeneinander versetzte Schlagarme angeordnet sein. In Betracht kommen aber auch mehr als zwei Schlagarme pro Welle. Die Schlagarme können in an sich bekannter Weise Schneiden aufweisen, die sich vorzugsweise an auswechselbaren und umdrehbaren Messern befinden, die allseitig zugeschärft sind. "

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, daß die Schlagarme, an ihren äußeren Enden Schneiden aufweisen, vorzugsweise gerade Schnei·*- den, die im wesentlichen rechtwinklig zur radialen Richtung verlaufen. Die große Wirksamkeit dieser äußeren Schneiden beruht vor allem darauf, daß die Kunststoffabfalle bei der Gegeneinanderbewegung von zwei Schiagarmen die Abfälle sozusagen zwischen sich erfassen. · - ~ ' ■ ^;

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Zerkleinerungswerkzeug zwei Wellen und dl« Behälterwand hat eine ovale Querschnittsform, die aus zwei'mit geringem ■ Abstand von den Umfangskreisen verlaufenden Halbkreisen und aus

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diese verbindenden Geraden zusammengesetzt ist. Der Behälter, kann dann aus zwei U-förmigen Blechteilen zusammengesetzt sein. Diese Bauform ist leicht und billig ausführbar. Bei größerem Bedarf an Verarbeitungsleistung können jedoch auch mehr als zwei Wellen mit Schlagarmen vorhanden sein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung bei abgenommenem Deckel.

Die Hauptbestandteile der Vorrichtung sind ein Gestell 1, ein Behälter 2 mit Deckel 3, zwei Antriebsmotoren 5 und 6 und auf.den Wellen dieser Motoren befestigte Schlagarmanordnungen 7 und 8. Die Beschaffenheit dieser Einzelteile und ihr Zusammenwirken werden im folgenden näher beschrieben.

Das Gestell 1 hat einen Grundrahmen 9, von dem ein Motorträger 10 und Wände 11 nach oben ragen. Der Motorträger 10 und die

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Wände 1i' stützen zusammen eine ebene Platte 12, die den Boden des Behälters 2 bildet.

Der Behälter 2 hat, wie die Draufsicht nach Fig. 2 zeigt, eine ovale Form. Der waagerechte Querschnitt des Behälters setzt sich aus zwei Halbkreisen 13 und zwei geraden Stücken 14 zusammen. Die Behälterwand kann aus zwei U-förmig gebogenen Blechen zusammengesetzt werden, die bei 15 miteinander verschweißt werden. Im oberen Bereich des Behälters befindet sich eine von einem Siebblech abgedeckte Öffnung 16, die in ein Absaugrohr 18 einmündet. An den Flansch 18' des Absaugrohres 18 ist ein nicht dargestelltes Gebläse angeflanscht, mit dem aus dem Behälter Dampf abgesaugt werden kann, der sich aus über Einspritzöffnungen 19 zugeführtem Kühlwasser bildet. Im unteren Bereich des Behälters befindet sich eine Entnahmeöffnung 17.

Im Deckel 3 befindet sich eine große zentrale Öffnung 20, durch die zu verarbeitende Kunststoffabfälle in den Behälter 2 eingefüllt werden.

Die Antriebsmotoren 5, 6 sind höhenverschiebbar am Motorträger 10 befestigt. Die Motorwellen stehen senkrecht. Die Schlagarmanordnung 7 auf dem Motor 5 besteht aus einem drehfest mit der

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Motorwelle 21 verbundenen Messerträger 22, an dem Messer 23 und 24 befestigt sind. Die Messer 23, 24 haben, wie aus der Draufsicht nach Fig. 2 zu ersehen ist, eine rechteckige Form. Alle vier Seiten dieser Rechteckform sind zu Schneiden zugeschärft, was aus der Seitenansicht nach Fig. 1 zu ersehen ist. Jedes Messer hat demgemäß vier Schneiden 27 bis 30, wobei bei der durch die Teile 31> 32 angedeuteten Drehrichtung hauptsächlich die Schneidkanten 29 und 28 zur Wirkung kommen. Die Schneidkanten 28 verlaufen rechtwinklig zur radialen Richtung. Die Schlagarmanordnung 8 ist entsprechend ausgebildet,

Die Umfangskreise 25, 26, die von den äußeren Ecken der Messer 23, 24 beschrieben werden, sind in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, ist eine geringfügige Überschneidung dieser Umfangskiei.se vorhanden. Damit nun die Messer nicht gegeneinander schlagen können, ist die Schlagarmanordnung 7 um ein Geringes höher angeordnet als die Schlagarmanordnung 8, wie dies aus Fig. 1 deutlich zu erkennen ist.

Wie aus den Drehrichtungspfeilen 31, 32 zu ersehen ist, rotieren die Wellen der Motoren 5 und 6 mit gleichen Drehrich-

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tungen.

Mit der Vorrichtung wird wie folgt gearbeitet.

Aufzubereitende Kunststoffabfälle werden bei geschlossenem Deckel durch die Öffnung 20 in den Behälter eingebracht, wobei die Motoren 5, 6 bereits laufen. Die Schlagarme werden im Nahbereich 33 der Umfangskreise 25, 26 scherenartig gegeneinander bewegt, wodurch der Kunststoff zwischen den Schneiden, insbesondere zwischen den stirnseitigen Schneiden 28 zerschnitten und zerrieben wird. Auch durch die bloße Schlagwirkung der mit hoher Drehgeschwindigkeit rotierenden Messer findet eine Zerkleinerung statt. Hierbei werden starke Reibungskräfte erzeugt, die schließlich das thermoplastische Kunststoffmaterial zur Erweichung bringen. Auch während dieses Zerkleinerungs- und Erwärmungsvorganges kann noch Material eingefüllt werden. Da der Behälter durch den Deckel 3 im wesentlichen abgeschlossen ist, besteht keine Geiäir einer Verletzung durch die rotierenden Messer. Um nun den Übergang in einen Granulatzustand zu steuern, kann durch die Öffnungen 19 Kühlmittel eingespritzt werden. Der durch Verdampfen des Kühlmittels entstehende Dampf wird über die Öffnung 16 und das Absaugrohr 18 durch das nicht gezeigte Sauggebläse abgesaugt.

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Mit Hilfe des Kühlmittels wird eine geeignete Abkühlungsgeschwindigkeit und damit eine gewünschte Granulierung erhalten. Das fertige Granulat wird durch die öffnung 17 entnommen .

Im Nahbereich 33 entsteht eine Sogwirkung, durch die die Umwälzung der Kunststoffabfalle begünstigt wird. Zur Optimierung der Wirkung können günstigste Werte für den Abstand der Schlagarmanordnungen vom Boden 12 und ein günstigster Wert für den Höhenabstand zwischen den Schlagarmanordnungen 7 und 8 durch Ausprobieren eingestellt werden. Zur Einstellung dieser Abstände werden unter die Messerbalken Scheiben geeigneter Dicke eingefügt. Möglich wäre auch eine Flöhenverstellung durch Verschieten der Motoren 5, 6 längs dem Motorträger 10.

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Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Zerkleinerung, anschließenden Plastifizierung und daran anschließenden Agglomerierung von dünnwandigen Abfällen, insbesondere Folien, aus thermoplastischen Kunststoffen, mit einem stehenden Behälter und einem nahe über dem Behälterboden angeordneten drehbaren Zerkleinerungswerkzeug, das auch zur Erzeugung von Reibungswärme dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerkleinerungswerkzeug mindestens zwei drehbare Wellen (21) aufweist, die beide mit Schlagarmen (7, 8) bestückt sind, wobei die von den äußeren Enden der Schlagarme beschriebenen Umfangskreise (25, 26) in der Draufsicht gesehen nahe beieinanderliegen oder sich überschneiden und mindestens bei einer Überschneidung die Schlagarme benachbarter Wellen eine Höhenversetzung gegeneinander haben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (21) gleiche Drehrichtungen haben.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Welle (21) von einem eigenen, unabhängig vom Antriebsmotor der anderen Welle laufenden

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Motor angetrieben wird, vorzugsweise ohne Zwischengetriebe.

4. Vorrichtung nach einem cer Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Wellen (21) miteinander gekuppelt sind, vorzugsweise derart, daß sie gleiche Drehzahlen haben und die Schlagarme sich im Nahbereich (33) oder Überschneidungsbereich der Umfangskreise (25, 26) gleichzeitig nähern.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Welle (21) zwei um 180° gegeneinander versetzte Schlagarme (7, 8) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagarme (7, 8) in an sich bekannter Weise Schneiden (27, 28, 29, 30) aufweisen, die sich vorzugsweise an auswechselbaren und umdrehbaren Messern (23, 24) befinden, die allseitig zugeschärft sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagarme (7, 8) an ihren äußeren Enden Schneiden @3) aufweisen, vorzugsweise gerade Schneiden, die im wesentlichen rechtwinklig zur radialen Richtung verlaufen.

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8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerkleinerungswerkzeug zwei Wellen (21) aufweist und der Behälter (2) eine ovale Querschnittsform hat, die aus zwei im geringen Abstand von den Umfangskreisen (25, 26) verlaufenden Halbkreisen (1\3) aus diese verbindenden Geraden (15) zusammengesetzt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) aus zwei U-förmigen Blechteilen zusammengesetzt ist.

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